aspen

***大学 学年第1学期上机考试A卷

课程名称 化工过程模拟 考试日期 考生姓名 学号 专业或类别

题号 题分 得分 考生注意事项：1、本试卷共 4 页，请查看试卷中是否有缺页。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。

3、考试结束后，将模拟文件压缩上传。 一 12 二 58 三 30 四 五 六 总分 一、（12分） 利用Aspen Plus计算在压力100kPa下，甲醇（30mol%）和丙酮（70mol%）组成的混合物的泡点温度为 ℃和露点温度 ℃，并计算与泡点温度呈平衡的气相组成VB和与露点温度平衡的液相组成LD的组成填入表中。 组分 甲醇 丙酮 VB组成mol% LD组成mol% 二、（58分）已知进料组成（质量分数）：甲醇：56.8% 水：18.2% 乙醇: 25%，压力 2atm，进料量1200kg/hr，进料温度25℃，物性方法采用NRTL，采用RADFRAC模型。塔的平衡级数为

Aspen Plus精馏塔设计算例

一、工艺条件及要求

甲醇-水精馏塔的工艺流程如图1所示

图1 甲醇-水精馏塔工艺流程

进料温度65℃，压力110 kPa，进料流率为甲醇45 kmol/h，水90 kmol/h，塔顶为全凝器，塔釜釜式再沸器，实际回流比为最小回流比的1.3倍，塔的操作压力为100 kPa,要求塔顶甲醇的回收率为98.38%，塔顶水的回收率为5.16%。

二、模拟运算过程简介及相关计算数据

1．选择物性方法

待模拟的体系为甲醇-水体系，都是极性化合物，并且为非理想体系，因此可以采用适合非理想体系的NRTL-RK方程进行模拟计算。 2．简捷计算

利用DSTWU模块对精馏塔进行简捷设计，得到理论板数、实际板数、最小回流比以、实际回流比、进料板等参数，列部分参数于下表1中：

表1 简捷计算重要参数

Rmin

R NT 1

N NFeed D/F

0.582 3．严格计算

0.757 5 11 7 0.362 选用RadFrac模块（图2），利用简捷计算得到的数据，进行严格计算，得到物流数据表（表2），气液相负荷（图3）、塔分离因子曲线（以水为基准、图4）。

图2 甲醇-水RadFrac模块严格计算流程图

图3 塔内气液相负荷

ASPEN PLUS培训理论考试

一、填空题：（每题3分 共48分）

1、在精馏塔的模拟计算中用（芬斯克方程）求最小平衡级数（全回流）、用（恩

德伍德方程）求最小回流比（平衡级数无穷大）、利用（吉利兰关联式）求出在一定回流比时对应的平衡级数；

2、物性模型分为：⑴、理想、状态方程(EOS)模型，写出其中常用的两个PENG-ROB、 RK-SOAVE ，该模型用到范德华方程，其表达式为：（P+a/V2）(V-b) = RT a?27RTc64Pc22 b?RTc8Pc ⑵、活度系数模型，写出其中常用的

三个NRTL、UNIFAC、UNIQUAC，3、特殊模型， 如要处理液相中的轻气体或超临界组分，需要采用亨利定律。

3、对于物性方法的选择，要知道物系的理想行为是指符合理想气体定律和拉乌尔定律；想物系是指大小和形状相似的非极性组分；非理想程度是指分子相互作用，例如，分子的大小、形状和极性；而选择物性方法的基本原则：考虑因素包括物系中是否有极性组分，操作条件是否在临界区，体系中有无轻气体或超临界组分等；

