《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第3章 物性方法ppt.pps
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1、第3章 物性方法,作者:毕欣欣 孙兰义,物性方法,3.1 Aspen Plus数据库3.2 Aspen Plus中的主要物性模型3.3 物性方法的选择3.4 定义物性集3.5 物性分析3.6 物性估算3.7 物性数据回归3.8 电解质组分,3.1 Aspen Plus数据库,3.1 Aspen Plus数据库,PURECOMP常数参数。例如绝对温度、绝对压力。相变的性质参数。例如沸点、三相点。参考态的性质参数。例如标准生成焓以及标准生成吉布斯自由能。随温度变化的热力学性质参数。例如饱和蒸汽压。传递性质的参数,例如粘度。安全性质的参数。例如闪点、着火点。UNIFAC模型中的集团参数。状态方程中的
2、参数。与石油相关的参数。例如油品的API值、辛烷值、芳烃含量、氢含量及硫含量等,3.2 Aspen Plus中的主要物性模型,3.2 Aspen Plus中的主要物性模型,理想模型,Aspen Plus提供了含有常用的热力学模型的物性方法。物性方法与模型选择不同,模拟结果大相径庭。如精馏塔模拟的例子。相同的条件计算理论塔板数,用理想方法得到11块,用状态方程得到7块,用活度系数法得42块。显然物性方法和模型选择的是否合适,也直接影响模拟结果是否有意义。Aspen plus物性方法和模型,3.2 Aspen Plus中的主要物性模型,状态方程模型,3.2 Aspen Plus中的主要物性模型,活
3、度系数模型,3.2 Aspen Plus中的主要物性模型,3.2 Aspen Plus中的主要物性模型,特殊模型,3.3 物性方法的选择,过程模拟必须选择合适的热力学模型在使用模拟软件进行流程模拟时,用户定义了一个流程以后,模拟软件一般会自行处理流程结构分析和模拟算法方面的问题,而热力学模型的选择则需要用户作决定。流程模拟中几乎所有的单元操作模型都需要热力学性质的计算,迄今为止,还没有任何一个热力学模型能适用于所有的物系和所有的过程。流程模拟中要用到多个热力学模型,热力学模型的恰当选择和正确使用决定着计算结果的准确性、可靠性和模拟成功与否。选取方法 由物系特点及操作温度、压力经验选取 由帮助系
4、统进行选择,3.3 物性方法的选择,经验选取 由物系特点及其操作条件进行选择,图(a),3.3 物性方法的选择,经验选取,图(b),3.3 物性方法的选择,经验选取,图(c),以例2.1中丙烯、苯以及异丙苯体系为例,分析体系为非极性体系,考虑到为真实物系,可以选择PENG-ROB、RK-SOAVE、PR-BM、RKS-BM等物性方法,3.3 物性方法的选择,帮助系统 Aspen Plus为用户提供了选择物性方法的帮助系统,系统会根据组分的性质或者化工处理过程的特点为用户推荐不同类型的物性方法,以例2.1为例:点击菜单栏Tools下的Property Method Selection Assis
5、tant,启动帮助系统,3.3 物性方法的选择,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。以指定组分类型为例,选择第一项,Specify component type,3.3 物性方法的选择,系统提供了三种组分类型,化学系统、烃类系统以及特殊系统,这里选择烃类系统,3.3 物性方法的选择,选择完成后,系统提示用户是否含有石油产品的数据分析或是虚拟组分,点击No,3.3 物性方法的选择,系统给用户提供几种物性方法作为参考,3.3 物性方法的选择,特殊体系的物性方法选择,存在气相缔合的体系对于存在气相缔合的体系、二聚反应,常用的热力学方法有两种,Nothagel和Hayden
6、-OConnel状态方程。Nothagel方程使用的是截断的范德华方程,可以模拟气相的二聚反应,不足之处在于当压力大于几个大气压时就不适用了;使用Nothagel状态方程作为气相模型的性质方法有NRTL-NTH、UNIQ-NTH、VANL-NTH、WIS-NTH。Hayden-OConnel状态方程使用的是截至两项的维里方程,它能够可靠地预测极性组分的溶和作用以及气相中的二聚现象(比如含有羧酸的混合物),但当压力超过1015个大气压时也不再适用;Hayden-OConnel状态方程作为气相模型的性质方法有NRTL-HOC、UNIF-HOC、UNIQ-HOC、VANL-HOC、WIS-HOC,3
7、.3 物性方法的选择,特殊体系的物性方法选择,含有氟化氢(HF)的体系只有WILS-HF性质方法将HF状态方程用作气相模型,此方法能可靠的预测HF在混合物中的强缔合影响,但是不适用于压力超过3个大气压的情况,含有电解质的体系电解质的活度系数模型ENRTL模型适用于具有多溶剂和溶解气体的溶液,非常适用于中压和低压体系。Pitzer模型计算气体溶解度可以获得很好的结果;B-Pitzer活度系数模型精度有限但是具有预测性;ENRTL-HF方法与ENRTL类似,用于计算HF强络合现象的气相模型以及低于3个大气压的体系,3.3 物性方法的选择,特殊体系的物性方法选择,石油炼制体系PENG-ROB、RK-
8、SOAVE是针对石油炼制体系修正的热力学方程。低压的常减压塔可以采用BK10、CHAO-SEA、GRAYSON等方法;中压的焦化主分馏塔、FCC主分馏塔等可以采用CHAO-SEA、GRAYSON、PENG-ROB、RK-SOAVE等方法;重整装置、加氢精制装置等富氢体系可以采用GRAYSON、PENG-ROB、RK-SOAVE等方法;润滑油或脱沥青装置可以采用PENG-ROB、RK-SOAVE等方法。,3.3 物性方法的选择,常见化工体系的物性方法推荐,常见化工体系所推荐的物性方法(一),3.3 物性方法的选择,常见化工体系的物性方法推荐,常见化工体系所推荐的物性方法(二),3.3 物性方法的
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