AspenPlus化工应用实例教程

图书标准信息

• 作者 （阿联酋）凯玛力·M.尔力·玛莱（Kamal I.M.Al-Malah） 著
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2019-04
• 版次 1
• ISBN 9787122336019
• 定价 118.00元
• 装帧 精装
• 纸张 胶版纸
• 页数 500页
• 字数 780千字

【内容简介】

  《Aspen Plus化工应用实例教程》以化学工业中闪蒸、精馏、液-液萃取和化学反应等典型操作单元为主线，重点阐述Aspen Plus在化工过程中的应用实践，同时拓展介绍电解质系统、高分子聚合物和制药行业的应用案例，在此基础上展示优化工具、动态与控制、安全与经济评价等方面内容。《Aspen Plus化工应用实例教程》共18章内容，第1~3章主要介绍Aspen Plus流程模拟特点和基本操作，第4~8章分别介绍闪蒸和精馏、液-液萃取、动力学反应器和压力输送等基本单元操作，第9章介绍优化工具使用，第10~14章分别介绍换热器设计、电解质系统、聚合物工艺、药品分子表征和固体处理过程，第15~17章分别介绍Aspen Plus？ Dynamics、Safety Analysis和Aspen Process Economic Analyzer的应用，第18章介绍综合案例应用。《Aspen Plus化工应用实例教程》内容全面，难度适中，可作为高等院校化工、安全、环境、制药等相关专业本科生和研究生的教学参考书，也可供从事化工过程开发与设计的工程技术人员参考。

