流程模拟软件简介

Aspen Plus起源于20世纪70年代后期， 是由美国能源部在麻省理工学院 （MIT） 开发的新型第三代流程模拟软件， 称为先进过程工程系统 （advanced system for process engineering， ASPEN）， 简称Aspen Plus。

Aspen Plus是基于稳态化工模拟、 优化、 灵敏度分析和经济评价的大型化工流程软件，主要用于模拟各种单元操作过程， 及从单元操作模块到整个工艺流程的模拟。 Aspen Plus主要由三部分组成， 简述如下。

（1） 物性数据库。 Aspen Plus具有工业上最完备的物性系统， 包含2450种无机物、1773种有机物、900种水溶电解质和3314种固体物的基本物性参数。 这些物质的基本物性参数有： 分子质量、 密度、 临界因子、 Piterzer偏心因子、 标准生成自由能、 标准生成热、正常沸点下的汽化潜热、 回转半径、 凝固点、 偶极矩等。 同时， Aspen Plus还提供了几十种用于计算传递物性和热力学性质模型的方法， 如计算理想混合物汽－液平衡的拉乌尔定律，烃类混合物的Chao⁃Seader， 非极性和弱极性混合物的Redilch⁃Kwong⁃Soave、 Peng⁃Robinsin、BWR⁃Lee⁃Staring。 计算强的非理想液态混合物活度系数的模型主要有NRTL、 UNIFAC、UNIQUAC、 Wilson等。

此外， Aspen Plus还提供灵活的数据回归系统 （DRS）， 使用实验数据来求物性参数，回归实际应用中的任何类型的数据， 计算任何模型参数， 包括用户自编的模型。 Aspen Plus中的物性常数估算系统 （PCES） 能够通过输入分子结构和易测性质来估算短缺的物性参数。

（2） 单元操作模块。 Aspen Plus中有五十多种单元操作模型， 如混合、 分离、 换热、 闪蒸、 精馏、 反应、 压力变送、 控制等， 通过这些模型和模块的组合， 能模拟用户所需要的流程。 除此之外， Aspen Plus还提供了灵敏度分析和工况分析模块。

（3） 系统实现策略 （数据输入—解算—结果输出）。 Aspen Plus提供了操作方便、 灵活的用户界面——Model Manager， 用户通过Model Manager完成数据输入后， 即可进行模拟计算， 以交互方式分析计算结果， 按模拟要求修改数据， 调整流程， 或修改或调整输入文件中的任何语句或参数。

Aspen Plus采用先进的数值计算方法， 能使循环物料和设计规定迅速而准确地收敛。 这些方法包括直接迭代法、 拟牛顿法、 正割法、 Broyde法等。 应用Aspen Plus的优化功能， 可寻求工厂操作条件的最优值以达到任何目标函数的最大值。 可以将任何工程和技术经济变量作为目标函数， 对约束条件和可变参数的数目没有限制。

最重要的是，Aspen Plus是世界上唯一能处理带有固体、电解质及煤、生物物质和常规物料等复杂物质的流程模拟系统，其相平衡及多塔精馏计算体现了目前工艺技术水平的重要进展。