1、02 图形界面与模型建立 aspen第二章 图形界面与模型建立目的：熟悉Aspen Plus的图形界面，学会建立简单的流程模拟。（1）图形界面Aspen Plus提供给用户友好的图形界面，如下图所示。这使用户可以很方便地建立自己的流程模拟。 使用鼠标 左按钮单击 选择对象/域 单击右按钮 为选择的对象/域或入口/出口弹出菜单 双击左按钮 打开数据浏览器对象的页面（2）建立流程模拟建立一个基本流程模拟项目大致分为三个过程： 画流程图； 指定物性及输入数据； 运行得到结果。下面以苯和丙烯为原料合成异丙基苯为例，建立一个基本的流程模拟。流程图如下：苯和丙烯的原料物流FEED进入反应器REACOTR，
2、反应后经冷凝器COOL冷凝，进入分离器SEP。分离器顶部物流RECYCLE循环回反应器，底部为产品物流PRODUCT。原料物流的温度220 F，压力36 psi，苯和丙烯的摩尔流率均为40 lbmol/hr。反应器压降和热负荷均为0。反应式为 C6H6 + C3H6 C9H12。丙烯的转化率为90%。冷凝器温度130 F，压降0.1 psi。分离器压力1atm，热负荷0。第一步，打开Aspen Plus，系统会提示你建立一个空白模拟（Blank Simulation）还是采用系统模板（Template），建议选择系统模板。如果要打开一个已建好的模拟，选择Open an Existing Sim
3、ulation。第二步，选择单位制。默认是English Units（英制单位），可以根据需要选择Metric Units（米制单位）或其它单位。Run Type（运行类型）采用默认的Flowsheet（流程图）。第三步，系统会建立一个名为Simulation1的模拟文件，如下图所示的图形界面。菜单栏数据浏览器工具栏模拟运行工具栏Next按扭标准工具栏选择模块按扭状态域工艺流程窗口模块库 下拉式菜单：用于定义程序选项和命令 工具栏：允许直接访问一些常用功能；能够被移动、隐藏或展现 数据浏览器：用于操纵表页；能够被移动、重设大小、最大化、最小化或关闭 表页：用于输入数据和浏览模拟结果；可以由多个
4、页面构成 对象管理器：允许操纵离散对象的信息；能够建立、编辑、改名、删除、隐含和展现对象（在10.1版中允许拷贝和粘贴） 标题栏Next：用于检查当前表格是否是完成，并且跳到下一个必需的输入表页画流程图前，首先进行一下设定。选择下拉菜单Tools/Options。 在出现的Options页面中选择Flowsheet页，将Automatically assign block name和Automatically assign stream name前面的打勾去掉。这样画流程图时系统不会自动分配名字。不选中不选中第四步，选取不同的模块库（有关模块库的内容请见第三章），画出如下的流程图： 在流程中放
5、置一个单元模块： 在模型库中单击一个模型类别标签 选择一个单元操作模型，单击下箭头选择一个模型图标 在模块上单击并拖拉它到你期望放置的流程位置上，然后释放鼠标 在流程中放置一个物流： 在模型库中的STREAMS图标上单击 如果你想选择一个不同的物流类型（物料、热或功），单击靠近图标的下箭头，然后选择不同的类型 选择一个高亮显示的出口做连接 重复第3步连接物流的另一端 若把一个物流的末端作为工艺物流的进料，或者作为产品来放置，则单击工艺流程窗口的空白部分 单击鼠标右按钮停止建立物流 若要在数据浏览器中显示一个物流或单元模块显示的输入表： 在该对象上双击鼠标左键 若对单元模块和物流改名、删除、改变
6、图标、提供输入数据或浏览结果： 通过在模块或物流上单击鼠标左键，选择对象 当鼠标指针在所选择的对象图标之上时，单击鼠标右键，弹出该对象的菜单 选择相应的菜单项目第五步，输入数据。下拉菜单Data中有Setup、Components、Properties、Streams、Blocks等选项，通过它们可以对系统作出指定，对组分、物性、物流、模块等输入原始数据。这些工作也可通过数据浏览器工具栏来完成。 表页的功能： 当你选择了表页上的一个域（在域中单击鼠标左键），窗口底部的提示区域给你有关该域的信息 在域中的下箭头上单击，产生该域可能输入值的列表 输入一个字母将在列表上产生以该字母开始的下一个选择
