如何利用Aspen进行物性分析-纯组分,二元相图

ij:是否是二元交互参数LL:是否是液液这张图ij？的意思是问有没有二元交互参数。

如果没有，物性方法选择活度系数模型中的基团贡献模型类UNIFAC.; a. r+ Z" k9 F i/ ~ "UNIFAC活度系数模型是UNIQUAC模型的一个扩展模型。

它把UNIQUAC用于分子的理论用于了官能团。

有限个数的官能团足可以组成无限个不同的分子。

与纯组分库中可能需要的组分（500至2000个组分）间交互作用参数的个数相比，可能需要的基团交互作用参数的个数很少。

由一个有限的、精选的实验数据集确定的基团间交互作用参数足以能够预测几乎任何组分对间的活度系数。

"所以，它能很好的预测VLE的活度系数。

但是如果要预测LL数据时，必须使用一个不同的数据集，这个时候你可以用aspen plus自带的UNIFAC-LL.如果有，物性方法选择分子模型类NRTL\WILSON\UNIQUAC.分子模型运行二元交互参数可以灵活准确的模拟许多低压（P＜10atm）非理想溶液。

但是这里面WILSON不能用于模拟液液（LL)混合物。

正如前面所说的，活度系数方法适用于低压非理想溶液，如果是高压（P>10atm）非理想溶液，应该选用灵活的、有预测性的状态方程，如图所示的sp-polar、特殊混合规则的(ws,hv)方程。

图示把这些状态方程归为活度系数法是错误的aspen模拟中状态方程物性方法的选择在Aspen模拟中物性方法的选择至关重要，物性方法选择正确与否直接关系到模拟结果的准确性。

现向全体海友征集各种物性方法的使用条件、范围及相关注意事项。

例如：性质方法名：WILSON，γ模型名：wilson，气体状态方程：理想气体定律! J* v3 ~+ V1 c$ X7 e/ R f1 mWilson 模型属于活度系数模型的一种。

适用于许多类型的非理想溶液，但不能模拟液-液分离。

可在正规溶液基础上用于模拟低压下的非理想系统。

精馏工段第一个精馏塔模拟的是甲醇、碳酸二甲酯和水的共沸分离，而Aspen软件没有自带的甲醇与碳酸二甲酯的二元共沸物性参数，故我们利用Aspen进行了甲醇和碳酸二甲酯的二元物性参数的模拟。

首先查阅《化学化工物性数据手册》，我们发现甲苯与甲醇的共沸温度及组成和碳酸二甲酯与甲醇的共沸温度及组成十分相似，恰好Aspen有甲苯与甲醇的二元共沸物性参数。

我们利用甲苯与甲醇的二元共沸物性参数对碳酸二甲酯与甲醇的二元物性参数进行模拟。

Aspen模拟流程如下：
选择的物性方法为NRTL，经不断微调后，终于得到预想的结果，如图：
其中2的甲醇和DMC得质量分数与文献所给的共沸组成相同，即达到了模拟的要求。

此时，甲醇与DMC得二元交互参数如下：
从上图可以看到交互参数模拟的结果。

Aspen分析混合物露点、热容、平均分子量的方法首先，打开软件，进入物性分析
（1）点“next”图标，进入下一步
（2）此界面继续点“next”
(3)输入各组分物质，后点下一步。

（4）选择计算方法。

选择“PENG-ROB”，点下一步；
（5）出现一个界面，再点下一步
（6）出现如下界面，点确定
（7）出现如下界面，先别急，等下再回来完成此步。

（8）点下面的prop-sets，（因为要分析哪些物性，需要我们自己来设定）
（9）选择new，点OK
（10）选择cpmx等相关物性
CPMX：混合物恒压热容
TDEW：混合物某压力下的露点
MWMX：混合物的平均分子量
（11）选好后，点next，点“new”。