【作者简介】

  凯玛力・M.尔力・玛莱，化学工程专业教授，毕业于俄勒冈州立大学，现任职于阿拉伯联合酋长国阿布扎比高等技术学院，是一名基于Windows的软件开发人员。

【目录】

译者前言

前言

主题内容

关于作者

从本书中可以获得什么？

读者对象

教师笔记

致谢

关于配套网站

第1章Aspen Plus简介001

1.1ASPEN代表的意义002

1.2Aspen Plus中流程模拟模型的建立002

1.3启动Aspen Plus V8.8 003

1.4创建一个过程模拟004

1.5组分输入012

1.6设定物性方法014

1.7如何提高物性方法的计算精确度021

1.8文件保存操作033

1.9流程模拟的良好习惯035

1.10Aspen Plus的帮助系统035

1.11其他有用的信息035

习题1.1绘制Pxy图036

习题1.2ΔGMIX036

习题1.3相似相溶036

习题1.4混合规则039

第2章Aspen Plus流程模拟特点（1）043

2.1问题描述044

2.2组分的输入与命名044

2.3二元交互作用参数045

2.4“Simulation”环境：激活主控面板046

2.5从模型库中选择模块和物流047

2.6模块与物流的操作048

2.7数值输入、项目名称与报告选项049

2.8运行模拟计算051

2.9推荐的各种物性方法的差别054

2.10NIST/TDE实验数据055

习题2.1水-醇体系057

习题2.2水-丙酮-EIPK体系且有NIST/DTE数据058

习题2.3水-丙酮-EIPK体系且没有NIST/DTE数据060

第3章Aspen Plus流程模拟特点（2）063

3.1问题描述：继续讨论第2章中所叙述的问题064

3.2清除参数步骤064

3.3模拟结果收敛066

3.4添加流股表068

3.5物性集069

3.6添加流股条件073

3.7Aspen Plus打印功能074

3.8查看输入摘要075

3.9生成报告075

3.10流股属性077

3.11添加闪蒸分离单元078

3.12“FLASH3”型分离器的输入参数079

3.13运行模拟并检查结果080

习题3.1输入数据和结果的输出081

习题3.2输入数据和结果的输出081

习题3.3输入数据和结果的输出082

习题3.4溶质的分配系数082

第4章闪蒸与精馏087

4.1问题描述088

4.2添加第二台混合器和闪蒸罐088

4.3设计规定089

4.4Aspen Plus精馏模型093

4.5“DSTWU”精馏模型094

4.6“DISTL”精馏模型098

4.7“RadFrac”精馏模型099

习题4.1水-己醇体系104

习题4.2水-丙酮-乙基异丙基酮体系/利用NIST/DTE数据108

习题4.3水-丙酮-乙基异丙基酮体系/不利用NIST/DTE数据110

习题4.4洗涤塔110

第5章液-液萃取113

5.1问题描述114

5.2萃取过程的热力学方法114

5.3定义新的物性集117

5.4使用灵敏度分析对物性方法进行验证和实验数据118

5.5多级萃取塔123

5.6三角相图127

参考文献129

习题5.1正辛醇与MEK的分离129

习题5.2利用正辛烷分离MEK/水130

习题5.3使用IPBE分离水/乙酸130

习题5.4使用三氯乙烷分离水/丙酮131

习题5.5使用MEK分离水/丙酸131

第6章伴有简单反应动力学的反应器133

6.1问题描述134

6.2在Aspen Plus中定义反应速率常数134

6.3输入组分和物性方法135

6.4平推流反应器（RPLUG）的严格模型137

6.5RPlug（PFR）反应器及反应条件设定138

6.6压缩机（CMPRSSR）和RADFRAC精馏塔（RECTIF）144

6.7运行模拟计算（PFR+CMPRSSR+RECTIF）146

6.8RadFrac精馏塔（DSTL）147

6.9运行模拟计算PFR+CMPRSSR+RECTIF+DSTL149

6.10RCSTR反应器及反应设定150

6.11运行模拟计算PFR+CMPRSSR+RECTIF+DSTL+RCSTR153

6.12灵敏度分析：反应器的最佳操作条件154

参考文献160

习题6.1过氧化氢自分解160

习题6.2酯化过程163

习题6.3正丁烷异构化165

第7章伴有复杂（非常规）反应动力学的反应器167

7.1问题描述168

7.2非常规反应动力学：LHHW型反应170

7.3Aspen Plus中设定LHHW型反应的通用表达式170

7.3.1不可逆反应的推动力171

7.3.2可逆反应的推动力171

7.3.3吸附表达式172

7.4物性方法：SRK172

7.5甲醇生产的RPLUG流程图173

7.6输入已知参数173

7.7定义甲醇生成反应为LHHW类型175

7.8灵敏度分析：温度和压力对选择性的影响185

参考文献188

习题7.1氯仿的气相氧化反应188

习题7.2乙苯制备苯乙烯190

