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Aspen Plus在化工设计中的应用及问题探寻
作者：蒲逸峰
来源：《科学与信息化》2017年第17期
摘 要 文章首先简要分析了Aspen Plus的特点，在此基础上，对Aspen Plus在化工设计应用中的相关问题进行论述。期望通过本文的研究能够对Aspen Plus在化工设计中的推广使用有所帮助。
关键词 Aspen Plus；化工设计；应用 1 Aspen Plus的特点分析
Aspen Plus是20世纪70年代被提出的流程模拟系统，在该系统中，物性模型及数据是确保模拟结果精确、可靠的关键之所在[1]。大体上可将Aspen Plus的特点归纳为以下几个方面：Aspen Plus数据库当中有6000种左右的纯组分性质的物性数据，纯组分数据库中包括6000种左右的化合物参数；电解质水溶液数据库中，包含将近1000种左右的分子和离子溶质估算电解质物性所需的参数，水溶液数据库中所含的离子种类将近900，可在电解质中进行应用；Aspen Plus是目前唯一一款获准与DECHEMA数据库接口的软件，在DECHEMA数据库当中，收集了全球最完备的气液平衡与液液平衡数据，两类数据的总量约为25万套。 2 Aspen Plus在化工设计应用中的相关问题
化工设计是一项较为烦琐的工作，Aspen Plus的出现，使得化工设计过程得以简化。下面从闪蒸温度及压力的确定和精馏设计两个方面对Aspen Plus在化工设计应用中的相关问题进行分析[2]。
2.1 在闪蒸温度及压力确定中的应用
（1）设计流程。在闪蒸温度及压力确定的设计中，需要使闪蒸器出口乙醇的质量分数达到规定的要求，即11%。对相关变量进行采集时，可通过改变压力的方法来实现对乙醇浓度的调整，换言之，压力是整个设计过程的操纵变量，具体的设计流程如下：
Step1：流程图构建。这是设计中较为重要的一个环节，首先通过主菜单进入到Aspen Plus的模拟界面当中，然后选取闪蒸器模块，用鼠标点击窗口空白位置处时，便会出现精馏塔，再按照精馏塔上出现的红色箭头的方向对物流进行绘制，并完整重命名。 Step2：闪蒸条件输入。在本次设计中，闪蒸条件如表1所示。
在输入闪蒸条件之前，需要通过计算求出物流当中乙醇的浓度，并将所得结果与要求的乙醇浓度进行对比，若是差值不超限，则可判定闪蒸条件合格。该计算是一个循环迭代过程，在
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计算前，可以先假定一个闪蒸条件，然后通过计算、比较的不断循环，直至所得结果在允许范围之内。由此本次设计中的闪蒸为绝热闪蒸，因此，其热负荷值为0。
Step3：运行模拟。当闪蒸条件输入完毕后，便可进行初始化操作，随后进入到模拟运行状态，通过相关选项对模拟结果进行查看。经过模拟之后，物流中乙醇的浓度为10.77%，该值并未达到分离的要求，因此，需要继续进行迭代计算。
Step4：模拟结果。当压力处于0.334bar时，物流中的乙醇浓度可以达到要求，即11%，将这一操作变量换为温度时，在温度处于117.97℃时，可达到要求。
（2）设计中应重点注意的细节问题。通过对上文中的模拟过程进行分析可知，运用Aspen Plus进行化工设计时，操纵变量值的确定是关键环节，当该值确定之后，才能进行后续的模拟计算，然后用计算所得的结果对规定值进行对比，当两者的差值在允许的范围以内，说明操纵变量符合要求。在具体模拟的过程中，应当对如下几点问题加以注意：如果改变操纵变量后差值仍然不在允许范围之内，则可能是因为操纵变量的取值范围有误，此时应对取值范围进行调节；模拟时，应检查操纵变量，看其是否对设计规定造成影响，并对取值范围内的操纵变量是否有解存在进行核实。 2.2 在精馏设计中的应用
在运用Aspen Plus进行精馏设计前，需要先构建一个精馏塔，在本次设计中，进料为混合液，其中甲苯的含量为60%，剩余的40%为苯，进料的压力设定为130kpa，质量回收率为甲苯0.5%，苯99.5%。具体的设计步骤如下：
先进入Aspen Plus的模拟界面当中，以此为基础构建相应的流程图，在菜单栏中单击相关按钮后，会弹出一个输入参数的界面，然后在任务栏中填写数据，进行操作。在实际操作的过程中，应当将模块下红色任务填写完全，直至全部变为蓝色为止，不可漏填，这是非常关键的一个环节。
再进行物性填写，在主窗口中点击Find，并按照一定的顺序对甲苯和苯的物性进行添加，随后对模拟方法进行选择，当方法选好后，若Binary Interaction为红色，则应进行查看、确认，使其变为蓝色。
然后按照设计要求，对进料的相关参数进行填写，并完成精馏塔参数的填写，当所有参数填写完成后，便可进入到精馏塔模拟环节。
最后当全部选项输入完毕，且均为蓝色随后，便可点击菜单栏中的相关按钮进行初始化操作，并在完成初始化后，运行模拟，同时，可利用Blocks对模拟结果进行查看。通过模拟得到最小回流比为1.727，由此可计算机实际回流比为1.727×1.2=2.073；最小的理论塔板书为12.79，在回流比为2.073时的实际理论塔板数为25.72。依据以上数值对回流比和理论塔板之间的关系曲线进行绘制，并生成回流比对理论塔板数据表，其余数据全部采用默认值，再次进
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行初始化后，重新运行，此时便可直观地看到数表。同时，在工具栏中选取相应的坐标轴，再进行参数调节，便可获得最终的模拟结果[3]。 3 结束语
综上所述，在化工设计中，应用Aspen Plus，可对一些繁多的工艺过程进行模拟，由此可使化工设计流程得以简化。限于篇幅，本文仅从两个方面论述了Aspen Plus在化工设计的应用，并对相关问题进行分析。期望通过本文的研究能够对化工设计水平的提升有一定的促进作用。 参考文献
[1] 茅慧.Aspen Plus在化工设计物料衡算中的应用分析[J].化工管理，2015（4）：135-136. [2] 彭江.化工设计中流程模拟软件Aspen Plus的使用[J].化工管理，2015，（5）：45-46. [3] 李萌萌，姜召，李璐，方涛.Aspen Plus在超临界流体技术中的应用研究进展[J].化工进展，2014，33（a01）：19-26.