AspenPlus软件应用实例分析

下面以甲醇混合为例,介绍Aspen Plus V 7.1流程模拟的建立步骤。

将1 200 m3/h的低浓度甲醇(甲醇的摩尔分数为20%,水的摩尔分数为80%,30℃,1 bar^[1])与800 m3/h的高浓度甲醇(甲醇的摩尔分数为95%,水的摩尔分数为5%,20℃,1.5 bar)混合,求混合后的温度和体积流量。

1.打开Aspen Plus

图9-9　Aspen Plus启动选项对话框

点击开始→程序→所有程序→Aspen Tech-Process Modeling V7.1→Aspen Plus→Aspen Plus User Interface,系统提示用户选择建立空白模拟(Blank Simulation)、使用系统模板(Template)或是打开已有文件(Open an Existing Simulation),如图9-9所示。选择建立空白模拟(Blank Simulation),点击“OK”,出现如图9-8所示界面。

图9-10　工具选项下的General页面

2.保存文件

建立流程之前,为防止文件丢失,先将文件保存。点击菜单栏“Tools/Options”,在General页面下的“Save options”中设置文件的保存类型。系统有三种默认保存类型,如图9-10所示。*.apw格式是一种文档文件,包含所有输入规定、模拟结果和中间收敛信息;*.bkp格式是Aspen Plus运行过程的备份文件,包含模拟的所有输入规定和结果信息,但不包含中间的收敛信息;*.apwz是综合文件,包含模拟过程中的所有信息。本例保存为*.bkp文件,点击“确定”。点击“File/Save As”,选择存储位置,给文件命名,点击“确定”即可,如本例文件保存Simulation1.bkp。

3.设置全局信息

点击“Data”菜单下的“Setup”,进入全局设定页面,弹出“Data Browser”页面,如图9-11所示,“Global”页面的“Title”框中为模拟命名,本例输入“mixer”。而“Input data/Output data”为输入、输出数据的单位制,可根据要求选择单位制,本例选择SI制单位。

图9-11　设置全局对话框

4.输入组分

点击左侧“Setup”下的“Components”或直接点击工具栏中的,用户也可以直接点击工具栏中的,进入组分输入页面“Components/Specifications/Selection”,如图9-12所示。本例是甲醇和水,在“Component ID”一栏输入“CH3OH”,点击回车键;由于这是系统可识别的组分ID,所以系统会自动将类型(Type)、组分名称(Component name)和分子式(Formula)栏输入。再在“Component ID”一栏输入“H2O”,点击回车键。如图9-13所示。如果输入内容不是系统可识别的组分ID,这时需要用到查找(Find)功能,详细内容参考文献[4]中的第2章内容。

图9-12　输入组分对话框

图9-13　输入组分

5.选择物性方法

直接点击工具栏中的,用户也可以点击左侧“Setup”下的“Properties”或直接点击工具栏中的,进入物性方法选择页面“Properties/Specifications/Global”。物性方法的选择是模拟的一个关键步骤,对于模拟结果的准确性至关重要。本例从下拉菜单中选择“NRTL”,如图9-14所示。再点击工具栏中的,点击“确定”。物性方法的选择原则详见参考文献[4]中的第3章内容。

图9-14　选择物性方法

6.放置模块

点击图9-14左侧窗口下部“Process Flowsheet Window”(圆圈指示位置),可由“Data Browser”页面回到流程窗口“Process Flowsheet Window”。再点击流程窗口下端的模块库中的“Mixer/Splitters”(图9-15圆圈指示位置),点击“Mixer”模块,然后移动鼠标至窗口空白处,待鼠标显示为十字形时单击,如图9-15所示。此时,混合器模块B1出现,现点击模块B1后点击鼠标右键可对模块进行命名,选择“Rename Block”,弹出对话框,填入模块名称,如图9-16所示,本例将B1模块命名为“MIXER”。如果模块库没有出现在界面的主窗口下面,可使用快捷键F10,或由菜单栏“View/Model Library”调出模块库。(www.xing528.com)