出现如下界面，这是刚才第7步出现的界面。

（12）输入各组分的含量。

（虽然单位是kmol/h，我们所模拟的这些参数只需要知道各组分的比例就可以得出了。

不管怎么输，只要比例正确就可以了）
Next
从180度开始，到250度结束，每隔5度计一个点（13）把刚才选择的物性，添加到结果列表中。

（14）运行后，点results，查看结果
（15）结果
注：CPMX：混合物热容。

只要压力、温度、组分含量任意一个改变，此数据就要重算。

TDEW：某压力下的露点。

压力、组分含量任意一个改变，此数据就要重算。

MWMX：混合物平均分子量。

只和组分含量相关。

ASPEN中NIST数据库的使用ASPEN中的NIST数据库可以查询二元物性参数，也可以查询纯物质参数，二院物性参数的查询论Step1 输入组分Step2 选择物性方法Step3 执行物性估算Step4 点击NISTStep5 选择pure，二元估算选择Binary mixtureStep6 点击evaluate NOWStep7 查看结果，图中TPT即为苯的三相点所查寻的数据英文可以一起全部复制和百度翻译。

数据库step1step2step4Step5Step7Name Description OMEGA Pitzer acentric factorZC Critical compressibility factor VC Critical volumeTC Critical temperatureDNLEXSAT TDE expansion for liquid molar densityMUP Dipole momentHFUS Heat of fusionDHVLTDEW TDE Watson equation for heat of vaporization DGFORM Gibbs energy of formation (ideal gas)CPSTMLPO ThermoML polynomials for solid CpCPIALEE TDE Aly-Lee ideal gas CpCPLTMLPO ThermoML polynomials for liquid CpDHFORM Heat of formation (ideal gas)MW Molecular weightTB Normal boiling pointFREEZEPT Freeze point temperatureDELTA Solubility parameter @ 25 CSG Specific gravityVLSTD API standard liquid molar volumeSIGTDEW TDE Watson equation for liquid-gas surface tension KVTMLPO ThermoML polynomials for vapor thermal conductivity KLTMLPO ThermoML polynomials for liquid thermal conductivity TPT Triple point temperaturePSTDEPOL TDE polynomials for solid vapor pressureWAGNER25 TDE Wagner 25 liquid vapor pressureMUVTMLPO ThermoML polynomials for vapor viscosityMULNVE TDE equation for liquid viscosityFAMILY Compound family nameSUB FAMILY Compound sub family nameOMEGA Pitzer acentric factor欧米茄Pitzer偏心因子ZC Critical compressibility factorZC临界压缩因子VC Critical volumeVC临界体积TC Critical temperature超导临界温度DNLEXSAT TDE expansion for liquid molar density液体的摩尔密度dnlexsat TDE膨胀MUP Dipole momentMUP的偶极矩HFUS Heat of fusion超声热融合DHVLTDEW TDE Watson equation for heat of vaporization dhvltdew TDE沃森方程的汽化热DGFORM Gibbs energy of formation (ideal gas)dgform生成吉布斯能（理想气体）CPSTMLPO ThermoML polynomials for solid Cpcpstmlpo ThermoML的多项式的固态CPCPIALEE TDE Aly-Lee ideal gas Cpcpialee TDE阿里李理想气体的CPCPLTMLPO ThermoML polynomials for liquid Cpcpltmlpo ThermoML液体CP多项式DHFORM Heat of formation (ideal gas)形成DhForm热（理想气体）MW Molecular weightMW分子量TB Normal boiling point结核病的正常沸点FREEZEPT Freeze point temperaturefreezept冻结点温度DELTA Solubility parameter @ 25 C三角洲“25 C的溶解度参数SG Specific gravity比重VLSTD API standard liquid molar volumevlstd API标准液的摩尔体积SIGTDEW TDE Watson equation for liquid-gas surface tension sigtdew TDE沃森方程的液-气表面张力KVTMLPO ThermoML polynomials for vapor thermal conductivity kvtmlpo ThermoML的多项式的蒸气导热系数KLTMLPO ThermoML polynomials for liquid thermal conductivitykltmlpo ThermoML的多项式液体导热系数TPT Triple point temperatureTPT三相点温度PSTDEPOL TDE polynomials for solid vapor pressure pstdepol TDE多项式的固体的蒸气压WAGNER25 TDE Wagner 25 liquid vapor pressure wagner25 TDE瓦格纳25液体的蒸气压MUVTMLPO ThermoML polynomials for vapor viscosity muvtmlpo ThermoML的多项式的气相粘度MULNVE TDE equation for liquid viscosity液体的粘度mulnve TDE方程FAMILY Compound family name族化合物的姓SUB FAMILY Compound sub family name亚族化合物亚家族的名字。

