《化工過程模擬Aspen Plus 教程》緊密結(jié)合化工專業(yè)的課程體系，選擇本專業(yè)學(xué)生熟悉的實(shí)例，以AspenPlus軟件為工具介紹化工過程模擬計(jì)算。內(nèi)容包括：Aspen Plus入門，物性數(shù)據(jù)及物性計(jì)算，流體輸送過程模擬，換熱過程模擬，分離過程模擬，反應(yīng)過程模擬，工藝流程模擬和換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等。本書的例題結(jié)合軟件和專業(yè)理論知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)說明，逐步講解，并且配有講解視頻，便于讀者學(xué)習(xí)AspenPlus軟件的使用方法并在理論知識(shí)的基礎(chǔ)上舉一反三。本書可作為高等學(xué)�；は嚓P(guān)專業(yè)本科生和研究生的教材或教學(xué)參考書，也可供石油化工行業(yè)的科研、設(shè)計(jì)和工程技術(shù)人員參考。
化工過程模擬包括物料衡算、能量衡算、設(shè)備計(jì)算、能量分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等，這些模擬計(jì)算是化工專業(yè)教學(xué)的重點(diǎn)，更是化工過程開發(fā)、設(shè)計(jì)、優(yōu)化和改造的基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，化工過程模擬軟件已經(jīng)普及，利用模擬軟件可以方便、快捷地完成化工過程模擬計(jì)算任務(wù)�；み^程模擬軟件已經(jīng)成為化工專業(yè)學(xué)生和化工領(lǐng)域工程技術(shù)人員需要學(xué)習(xí)和掌握的基本工具。
黨的二十大報(bào)告提出要全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，著力造就拔尖創(chuàng)新人才。扎實(shí)的化工理論知識(shí)是高素質(zhì)化工人才創(chuàng)新的基礎(chǔ)，化工模擬軟件是實(shí)現(xiàn)高效創(chuàng)新的工具�；み^程模擬課程的教學(xué)不僅要讓學(xué)生掌握模擬軟件的使用方法，更要在軟件的教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的消化和吸收，提高學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)踐問題的能力。因此，已出版的化工過程模擬教材一般側(cè)重講解通用過程模擬軟件的使用，或者過程模擬的理論方法，也有些將理論、模擬與工程實(shí)踐相結(jié)合。本書緊密結(jié)合化工專業(yè)的課程體系，按照化工熱力學(xué)三傳一反工藝學(xué)的知識(shí)體系，選擇學(xué)生熟悉的實(shí)例，以Aspen Plus軟件為工具介紹化工過程模擬計(jì)算。本書旨在引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于化工建模，在模擬實(shí)踐中加深對(duì)理論知識(shí)和規(guī)律的理解，啟發(fā)學(xué)生化工過程設(shè)計(jì)和模擬的思路，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三和創(chuàng)新的能力，為解決化工生產(chǎn)中的新工藝開發(fā)、現(xiàn)有工藝的優(yōu)化升級(jí)以及相關(guān)科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
本書由羅明檢負(fù)責(zé)編寫，羅明檢、柳艷修、張梅和李金蓮?fù)瓿芍v課視頻的錄制，朱凌岳、劉發(fā)堂和李美玲等提出了很好的改進(jìn)建議。高等學(xué)�；ゎ悓I(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)秘書長(zhǎng)夏淑倩教授主審了本書。此外，感謝大慶石化公司善世文工程師對(duì)部分實(shí)例中的參數(shù)提出了寶貴建議，感謝化學(xué)工業(yè)出版社在本書的出版過程中給予的幫助，感謝東北石油大學(xué)一流專業(yè)建設(shè)基金的資助！
由于編者水平有限，不足之處在所難免。如果讀者在閱讀本書的過程中發(fā)現(xiàn)問題，歡迎將問題和建議發(fā)送到luomingjian@nepu.edu.cn，以便后續(xù)修訂。
編者
2024年4月
羅明檢，東北石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師,分析測(cè)試中心副主任。主要從事催化反應(yīng)過程理論及應(yīng)用研究。研究方向有催化反應(yīng)過程中積碳分子結(jié)構(gòu)及積碳機(jī)理，高性能催化劑的設(shè)計(jì)及制備，多孔材料孔結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系等。參加完成國(guó)家自然科學(xué)基金多項(xiàng)、主持黑龍江博士后青年英才項(xiàng)目和黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目各1項(xiàng)、參與中石油科技攻關(guān)等其它科研項(xiàng)目二十余項(xiàng)。其中聚烯烴催化劑方面的研究工作已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。在Catalysis Science & Technology, Applied Catalysis A: General等刊物發(fā)表論文30余篇，其中SCI收錄論文16篇，EI收錄論文4篇，申請(qǐng)專利20余項(xiàng)。
第1章 緒論 1
1.1 化工生產(chǎn)過程及其模擬 1
1.2 化工過程模擬軟件 2
1.3 Aspen Plus軟件簡(jiǎn)介 2
1.4 本教材的特點(diǎn) 3
第2章 Aspen Plus 入門 4
2.1 新建模擬文件 4
2.2 Aspen Plus界面 6
2.3 Aspen Plus文檔類型 8
2.4 物性環(huán)境 8
2.4.1 組分 9
2.4.2 物性方法 11
2.5 模擬環(huán)境 12
