Aspen Plus 课程讲义汤吉海(南京工业大学)03 Property

物性估算模型ASPEN PLUS入门汤吉海 2006年8月

第三章 ASPEN PLUS的物性数据库及其应用 3.1 基础物性数据库

3.2 物性预测模型 3.3 物性估算系统 3.4 实验数据处理系统(模型参数回归)

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3.1 基础物性数据库 ASPEN PLUS物性数据库的数据包括离子种类、 二元交互参数、离子反应所需数据等。共含 5000个纯组分、40000个二元交互参数、5000 个二元混合物及与250000多个混合物实验数 据的DETHERM数据库接口和与In-house(内部) 数据库接口。 系统数据库 用户数据库

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PURE11 数据库 包括多于1727个组分(大多数为有机物)的参数， 这是ASPEN PLUS纯组分参数的主要数据源。 (1)与状态无关的固有属性，如分子量、临界参数、偏 心因子等； (2)标准状态下一定相态的属性，如25℃时的标准生成 热、标准燃烧热、标准生成自由能等； (3)一定状态下的属性，如各温度下的热容、饱和蒸汽 压、粘度等，通常以一定的方程形式关联，将方程参数作 为基础物性数据。 (4)其他专用模型参数，如UNIFAC模型的官能团信息。

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固有性质

物性 分子量 临界温度

代号 MW TC

物性 临界压缩因 子 偏心因子

代号 ZC OMEGA

临界压力 临界体积

PC VC

偶极距 回转半径

MUP RGYR

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标准态下的物性物性 生成热 生成自由能 沸点 标准沸点下 的摩尔体积 汽化热 代号 DHFORM DGFORM TB VB DHVLB 物性 API重度 溶解度参数 等张比容 气体粘度 液体粘度 代号 API DELTA PARC MUVDIP MULAND

凝固点 相对密度

TEP SG

导热系数 表面张力

KVDIP SIGDIP第 6 页

关联式参数物性 ANTOIN蒸汽压关联式参数 理想气体热容关联式参数 WASTON关联式参数 RACKETT液体容积方程关联式 CAVETT综合方程参数 CAVETT综合关联式参数 SEALCHASD-HILDEBRNUD方程参数 标准液体容积方程参数 水溶解度方程参数 代号 PLXANT CPIG DHVLWT RKTZRA DHLCAT PLCAVT VLCVT1 VLSTD WATSOL 参数个数 9 11 5 1 1 4 1 3 5

AUDRADE液体年度关联式参数

MULAND

5第 7 页

功能团参数物性 代号

UNIFAC方程功能团的Q参数UNIFAC方程功能团的P参数 UNIFAC方程功能团的相互作用参数

GMUFQGMUFP GMUFB

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3.2 ASPEN PLUS的物性方法和模型类别 详细内容 状态方程模型 活度系数模型 蒸汽压和液体逸度模型 汽化热模型 摩尔体积和密度模型 热容模型 溶解度关联模型 其它 粘度模型 导热系数模型 扩散系数模型 表面张力模型 一般焓和密度模型 煤和焦碳的焓和密度模型第 9 页

热力学性质模型

传递性质模型

非常规固体性质模型

热力学平衡计算模型的状态方程法 1、IDEAL理想状态性质方法 2、用于石油混合物的性质方法：BK10、 用于炼油应用

,、 它能用于原油塔、减压塔和乙烯装置的部分工艺过程 CHAO-SEA GRAYSON 3、针对石油调整的状态方程性质方法： 用于气体加工、炼油及化工应用。(如气体加工装置、原油塔及乙烯装置) PENG-ROB 、RK-SOAVE 4、用于高压烃应用的状态方程性质方法： 处理高温、高压以及接近临界点的体系(如气体管线传输或超临界抽提) BWR-LS 、LK-PLOCK、PR-BM、RKS-BM 5、灵活的和预测性的状态方程性质方法： PRMHV2 、PRWS、PSRK、RK-ASPEN 、RKSMHV2、 计算高温、高压、接近临界点混合物及在高压下的液 -液分离的体系。(如乙二醇 气体干燥、甲醇脱硫及超临界萃取) RKSWS 、SR-POLAR用于气相和液相处于理想状态的体系(如 减压体系、低压下的同分异构体系)

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液体活度系数性质方法液体活度系数模型 汽相状态方程

NRTL UNIFAC UNIQUAC VAN LAAR WILSON

理想气体定律 Redlich-Kwong Redlich-Kwong-Soave

Nothnagel Hayden-O Connell HF状态方程第 11 页

活度系数模型与状态方程方法的比较 活度系数方法是描述低压下高度非理想液体混合物 的最好方法。你必须由经验数据(例如相平衡数据) 估计或获得二元参数。 状态方程可以在一个很宽的温度和压力范围应用， 包括亚临界和超临界范围。对于理想或微非理想的 系统，汽液两相的热力学性质能用最少的组分数据 计算状态方程，适用于模拟带有诸如CO2、N2、H2S这 样轻气体的烃类系统。 活度系数方法只能用在低压系统(10atm以下),对 于在低压下含有可溶气体并且其浓度很小的系统， 使用亨利定律。对于在高压下的非理想化学系统， 用灵活的、具有预测功能的状态方程。第 12 页

3.3 物性数据集 在ASPEN PLUS 中用于计算热力学性质和传递 性质的方法和模型被组装在性质方法中，每 种性质方法中包括了一个模拟所需的所有方 法和模型。用于计算一个性质的模型和方法 的每个不同组合形式叫作路线(Route)。 (1)性质名 (2)方法 (3)每个主要或次要性质的子级路线， (4)计算每个中间性质的模型名称有时带有一个 模型选项代码。

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路线

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模型

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3.4 ASPEN PLUS物性数据库的应用 1、ASPEN PLUS的物性分析功能 例3-1:采用ASPEN PLUS的理想气体方法(Ideal Gas Method)查找水在1 atm和100~500℃范围内 的摩尔体积和压缩因子。 例3-2:采用ASPEN PLUS分别计算在25℃、35℃和 45℃下不同质量浓度甲醇水溶液(甲醇含量从 0~100%范围内变化)的密度，热力学计算方法选 择NRTL模型。

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