Aspen Plus在无机盐工艺开发与设计中的应用(Ⅰ)基础物性数据王红蕊;沙作良;王彦飞【摘要】准确而可靠的基础物性数据对化工工艺的开发和设计是非常重要的.Aspen Plus具有丰富的物性数据和一套比较完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型,可以利用它获取所需的基础物性数据.因此介绍了利用Aspen Plus 软件获取无机盐重要物性数据的方法.无机盐重要物性数据包括热力学性质数据、传递性质数据、相平衡数据等.经软件查询数据与文献数据比较,使用Aspen Plus 获取的基础物性数据准确可靠,可以快速地为无机盐工艺开发与设计提供服务.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)013【总页数】3页(P11-12,24)【关键词】Aspen Plus;基础物性数据;无机盐;工艺开发与设计【作者】王红蕊;沙作良;王彦飞【作者单位】天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457【正文语种】中文【中图分类】O061在化工过程的开发、研究与工程设计工作中，准确而可靠的物性数据是非常重要的。

化工物性数据绝大部分是各种纯物质或混合物的物理和化学性质，主要由以下几部分组成:①基础物性常数，如 pH、沸点、熔点、凝固点、临界性质等;②热力学性质，如pVT性质、比热容、各种焓和熵等;③微观参数，如偶极矩等;④传递性质，如粘度、导热系数、表面张力、扩散系数等;⑤相平衡数据，如汽液平衡、液液平衡、固液平衡等［1］。

对于无机电解质来说，pH、泡点、溶解度、密度、粘度、比热容、导热系数、热焓及活度系数等数据是电解质溶液理论的基础也是无机盐工艺开发与设计的重要基础。

获取物性数据最直接的方法是通过实验和查阅文献，此方法较麻烦，耗时且工作量大［2］。

求混合物的比容：v=m 3/mol在Aspen 中求比容，可以考虑利用v=体积流量/摩尔流量。

选择压缩机作为模拟的模块。

选择等熵压缩，设置出口压力只要稍高于进口压力就可以了。

例如：求取630kmol/h 的CO ，1130kmol/h 的H2O ，189Kmol/h 的CO2和63Kmol/h 的H2组成的混合物在1atm 和500K 下的比容。

用RK 方程。

根据上面的结果就可知进料的体积流率是82443.568m 3/h,摩尔流率是2012Kmol/h 。

那么计算比容=382443.56840.976/2012m kmol 。

求进料物流中气相分率：选择flash 作为模拟的模块，在设置flash 参数时，要求温度与压力都与进料物流的一致，这样在flash 中的就只进行单纯的气相与液相的分离，而不会发生气相进入液相或液相进入气相的情况，这样就可以根据flash 出口物流中的气液组分得到进料的气相分率等情况。

例如：在180F 及70psia 时，进料物流中丙烷、正丁烷、正戊烷、正辛烷的摩尔分率是0.1、 0.3、0.4 、0.2。

例如：下列物流离开精馏塔，其状态是138psia和197.5F。

如果压力被降低（绝热）到51psia，气相分率和温度是多少。

（提示在flash2前放一个阀，由阀的阻。

求解化学反应平衡时的各组分的多少：选择RGibbs反应器，只要将出口的温度与压力设置好就可以知道该条件下达到化学平衡时的各组分的量。

只要利用该方法计算的结果求出平衡常数K，与实际的常数作比较就可以了。

例如：水煤气变换制氢的化工过程222CO H O CO H+⇔+，在平衡时222co Hco H Oy yKy y=，由热力学数据给出500k时，K=148.4，按照化学计量比进料，求化学反应达到平衡时的平衡组分。

