利用aspen plus進(jìn)行物性參數(shù)的估算

1、 1 純組分物性常數(shù)的估算1.1、乙基2-乙氧基乙醇物性的輸入 由于Aspen Plus 軟件自帶的物性數(shù)據(jù)庫(kù)中很難查乙基2-乙氧基乙醇的物性參數(shù), 使模擬分離、確定工藝條件的過(guò)程中遇到困難, 所以采用物性估算的功能對(duì)乙基2-乙氧基乙醇計(jì)算。 已知:最簡(jiǎn)式：(C6H14O3)分子式：(CH3-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH)沸 點(diǎn)：1951.2、具體模擬計(jì)算過(guò)程 乙基2-乙氧基乙醇為非庫(kù)組分，其臨界溫度、臨界壓力、臨界體積和臨界壓縮因子及理想狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能、標(biāo)準(zhǔn)吉生成熱、蒸汽壓、偏心因子等一些參數(shù)都很難查詢到，根據(jù)的已知標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)TB，可以使用aspen plus軟

2、件的Estimation Input Pure Component(估計(jì)輸入純組分) 對(duì)純組分物性的這些參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。為估計(jì)純組分物性參數(shù) ，則需1. 在 Data (數(shù)據(jù))菜單中選擇Properties(性質(zhì))2. 在 Data Browser Menu(數(shù)據(jù)瀏覽菜單)左屏選擇Estimation(估計(jì))然后選Input(輸入)3. 在 Setup(設(shè)置)表中選擇Estimation(估計(jì))選項(xiàng)，Identifying Parameters to be Estimated(識(shí)別估計(jì)參數(shù))4. 單擊 Pure Component(純組分)頁(yè)5. 在 Pure Component 頁(yè)中選擇要用P

3、arameter(參數(shù))列表框估計(jì)的參數(shù)6. 在 Component(組分)列表框中選擇要估計(jì)所選物性的組分如果要為多組分估計(jì)選擇物性可單獨(dú)選擇附加組分或選擇All(所有)估計(jì)所有組分的物性7. 在每個(gè)組分的 Method(方法)列表框中選擇要使用的估計(jì)方法可以規(guī)定一個(gè)以上的方法。具體操作過(guò)程如下： 1、打開一個(gè)新的運(yùn)行，點(diǎn)擊Date/Setup 2、在Setup/Specifications-Global頁(yè)上改變Run Type位property Estimation 3、在Components-specifications Selection頁(yè)上輸入乙基2-乙氧基乙醇組分，將其Compon

4、ent ID為DIMER 4、在Properties/Molecular Structure -Object Manager上，選擇DIMER，然后點(diǎn)Edit 5、在Gageneral頁(yè)上輸入乙基2-乙氧基乙醇的分子結(jié)構(gòu) 6、轉(zhuǎn)到Properties/Parameters/Pure Component Object Manager上，點(diǎn)擊“NEW” 然后創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)量（Scalar）參數(shù)TB 7、輸入DIMER的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)（TB）195 8、然后轉(zhuǎn)到Properties/Estimation/Set up頁(yè)上，選擇Estimation all missing Parameters 9、運(yùn)行該估算，

5、并檢查其結(jié)果。估算結(jié)果自動(dòng)寫入到窗體文件中 其模擬結(jié)果如下： PropertynameParameterEstimatedvalueUnitsMethodMOLECULAR WEIGHT分子量MV134、1756FORMULACRITICAL TEMPERATURE臨界溫度TC627.594188KJOBACKCRITICAL PRESSURE臨界壓力PC3318184.71N/SQMJOBACKCRITICAL VOLUME臨界體積VC0.4265CUM/KMOLJOBACKCRITICAL COMPRES.FAC臨界壓縮因子ZC0.27121482 DEFINITIIDEAL GAS CP