习题7.3甲烷在Pt-Pd催化剂上的燃烧反应192

第8章压降、摩擦系数、有效汽蚀余量（ANPSH）和汽蚀195

8.1问题描述196

8.2物性方法：“STEAMNBS”196

8.3流程图196

8.4输入管道、泵和管件规格参数197

8.5模拟结果：摩擦阻力降、泵轴功率、阀门阻塞流、有效汽蚀余量（ANPSH）和必需汽蚀余量（RNPSH）202

8.6模型分析工具：汽蚀或阻塞流条件205

参考文献209

习题8.1戊烷输送210

习题8.2丙三醇输送210

习题8.3空气压缩211

第9章优化工具213

9.1问题描述：定义目标函数214

9.2物性方法：“STEAMNBS”215

9.3工艺流程215

9.4输入物流、泵和管道的规格参数215

9.5模型分析工具：优化工具（Optimization）217

9.6模型分析工具：灵敏度分析（Sensitivity）221

9.7小结223

参考文献223

习题9.1Swamee-Jain方程223

习题9.2简化管径优化224

习题9.3黏性流动的最优化管径224

习题9.4平行反应的选择性225

第10章换热器（H.E.）设计227

10.1问题描述228

10.2Aspen Plus中换热模型的类型228

10.3简单换热器模型（“HEATER”）230

10.4严格换热器模型（“HEATX”）232

10.5严格换热器设计和校核程序（EDR）236

10.5.1EDR换热器可行性面板236

10.5.2“HeatX”的严格模型249

10.6EDR换热器的一般附注249

参考文献251

习题10.1相变换热器251

习题10.2高热负荷换热器252

习题10.3设计特定换热器252

第11章电解质系统255

11.1问题描述：酸水汽提256

11.2什么是电解质？256

11.3电解质物性方法256

11.4电解质向导256

11.5酸水汽提工艺流程263

11.6输入进料和汽提塔的参数264

参考文献267

习题11.1污泥酸碱中和267

习题11.2天然气脱碳268

习题11.3盐溶液的pH值271

附录11.A“ELECNRTL”模型的开发274

第12章聚合物工艺275

12.1理论背景276

12.1.1聚合反应276

12.1.2催化剂类型277

12.1.3乙烯工艺类型277

12.1.4反应动力学方案277

12.1.5反应步骤277

12.1.6催化剂状态278

12.2高密度聚乙烯（HDPE）高温加工工艺279

12.2.1问题描述279

12.2.2工艺条件280

12.3Aspen Plus中新建HDPE工艺流程280

12.4改善收敛过程286

12.5聚合物物性分配简介287

参考文献290

习题12.1最大化HDPE聚合度291

习题12.2苯乙烯丙烯腈（SAN）聚合292

附录12.AAspen Plus中聚合模型的主要特点和前提假设296

附录12.A.1聚合反应机理296

附录12.A.2共聚反应机理297

附录12.A.3反应速率表达式297

附录12.A.4反应速率常数297

附录12.A.5催化剂预活化297

附录12.A.6催化剂活性中心活化297

附录12.A.7活性中心活化反应298

附录12.A.8链引发298

附录12.A.9链增长298

附录12.A.10小分子的链转移298

附录12.A.11向单体的链转移反应299

附录12.A.12活性中心失活299

附录12.A.13活性中心抑制299

附录12.A.14助催化剂中毒299

附录12.A.15终端双键聚合反应299

附录12.A.16相平衡300

附录12.A.17速率计算300

附录12.A.18计算聚合物性质300

附录12.B数均分子量（MWN）和重均分子量（MWN）301

第13章Aspen Properties在制药行业的应用（物性估算）305

13.1引言306

13.2问题描述306

13.3创建Aspen Plus Pharmaceutical模板307

13.3.1输入常规组分：自定义组分苯甲酰胺（BNZMD-UD）307

13.3.2设定物性估算308

13.4定义BNZMD-UD的分子结构308

13.5输入物性数据313

13.6自定义组分BNZMD-UD与数据库组分BNZMD-DB的比较316

参考文献317

习题13.1香草醛318

习题13.2布洛芬318

第14章固体处理（粉体加工）321

14.1引言322

14.2例题1：破碎机322

14.3创建Aspen Plus流程322

14.3.1输入组分323

14.3.2添加流程对象323

14.3.3定义粒度分布（PSD）324

14.3.4出口PSD的计算326

习题14.1根据粉碎功率确定破碎机出口粒度分布327

习题14.2规定破碎机出口粒度分布327

14.4#2问题描述：氧化铝脱水的流化床328

14.5创建Aspen Plus流程328

14.5.1输入组分信息328

14.5.2添加流程对象328

14.5.3输入已知数据330

