Aspen Plus

Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统,以下为你展开介绍:

发展历程

  • Aspen Plus源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院(MIT)组织的会战,其目标是开发新型第三代流程模拟软件,该项目称为“过程工程的先进系统”(Advanced System for Process Engineering,简称ASPEN),并于1981年底完成。
  • 1982年为了将其商品化,成立了AspenTech公司,并将该软件称之为Aspen Plus。
  • 该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高,已先后推出了十多个版本,成为举世公认的标准大型流程模拟软件,应用案例数以百万计。

产品特点

完备的物性数据库

  • Aspen Plus数据库包含将近6000种纯组分的物性数据,有纯组分数据库、电解质水溶液数据库、Henry常数库、二元交互作用参数库、PURE10数据库、无机物数据库、燃烧数据库、固体数据库、水溶液数据库等。
  • 它是唯一获准与DECHEMA数据库接口的软件,该数据库收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据,共计二十五万多套数据,同时用户也能把自己的物性数据与Aspen Plus系统连接。

产品线长且集成能力强

  • Aspen Plus是Aspen工程套件(AES)的一个组份,AES是集成的工程产品套件,有几十种产品。
  • 以Aspen Plus的严格机理模型为基础,形成了针对不同用途、不同层次的AspenTech家族软件产品,并为这些软件提供一致的物性支持,如Polymers Plus、Aspen Dynamics、Petro Frac等软件。

独特的算法

唯一将序贯(SM)模块和联立方程(EO)两种算法同时包含在一个模拟工具中。序贯算法提供了流程收敛计算的初值,采用联立方程算法,大大提高了大型流程计算的收敛速度,同时,让以往收敛困难的流程计算成为可能,节省了工程师计算的时间。


结构完整

除组分、物性、状态方程之外,还包含众多单元操作模块,对于气/液系统,包含通用混合、物流分流、子物流分流和组分分割模块、闪蒸模块、通用加热器、单一的换热器、严格的管壳式换热器、多股物流的热交换器、液液单级倾析器、基于收率的、化学计量系数和平衡反应器、连续搅拌釜、柱塞流、间歇及排放间歇反应器等。


主要功能

界面与交互功能

  • Windows交互性界面:包括工艺流程图视图,输入数据浏览视图,NEXT专家向导系统,引导用户进行完整的、一致的流程定义。
  • 图形向导:帮助用户很容易地把模拟结果输出成各种图形显示。
  • ActiveX(OLE Automation)控件:可以和微软Excel和Visual Basic方便地连接,支持OLE(对象链接与嵌入)功能,比如复制,粘贴或链接。

模型分析功能

  • EO模型:可以进行整个模拟的灵敏度分析或者是针对特定部分的分析,序贯模块法和面向方程的解法允许用户模拟多重嵌套流程。
  • 收敛分析:自动分析和建议优化的撕裂物流、流程收敛方法和计算顺序,即使是巨大的具有多个物流和信息循环的流程,收敛分析也非常方便。
  • 灵敏度分析:可以非常方便地用表格和图形形式展示工艺参数随设备规定和操作条件的变化趋势。
  • 案例研究:可以用不同的输入进行多个模拟的比较分析。
  • Design Specification设计模式:自动计算满足指定的性能目标所需要的操作条件或设备参数。
  • 数据拟合:将工艺模型与真实的装置数据相拟合,确保装置模型的精确性和有效性。

其他功能

  • 全面的单元操作:包括气/液,气/液/液,固体系统和用户自定义模型。
  • ACM Model Export选项:用户可以在Aspen Custom Modeler(ACM)中创建模拟模型并进行编译,编译好的模型可以应用在Aspen Plus静态模拟中,支持序贯模块模式和面向方程模式。
  • 热力学物性:使用物性模型、数据以及Aspen Properties中可用的估算方法,涵盖了从简单的理想物性流程到非常复杂的非理想混合物和电解质流程。
  • Calculator Models计算模式:包含ad - hoc计算与内嵌的FORTRAN和Excel模型接口。
  • 开放的环境:可以很容易地和AspenTech公司内部产品或者第三方软件相整合,支持多个工业标准,如CAPE - OPEN和IK - CAPE,还具备详细的换热器设计和核算功能,与多种换热器计算软件间均有无缝接口。

应用领域

全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用户。在实际应用中可用于以下场景:

  • 工艺设计与优化:帮助工程师设计新的工艺过程,通过模拟不同条件下的工艺流程,找出最优的工艺参数和设备配置,提高生产效率和产品质量,如对甲醇四塔精馏系统、煤制甲醇合成工段、裂解汽油C8馏分萃取精馏苯乙烯工艺等进行模拟计算和优化。
  • 故障诊断:查找原油加工装置等的故障,通过对比模拟结果和实际生产数据,分析可能存在的问题和原因。
  • 生产操作指导:在线优化完整的工艺装置,将Aspen Plus离线模型与DCS或装置数据库管理系统联结,用实际装置的数据,自动校核模型,并利用模型的计算结果指导生产。
  • 研究与开发:在新工艺、新产品的研发过程中,对反应过程、分离过程等进行模拟,预测产品性能和收率,为研发提供理论支持,如对煤气化过程、等离子体气化过程等进行模拟研究。