6、 AT 300 K理想氣體CP 177504.906J/KMOL-KBENSON AT 500 K 264294.092J/KMOL-KBENSON AT 1000 K 386292.527J/KMOL-KBENSONSTD. HT.OF FORMATION標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能DHFORM-564698000J/KMOLBENSONSTD.FREE ENERGY FORM標(biāo)準(zhǔn)吉生成熱DGFORM-347180000J/KMOLJOBACKVAPOR PRESSURE AT TB蒸汽壓101318.723N/SQMRIEDEL AT 0.9*TC 1080313.99N/SQMRIEDEL AT T

7、C 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液體mol體積VB0.10949498CUM/KMOLGUNN-YAMSOLUBILITY PARAMETER溶解度參數(shù)DELTA25451.023(J/CUM)*.5DEFINITIUNIQUAC R PARAMETERUNIQUAC R參數(shù)GMUQR5.29070534BONDIUNIQUAC Q PARAMETERUNIQ

8、UAC Q參數(shù)GMUQQ4.612 BONDIPARACHOR等張比容PARC325.3 PARACHORLIQUID CP AT 298.15 K液體 291996.108J/KMOL-KRUZICKA AT TB443532.586J/KMOL-KRUZICKA2與溫度相關(guān)的純組分物性參數(shù)的估算 利用aspen plus對(duì)乙基2-乙氧基乙醇與溫度相關(guān)的純組分物性參數(shù)的估算，過(guò)程與純組分物性參數(shù)的估算過(guò)程一樣，只是在過(guò)程中選擇Estimation Input T-Dependent (估計(jì)輸入受溫度影響參數(shù))，計(jì)算受溫度影響的物性的參數(shù)。其操作過(guò)程與純組分物性參數(shù)一樣，在組分物性結(jié)果點(diǎn)擊T-

9、Dependent，可以看到溫度相關(guān)的物性參數(shù)： 其模擬結(jié)果如下：PropertyNameIDEALGASHEATCAPACITY理想氣體熱容 VAPOR PRESSURE 飽和蒸汽壓 HEAT OF VAPORIZATION 汽化焓 MOLAR VOLUME氣體mol體積VAPOR VISCOSITY氣相粘度 LIQUID VISCOSITY 液相粘度 LIQTHERMCONDUCTIVITY液體熱傳導(dǎo)率 LIQUIDSURFACETENSION表面張力 LIQUID HEAT CAPACITY液體熱容 ParameterCPIG PLXANT DHVLWT RKTZRAMUVDIP MUL

10、AND 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-

11、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

12、-RIE BROCK-BI RUZICKA 以上為乙基2-乙氧基乙醇的純組分參數(shù)及與溫度相關(guān)的純組分參數(shù)的計(jì)算過(guò)程，由于這些參數(shù)在物性數(shù)據(jù)庫(kù)中都沒有包含，而且都很難查詢到。此時(shí)可以通過(guò)輸入標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)TB，利用aspen plus軟件的Estimation Input Pure Component(估計(jì)輸入純組分) 對(duì)純組分常量進(jìn)行估計(jì)，得到臨界溫度、臨界壓力、臨界體積和臨界壓縮因子、及理想狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能、標(biāo)準(zhǔn)吉生成熱、蒸汽壓等純組分參數(shù)；用Estimation Input T-Dependent (估計(jì)輸入受溫度影響參數(shù))對(duì)純組分常量進(jìn)行估計(jì),就可以得到乙基2-乙氧基乙醇的理想氣體熱容、

13、飽和蒸汽壓、汽化焓、氣體摩爾體積、氣相粘度、等純組分與溫度相關(guān)的純組分物性參數(shù)。3 二元交互作用參數(shù)物性常數(shù)的估算 在氣液平衡計(jì)算過(guò)程中，物質(zhì)間的二元交互作用參數(shù)手算過(guò)程計(jì)算量很大，通常用的方法有：二元Van Laar方程、Wilson方程、NTRL方程以及預(yù)測(cè)液體混合物的活度系數(shù)所用的集團(tuán)貢獻(xiàn)法等，而且有些過(guò)程的計(jì)算量特別大，甚至很難得到。此時(shí)，利用aspen plus 的二元交互作用參數(shù)物性常數(shù)的估算功能顯得尤為方便。本章以乙基2-乙氧基乙醇的水溶液為例來(lái)說(shuō)明aspen plus 的二元交互作用參數(shù)物性常數(shù)的估算功能, 使用 Estimation Binary Input(估計(jì)二元輸入)進(jìn)