图9-15　选择模块

图9-16　模块命名

7.添加物流和连接模块

选择好模块后,仍在流程窗口“Process Flowsheet Window”。点击流程窗口下端的模块库左边的“Material STREAMS”(图9-15中的圆圈指示位置)的下拉菜单,选择物流Material,模块上会出现亮显的端口,红色表示必选物流,用户必须添加,蓝色为可选物流,用户需要时可以自行添加。单击亮显的输入端口连接物流,单击流程窗口空白处放置物流。如果物流端口没在想要的位置,在端口处单击并按住鼠标左键,拖动鼠标重新设定端口位置。单击物流1,点击鼠标右键选择“Rename Stream”可对物流进行命名,输入物流名称“FEED1”;单击物流2,点击鼠标右键选择“Rename Stream”可对物流进行命名,输入物流名称“FEED2”;单击物流3,点击鼠标右键选择“Rename Stream”可对物流进行命名,输入物流名称“OUT”。结果如图9-17所示。

图9-17　连接物流

8.输入物流参数和模块参数

仍在流程窗口“Process Flowsheet Window”,点击菜单“Data/Streams”,弹出“Streams-Data Browser”页面,点击左侧的“FEED1”,弹出物流参数输入页面,如图9-18所示。也可在流程窗口“Process Flowsheet Window”,点击物流“FEED1”,单击鼠标右键,选择“Input”,弹出物流参数输入页面,如图9-18所示。

图9-18　物流参数输入页面

将第一股物流1 200 m3/h的低浓度甲醇(甲醇的摩尔分数为20%,水的摩尔分数为80%,30℃,1 bar)输入如图9-18所示页面。第一个参数栏下拉菜单选择温度(Temperature),输入“30”,单位栏下拉菜单选择“℃”;第二个参数栏下拉菜单选择压力(Pressure),输入“1”,单位栏下拉菜单选择“bar”;第三个参数栏下拉菜单选择体积流量(Volumn),输入“1 200”,单位栏下拉菜单选择“cum/hr”;组成栏下拉菜单选择摩尔分数(Mole-Frac),水(H2O)一栏输入“80”,甲醇(CH3OH)一栏输入“20”。结果如图9-19所示。点击物流“FEED2”,单击鼠标右键,选择“Input”,弹出物流参数输入页面,将第二股物流800 m3/h的高浓度甲醇(甲醇的摩尔分数为95%,水的摩尔分数为5%,20℃,1.5 bar)输入。第一个参数选择温度(Temperature),输入“20”,单位选择“℃”;第二个参数选择压力(Pressure),输入“1.5”,单位选择“bar”;第三个参数选择体积流量(Volumn),输入“800”,单位选择“cum/hr”;组成选择摩尔分数(Mole-Frac),水(H2O)一栏输入“5”,甲醇(CH3OH)一栏输入“95”。由于混合模块无需输入任何参数,参数输入全部完成。

图9-19　物流参数输入

9.运行模拟

参数输入完成后,可点击工具栏中的,出现如图9-20所示的对话框,点击“确定”,即可运行。用户也可在流程窗口“Process Flowsheet Window”,点击工具栏中的运行图标,或使用快捷键F5直接运行。若用户需要改动某参数,可以改动后先点击工具栏中的初始化图标,再运行模拟。运行中出现警告和错误均会在控制面板中显示,如图9-21所示,本例没有显示则表示没有错误或警告。

图9-20　提示对话框

图9-21　控制面板

图9-22　查看物流结果

10.查看结果

点击查看结果图标,再由左侧数据浏览窗口选择对应项,即可查看结果。例如查看各物流的信息,则点击“Results Summary/Steams”(图9-22中的圆圈位置),在右侧弹出“Material”页面可以看到各物流的信息,如图9-22所示,混合器出口物流OUT中甲醇的摩尔流率为8.324 932 kmol/s,总的摩尔流率为20.287 14 kmol/s,质量流率为482.251 3 kg/s,体积流率为0.560 919 2 cum/s,温度为303.012 3 K,压力为1.0×105 N/m2。