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《化工過(guò)程模擬實(shí)訓(xùn)Aspen Plus教程》（第二版）以Aspen Plus V8.4為模擬軟件，結(jié)合過(guò)程實(shí)例系統(tǒng)介紹了Aspen Plus的操作步驟以及應(yīng)用技巧。本書(shū)內(nèi)容相較*版更加完善。全書(shū)共分為14章，第1章介紹化工過(guò)程模擬的基礎(chǔ)知識(shí)；第2章介紹流程建立的基本操作步驟；第3章介紹物性方法；第4~8章介紹Aspen Plus中各單元操作模塊應(yīng)用方法和技巧；第9章介紹Aspen Plus中基本的流程選項(xiàng)和模型分析工具；第10章介紹復(fù)雜精餾過(guò)程模擬；第11章介紹工藝流程模擬的步驟和經(jīng)驗(yàn)；第12章介紹流程以及RadFrac模塊的收斂技巧和策略；第13章介紹石油蒸餾過(guò)程模擬；第14章介紹簡(jiǎn)單動(dòng)態(tài)模擬。附錄部分介紹了Activated Energy Analysis、Column Analysis以及CUP-Tower的功能與應(yīng)用。每章節(jié)中的例題均有具體的說(shuō)明與詳盡的解題步驟，讀者按書(shū)中的說(shuō)明與步驟進(jìn)行學(xué)習(xí)即可逐步掌握Aspen Plus軟件的使用方法和技巧。本書(shū)中的典型例題配有演示視頻，可通過(guò)掃描二維碼觀看。本書(shū)可作為高等學(xué)校化工相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教學(xué)參考書(shū)，也可為石油與化工等領(lǐng)域從事過(guò)程開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)管理的工程技術(shù)人員提供參考。

前言

化工過(guò)程模擬是化學(xué)工程技術(shù)人員解決化工過(guò)程問(wèn)題時(shí)普遍采用的技術(shù)手段，Aspen Plus作為化工過(guò)程模擬的重要軟件之一，經(jīng)過(guò)30多年的不斷發(fā)展和改進(jìn)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。很多工程公司、設(shè)計(jì)院和高校都是Aspen Plus的用戶，其已成為公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化工過(guò)程模擬軟件之一。Aspen Plus具有龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)和完備的單元操作模塊，能夠處理多種復(fù)雜體系，并對(duì)模擬過(guò)程中的物料和能量衡算、各單元操作模塊參數(shù)、物流性質(zhì)等進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，為工業(yè)過(guò)程的模擬與優(yōu)化提供相對(duì)可靠的參考。

《化工流程模擬實(shí)訓(xùn)Aspen Plus教程》（第一版）詳細(xì)介紹了Aspen Plus軟件的操作步驟以及應(yīng)用技巧，注重應(yīng)用與原理的結(jié)合。第一版自出版以來(lái)便受到廣大化工科研與設(shè)計(jì)人員、高校師生的歡迎。第一版中的所有例題均以Aspen Plus V7.2為模擬軟件，但是隨著Aspen Plus軟件的不斷更新，其操作界面已經(jīng)發(fā)生較大變化，給初學(xué)者的學(xué)習(xí)與應(yīng)用帶來(lái)不便，特對(duì)其進(jìn)行改編。第二版書(shū)名由《化工流程模擬實(shí)訓(xùn)》改為《化工過(guò)程模擬實(shí)訓(xùn)》，所有例題均采用Aspen Plus V8.4進(jìn)行模擬介紹。針對(duì)第一版的問(wèn)題與不足，已在本書(shū)中進(jìn)行修改，內(nèi)容更加充實(shí)，能夠滿足廣大讀者的需求。

考慮到物性方法的重要性，本書(shū)對(duì)第3章內(nèi)容進(jìn)行了較大改動(dòng)，重點(diǎn)介紹物性方法的應(yīng)用、物性分析、估算與回歸。第10章復(fù)雜精餾過(guò)程模擬新增變壓精餾、熱泵精餾以及內(nèi)部熱耦合精餾三節(jié)。第11章工藝流程模擬新增模擬實(shí)例甲苯甲醇側(cè)鏈烷基化制苯乙烯一節(jié)，進(jìn)一步介紹了過(guò)程模擬中的經(jīng)驗(yàn)和技巧。鑒于讀者對(duì)動(dòng)態(tài)控制模擬的學(xué)習(xí)需求，新增第14章動(dòng)態(tài)模擬入門(mén)，介紹Aspen Plus Dynamics在過(guò)程控制中的應(yīng)用，以便讀者掌握動(dòng)態(tài)控制的基本操作過(guò)程。本書(shū)中的典型例題配有演示視頻，可通過(guò)掃描例題附近的二維碼觀看。此外，本書(shū)附錄對(duì)Activated Energy Analysis、Column Analysis以及CUP-Tower進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，可增強(qiáng)讀者對(duì)相關(guān)軟件的了解并掌握使用方法。