14、行二元參數(shù)估計(jì)，在properties中選用UNIFCA為計(jì)算方法，然后輸人分子結(jié)構(gòu)。自定義新物質(zhì)乙基2-乙氧基乙醇后，再引入第二組分水,在Gageneral標(biāo)簽或Formula標(biāo)簽中輸入分子結(jié)構(gòu)和已知的物性常數(shù)，進(jìn)行模擬估算。 具體過(guò)程如下： 1、打開一個(gè)新的運(yùn)行，點(diǎn)擊Date/Setup 2、在Setup/Specifications-Global頁(yè)上改變Run Type位property Estimation3、在Components、specifications 、Selection頁(yè)上輸入乙基2-乙氧基基乙醇組分，將其Component ID為DIMER 4、引入第二組分H2O5、在

15、Properties/Molecular Structure -Object Manager上，選擇DIMER 6、在Gageneral頁(yè)上輸入乙基2-乙氧基乙醇的分子結(jié)構(gòu)7、轉(zhuǎn)到Properties/Parameters/Pure Component Object Manager上，點(diǎn)擊“NEW” 點(diǎn)擊“NEW”，然后創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)量（Scalar）參數(shù)TB-18、Properties/Pure Component，選定TB-1輸入DIMER和H2O的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)（TB）195、1009、在properties頁(yè)選擇估計(jì)選項(xiàng)。點(diǎn)擊estimationinput, 選擇Estimation only

16、the selected parameters，子菜單選擇binary interaction parameters10、單擊 Binary(二元)頁(yè)，單擊New(新建)然后規(guī)定要用Property(性質(zhì))列表框估計(jì)的參數(shù)，并且輸入二元組，在 Method 列表框中選擇要使用的估計(jì)方法運(yùn)行該估算，并檢查其結(jié)果。點(diǎn)擊Binary 頁(yè)，查看估算結(jié)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軟件的 E

17、stimation Binary Input(估計(jì)二元輸入)可以完成指定方程二元參數(shù)的估算，而且計(jì)算過(guò)程也顯得比較容易。4、結(jié)論對(duì)于Aspen軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中沒有物性的物質(zhì)，物性估算不失為一種可行的方法在無(wú)法簡(jiǎn)便計(jì)算物性數(shù)據(jù)的情況下利用Aspen plus軟件本身的物性估算功能與已知物性參數(shù)或者結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行物性參數(shù)估算，是一種很好的方法，其可靠性有一定的保證，計(jì)算精度可以滿足工程設(shè)計(jì)的需要。致謝 本論文是在導(dǎo)師張偉軍副教授的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的。他廣博的學(xué)識(shí)、豐富的閱歷、對(duì)于學(xué)術(shù)問(wèn)題獨(dú)到的見解以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使本人受益良多。他樸實(shí)謙恭的品格以及無(wú)私真誠(chéng)的人生態(tài)度，將無(wú)疑會(huì)在未來(lái)的旅途中給予本人深遠(yuǎn)的影響。對(duì)于他半年來(lái)對(duì)本人學(xué)業(yè)的幫助與關(guān)心，在此謹(jǐn)致以衷心的感謝!最后要感謝這次中給予我學(xué)習(xí)和生活上幫助的所有的老師和同學(xué)們，有了他們的幫助使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。參考文獻(xiàn)1 譚天恩,李偉.過(guò)程工程原理（化工原理）.北京:化學(xué)工業(yè)