14.5.4结果332

习题14.3重新收敛输入变化的方案332

参考文献332

习题14.1氯化钾干燥333

习题14.2氯化钾结晶335

附录14.A单元操作固体模型339

附录14.A.1固体单元操作模型339

附录14.A.2固体分离器模型340

附录14.A.3固体处理模型340

附录14.B固体分类340

附录14.C预定义的物流类341

附录14.D子物流类342

附录14.E粒度分布（PSD）342

附录14.F流化床343

第15章Aspen Plus?k Dynamics347

15.1引言348

15.2问题描述348

15.3Aspen Plus稳态模拟349

15.4Aspen Puls稳态模拟向动态模拟的转换353

15.4.1动态模式下CSTR反应器的传热选项353

15.4.2创建压力驱动动态文件357

15.5打开一个动态模拟文件359

15.6“Simulation Messages”窗口359

15.7运行模式：Initialization360

15.8添加温度控制器360

15.9状态存储管理（Snapshots Management）363

15.10控制器面板364

15.11用于更新/呈现结果的通讯时间366

15.12闭环自动整定测试和开环整定测试367

15.13液位控制器的开环整定（手动模式）368

15.14液位扰动的闭环动态响应373

15.15液位控制设定值扰动的闭环动态响应378

15.16动态过程中的死区和滞后时间378

15.17温度控制器的闭环ATV测试（自动模式）379

15.18闭环动态响应：“TC”对温度扰动的响应385

15.19液位控制单元“LC”和温度控制单元“TC”间的相互作用387

15.20无控制过程的稳定性389

15.21串级控制391

15.22作为时间函数的变量监控392

15.23APD中虚拟过程控制的最后说明395

参考文献400

习题15.1水加热器的串级控制400

习题15.2带有对数平均温差热传递选项的CSTR反应器控制403

习题15.3乙苯生产的PFR反应器控制404

第16章化工过程的安全与能量分析407

16.1引言408

16.2问题描述408

16.3安全分析（SAFETY ANALYSIS）408

16.4添加安全泄压阀（PSV）410

16.5添加爆破片（RD）415

16.6编制安全阀规格书419

16.7在“ENERGY ANALYSYS”（能量分析）环境绘制工艺流程图420

16.8“ENERGY ANALYSIS”激活面板423

16.9“ENERGY ANALYSIS”运行环境427

16.10Aspen Energy Analyzer429

习题16.1对一台储罐添加保护装置431

习题16.2C2/C3/C4烃类混合物的分离434

第17章Aspen Process Economic Analyzer (APEA)439

17.1以优化后的乙酸酐生产流程为例440

17.2Aspen Plus费用估算选项442

17.2.1Aspen流程经济性分析（APEA）估算模板442

17.2.2原料和产品的价格443

17.2.3与流程模块相关的公用工程设置444

17.3化工过程费用估算的第一种方法447

17.4化工过程费用估算的第二种方法448

17.4.1项目属性448

17.4.2加载模拟数据448

17.4.3映射和设计451

17.4.4项目评估456

17.4.5解决与设备选型相关的错误信息458

17.4.6计算摘要462

17.4.7固定投资报告462

17.4.8投资分析462

习题17.1原料/产品单价对流程盈利能力的影响466

习题17.2使用欧洲经济分析模板467

习题17.3丙酮溶剂回收项目的盈利能力467

附录17.A470

附录17.A.1项目的净现值（NPV）470

附录17.A.2贴现投资回收期（DPP）470

附录17.A.3盈利指数471

附录17.A.4内部收益率（IRR）472

附录17.A.5修正内部收益率（MIRR）472

第18章案例研究475

18.1异丙醇脱氢生产丙酮476

18.2甲醇制甲醛［灵敏度分析（Sensitivity Analysis）］479

18.3二甲醚生产（技术经济和过程控制）480

18.3.1经济分析480

18.3.2过程动态和控制481

18.4乙烯部分氧化生产乙酸483

18.5苯的热裂解484

18.6溶剂回收484

18.7固体处理：硫酸钠制备硫酸钾485

18.8固体处理：一种通用的CaCO3基附聚体添加剂的制备486

18.9固体处理：磷酸二氢铵和硝酸钾复合肥的生产486

18.10天然气脱硫脱碳工艺（计算器模块，Calculator）487

18.11丙烯直接水合法制异丙醇（IPA）490

18.12聚醋酸乙烯酯（PVAC）的生产493

18.13苯乙烯和丁二烯乳液聚合生产丁苯橡胶495

18.14甲基丙烯酸甲酯生产聚甲基丙烯酸甲酯496

18.15环己酮制环己酮肟498