4、应用亨利定律的步骤分为:定义亨利组分、调用亨利参数、在物性定义表选择亨利组分。

5、在做板式塔的设计计算时，需要提供计算范围、塔板类型、液流

ASPEN PLUS培训理论考试

一、填空题：（每题3分 共48分）

1、在精馏塔的模拟计算中用（芬斯克方程）求最小平衡级数（全回流）、用（恩

德伍德方程）求最小回流比（平衡级数无穷大）、利用（吉利兰关联式）求出在一定回流比时对应的平衡级数；

2、物性模型分为：⑴、理想、状态方程(EOS)模型，写出其中常用的两个PENG-ROB、 RK-SOAVE ，该模型用到范德华方程，其表达式为：（P+a/V2）(V-b) = RT a?27RTc64Pc22 b?RTc8Pc ⑵、活度系数模型，写出其中常用的

三个NRTL、UNIFAC、UNIQUAC，3、特殊模型， 如要处理液相中的轻气体或超临界组分，需要采用亨利定律。

3、对于物性方法的选择，要知道物系的理想行为是指符合理想气体定律和拉乌尔定律；想物系是指大小和形状相似的非极性组分；非理想程度是指分子相互作用，例如，分子的大小、形状和极性；而选择物性方法的基本原则：考虑因素包括物系中是否有极性组分，操作条件是否在临界区，体系中有无轻气体或超临界组分等；

4、应用亨利定律的步骤分为:定义亨利组分、调用亨利参数、在物性定义表选择亨利组分。

5、在做板式塔的设计计算时，需要提供计算范围、塔板类型、液流

Aspen Plus 换热器模拟

1.概述

在Aspen plus 中换热器主要有以下几种：

概述 换热器模块

Heater HeatX MHeatX Hetran Aerotran

加热器/冷却器 双物流换热器 多物流换热器 管壳式换热器 空冷换热器

确定出口物流的热和相态条件 在两个物流之间换热 在多股物流之间换热

与BJAC 管壳式换热器的接口程序 与BJAC 空气冷却换热器的接口程序

在本次模拟中选取Heatx换热器，HeatX有两种简捷法和严格法计算模型。 简捷法（Shortcut）计算不需要换热器结构或几何尺寸数据，可以使用最少的输入量来模拟一个换热器。Shortcut模型可进行设计模拟两种计算，其中设计计算依据工艺参数和总传热系数估算出传热面积。

严格法（Detailed）可以用换热器几何尺寸去估算传热膜系数、总传热系数、压降、对数平均温差校正因子等。严格法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，但也需要较多的输入。Detailed模型不能进行设计计算。

可以将HeatX 的Shortcut和Detailed结合完成换热器设计计算。首先依据给定的设计条件用Shortcut 估算传热面积

关于用户模型参考手册

ASPEN PLUS 10 版 用户模型 I 关于用户模型参考手册

这本ASPEN PLUS 参考手册介绍了当ASPEN PLUS 所提供的内置模型不能满足你的需要时例如一个完整的物性模型特殊物流性质或物流报告的用户模型

一个ASPEN PLUS 用户模型由一个或多个Fortran 子程序组成

第1章 编写和使用用户模型

ASPEN PLUS 10版 用户模型 1-1第１章 编写和使用用户模型

本章介绍了如何编写和编译用户模型以及怎样规定在ASPEN PLUS 运行期间所使用的用户模型的位置

在ASPEN PLUS 中你可以编写六种用户模型

次要以及中间物性的用户物性模型

l 用于设计和成本核算的用户模型

l 特定物流性质的用户模型

l 用户物流报告

l 在ASPEN PLUS 单元操作模型内执行各种类型计算的用户模型

在ASPEN PLUS 单元操作模型内

l 反应速率

l 传热速率/系数

l 压力降

l 液-液分布系数

用户模型可以调用:

l ASPEN PLUS 实用程序来进行闪蒸和物性计算

l ASPEN PLUS 错误处理程序来报告计算中的错误

在本手册的第二至第四章介绍了用户模型可以调用的ASPEN PLUS 子程序

以把你的用户模型与ASPEN P

Aspen Plus 换热器模拟

1.概述

在Aspen plus 中换热器主要有以下几种：

概述 换热器模块

Heater HeatX MHeatX Hetran Aerotran

加热器/冷却器 双物流换热器 多物流换热器 管壳式换热器 空冷换热器

确定出口物流的热和相态条件 在两个物流之间换热 在多股物流之间换热

与BJAC 管壳式换热器的接口程序 与BJAC 空气冷却换热器的接口程序

在本次模拟中选取Heatx换热器，HeatX有两种简捷法和严格法计算模型。 简捷法（Shortcut）计算不需要换热器结构或几何尺寸数据，可以使用最少的输入量来模拟一个换热器。Shortcut模型可进行设计模拟两种计算，其中设计计算依据工艺参数和总传热系数估算出传热面积。

