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Aspen入门篇3—物性方法选择及物性估算(上)

2017-05-10  本文已影响0人  科普化工

物性方法是指模拟计算中所需的物性方法和模型的集合,物性方法的选择是决定模拟结果准确性的关键步骤。本篇将详细阐述物性方法在流程模拟中的重要性以及物性估算等内容,主要介绍如下七个部分:

1. Aspen Plus数据库

2. Aspen Plus中主要物性模型

3. 物性方法的选择

4. 定义物性集

5. 物性分析

6. 物性估算

7. 物性数据回归

由于本篇内容较多,篇幅较大,所以将分成两个小篇来进行完成,这里是上篇,主要介绍前四个部分。请好好欣赏吧!

1. Aspen Plus数据库

当使用Aspen Plus进行模拟计算时,在选定了某个物性模型后,必须确定该模型计算时所必需的相关参数。这些数据是你得到正确结果的前提与基础,主要通过三种方法实现:

(1)从数据库中检索(软件主菜单栏里提供了两大数据库,分别是NIST(TDE)和DECHEMA(未激活,一般不可使用)一般我们使用NIST数据库可获得想要的参数,但是有些文献中的数据系统也会根据规则予以接受和拒绝,这就需要我们自己做出正确的判断及选择)

(2)在物性参数(Properties Parameters)界面输入(建立在有正确数据的前提基础上)

(3)使用物性估算功能(Properties Estimation),用软件进行估算(第6节中会详细介绍) 

Aspen Plus物性数据库有三种类型:系统数据库、内置数据库以及用户数据库。其中系统数据库是Aspen Plus的一部分,适用于每一个Aspen Plus程序的运行。物性参数会自动由PURECOMP、SOLIDS、AQUEOUS、INORGANIC、BINARY数据库中检索出来。当用户有大量的内置数据时,需要用内置数据库,这些数据库与Aspen Plus的系统数据库无关,系统管理员必须创建并激活内置数据库。当数据不是对所有用户开放或数据具有针对性时,需要使用用户数据库。而后两个数据库需要通过Aspen Plus的数据管理系统(DFMS)来创建数据库。

PURECOMP是Aspen Plus系统数据库中最基本的数据库,该数据库主要包含以下参数:

a.常数性质,如热力学温度、绝对压力;

b.相变的性质参数,如沸点、三相点;

c.参考态的性质参数,如标准生成焓以及标准生成吉布斯自由能;

d.随温度变化的热力学性质参数,如饱和蒸汽压;

e.传递性质的参数,如黏度;

f.安全性质的参数,如闪点、着火点;

g.UNIFAC模型中的基团参数;

h.状态方程中的参数;

i.与石油性质相关的参数,如油品的API值、辛烷值、芳烃含量、氢含量以及硫含量等。

2. Aspen Plus中主要物性模型

Aspen Plus提供的物性模型分为四类,分别是理想模型、状态方程模型、活度系数模型和特殊模型,关于各种模型中提供的各种物性方法可参考孙兰义老师的《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程》P18-19。这里附上一些简图,仅供参考。

3. 物性方法的选择

物性方法的选择取决于物系的非理想程度和操作条件,一般用户在进行模型选择时,可以采用以下两种方法进行选择:一是根据经验选取,即根据物系特点和操作温度、压力进行选择;二是根据Aspen Plus的帮助系统进行选择。

经验选取:(如下图所示)

使用帮助系统进行选择:

比如选择CO2的物性模型(P=50bars),操作如下:

系统提供了两种方法,可以通过组分类型或是化工过程的类型进行选择。这里以指定组分类型为例,选择第一项,Specify component type。

这里系统提供了四种组分类型,包括化学系统、烃类系统、特殊系统以及制冷剂,这里选择化学系统。

系统询问你该操作系统是否处于高压条件(>10bars)?这里选是。

系统给出了推荐方法,可再根据具体操作条件进行选择,得到最优的物性模型。

这里给出常见化工体系的物性方法推荐表:

4. 定义物性集

当用户需要定义物流的输出性质时,就要用 Aspen Plus 的物性集定义功能。物性集,顾名思义是多个物性的集合,用户可以给物性集指定名称,然后只需引用其名称即可。这里主要步骤分为两步,一是物性集设定,二是输出报告选项设置。

(1)首先新建物性集(当然也可以根据需要选择系统物性集)

(2)然后选择需要的物性,这里选择逸度系数(phi),另外还要注意单位的选取

然后选择相态

(4)选择好所有的物性之后,命好名待用。

(5)输出报告选项的设置

(6)点击Property Sets,选择已定义的物性集

(7)然后重新运行模拟,查看数据表可以得到想要的物性数据。

这就是本篇的所有内容,敬请期待它的姊妹篇(下)哦!!!

下篇预告:Aspen入门篇4—物性方法选择及物性估算(下)

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