利用aspen-plus进行物性参数的估算.doc

1 纯组分物性常数的估算1.1、乙基2-乙氧基乙醇物性的输入 由于Aspen Plus 软件自带的物性数据库中很难查乙基2-乙氧基乙醇的物性参数, 使模拟分离、确定工艺条件的过程中遇到困难, 所以采用物性估算的功能对乙基2-乙氧基乙醇计算。 已知:最简式：(C6H14O3)分子式：(CH3-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH)沸 点：1951.2、具体模拟计算过程 乙基2-乙氧基乙醇为非库组分，其临界温度、临界压力、临界体积和临界压缩因子及理想状态的标准吉布斯自由能、标准吉生成热、蒸汽压、偏心因子等一些参数都很难查询到，根据的已知标准沸点TB，可以使用aspen plus软件的Estimation Input Pure Component(估计输入纯组分) 对纯组分物性的这些参数进行估计。为估计纯组分物性参数 ，则需1. 在 Data (数据)菜单中选择Properties(性质)2. 在 Data Browser Menu(数据浏览菜单)左屏选择Estimation(估计)然后选Input(输入)3. 在 Setup(设置)表中选择Estimation(估计)选项，Identifying Parameters to be Estimated(识别估计参数)4. 单击 Pure Component(纯组分)页5. 在 Pure Component 页中选择要用Parameter(参数)列表框估计的参数6. 在 Component(组分)列表框中选择要估计所选物性的组分如果要为多组分估计选择物性可单独选择附加组分或选择All(所有)估计所有组分的物性7. 在每个组分的 Method(方法)列表框中选择要使用的估计方法可以规定一个以上的方法。具体操作过程如下： 1、打开一个新的运行，点击Date/Setup 2、在Setup/Specifications-Global页上改变Run Type位property Estimation 3、在Components-specifications Selection页上输入乙基2-乙氧基乙醇组分，将其Component ID为DIMER 4、在Properties/Molecular Structure -Object Manager上，选择DIMER，然后点Edit 5、在Gageneral页上输入乙基2-乙氧基乙醇的分子结构 6、转到Properties/Parameters/Pure Component Object Manager上，点击“NEW” 然后创建一个标量（Scalar）参数TB 7、输入DIMER的标准沸点（TB）195 8、然后转到Properties/Estimation/Set up页上，选择Estimation all missing Parameters 9、运行该估算，并检查其结果。估算结果自动写入到窗体文件中 其模拟结果如下： PropertynameParameterEstimatedvalueUnitsMethodMOLECULAR WEIGHT分子量MV134、1756FORMULACRITICAL TEMPERATURE临界温度TC627.594188KJOBACKCRITICAL PRESSURE临界压力PC3318184.71N/SQMJOBACKCRITICAL VOLUME临界体积VC0.4265CUM/KMOLJOBACKCRITICAL COMPRES.FAC临界压缩因子ZC0.27121482 DEFINITIIDEAL GAS CP AT 300 K理想气体CP 177504.906J/KMOL-KBENSON AT 500 K 264294.092J/KMOL-KBENSON AT 1000 K 386292.527J/KMOL-KBENSONSTD. HT.OF FORMATION标准吉布斯自由能DHFORM-564698000J/KMOLBENSONSTD.FREE ENERGY FORM标准吉生成热DGFORM-347180000J/KMOLJOBACKVAPOR PRESSURE AT TB蒸汽压101318.723N/SQMRIEDEL AT 0.9*TC 1080313.99N/SQMRIEDEL AT TC 3318184.71N/SQMRIEDELACENTRIC FACTOR偏心因子OMEGA0.92834051 DEFINITIHEAT OF VAP AT TB汽化焓DHVLB53706714.1J/KMOLDEFINITILIQUID MOL VOL AT TB液体mol体积VB0.10949498CUM/KMOLGUNN-YAMSOLUBILITY PARAMETER溶解度参数DELTA25451.023(J/CUM)*.5DEFINITIUNIQUAC R PARAMETERUNIQUAC R参数GMUQR5.29070534BONDIUNIQUAC Q PARAMETERUNIQUAC Q参数GMUQQ4.612 BONDIPARACHOR等张比容PARC325.3 PARACHORLIQUID CP AT 298.15 K液体 291996.108J/KMOL-KRUZICKA AT TB443532.586J/KMOL-KRUZICKA2与温度相关的纯组分物性参数的估算 利用aspen plus对乙基2-乙氧基乙醇与温度相关的纯组分物性参数的估算，过程与纯组分物性参数的估算过程一样，只是在过程中选择Estimation Input T-Dependent (估计输入受温度影响参数)，计算受温度影响的物性的参数。