根据最后的反应结果计算K=0.9210.921135.91430.0790.079⨯=⨯，与给定的结果有些差别。

用aspen查物性的两种方法
Aspen Plus中查物性的两种方法方法之一：
1、开始--->程序--->Aspen tech--->--->engineer suite--->aspen plus 2006--->aspen properties database manager
2、点击三次确定后--->在左栏选择
console root--->aspen physical properties database--->nist 06--->selected compounds--->find compound
3、输入你要查找的物质，双击，在selected compounds的下一级菜单中会出现你选择的物质。

4、点击properties and parameters--->pure 在右边的view 下面compounds中选择你选择的物质，在databanks选择all 或者nist-trc，在properties中选择all，然后下面显示的就是该物质的所有物性。

5，最后要说明的是。

大家会在value一列中发现好多加号，单击后，你会有惊奇的发现。

6、建议大家把结果拷贝到excel中去看，这样不容易遗漏什么。

在没有安装Aspen Property这个模块的情况可以找到上述的两个数据库
方法之二：
查看纯组分的物性：填写Component时，点击“Review”。

混合物的物性是比较复杂的。

可以利用Property Analysis中进行物性分析，做物性。

有时候还需要对物性方法中的Routes进行修改。

物性分析方法（Property Analysis）在进行一个流程模拟之前，最好先了解一下你所选物系，以及物系中物质的物性和相平衡关系，对所选体系偏离理想体系的程度有个初步的了解，对所选体系热力计算方法有个初步的认识。

只有这样才能够选择合适的物性计算方法，在得出模拟结果之后，才能保证模拟结果的可信度。

下面做一个CO2/Ar体系物性分析的例子，旨在抛砖引玉，有错误的地方还请读者批评指正。

1.开始设置选择模拟类型（Simulations）为：General with Metric Units，单位制可以根据自身选择的单位体系来定。

选择运行类型（Run Type）为：Property Analysis，当然在其它运行类型中也能够进行物性，不过这个运行类型没有流程图及其它一些要素，是专门为物性分析而设立的运行类型。

图12. Setup参数设置设置Setup中的一些参数，如Title，（这里可以不填写，但是最好还是设置一下，可以方便其它用户对你的模拟进行了解，增加其互通性）Unit，Run Type，其中Unit，Run Type中的设置相当于第一步中的Simulation，Run Type设置，对于前面已经选择的类型在这里可以看到设置的结果如图2。

当然也可以重新设置。

它好处就是，可以很方便的使用户可以在不建立新模拟的情况下，改变单位制及运行类型。

在Description中可以填写对模拟的一些简单描述，可以在报告（.rep）中输出，可以增加其可读性。

其它的一些选项这里就不做介绍了。

图23. 在Component中定义组分在Component ID中输入CO2，AR即可，对于其它一些常用的物质直接输入其名字或分子式就行。

而对于一些结构复杂的物质可以运用Find来查找。

输入后结果如图3。

图3注：Elec Wizard：电解质向导，可以帮助用户输入电解质。

User Defined：输入用户自定义的组分。

Reorder：重新调整输入物质的顺序。

1纯组分物性常数的估算1.1、乙基2-乙氧基乙醇物性的输入由于Aspen Plus软件自带的物性数据库中很难查乙基2-乙氧基乙醇的物性参数, 使模拟分离、确定工艺条件的过程中遇到困难，所以采用物性估算的功能对乙基2-乙氧基乙醇计算。

已知：最简式：（C6H4O）分子式：（CH>CH-O-CH-CH-O-CH-CH-OH）沸点：195C1.2、具体模拟计算过程乙基2-乙氧基乙醇为非库组分，其临界温度、临界压力、临界体积和临界压缩因子及理想状态的标准吉布斯自由能、标准吉生成热、蒸汽压、偏心因子等一些参数都很难查询到，根据的已知标准沸点TB,可以使用aspen plus软件的Estimation In put Pure Component（估计输入纯组分）对纯组分物性的这些参数进行估计。