2.5.1 工藝流程 12
2.5.2 流股參數(shù) 14
2.5.3 模塊參數(shù) 15
2.5.4 計(jì)算結(jié)果 15
2.6 全局參數(shù)設(shè)定 19
本章總結(jié) 20
習(xí)題 20
第3章 物性數(shù)據(jù)及物性計(jì)算 22
3.1 物性數(shù)據(jù)庫(kù) 22
3.1.1 純組分的物性 23
3.1.2 二元混合物的物性 27
3.2 物性方法及其選取 29
3.2.1 物性方法的分類 29
3.2.2 物性方法的選取 31
3.3 物性計(jì)算的通用方法 35
3.4 相平衡計(jì)算 39
3.4.1 二元分析 39
3.4.2 pT 包絡(luò)線 48
3.4.3 固液平衡 50
3.4.4 電解質(zhì)體系 53
3.4.5 三元相圖和蒸餾合成 57
3.5 參數(shù)回歸 61
3.5.1 純組分物性方程參數(shù)回歸 61
3.5.2 狀態(tài)方程參數(shù)回歸 65
3.5.3 活度系數(shù)模型參數(shù)回歸 66
3.6 物性和參數(shù)估算 69
3.6.1 純組分物性的估算 69
3.6.2 二元交互作用參數(shù)的估算 72
本章總結(jié) 73
習(xí)題 74
第4章 流體輸送過程模擬 76
4.1 管內(nèi)流體流動(dòng) 77
4.1.1 管內(nèi)流體流動(dòng)的基本計(jì)算 77
4.1.2 管內(nèi)流體流動(dòng)參數(shù)間的關(guān)系（靈敏度分析） 80
4.1.3 管徑設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)規(guī)范） 86
4.1.4 管線 88
4.2 閥門 91
4.3 流體輸送設(shè)備 93
4.3.1 泵 93
4.3.2 特性曲線及工作點(diǎn) 94
4.3.3 壓縮機(jī) 100
本章總結(jié) 102
習(xí)題 102
第5章 換熱過程模擬 104
5.1 熱負(fù)荷 104
5.2 公用工程 107
5.3 換熱器設(shè)計(jì)、校核及模擬 109
5.3.1 簡(jiǎn)捷法 110
5.3.2 換熱器詳細(xì)設(shè)計(jì)、核算和模擬 114
本章總結(jié) 124
習(xí)題 125
第6章 熱功轉(zhuǎn)換與節(jié)能 126
6.1 壓縮制冷循環(huán) 126
6.2 動(dòng)力循環(huán) 132
6.3 多級(jí)壓縮 134
6.4 流體的換熱和加壓方案 137
本章總結(jié) 139
習(xí)題 139
第7章 分離過程模擬及塔設(shè)備設(shè)計(jì) 141
7.1 分離過程的物料衡算 141
7.1.1 組分分離器 142
7.1.2 兩出口組分分離器 144
7.2 平衡分離過程 146
7.2.1 兩出口閃蒸過程 147
7.2.2 三出口閃蒸過程 148
7.2.3 液-液分相過程 150
7.3 精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)和核算 152
7.3.1 簡(jiǎn)捷法確定精餾塔的理論板和回流比（DSTWU） 152
7.3.2 精餾塔的簡(jiǎn)捷核算 157
7.4 精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算 158
7.4.1 精餾塔的嚴(yán)格核算 159
7.4.2 進(jìn)料位置對(duì)塔頂濃度的影響 163
7.4.3 精餾塔的設(shè)計(jì)規(guī)范 165
7.4.4 塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及流體力學(xué)核算 166
7.4.5 速率模式及實(shí)際分離效果核算 170
7.5 吸收-解吸過程模擬及循環(huán)過程的收斂 174
7.5.1 吸收過程模擬 174
7.5.2 解吸過程模擬 177
7.5.3 吸收-解吸耦合及循環(huán)過程的收斂 179
本章總結(jié) 183
習(xí)題 184
第8章 反應(yīng)過程模擬 185
8.1 化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器 185
8.2 收率反應(yīng)器 190
8.3 平衡反應(yīng)器 191
8.3.1 REquil 模塊 191
8.3.2 RGibbs 模塊 194
8.4 化學(xué)反應(yīng) 196
8.4.1 指數(shù)型反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 196
8.4.2 LHHW 模型 199
8.5 動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器 201
8.5.1 平推流反應(yīng)器 202
8.5.2 全混釜反應(yīng)器 209
8.5.3 間歇反應(yīng)器 211
本章總結(jié) 213
習(xí)題 214
第9章 工藝流程模擬及換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 216
9.1 甲醇合成 216
9.1.1 工藝概況 216
9.1.2 組分和物性方法 216
9.1.3 反應(yīng)工段 218
9.1.4 物料循環(huán)及弛放氣 222
9.1.5 分離工段 225
9.2 工藝流程圖 228
9.3 能量分析 230
9.3.1 公用工程 230
9.3.2 公用工程用量及節(jié)能潛力 231
9.3.3 換熱方案設(shè)計(jì) 233
9.4 夾點(diǎn)法設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò) 234
9.4.1 換熱方案 236
9.4.2 換熱設(shè)計(jì) 238
9.4.3 手動(dòng)設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò) 240
9.4.4 自動(dòng)設(shè)計(jì)換熱網(wǎng)絡(luò) 245
本章總結(jié) 247
習(xí)題 247
參考文獻(xiàn) 248
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