其操作过程与纯组分物性参数一样，在组分物性结果点击T-Dependent，可以看到温度相关的物性参数： 其模拟结果如下：PropertyNameIDEALGASHEATCAPACITY理想气体热容 VAPOR PRESSURE 饱和蒸汽压 HEAT OF VAPORIZATION 汽化焓 MOLAR VOLUME气体mol体积VAPOR VISCOSITY气相粘度 LIQUID VISCOSITY 液相粘度 LIQTHERMCONDUCTIVITY液体热传导率 LIQUIDSURFACETENSION表面张力 LIQUID HEAT CAPACITY液体热容 ParameterCPIG PLXANT DHVLWT RKTZRAMUVDIP MULAND KLDIP SIGDIP CPLDIP Estimated value-19911.799819.051095-0.58971050.0001768600280110036029.227.96888681.5118.489262-12614.56700-13.029219.1373e-186468.15627.59418853706714.1468.150.40716453-0.5807282468.150.203967542.9389e-080.941960540002801100-13.52199527490468.15470.695641-5.32698790.04237204-0.00012281.5744e-07-7.585e-11468.15621.3182460.093397831.222222225.3646e-10-6.037e-102.3707e-10468.15615.042305284003.707-523.819951.8468106500258.88695468.15UnitsK,J/KMOL-K K,N/SQM K,J/KMOL K,N-SEC/SQM K,N-SEC/SQM K,WATT/M-K K,N/M J/KMOL-K MethodBENSON RIEDEL DEFINITI GUNN-YAMREICHENB ORRICK-E SATO-RIE BROCK-BI RUZICKA 以上为乙基2-乙氧基乙醇的纯组分参数及与温度相关的纯组分参数的计算过程，由于这些参数在物性数据库中都没有包含，而且都很难查询到。此时可以通过输入标准沸点TB，利用aspen plus软件的Estimation Input Pure Component(估计输入纯组分) 对纯组分常量进行估计，得到临界温度、临界压力、临界体积和临界压缩因子、及理想状态的标准吉布斯自由能、标准吉生成热、蒸汽压等纯组分参数；用Estimation Input T-Dependent (估计输入受温度影响参数)对纯组分常量进行估计,就可以得到乙基2-乙氧基乙醇的理想气体热容、饱和蒸汽压、汽化焓、气体摩尔体积、气相粘度、等纯组分与温度相关的纯组分物性参数。3 二元交互作用参数物性常数的估算 在气液平衡计算过程中，物质间的二元交互作用参数手算过程计算量很大，通常用的方法有：二元Van Laar方程、Wilson方程、NTRL方程以及预测液体混合物的活度系数所用的集团贡献法等，而且有些过程的计算量特别大，甚至很难得到。此时，利用aspen plus 的二元交互作用参数物性常数的估算功能显得尤为方便。本章以乙基2-乙氧基乙醇的水溶液为例来说明aspen plus 的二元交互作用参数物性常数的估算功能, 使用 Estimation Binary Input(估计二元输入)进行二元参数估计，在properties中选用UNIFCA为计算方法，然后输人分子结构。自定义新物质乙基2-乙氧基乙醇后，再引入第二组分水,在Gageneral标签或Formula标签中输入分子结构和已知的物性常数，进行模拟估算。 具体过程如下： 1、打开一个新的运行，点击Date/Setup 2、在Setup/Specifications-Global页上改变Run Type位property Estimation3、在Components、specifications 、Selection页上输入乙基2-乙氧基基乙醇组分，将其Component ID为DIMER 4、引入第二组分H2O5、在Properties/Molecular Structure -Object Manager上，选择DIMER 6、在Gageneral页上输入乙基2-乙氧基乙醇的分子结构7、转到Properties/Parameters/Pure Component Object Manager上，点击“NEW” 点击“NEW”，然后创建一个标量（Scalar）参数TB-18、Properties/Pure Component，选定TB-1输入DIMER和H2O的标准沸点（TB）195、1009、在properties页选择估计选项。点击estimationinput, 选择Estimation only the selected parameters，子菜单选择binary interaction parameters10、单击 Binary(二元)页，单击New(新建)然后规定要用Property(性质)列表框估计的参数，并且输入二元组，在 Method 列表框中选择要使用的估计方法运行该估算，并检查其结果。点击Binary 页，查看估算结果。 Component iComponent j bij bji Alpha MethodDIMER WATER -2710.1684 568.812833 UNIFAC在上面例子可以看出：在乙基2-乙氧基乙醇水溶液中，利用aspen plus软件的 Estimation Binary Input(估计二元输入)可以完成指定方程二元参数的估算，而且计算过程也显得比较容易。4、结论对于Aspen软件数据库中没有物性的物质，物性估算不失为一种可行的方法在无法简便计算物性数据的情况下利用Aspen plus软件本身的物性估算功能与已知物性参数或者结合实验数据进行物性参数估算，是一种很好的方法，其可靠性有一定的保证，计算精度可以满足工程设计的需要。致谢 本论文是在导师张伟军副教授的悉心指导和帮助下完成的。他广博的学识、丰富的阅历、对于学术问题独到的见解以及严谨的治学态度，使本人受益良多。他朴实谦恭的品格以及无私真诚的人生态度，将无疑会在未来的旅途中给予本人深远的影响。对于他半年来对本人学业的帮助与关心，在此谨致以衷心的感谢!最后要感谢这次中给予我学习和生活上帮助的所有的老师和同学们，有了他们的帮助使我能够顺利的完成毕业论文。参考文献1 谭天恩,李伟.过程工程原理（化工原理）.北京:化学工业出版社,2004.72 Aspen plus化工过程模拟讲义. 荆楚理工学院 ,化学与药学院3 Aspen plus用户指南,电子版4谢扬沈庆扬ASPEN PLUS化工模拟系统在精馏过程中的应用J化工生产与技术，1999，16(3)： 1722，285戚一文，方云进物性估算在ASPEN PLUS软件中的应用【JJ浙江化工，2007，38(1)：91 1】6 朱自强, 徐汛. 化工热力学 M . 2 版. 北京: 化学工业出版社,1991: 186- 230.7ASPENTechnologyIncASPENPLUSUSERGUIDE199420