《化工過程模擬——Aspen Plus教程》基于Aspen PlusV14 中文操作界面,通過工業(yè)上的具體實例對Aspen Plus中的常用模型及分析功能進行了系統(tǒng)、詳細的講解。全書共分10章,由淺入深地介紹了化工過程模擬軟件Aspen Plus的入門、中高級應用及其與EDR、Excel、Matlab等專業(yè)軟件的連接和聯(lián)合使用,解決化工過程中的模擬、設計與優(yōu)化問題。內容主要包括:Aspen Plus簡介、入門、物性、反應及單元操作、能量與節(jié)能分析、間歇轉連續(xù)化的工業(yè)實際應用、典型設計計算與選型、動態(tài)模擬、換熱網(wǎng)絡、OPC通訊、與Excel的連接等。
本書還探討了Aspen Plus在模擬過程的收斂技巧問題,換熱網(wǎng)絡夾點和經(jīng)濟分析,以及化工單元設備結合Aspen Plus開展計算與選型的方法和技巧等, 另外,各章節(jié)通過綜合案例對各模型進行集中講解,讀者可掃碼觀看。
本書可作為高等學校化工與制藥、材料、環(huán)境、生物等專業(yè)本科生及研究生教材,也可作為化工、石油、輕工等專業(yè)的科研、生產(chǎn)和教學人員的參考資料。
易爭明,湘潭大學化工學院教學副院長。于2011年在北京化工大學博士后出站后進入湘潭大學化工學院工作,在讀博及博士后期間所研究的方向均為“熔融結晶過程的塔器技術綜合開發(fā)研究”,其中博士論文題目為:“連續(xù)多級逆流分步結晶過程及機理的研究”,博士后研究課題為“合成材料單體精萘的連續(xù)結晶分離過程研究”。近年主持與參與國家自科基金2項,參與國家973項目1項,國家科技支撐項目1項,企業(yè)橫向項目多項,發(fā)表SCI及EI論文共計10篇。 2)大學開始受教育經(jīng)歷 · 1999/09–2003/06 昆明理工大學,化學工程與工藝 · 2003/09–2006/06 昆明理工大學,化工系,應用化學 · 2006/09–2009/06 北京化工大學,化學工程與技術 ·主要進行熔融結晶過程的塔器技術綜合開發(fā)研究 3)研究工作經(jīng)歷 · 2009/09–2011/06北京化工大學, 材料與科學系,博士后 主要是結晶提純復合高分子材料單體的研究 · 2011/08–至今湘潭大學,化工學院教學副院長,教授。
第1章 緒論 1
1.1 化工過程模擬簡介 1
1.1.1 化工過程的基本特點 1
1.1.2 化工過程模擬 1
1.1.3 化工過程模擬的作用 2
1.1.4 化工過程模擬軟件 2
1.2 Aspen Plus 入門 3
1.2.1 Aspen Plus 簡介 3
1.2.2 Aspen Plus 主要功能 3
1.2.3 Aspen Plus 的主要特點 3
1.2.4 Aspen Plus 的圖形界面 4
1.3 Aspen Plus 安裝 5
第2章 物性方法 7
2.1 Aspen 數(shù)據(jù)庫介紹 7
2.1.1 物性數(shù)據(jù)庫 7
2.1.2 熱力學性質和物性傳遞數(shù)據(jù)庫 .8
2.2 物性方法簡介 9
2.2.1 理想氣體和理想液體 10
2.2.2 PEFPROP 和GERG2008 10
2.2.3 狀態(tài)方程法 10
2.2.4 活度系數(shù)法 16
2.2.5 亨利定律 17
2.2.6 電解質物性方法 19
2.2.7 固體物性方法 20
2.3 物性方法的選用原則 20
2.4 物性分析 23
2.5 物性參數(shù)估算 32
2.5.1 純組分物性參數(shù)的估算 33
2.5.2 與溫度相關的物性模型的參數(shù)估算 33
2.5.3 二元交互作用參數(shù)估算 34
2.5.4 UNIFAC 官能團參數(shù)估算 34
第3章 反應器與單元操作模擬 37
3.1 流體輸送單元模擬 37
3.1.1 泵 37
3.1.2 壓縮機 40
3.2 流體混合單元 42
3.2.1 混合器模塊 42
3.2.2 分流器模塊 46
3.3 換熱器單元 49
3.3.1 概述 49
3.3.2 加熱器/冷卻器 50
3.3.3 兩股物流換熱器 53
3.4 精餾單元 62
3.4.1 精餾塔簡捷計算 63
3.4.2 精餾塔的嚴格計算 66