为估计纯组分物性参数，则需1.在Data （数据）菜单中选择Properties（性质）2.在Data Browser Menu（数据浏览菜单）左屏选择Estimation（估计）然后选Input（输入）3.在Setup（设置）表中选择Estimation（估计）选项，Identifying Parameters to be Estimated（识别估计参数）4.单击Pure Component（纯组分）页5.在Pure Component页中选择要用Parameter（参数）列表框估计的参数6.在Component（组分）列表框中选择要估计所选物性的组分如果要为多组分估计选择物性可单独选择附加组分或选择 All （所有）估计所有组分的物性7. 在每个组分的Method （方法）列表框中选择要使用的估计方法可以规定一个以上 的方法。

具体操作过程如下：1打开一个新的运行，点击 Date/Setup Pl 'I Setup Specifications ■ Data BrowserInput Complete 2、在 Setup/Specifications-Global 页上改变 Run Type 位 property Estimation 母 Special ions <<]|A T "71 »\ ol^l N*|iet 990口岂©©co 岂」1「i ra-fr “ Q EL Specifications Simulation Options Stream Class Substreams Units-Sets Custom Units Report Options - .. r Properties Streams Blocks Reactions 匚onvergm 匚耳 Flowsheeting Options Medel Analysis Tools EO Configuratfon^/Global ^Descriptioini | Accounting | Diagnodics |Tsit tc M e-ack 匚n 丄 ct r sport ■file. E'ilp.r 3 <■!■>! <<IRT T] »| Q |^| N >|fl*w £#r th*Jnput Complete3、在 Components-specifications Selection 页上输入乙基 2-乙氧基乙醇组分，将其 Component ID 为 DIMER4、在 Properties/Molecular Structure -Object Manager 上，选择 DIMER ，然后点 EditSetupComponent'sPropertiesFlowsheeting OptionsResults Summary /Global p/De«iiptiQn | Title: Accouning | Diagnostics | I 纯组分物性墾教的店尊 U nits of rneaswement METCB^j- 荷匚吐▼ Global settingsRun t^pe;Pioperty Estimahon zi Input mockS 柜 ady-State 创 Stream class: CONVEHJ Ffcw basis: |MoleA Ambient pressure: d Ambient temp.: 师 |Fd Valid phases: 厂 Use free water calculationsSetupInput dais ： Output resdts:5、在Gage neral 页上输入乙基2-乙氧基乙醇的分子结构圧卜讷叩 匡岂 Components B- Vj Properties 二|Property Methods 由岂 E^timabori B-圉 Molecular Stryrture & DIMER 由 V Parameters 口 Data] ffi-T l Advanced 匡二 A owsheeting Options 匡•划 Results Summary Atom number: atom hype 匚口irKpctidercBAtom number 1 2 3 q 5 5 7Alam 卯e c c 0 c c 0 c4pn;富“ Tnaber i£entiry:x< an in the nLe^vle. Xc^tn. FK E viLl 占】.印：町the trpe ar Kt ^as enttrsd Input Complete6、转到Properties/Parameters/PureComponent Object Managet ，点击“ NEW ”® DIMER耳如m ■州圧•书时叩 吁岂Components B 剧Propetlies Property MethodsEstimabonMolecular StryrtureParameters 日刘 PureCj&mponentResulte Not Available -^Propertes ProjMrty Methods ・ Data BrokerJ Prepay Metlwds 三砺I till« — 」时 | I |工令TB母二j Binary Interaction□ Electrolyte PairH 口 Electrolyte Temary■Jj UNIFAC Group口 UNIFAC Group BinaryResults£j Dau 庄…二]Advanced 吁二I Flowsheeting Options £ 口 Re-suhs Su mmaiy Slalus匸亠 RewalNew... FuidimalGioip | FcrmJa | ShwclureAtenfl AliOffnS 8i«'dNumberTjps Number Type ■C2 c Single tend2 C3 0 Single bond2 Q ■1 cSingle band4C 5 c Single bond 5 C B Q Single bandB 0 7 c Sing letond 7 c B c Single bandBc 9 0 Single bondDelire- mdecule iU connedivilii然后创建一个标量（Scalar ）参数TBResults Nat Available 、输入DIMER 的标准沸点（TB ） 195C Obiect manager Mame T^pe I 3 二j PircComponert New Pure Component Parameters u v Edt Hide 2d 也岂“：甲由：B . I . ........ 1!.:■田. Setup Comportents Propertits 二| PtQ^erty Methods 卤 Estimation型 Mdecular Structure'| Parameters2j Pure Component 田••二j Binary Interaction二| ElBctrolyte Pair :—二| Electrolyte- Terna ry 二 UNUFAC Group •二 UNIFAC Group Binary 由 l | Results 口 Data •二j Advanced Flowsheet] ng Options Results SumiTiflry广 esrrela i H ＞：＞ILCOILV«ILl：L OHEll lltlfl-r HAST IlBdTiA or «CC＜pi Properties Parameters Pure ComponentTB - Data Browser 口 |E |QTB 日 包币 |ENG 73 ^1^1 AH 弓 ＞〉| 口匸 | 附|M a '-a 田；由. Setup Components Properties h ] Property Methods / Estimation Molecular Structure = 0 TB s Binary Interaction 匚 E ettrolyte Pair r — Elert no lyte Ternary : UNIFAC Group ;■■■■□ UNIFAC Group Binary 0-0 ResuKs Pa r-a meters |-岂 Pu re Component /input Parameters Unite Data Component Componsml ： DIMER - T TB C 1 195 Ftire component scalar par^neters a 申“口 io•…口 Oats Jj Advanced Flows heating OptionsResults SummaryInput CompleteInput Complete9、运行该估算，并检查其结果。