讀者可以發(fā)送郵件到sunlanyi_cuptower@126.com獲取本書(shū)例題和習(xí)題模擬源文件。通過(guò)學(xué)習(xí)本書(shū)，初學(xué)者可以快速熟悉Aspen Plus的各項(xiàng)功能，具有一定軟件應(yīng)用基礎(chǔ)的讀者能夠進(jìn)一步提升對(duì)Aspen Plus和相關(guān)軟件的認(rèn)識(shí)。

由于編者水平有限，書(shū)中不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

編者

2017年５月

第一版前言

從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，人們就開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)解決化工過(guò)程的數(shù)學(xué)問(wèn)題，目前化工過(guò)程模擬已成為化學(xué)工程技術(shù)人員普遍采用的技術(shù)手段。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的快速提高以及軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性大大增強(qiáng)，應(yīng)用范圍不斷拓寬，在化工過(guò)程開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)操作的控制與優(yōu)化、操作培訓(xùn)和技術(shù)改造等方面均有應(yīng)用。Aspen Plus是基于穩(wěn)態(tài)化工模擬、優(yōu)化、靈敏度分析和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的大型化工流程模擬軟件，由美國(guó)Aspen Tech公司研發(fā)，是唯一能處理帶有固體、電解質(zhì)、生物質(zhì)和常規(guī)物料等復(fù)雜體系的流程模擬系統(tǒng)。

本書(shū)詳細(xì)介紹了Aspen Plus軟件的操作步驟以及應(yīng)用技巧，注重其應(yīng)用與原理的結(jié)合。內(nèi)容共分14章，主要包括化工過(guò)程模擬的基本知識(shí)，流程建立的基本操作方法和步驟，Aspen Plus中各個(gè)模塊的應(yīng)用方法和技巧，流程模擬的步驟和經(jīng)驗(yàn)，原油蒸餾過(guò)程的模擬，幾種復(fù)雜精餾過(guò)程的模擬，流程以及RadFrac模塊的收斂技巧和策略，Aspen Plus和其他Windows程序協(xié)同使用的方法。為了方便本書(shū)的學(xué)習(xí)以及擴(kuò)展讀者的學(xué)習(xí)內(nèi)容，本書(shū)還配有書(shū)中例題與習(xí)題的Aspen Plus bkp文件、Aspen Energy Analyzer、化工過(guò)程經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)、Aspen Plus與外部換熱器軟件聯(lián)用以及塔內(nèi)件設(shè)計(jì)軟件CUP-Tower等內(nèi)容，可登錄www.cipedu.com.cn下載。通過(guò)對(duì)本書(shū)的學(xué)習(xí)，可以提升讀者對(duì)Aspen Plus的認(rèn)識(shí)，并能用其進(jìn)行化工系統(tǒng)的流程模擬及優(yōu)化。

本書(shū)所有例題均以Aspen Plus V7.2版本為例，不同版本的Aspen Plus在界面和內(nèi)容上可能有所差異，請(qǐng)各位讀者朋友注意。同時(shí)，盡管化工過(guò)程有諸多相同的單元操作，但具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程不盡相同，甚至相差甚遠(yuǎn)。在應(yīng)用Aspen Plus進(jìn)行模擬時(shí)，要充分考慮到每個(gè)過(guò)程的特殊性，具體問(wèn)題具體分析，選用合理的模塊組合，找出最佳的流程設(shè)計(jì)。

本書(shū)由孫蘭義主編，第1、2、3、9章由畢欣欣編寫(xiě)，第4、8章由王俊編寫(xiě)，第5、10章由王丁丁編寫(xiě)，第6、11章由全本軍編寫(xiě)，第7、13章由武佳編寫(xiě)，第12章由畢欣欣、王丁丁、王俊、武佳、沈琳共同編寫(xiě)，第14章由沈琳編寫(xiě)，丁雪、赫佩軍、侯影飛、于英民參與修改工作，全書(shū)由孫蘭義修改定稿。

