Aspen入门篇4—物性方法选择及物性估算（下）

作者: 科普化工 | 来源:发表于2017-05-11 20:51 被阅读0次

这里接着上一篇继续介绍物性方法等内容，主要介绍的是后三部分：物性分析、物性估算和物性数据回归。前四部分是学习起来相对比较容易一些，这里介绍的三部分比较复杂且不太容易掌握，但是在流程模拟中中却有着极其广泛的应用，因此学好这一部分是极其重要的，下面就展开说明讲解。

5. 物性分析

Aspen Plus为用户提供了物性分析功能（Property Analysis），主要是用来生成物性图表以及物性数据，验证物性模型和数据的准确性。

物性分析中提供的图表主要分为以下三种：

1）纯组分，例如蒸汽压相对于温度变化的关系图；

2）二元体系，例如T-x-y图、p-x-y相图；

3）三元相图。

下面举出两个实例来进行说明，帮助大家更好的学习和掌握物性分析功能。

例一：运用物性分析功能做出甲醇-水体系在0.1MPa下的T-x-y相图，已知甲醇、水的流率均为50kmol/h。

操作：

首先进行全局设定（这里主要包括名称、单位）

接下来输入组分

选择物性方法（这里甲醇与水互溶，所以选择Wilson方程）

注意把二元交互作用参数勾选上

选择Analysis，点击New新建，方式选择第一种----通用

选择点沿着闪蒸曲线（表明系统处于汽液相平衡状态），并按照要求设定摩尔流率，有效相态为汽液，至此system界面输入完成

设定压力（题目要求）和温度（可以任意设定），选择自变量为甲醇的摩尔分率变化范围，至此Variable界面输入完成。

接下来设定物性集，这里因为要做T-x-y图（绘制泡点线和露点线），所以选择物性为泡点温度（TBUB）和露点温度（TDEW）。

将刚才设定的物性输入Tabulate中

运行程序，得出结果

然后做出T-x-y图像

例二：氯仿/丙酮/水体系，物性方法NRTL，I.分析20~100℃范围内，氯仿蒸汽压与温度关系；II.分析丙酮/水体系在1atm下的汽液平衡关系；III.分析三元体系的液液平衡关系。

首先进行全局设定（这里主要包括单位、有效相态）

接下来输入组分

选择物性方法及确定二元交互作用参数

I.纯组分物系

这里直接使用Home页面右上角的纯物质分析功能（Analysis/Pure）

选择热力学性质PL（蒸汽压），添加物质，确定温度范围

运行模拟，图像如下

数据如下

II.双组份物系

类似于第一问，做好设定

运行模拟，图像如下

数据如下

同样的也可以做丙酮的y-x图线

III.三组分体系

点击Analysis界面的Ternary Diag，弹出如下对话框

点击Find Azetropes寻找共沸物，并选中三种物质

点击左中部最下方的Report，即有共沸组成、温度等信息。

点击Azetropes，即可看到三个共沸点的温度、组成汇总，到此完成了物性分析的讲解，还需要通过实例来加强巩固了解。

6. 物性估算

物性估算是估算物性模型所需参数，如纯组分的物性常数、与温度相关的模型参数、NRTL、UNIQUAC等方法的二元交互作用参数、UNIFAC方法的基团参数等。估算是以基团贡献法和对比状态相关性为基础的，也可以把实验数据引入估算中。

使用物性估算的一般步骤为：

1）在Properties/Molecular Structure窗口上定义分子式；

2）利用Parameters或Data输入实验数据，实验数据（如标准沸点TB）对于许多估算方法都是非常重要的，因此只要有实验数据就应该输入；

3）在Properties/Estimation/Input窗口上激活Properties Estimation并选择物性估算原则。

例：乙基2-乙氧基乙醇分子式CH3-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH是二聚物，沸点TB=195℃，它不是Aspen Plus数据库中的组分，通过Aspen Plus估算该组分物性。

在Home界面选择Estimation，输入一个新的非数据库组分，Component ID定为DIMER，在Component/Molecular Structure选择DIMER，输入其结构。

点击Methods/Parameters/Pure Component，点击New创建一个标量参数TB。

选择Scalar，输入DIMER的标准沸点（TB）195℃

窗口右上角Run Mode选择Estimation，并在Estimation/Input中选择Estimate all missing parameters（估算所有缺失的参数）

运行后结果如下，估算结果会自动写入到参数窗体中，以便供其它模拟使用。

参数估算完毕，转到Estimation/Input/Setup，选择Do not estimate any parameters（不估算任何参数）。如果添加流程，就可以使用这个组分及估算的物性。

7. 物性数据回归

物性数据回归系统（Data Regression）可以拟合多种纯组分的物性数据，如饱和蒸汽压等等；该系统可将物性模型参数与纯组分或多组分系统的实验数据相拟合，用户可以输入任意物性的实验数据，例如汽液平衡数据、液液平衡数据、密度、热容或活度系数数据；该系统也可回归Aspen Plus中的物性模型，如电解质和用户模型。

物性数据处理是基于最大似然估计的思想，利用原始实验数据计算物性模型中的参数，可处理多种数据类型，并且可以同时回归多种类型的数据。

例：已知甲缩醛与甲醛的汽液平衡数据（如下表），所有数据均是在压力p=66.kpa下测得的各项数据为甲缩醛含量，试回归Wilson方程中的二元交互作用参数，用于替换Aspen系统中原有的二元交互作用参数。