严格法（Detailed）可以用换热器几何尺寸去估算传热膜系数、总传热系数、压降、对数平均温差校正因子等。严格法核算模型对HeatX提供了较多的规定选项，但也需要较多的输入。Detailed模型不能进行设计计算。

可以将HeatX 的Shortcut和Detailed结合完成换热器设计计算。首先依据给定的设计条件用Shortcut 估算传热面积

ASPEN PLUS软件培训案例

常压系统流程模拟计算 ............................... 2 减压系统流程模拟计算 ............................... 6 催化分馏塔流程模拟计算 ............................ 10 催化吸收稳定系统流程模拟计算 ...................... 14 MDEA 脱硫流程模拟计算 ............................. 20 炼厂含硫污水汽提流程模拟计算 ...................... 27 MTBE装置流程模拟计算.............................. 32 DMF萃取精馏流程模拟计算 ........................... 37 丁二烯脱水流程模拟计算 ............................ 40 甲乙酮脱水流程模拟计算 ............................ 43 VCM PLANT MODEL ..................................... 46

VCM Manufactu

关于这本手册

ASPEN PLUS 10版 用户指南 I 关于这本手册

由三卷组成

第一卷介绍了ASPEN PLUS 用户界面

主题包括:

l 建立模拟模型

l 定义流程

l 输入必要的信息组分

关于这本手册

ASPEN PLUS 10版 用户指南 II

l

l

l

ASPEN PLUS 手册用Adobe portable 文档格式提供(PDF)

??ò2?éò???1oAspen Tech 印刷的手册

在国际互联网上查询

Aspen Tech 主页

可在网上访问技术支持主页

你将接到一个确认的电子邮件

列出了最常用的热线联系信息

请与我

们下列地域的任何一个热线联系: 如果你在 电话号码 传真号码

E-Mail 地址

North America & the Caribbean +1-617/949-1021 +1-888/996-7001

(toll free)

+1-617/949-1724

support@50f4ab95e53a580216fcfefb

South America (Argentina office) (Brazil office)

+54-1/326-9835 +55-11/5506-0756 +54-1/394-8621 +55-11/5506-0567

tecnoba

石河子大学化学化工学院 《化工过程模拟》 Aspen Plus上机练习

【Mixers/Spliters】

【1.1】将1200 m3/hr的低浓甲醇（甲醇20%mol，水80%mol，30?C，1 bar）与800 m3/hr的高浓甲醇（甲醇95%mol，水5%mol，20?C，1.5 bar）混合。求混合后的温度和体积流量。(Mixer)(物性方法：NRTL) 【1.2】将1500kmol/hr的甲苯溶液（含苯2%mol）等摩尔地分流为两股流体，求每股物流的密度及焓值。(物性方法：NRTL)

【1.3】请建立以下过程的Aspen Plus 仿真模型：(物性方法：NRTL)

1) 将 1000 m3/hr 的低浓酒精（乙醇30%w，水70%w，30°C，1 bar ）与700 m3/hr的高浓酒精（乙醇95%w，水5%w，20°C，1.5 bar）混合；

2) 将混合后物流平均分为三股； 3) 一股直接输出； 4) 第二股与 600 kg/hr 的甲醇溶液（甲醇98%w，水2%w，20°C，1.2 bar）混合后输出； 5) 第三股与 200 kg/hr 的正丙醇溶液（正丙醇90%w，水10%w，30°C，