aspen模拟毕业论文

前面几个章节主要介绍了Aspen Plus的工作界面以及物性方法等内容，这是决定流程模拟过程是否正确的关键步骤，没有这些也就意味着你做的模拟失去了意义，毫无正确性可言，所以物性方法我在这里还要强调其重要性。而后面的内容将主要介绍各个操作单元的内容，帮助大家尽快了解流程模拟和熟悉Aspen Plus的模块界面。

这一篇介绍的是简单单元模拟，主要针对于简单的混合分离过程。Aspen Plus 软件提供了混合器、分流器和简单分离器等模块，同时针对于不同的模拟过程还提供了两个通用模块，即物流倍增器和物流复制器。由于本篇篇幅过长，所以这里分成两篇来写：上篇**主要介绍混合器（Mixer）、分流器（FSplit）和两个通用模块的内容，下篇主要介绍简单分离器（SEP）。各个模块均配有具体实例，方便大家学习和掌握。

现在开始上篇内容介绍。

一. 混合器/分流器

1.混合器（Mixer）

混合器Mixer的输入物流可以为任意数量，通过一次简单的物料平衡混合为一股物流。混合器Mixer的输入流股也可以是热流和功流，但是要注意的是单一的混合器Mixer不能同时混合物流、热流和功流。

采用混合器Mixer计算时，需要指定出口物流的压力或者该模块的压降，**如果不指定压力或压降，模块将自动默认进料的最低压力为出口物料的压力。另外，还需要确定出口物料的有效相态。

下面以一个实例来进行具体讲解：

例1.将下表中的三股物流混合，求混合后的产品温度、压力及各组分流率，物性方法选用CHAO-SEA。

打开Simulation界面，模块选择Mixers/Splitters/Mixer/TRIANGLE

选中之后，点击模块放入空白流程图（MainFlowsheet）中 ，系统自动命名为B1（也可以右键修改模块名称），并添加物流线

接下来进入Properties界面，输入组分，并选择物性方法

输入进口物料的情况 ，如下

然后在模块参数里输入设定的参数 （此时是系统默认的）

接下来运行这个程序，并查看结果。

从Streams界面进行查看，可以查看各个输入流股的数据以及输出流股的数据

2. 分流器（FSplit）

分流器FSplit可以将已知状态（如温度、压力、流率、组成等）的一股或几股物流混合后分割成相同状态的任意股出口物流。 所有出口物流具有与混合后的入口物流相同的组成和条件。分流器FSplit不能把一个流股分成不同类型的流股，例如分流器FSplit不能把一股物流分成一股物流和一股功流。

可以通过指定产品流率 （Split Fraction，产品流率与进料总流率的比值） 、质量流率、摩尔流率、体积流率或组分流率 （需要指定关键组分Key components） 来确定出口产品的参数。

分流器FSplit需要指定出口物流的压力或模块的压降，如果不指定压力或压降，模块将自动默认进料的最低压力为出口物料的压力。另外，还需要确定出口物料的有效相态。

例2. 将三股进料物流通过分流器分成三股产品PRODUCT1、PRODUCT2和PRODUCT3，物性方法选择CHAO-SEA。

要求：

a)物流PRODUCT1的摩尔流率为进料的50%

b)物流PRODUCT2中含有10kmol/h的正丁烷

输入组分，并选择物性方法，然后输入各股物流的进料条件。 （这里与例一相同，这里不多加赘述）

做好简单的流程模拟图 ，如下

确定模块参数 （这里默认压降为0，即默认出口物流的压力为进料物流中最低的物流的压力，有效相态默认为Vapor-Liquid）

最后需要做的是指定产品流率 （物流PRODUCT1的Split fraction值为；物流PRODUCT2的Specification选择Flow，Basis选择Mole，值为10，Key Comp No为1，再在Key Components界面Substream选择MIXED，并将NC4选中）

运行，并查看结果

二.两种调节器

物流倍增器（Mult）与物流复制器（Dupl）在模块库Manipulator菜单下，主要在流程图中承担辅助的功能，不影响原有的模块和物流，其简单介绍如下表：

1.物流倍增器（Mult）

物流倍增器（Mult）通过指定缩放因子将一进口物流所有与流率相关的参数按照一定比例缩放而不改变其状态参数，**主要模块参数为缩放因子（Multiplication factor）。

例3.将例1中混合的产品物流流率增加到原来的三倍。

首先画好流程图，添加上物流倍增器

接下来是设定缩放因子（Multiplicationfactor）为3

运行程序，比较PRODUCT和PRODUCT0可知：与流率无关的数据不改变结果，比如温度、压力和气相分率不变，而总流率和各组分流率分别是原来的三倍。

2.物流复制器（Dupl）

物流复制器（Dupl）用于将一股输入物流复制成多股相同的输出物流。在同一股进料下，物流复制器（Dupl）可以复制物流和能流，不遵循物料和能量衡算。大多数情况下用于不同工艺路线的比较，方便消除瓶颈，寻求最佳路线。