7、单位制前一个表菜单树单位制向前Tab键将带你到表页的下一个域说明域状态注释下一个表向后父按扭状态域 帮助： 帮助专题 内容 - 适用于浏览整个文档。用户指南和参考手册均包含在帮助中 索引 - 使用索引项来寻找关于某个专题的帮助 寻找 - 用于查找关于含有任何字或词的专题的帮助 “这是什么？”帮助 从帮助菜单中选择“Whats This？”然后在任何区域上单击得到这一项目的帮助（1）Setup选项用来对整个流程模拟作出指定 大多数常用的设置信息是在Setup Specifications Global表中输入： 在报告上使用的流程标题 运行类型（见表2-1） 输入和输出单位 在Aspen Plu
8、s的单位可以按3个不同的级别定义：1. 全局级（在Setup Specifications Global页面上的“输入数据”和“输出数据”域）2. 对象级（在一个对象，诸如单元模块和物流的任意输入表页顶部的“Units”域）3. 域级 使用Setup Units Sets对象管理器，用户可以建立自己的单位集。单位可以从一个现存单位集拷贝，然后修改。 有效的相态（例如：汽-液或汽-液-液） 环境压力 物流报告选项包含在Setup Report Options Stream表页上表2-1 ASPEN PLUS的运行类型说明运行类型说明Flowsheet标准ASPEN PLUS 流程运行包括灵敏度研
9、究和优化。流程运行可以包括物性估算、化验数据分析、和/或物性分析。Assay Data Analysis它是一个独立Assay Data Analysis（化验数据分析）和生成虚拟组分的运行。当你不想在同一个运行中执行流程模拟时，用Assay Data Analysis来分析化验数据。Data Regression一个独立运行的Data Regression（数据回归）用Data Regression把ASPEN PLUS要求的物性模型参数与已测量纯组分、VLE、LLE和其它混合数据相拟合。Data Regression可以含由物性估值和物性分析计算。ASPEN PLUS在Flowsheet运
10、行中不能执行数据回归。PROPERTIES PLUSPROPERTIES PLUS设置运行用PROPERTIES PLUS制备一个物性包，以便用于Aspen Custom Modeler（以前是SPEEDUP）或ADVENT、第三方商业工程程序、或你公司内部程序。你用PROPERTIES PLUS必须经过许可。Property Analysis一个独立运行的Property Analysis当你不想在同一个运行中执行流程模拟时，用Property Analysis生成一个物性表、PT曲线、多相曲线图、和其它物性报告。Property Analysis可以含有物性估算和化验数据分析计算。Prop
11、erty Estimation独立运行的Property Constant Estimation当你不想在同一个运行中执行流程模拟时，用Property Estimation估算物性参数。表2-2 表页的状态指示器说明符号状态表输入未完成表输入完成表中没有输入。是可选项。对于该表有计算结果。对于该表有计算结果，但有计算错误。对于该表有计算结果，但有计算警告。对于该表有计算结果，但自从生成结果后输入已经改变。（2）Components选项用于对组分作出指定 如果可用的话，每个组分的物性参数是从数据库中检索的（见表2-3） 纯组分数据库包含如分子量、临界性质等参数，数据库查找顺序是在数据库页面中定
12、义 组分ID是用于定义模拟输入和结果中的组分 每个组分标识通过下列途径与数据库与一个数据库相关联 分子式：组分的化学式 例如：C6H6（注意当有异构体时要加后缀，例如：C2H6O-2） 组分名：组分的全名 例如：BENZENE Component ID可以自己指定为有意义的字符串，而Component Name和Formula则由系统内置数据库定义 通过使用Find按钮，可以找出数据库组分 使用组分名、分子式、组分类别、分子量、沸点或CAS数 所有包含指定项目的组分都将被列出 可以使用Electrolyte Wizard设置一个电解质模拟本例中需要指定三种组分：苯、丙烯和异丙基苯，输入它们的分
13、子式C6H6、C3H6-、C9H12-。由于丙烯、异丙基苯有异构体，所以分子式后要加“-”，敲回车键，如下图所示，选择正确的分子式，点击Add按扭。表2-3 组分数据库说明数据库内容用途PURE10来自 Design Institute for Physical Property Data（DIPPR）和AspenTech的数据ASPEN PLUS主要组分数据库AQUEOUS水溶液中离子和分子的纯组分参数模拟含有电解质的系统SOLIDS强电解质、盐和其它固体的纯组分参数模拟电解质和固体的系统INORGANIC在气态、液态或固态下无机组分的热化学性质用于固体、电解质和冶金应用PURE93来自De