由于作者水平有限，書(shū)中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

編者

2012年3月

第1章緒論

1.1化工過(guò)程模擬/1

1.1.1化工過(guò)程模擬簡(jiǎn)介/1

1.1.2化工過(guò)程模擬的功能/1

1.1.3化工過(guò)程模擬系統(tǒng)構(gòu)成/2

1.2Aspen Plus軟件/2

1.2.1Aspen Plus簡(jiǎn)介/2

1.2.2Aspen Plus主要功能/3

第2章Aspen Plus入門(mén)

2.1圖形界面/4

2.1.1Aspen Plus界面主窗口/4

2.1.2主要圖標(biāo)功能/5

2.1.3狀態(tài)指示符號(hào)/5

2.1.4Aspen Plus專家系統(tǒng)（Next）/5

2.2Aspen Plus自帶示例文件/6

2.3物性環(huán)境/7

2.4模擬環(huán)境/11

2.4.1設(shè)置全局規(guī)定/11

2.4.2建立流程圖/12

2.4.3輸入物流數(shù)據(jù)/15

2.4.4輸入模塊數(shù)據(jù)/16

2.5運(yùn)行模擬/18

2.6查看結(jié)果/19

第3章物性方法

3.1Aspen數(shù)據(jù)庫(kù)/21

3.2物性方法簡(jiǎn)介/26

3.2.1理想氣體和理想液體/26

3.2.2REFPROP和GERG2008/27

3.2.3狀態(tài)方程法/27

3.2.4活度系數(shù)法/35

3.2.5亨利定律/37

3.2.6電解質(zhì)物性方法/41

3.2.7固體物性方法/42

3.2.8蒸汽表/42

3.2.9傳遞性質(zhì)模型/43

3.3物性方法選擇/44

3.3.1狀態(tài)方程法和活度系數(shù)法比較/44

3.3.2常見(jiàn)體系物性方法推薦/45

3.3.3經(jīng)驗(yàn)選取/47

3.3.4使用幫助系統(tǒng)進(jìn)行選擇/48

3.4物性方法和路線/49

3.5游離水、污水和嚴(yán)格三相計(jì)算/51

3.6物性參數(shù)和數(shù)據(jù)/56

3.7物性集/57

3.8物性分析/60

3.9物性參數(shù)估算/78

3.9.1純組分物性參數(shù)估算/79

3.9.2與溫度相關(guān)的物性模型參數(shù)估算/85

3.9.3二元交互作用參數(shù)估算/86

3.9.4UNIFAC官能團(tuán)參數(shù)估算/92

3.10物性數(shù)據(jù)回歸/92

3.11TDE簡(jiǎn)介/105

3.12焓值計(jì)算/116

3.13體積流量/119

3.14電解質(zhì)組分/119

第4章簡(jiǎn)單單元模擬

4.1混合器/分流器/130

4.1.1混合器/130

4.1.2分流器/133

4.2倍增器/復(fù)制器/135

4.2.1倍增器/135

4.2.2復(fù)制器/137

4.3簡(jiǎn)單分離器/138

4.3.1兩出口閃蒸器/138

4.3.2三出口閃蒸器/140

4.3.3液-液分相器/142

4.3.4組分分離器/144

4.3.5兩出口組分分離器/145

第5章流體輸送單元模擬

5.1概述/148

5.2泵/148

5.3壓縮機(jī)/153

5.4多級(jí)壓縮機(jī)/155

5.5閥門(mén)/159

5.6管道/161

5.7管線/163

第6章?lián)Q熱器單元模擬

6.1概述/170

6.2加熱器/冷卻器/170

6.3兩股物流換熱器/180

6.4多股物流換熱器/194

第7章塔單元模擬

7.1概述/198

7.2精餾塔簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)/199

7.3精餾塔簡(jiǎn)捷校核/204

7.4精餾塔嚴(yán)格計(jì)算/205

7.5氣體吸收模擬/221

7.6塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核/224

7.6.1塔效率/224

7.6.2塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核/226

7.7溶劑萃取模擬/231

7.8電解質(zhì)模擬/235

第8章反應(yīng)器單元模擬

8.1概述/242

8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器/243

8.3產(chǎn)率反應(yīng)器/248

8.4平衡反應(yīng)器/250

8.5吉布斯反應(yīng)器/252

8.6化學(xué)反應(yīng)/254

8.7全混釜反應(yīng)器/257

8.8平推流反應(yīng)器/260

8.9間歇反應(yīng)器/264

第9章過(guò)程模擬工具

9.1流程變量/271