3.5 吸收與萃取單元 69
3.5.1 吸收單元 69
3.5.2 萃取單元 73
3.6 反應器單元 77
3.6.1 自由度分析 77
3.6.2 反應器單元模型 78
3.6.3 化學動力學反應對象 79
3.7 吸附分離單元——固定床的吸附波、濃度波與透過曲線 95
3.8 氣固分離單元 105
3.9 液固分離單元 110
3.9.1 HYCYC 模塊 110
3.9.2 Crystallizer 模型 113
習題 117
第4章 單元過程收斂技巧 122
4.1 單元過程計算的收斂方法 122
4.1.1 直接迭代法 123
4.1.2 Wegstein 方法 124
4.1.3 Broyden 方法 125
4.2 收斂方法選用的依據(jù) 125
4.2.1 收斂方法 125
4.2.2 收斂方法的選擇 126
4.2.3 收斂模塊 126
4.3 帶循環(huán)回路的流程收斂策略 133
4.3.1 流程中的回流循環(huán)回路不收斂 133
4.3.2 循環(huán)問題解決方法 133
4.4 含嚴格法RadFrac 模塊的單元模擬收斂策略 134
4.4.1 流程收斂 134
4.4.2 RadFrac 模塊的收斂 136
4.5 撕裂流設置技巧——流程收斂判據(jù) 139
習題 140
第5章 化工過程的能量衡算及相關節(jié)能計算 142
5.1 化工過程能量衡算簡介 142
5.2 分離過程的節(jié)能與優(yōu)化原理 144
5.2.1 熱泵精餾 145
5.2.2 熱耦合精餾的模擬與優(yōu)化 157
5.2.3 恒沸精餾 169
5.2.4 變壓精餾 182
5.3 其他節(jié)能技術的應用 189
5.3.1 分隔壁精餾塔的模擬與計算 189
5.3.2 多效精餾及中間換熱器 198
習題 209
第6章 能量衡算中換熱網(wǎng)絡夾點分析 216
6.1 夾點技術的介紹 216
6.1.1 夾點技術的意義 216
6.1.2 夾點技術基本原理 216
6.2 能量換熱網(wǎng)絡的設計與優(yōu)化 219
6.2.1 換熱網(wǎng)絡的設計目標 219
6.2.2 夾點溫差的確定 220
6.2.3 夾點技術設計準則與優(yōu)化 221
6.3 夾點技術在能量優(yōu)化分析中的具體應用. 221
6.3.1 換熱網(wǎng)絡手動設計 221
6.3.2 換熱網(wǎng)絡自動設計 230
6.3.3 從Aspen Plus 抽取數(shù)據(jù)進行設計 230
6.3.4 多等級公用工程換熱網(wǎng)絡設計 232
第7章 流程模擬在工業(yè)實際中的應用 236
7.1 間歇過程轉連續(xù)過程 236
7.2 含復雜精餾工段的化工過程模擬 244
習題 253
第8章 化工過程典型設備設計及選型 254
8.1 塔設備 254
8.2 換熱器 266
8.3 反應器 275
8.3.1 反應器設計的通用程序 275
8.3.2 反應工程數(shù)據(jù)來源 276
8.4 分離器(氣液、液液) 286
8.4.1 氣液分離 286
8.4.2 液液分離 288
習題 292
第9章 動態(tài)模擬入門 296
9.1 動態(tài)模擬的概念 296
9.1.1 Aspen Plus Dynamics 簡介 297
9.1.2 將Aspen Plus 穩(wěn)態(tài)模型導入至動態(tài)模擬 299
9.1.3 打開動態(tài)模擬文件 305
9.1.4 模擬信息窗口 305
9.2 精餾塔的操作與控制動態(tài)模擬 306
9.2.1 溫度控制 306
9.2.2 濃度控制 312
9.3 反應器動態(tài)模擬 314
習題 316
第10章 高級功能入門 319
10.1 Aspen 與OPC 通信服務器的連接 319
10.2 計算器模塊應用及Excel 電子表格連接 332
附錄 350
附錄1 數(shù)據(jù)庫(Aspen 內置綜合過程數(shù)據(jù)包、電解質數(shù)據(jù)包及應用) 350
附錄2 Aspen 經(jīng)濟分析工具介紹及實例應用 354
附錄3 Aspen 常用物性方法及其應用范圍匯總 359
參考文獻 360