例4. 将例1中混合的产品物流复制成相同的三股物流。

首先汇出如下流程图：

运行程序，得出如下结果，由下图可知三股被复制的物流与元物流的性质、参数等完全相同。

以上就是上篇的所有内容，大家千万别觉得这些简单的模块不重要，只有做好了简单的，才能更好地学习以后的模块和设计更复杂的内容，希望大家能好好学习，敬请期待下一篇哦！

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Aspen Plus软件中有七个模型用来模拟生产能力类、热力学平衡类和化学动力学类反应器，见下图：​ 生产能力类 包括化学计量反应器（RStoic）和产率反应器（RYield）两种，其主要特点是用户指定生产能力进行物料和能量衡算，不考虑热力学可能性和动力学可行性。 热力学平衡类 包括平衡反应器（REquil）和吉布斯反应器（RGibbs）两种，其主要特点是根据热力学平衡条件计算体系发生化学反应能达到的热力学结果，不考虑动力学可行性。 化学动力学类 包括全混釜反应器（RCSTR）、平推流反应器（RPlug）和间歇釜反应器（RBatch）三种，其主要特点是根据化学反应动力学计算反应结果。 以上就是三类反应器的简单介绍，下面我将给大家详细的介绍，希望在反应器这一部分能帮到大家。 第一类： 生产能力类反应器 （一）化学计量反应器（RStoic） 化学计量反应器是按照化学反应方程式中的计量关系进行反应，从而得到反应器的物料平衡和热量平衡，可以计算并行反应和串联反应。使用化学计量反应器模拟时，用户需给定反应程度或转化率，以及化学计量方程式，而不用考虑平衡和动力学的影响，如果有多个反应需要指定每个反应的参数。该模型用来模拟单一或多个反应的反应器，其主要参数设置如下表： 操作如下： Step1:输入四种物质，并选择物性方法及查看二元交互作用参数 Step2:构建流程图 Step3:输入进料物流参数 常压条件即为1个大气压，见下图 Step4:设置RStoic反应器参数 先设定温度、压力和有效相态 点击New，新建，然后指定反应、产物及其系数，此外还要指定转化率（Molar extent指的是反应程度） Step5:运行并查看结果 在Block/RSTOIC/Results/Summary界面查看结果，热负荷为 在Setup/Report Options/Streams勾选mole,重新运行，在Steams/Results/PRODUCT里查看出口物流组成，如下图 至此，我们就得到了想要的结果，回顾一下，整个过程还是比较简单的，但需要我们掌握各个地方的含义及正确地输入数据。 （二）产率反应器（RYield） 产率反应器是在知道反应物及反应器出口产物而不知道化学反应计量式时，根据产物分布来计算物料衡算和能量衡算。该模型只考虑总质量守恒而不考虑元素守恒，其主要参数与化学计量反应器不同的在两个参数： Step1:输入九种物质，并选择物性方法SRK及查看二元交互作用参数 Step2:构建流程图 Step3:输入进料物流参数 Step4:设置RYield反应器参数 首先设定温度、压力和有效相态 接下来输入组分及组分含量，产物收率默认为组分收率（Component yields）。（若体系中有不参加反应的惰性组分，则在Insert Components下面输入框中输入，则惰性组分不参与反应） Step5:运行并查看结果 运行之后系统给出警告，这是由于输入的产物和进料的元素组成不平衡所致，可以忽略。 在Block/RYIELD/Results/Summary界面查看结果，热负荷为。 第二类： 热力学平衡类反应器 （一）平衡反应器（REquil） 平衡反应器主要是根据化学反应方程式，按照化学平衡关系式进行反应，并达到化学平衡。其结果只是热力学计算结果，代表了化学反应可能到达的限度，不考虑化学动力学上的可行性，只能模拟单相和两相反应，不能模拟三相反应。 平衡反应器需要指定化学计量方程式，根据吉布斯自由能计算平衡常数，通过规定产物生成速率（Extend）或趋近平衡温度（Temperature Approach）来限制平衡，其主要参数设置如下表： 进料物流经预热后的温度为898K，压力为，进料为乙苯和水蒸气的混合物，质量比1：20，总进料量为1000kg/h。反应在绝热条件下进行，物性方法采用SRK方程。计算反应达到平衡时反应器出口温度和组成。 Step1:输入3种物质，并选择物性方法SRK及查看二元交互作用参数 Step2:构建流程图 Step3:输入进料物流参数 Step4:设置REquil反应器参数 注意设置为绝热条件，压力同进料物流压力 接下来输入计量方程式 Step5:运行，查看结果 在Results Summary/Streams界面查看出口物流组成情况 同时查看反应器出口温度为℃ （二）吉布斯反应器（RGibbs） 吉布斯反应器根据系统的吉布斯自由能趋于最小值的原则，计算同时到达化学平衡和相平衡的系统组成和相分布，不需要知道反应方程式和化学动力学，该反应器可以用来估算系统可能到达的化学平衡和相平衡结果。吉布斯反应器是唯一能处理汽液固三相平衡的反应器模块，其主要的参数设置如下： 前面操作均与上例相同，包括选择物质、物性方法进料物流条件 但流程图不相同，如下 接下来我们输入模块参数 ，指定温度及压力，而且这里我们默认同时计算相平衡和化学平衡，其余条件默认，并运行模拟 查看模拟结果 ，我们可以看出，物流计算结果几乎一致，同时查看反应器结果，这里不是绝热条件，故此有热负荷损失，出口温度、压力是一致的。 以上就是前两类反应器的简单介绍，对于第三类反应器，牵扯到动力学数据，因此把它放在下一篇里介绍，希望大家通过此篇能对反应器有一个初步的认识!