9.2設(shè)計(jì)規(guī)定/273

9.3計(jì)算器與Fortran/276

9.4傳遞模塊/278

9.5平衡模塊/282

9.6靈敏度分析/285

9.7優(yōu)化與約束條件/291

9.8數(shù)據(jù)擬合/296

第10章復(fù)雜精餾過(guò)程模擬

10.1萃取精餾/309

10.2共沸精餾/317

10.3變壓精餾/329

10.4反應(yīng)精餾/333

10.5三相精餾/341

10.5.1簡(jiǎn)單三相精餾/341

10.5.2三相反應(yīng)精餾/343

10.6多效精餾/347

10.7隔壁塔/357

10.8熱泵精餾/366

10.9內(nèi)部熱耦合精餾/377

10.10精餾塔熱力學(xué)分析和水力學(xué)分析/384

10.11塔板數(shù)-熱負(fù)荷（NQ）曲線/393

第11章工藝流程模擬

11.1帶有循環(huán)的工藝流程/397

11.2工藝流程模擬經(jīng)驗(yàn)總結(jié)/403

11.3模擬實(shí)例乙苯催化脫氫制苯乙烯/404

11.4模擬實(shí)例甲苯甲醇側(cè)鏈烷基化制苯乙烯/412

習(xí)題/424

第12章收斂和故障診斷

12.1序貫?zāi)K法流程收斂/432

12.1.1流程循環(huán)與設(shè)計(jì)規(guī)定/432

12.1.2收斂選項(xiàng)/434

12.1.3斷裂物流/440

12.1.4收斂模塊/440

12.1.5收斂嵌套順序/440

12.1.6計(jì)算順序/446

12.1.7流程排序/446

12.1.8查看結(jié)果/447

12.1.9控制面板信息/448

12.2流程收斂故障診斷/451

12.2.1影響流程收斂的主要因素/451

12.2.2流程收斂策略/451

12.2.3斷裂物流收斂問(wèn)題/452

12.2.4設(shè)計(jì)規(guī)定收斂問(wèn)題/453

12.2.5計(jì)算器模塊收斂問(wèn)題/454

12.2.6優(yōu)化模塊收斂問(wèn)題/454

12.2.7計(jì)算順序和收斂問(wèn)題/454

12.3RadFrac模塊收斂/459

12.3.1RadFrac模塊求解策略/459

12.3.2RadFrac模塊收斂問(wèn)題/463

12.3.3RadFrac模塊收斂故障排除建議/465

12.3.4自定義收斂方法/468

第13章石油蒸餾過(guò)程模擬

13.1石油及油品的物理性質(zhì)/472

13.1.1密度和API重度/472

13.1.2特性因數(shù)/473

13.1.3其他性質(zhì)/473

13.2石油蒸餾類型/474

13.3原油評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)/476

13.4石油餾分物性估算方法/476

13.5石油餾分在模擬中的處理方法/477

13.5.1逐一定義虛擬組分/478

13.5.2通過(guò)石油蒸餾曲線生成虛擬組分/478

13.5.3石油餾分的混合/487

13.6石油蒸餾模擬示例/493

13.6.1預(yù)閃蒸塔設(shè)定與模擬/495

13.6.2常壓塔模擬/502

習(xí)題/513

第14章動(dòng)態(tài)模擬入門(mén)

14.1概述/515

14.2穩(wěn)態(tài)模型導(dǎo)入動(dòng)態(tài)模擬/518

14.3閃蒸罐動(dòng)態(tài)模擬/523

14.4反應(yīng)器動(dòng)態(tài)模擬/530

14.4.1利用反應(yīng)器熱負(fù)荷控制反應(yīng)溫度/531

14.4.2利用冷卻介質(zhì)溫度控制反應(yīng)溫度/535

14.4.3利用冷卻介質(zhì)流量控制反應(yīng)溫度/536

14.5精餾塔動(dòng)態(tài)模擬/538

14.5.1溫度控制結(jié)構(gòu)/538

14.5.2濃度控制結(jié)構(gòu)/545

14.6隔壁塔動(dòng)態(tài)模擬/547

附錄

附錄1Activated Energy Analysis示例/551

附錄2Column Analysis示例/560

附錄3CUP-Tower簡(jiǎn)介/567

參考文獻(xiàn)/571

例題演示視頻

（掃二維碼觀看，建議在WiFi環(huán)境下使用）

例2.1演示視頻/7

例3.7演示視頻/65

例3.11演示視頻/80

例3.15演示視頻/97

例4.5演示視頻/139

例5.1演示視頻/149

例6.2演示視頻/173

例6.4演示視頻/181

例7.1演示視頻/199

例7.3(1)~(4)演示視頻/206

例8.6演示視頻/261

例9.1演示視頻/274

例9.5演示視頻/286

例10.1視頻演示/309

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