14、sign Institute for Physical Property Data（DIPPR）并由AspenTech随ASPEN PLUS 9.3交货的数据库向上兼容PURE856来自Design Institute for Physical Property Data （DIPPR）并由AspenTech 随ASPEN PLUS 8.5-6交货的数据库向上兼容ASPENPCD随ASPEN PLUS 8.5-6 交货的数据库向上兼容（3）Properties选项用于对物性作出指定 使用Properties Specifications表页定义在模拟中所使用的物性方法 性质方法是一个模型和方法
15、的集合，用于描述纯组分和混合物的行为 选择正确的物性对于获得合理模拟结果是至关重要的 选择一个Process Type将缩小可用方法的个数本例中物性方法采用RK-SOAVE。有关物性方法的选择将在第六章中详述。（4）Streams选项用于定义物流 使用Stream Input 表页定义进料物流条件和组分。 定义物流条件输入下列几项： 温度 压力 汽化率 定义物流组分输入下列两项之一： 总物流流量和组分分率 单个组分的流率 对于不是流程进料的物流。其规定被用作估值本例中只需定义FEED（原料）物流，原料物流的温度220 F，压力36 psi，苯和丙烯的摩尔流率均为40 lbmol/hr。输入时注
16、意单位是否正确。（5）Blocks选项用于定义模块 Block Input表页或Block Setup表页都指定了单元操作模型的操作条件和设备规定 一些单元操作模型要求附加规定表页 所有单元操作模型都有可选的信息表页（例如BlockOptions表页）本例中需指定COOL（冷凝器）、REACTOR（反应器）、SEP（分离器）三个模块，如以下三图所示。下图为模块COOL的定义，其中Pressure为负值表示为压降。冷凝器温度130 F，压降0.1 psi。模块REACTOR的定义包含Specifications和Reactions两部分。下图是Specifications部分，对压力和温度作出定
17、义。反应器压降和热负荷均为0。以下两图是Reactions部分，对反应方程式、转化率等作出定义。反应式为C6H6 + C3H6 C9H12。丙烯的转化率为90%。注意反应物的计量系数为负值。点击New.加入一个新反应下图是SEP部分，对压力和温度作出定义。分离器压力1atm，热负荷0。至此，物性指定和数据输入已全部完成，你会发现状态域的文字由红色的“Required Input Incomplete”变成正常色的“Required Input Complete”，表示必需的输入已完成。关闭数据输入窗口，返回至流程窗口。将文件保存为cumene.bkp，也可以保存成*.apw格式，有关Aspen
18、 Plus中文件格式的比较见附录2。第六步，运行得到结果。点击模拟运行工具栏中的控制面板按扭，在出现的窗口的工具栏中点击开始按扭，程序开始计算，直至得到结果，此时状态域的文字变成蓝色的“Results Available”。若为红色或黄色，则表示程序有错误或警告信息，系统一般会指出原因，可以据此查错。 当所要求的表页全部填完时执行模拟过程 按钮Next将使你进入没有填完的表页中 控制面板含有： 一个信息窗口，通过显示来自计算的最新信息而显示模拟的进展过程 一个状态区域，显示所执行的模拟模块和收敛回路的层次和顺序 一个工具栏，能够用来控制模拟Run开始或继续计算Step单步计算流程中的模块Sto
19、p暂停模拟计算Reinitialize清除模拟结果Results查看模拟结果开始按扭控制面板按扭第七步，点击模拟运行工具栏中的结果浏览按扭，查看运行结果。 历史文件或控制面板信息 包括任何生成的错误信息和警告 在View菜单下选择History或Control Panel，显示历史文件和控制面板 结果浏览按扭物流结果 包括物流条件和组成 对于所有物流（/Data/Results Summary/Streams） 对于单个物流（在Data Browser中打开物流文件夹选择Results表） 模块结果 包括计算出的模块操作条件（在Data Browser中打开模块文件夹并选择Results表）下图为COOL模块的运行结果，同样可以查看REACTOR和SEP模块的结果。点击左侧窗口中的Result Summary，可以查看结果汇总。下图为所有物流（COOL-OUT、FEED、PRODUCT、REAC-OUT、RECYCLE）的结果表格。
