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Aspen Plus 基本 操作

Aspen Plus 基本 操作. 李豪業 hao.yeh.lee@gmail.com. Aspen Plus 系統設定 與基本操作. 需要之軟體套件 Aspen Plus Aspen Split. Aspen Plus 基本 設定. 使用程序模擬器之主要目的，為化簡方程式之撰寫使其專心於化工程序之設計. User Interface Flowsheet Model Library Data Browser Stream Block. 使用 Aspen Plus 之基本步驟. 啟動 User Interface

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Aspen Plus 基本 操作

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Presentation Transcript

  1. AspenPlus 基本操作 李豪業 hao.yeh.lee@gmail.com

  2. Aspen Plus系統設定與基本操作 需要之軟體套件 Aspen Plus Aspen Split

  3. Aspen Plus 基本設定 使用程序模擬器之主要目的，為化簡方程式之撰寫使其專心於化工程序之設計 User Interface Flowsheet Model Library Data Browser Stream Block

  4. 使用Aspen Plus之基本步驟 • 啟動User Interface • 選用單元操作模組：Model Blocks • 連結Streams • 輸入Components • 選用物性計算方法和模型：Property Methods & Models • 輸入外部流股資訊：External Steams • 輸入單元模組參數：Block Specifications • 運行模擬過程：Run Project • 查看結果：View of Results • 保存專案：Save Project

  5. User Interface 模組區 訊息區

  6. 模組的選擇 RadFrac模組 Equilibrium stage蒸餾塔模組 Stream模組 程序單元模組 Mixers/splitters, Separators, Heat Exchangers, Columns, Reactors, Pressure changers, manipulators, solids, user model

  7. 選用單元操作模組

  8. 架構 穩態設計時，Pressure changers：如pump、valve不需選取也可以進行。 為了進行動態模擬，穩態設計後需將壓力將裝置擺入才能將系統轉換成動態

  9. 基本設定 擊點任一單元兩下，即可於左上方出現此畫面

  10. 基本設定 Runtype Flowsheet Estimation Regression … 穩態設計選擇Steady-State即可，若選擇Dynamic將來可以轉成動態模擬 有效相 Vapor-Liquid Vapor-Liquid-Liquid

  11. 基本設定 可自訂單位表示方式，但只能新增或刪除，無法修改

  12. 物性與熱力學性質之輸入

  13. 成分設定 輸入的方法可給定Component name或Formula 輸入系統所需的物質

  14. 物性的選擇 選定熱力學模式HOC是當氣體會產生雙元體或三元體的現象時選擇

  15. 輸入熱力學參數 (從文獻或Aspen Properties regression而來) Missing pairings的估計

  16. 進料流的輸入方法

  17. 組成的表示法有4種 Mole fraction Mass fraction Mole flow Mass flow 進料流的輸入：溫度、壓力和Vapor fraction三選二狀態即定

  18. 程序單元的輸入方法Ex. 兩股stream之混合

  19. Example • 將1000 m3/hr的低濃度酒精(乙醇30%，水70%，30C，1 bar)與700 m3/hr的高濃度酒精(乙醇95%，水5%，20C，1.5 bar)混合。

  20. 程序單元的輸入方法Ex. 蒸餾塔

  21. 簡單蒸餾於Aspen Plus上之操作乙酸去水系統

  22. Introduction • Start with a steady-state simulation • A simple distillation of Waterand Acetic acid • Set up column length and diameter • Tray sizing and tray rating • Runnig for the design specification • Use “Design SPEC/VARY” function

  23. 輸入物質 (Acetic Acid& Water) 可自行改名稱

  24. 選擇物性的模式 UniQUAC Wilson UniQ-HOC ….

  25. 建立蒸餾塔的模組與各股物流 Stream Block

  26. 進料組成 點兩次Stream進行設定

  27. Column Settings 點兩次蒸餾塔進行設定

  28. Column Settings (2)

  29. Column Sizing 新增一個 “Tray Sizing” 功能

  30. Column Sizing • The typical distance between trays (tray spacing) is 0.61m (2 ft)

  31. 執行 當輸入完畢後按此兩個鈕執行 當右下角訊息區出現藍色表示有結果， 出現黃色表示到達Decanter不分相或Design spec到邊界， 出現紅色表示無法收斂。 Results available Results with warnings Results with errors

  32. Begin Simulation

  33. 模擬結果 按下check results即可看到模擬結果 按下Plot Wizard…即可使用繪圖功能 按下Results Summary…即可得到蒸流塔的能源使用量 按下Profiles即可得到塔逐板的組成濃度、溫度、壓力、流量… 按下Stream Results…即可得到蒸流塔連接的物流之組成

  34. 繪圖功能

  35. 繪圖結果

  36. Tray Sizing Results

  37. SimulationResults 點選蒸餾塔可看到模擬結果 模擬結果: 蒸餾塔的回流比、能源使用量、塔的組成分布、溫度分布與流量分布、各股物流的進出口組成

  38. Use Design Specs 若欲使塔頂water 純度為0.999，需要多大回流比？ 可用塔內“ Design Specs” 功能

  39. Use Design Specs Select Component Mole Purity 0.999

  40. Use Design Specs (2) 選擇所要指定設計的產品流

  41. Use Design Specs (2) Design Specs /Very 必然成對出現!! 新增一個“Vary”功能

  42. Use Design Specs (2) 根據Setup設定的操作變數作為調整變數 設定要改變的操作變數與其上下限

  43. Simulation Results

  44. 共沸蒸餾於Aspen Plus上之操作乙酸去水系統

  45. 問題描述

  46. Introduction • Acetic acid (HAc) is one of the most widely used carboxylic acids. Because it is used in many reactions and is a good solvent. • Although HAc and H2O do not form azeotrope, using simple distillation to separate these two components requires many equilibrium stages. • Due to tangent pinch on the H2O end, it usually uses an entrainer via a heterogeneous azeotropic distillation column for the separation.

  47. Residue Curve Map and BP Ranking H2O-IBA 87.72 oC H2O 100.02 oC IBA 116.4 oC HAc 118.01 oC

  48. Specificationsand Assumptions • Feed condition • Flow rate, compositions, pre-heat?, with impurity?, … • Column condition • Equilibrium stage? • Top pressure, decanter pressure and temperature, … • Product specifications • Degree of freedom • Design and manipulating variables analyses

  49. Example • Feed condition • xfeed, H2O = 50 mol% ,xfeed, HAc = 50 mol% • Throughput = 50 kmol/h. • Column condition • Top pressure = 1.1 atm, stage pressure drop = 1 kPa • Decanter = 1 atm, 40oC • Product Specification • xD, HAc = 0. 1 mol%, ,xB, EtAc = 99.9 mol%

  50. Conceptual Design

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