2010年第29卷增刊CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·481·化工进展应用ASPEN模拟氨合成回路的物性方法分析解光燕1，叶枫1，王中博1，薛援2，丁苏文1（1新疆大学化学化工学院，新疆乌鲁木齐 830046；2中国石油乌鲁木齐石化公司，新疆乌鲁木齐 830019）摘 要：对化工模拟软件Aspen Plus 11.1的应用进行了研究和探索，并用此软件，对某化肥厂氨合成回路流程进行模拟计算，探讨选择适宜的物性方法，并对不同温度区间，对模拟结果的影响进行了讨论。

结果表明，根据工艺气体的组成及高温高压的操作条件，选择PENG-ROB和ELECNRTL 物性方法比较适宜，并能得到精确可靠的结果。

关键词：Aspen Plus；过程模拟；物性方法；氨合成在实际工厂流程模拟中，对于不同的物系应选用相对应的物性方法，才能得到与实际工况比较接近的计算结果，这样建立起的模拟平台才能为实际的生产或流程改造提供可靠的理论依据。

本文通过对合成氨装置的氨合成回路进行模拟，探讨Aspen Plus用于氨合成回路的适宜的物性方法。

1 流程模拟1.1 流程的建立某化肥厂氨产量为日产1000 t，简要的基本流程（如图1）为新鲜气与循环气混合压缩23 MPa经冷却后进入合成塔反应，反应后的气体经过换热冷却到10 ℃后进入氨分离器分离将液氨分离，分离后的气体小部分驰放，剩余的作为循环气循环使用。

1.2 单元模块的选择氨合成装置的主要单元设备如图1所示，包括反应器（合成塔）、产品分离罐、换热器、加热冷却器等。

氨合成塔R1、R2选用RStoic模块，分离罐V1选用flash2模块，换热器和加热冷却器E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7全部都是在两个物流之间的换热，因此都选用用heatx模块，物流分流器S1用Fsplit模块。

1.3 物性方法的选择Aspen Plus软件功能强大，其中嵌入了比较全面的物性方法，可选择应用于不同特性（极性或非极性）和不同操作条件（高温高压，常温常压，或低温低压等）下的物系。