ASPEN PLUS

麻省理工學院開發的模擬系統

Aspen Plus是一個生產裝置設計、穩態模擬和優化的大型通用流程模擬系統。

Aspen Plus是大型通用流程模擬系統,源於美國能源部七十年代後期在麻省理工學院MIT)組織的會戰,開發新型第三代流程模擬軟體。該項目稱為“過程工程的先進系統”(Advanced System for Process Engineering,簡稱ASPEN),並於1981年底完成。1982年為了將其商品化,成立了AspenTech公司,並稱之為Aspen Plus。

該軟體經過20多年來不斷地改進、擴充和提高,已先後推出了十多個版本,成為舉世公認的標準大型流程模擬軟體,應用案例數以百萬計。

“如果你不能對你的工藝進行建模,你就不能了解它。如果你不了解它,你就不能改進它。而且,如果你不能改進它,你在21世紀就不會具有競爭力。”

----Aspen World 1997

全球各大化工、石化、煉油等過程工業製造企業及著名的工程公司都是Aspen Plus的用戶。

產品特點


資料庫

物性模型和數據是得到精確可靠的模擬結果的關鍵。人們普遍認為AspenPlus 具有最適用於工業、且最完備的物性系統。許多公司為了使其物性計算方法標準化而採用Aspen Plus 的物性系統,並與其自身的工程計算軟體相結合。
Aspen Plus資料庫包括將近6000 種純組分的物性數據
1. 純組分資料庫,包括將近6000 種化合物的參數。
2. 電解質水溶液資料庫,包括約900 種離子和分子溶質估算電解質物性所需的參數。
3. Henry 常數庫,包括水溶液中61 種化合物的Henry 常數參數。
4. 二元交互作用參數庫,包括Ridlich-Kwong Soave、Peng Robinson、Lee Kesler Plocker、BWR Lee Starling,以及Hayden O’Connell狀態方程的二元交互作用參數約40,000 多個,涉及5,000 種雙元混合物。
5. PURE10 資料庫,包括1727 種純化物的物性數據,這是基於美國化工學會開發的DIPPR 物性資料庫的比較完整的資料庫。
6. 無機物資料庫,包括2450 種組分(大部分是無機化合物)的熱化學參數。
7. 燃燒資料庫,包括燃燒產物中常見的59 種組分和自由基的參數。
8. 固體資料庫,包括3314 種組分,主要用於固體和電解質的應用。
9.水溶液資料庫,包括900 種離子,主要用於電解質的應用。
Aspen Plus 是唯一獲准與DECHEMA資料庫介面的軟體。該資料庫收集了世界上最完備的氣液平衡和液液平衡數據,共計二十五萬多套數據。用戶也可以把自己的物性數據與Aspen Plus 系統連接。

能力強

Aspen Plus 是Aspen 工程套件(AES)的一個組份。AES 是集成的工程產品套件,有幾十種產品。以Aspen Plus 的嚴格機理模型為基礎,形成了針對不同用途、不同層次的AspenTech 家族軟體產品,並為這些軟體提供一致的物性支持。如:
Polymers Plus:
在Aspen Plus 基礎上專門為模擬高分子聚合過程而開發的層次產品,已成功地用於聚烯烴、聚酯等過程。
Aspen Dynamics:
在使用Aspen Plus 計算穩態過程的基礎上,轉入此軟體可接著計算動態過程。
Petro Frac:
專門用於煉油廠的模擬軟體。
Aspen HX-NET:
Aspen Plus 可以為夾點技術軟體直接提供其所需要的各流段的熱焓、溫度和壓力等參數。
B-JAC/ HTFS:
換熱器詳細設計(包括機械計算)的軟體包,Aspen Plus 可以在流程模擬工藝計算之後直接無縫集成,轉入設備設計計算。
Aspen Zyqad:
這是一個工程設計工作流集成平台,可以供多種用戶環境下將概念設計、初步設計、工程設計直到設備採購、工廠操作全過程生命周期的各項工作數據、報表及知識集成共享。Aspen Plus 有介面可與之自動集成。
Aspen Online:
在線工具,將Aspen Plus 離線模型與DCS 或裝置資料庫管理系統聯結,用實際裝置的數據,自動校核模型,並利用模型的計算結果指導生產。

兩種演演算法

唯一將序貫(SM)模塊和聯立方程(EO)兩種演演算法同時包含在一個模擬工具中。
序貫演演算法提供了流程收斂計算的初值,採用聯立方程演演算法,大大提高了大型流程計算的收斂速度,同時,讓以往收斂困難的流程計算成為可能。節省了工程師計算的時間。

結構完整

除組分、物性、狀態方程之外,還包含以下單元操作模塊:

軟體模塊


對於氣/液系統, Aspen Plus包含:
 通用混合、物流分流、子物流分流和組分分割模塊。
 閃蒸模塊:兩相、三相和四相
 通用加熱器、單一的換熱器、嚴格的管殼式換熱器、多股物流的熱交換器
 液液單級傾析器
 基於收率的、化學計量係數和平衡反應器。
 連續攪拌釜、柱塞流、間歇及排放間歇反應器。
 單級和多級壓縮和透平
 物流放大、拷貝、選擇和傳遞模塊
 壓力釋放計算
 精餾模型
 簡捷精餾
 嚴格多級精餾
 多塔模型
 石油煉製分餾塔
 板式塔、散堆和規整填料塔的設計和校核。
對於固體系統, Aspen Plus包含:
文丘里滌氣器、靜電除塵器、纖維過濾器、篩選器、旋風分離器、水力旋風分離器、離心過濾器、轉鼓過濾器、固體洗滌器、逆流傾析器、連續結晶器等。

功能

ASPEN PLUS
ASPEN PLUS
Aspen Plus是AspenTech工程套裝軟體(AES)的一個成員,它是一套非常完整產品,特別對整個工廠、企業工程流程工程實踐和優化和自動化有著非常重要的促進作用。自動的把流程模型與工程知識資料庫、投資分析,產品優化和其它許多商業流程結合。 Aspen Plus包括數據,物性,單元操作模型,內置預設值,報告及為滿足其它特殊工業應用所開發的功能。比如像電解質模擬,Aspen Plus主要的功能如下:
Windows交互性界面:界面包括工藝流程圖形視圖,輸入數據瀏覽視圖,獨特的"NEXT"專家嚮導系統,來引導用戶進行完整的、一致的流程的定義。
圖形嚮導:幫助用戶很容易地把模擬結果創建成圖形顯示。
EO模型:方程模型有著先進參數管理和整個模擬的靈敏分析或者是模擬特定部分的分析。序貫模塊法和面向方程的解決技術允許用戶模擬多嵌套流程。即使很小問題也能很快地、精確的解決,比如像塔的 divided sump simulation.
ActiveX (OLE Automation)控制項. 可以和微軟Excel 和 Visual Basic 方便的連接,支持OLE (對象鏈接與嵌入)功能,比如像複製,粘貼或鏈接。
ASPEN PLUS
ASPEN PLUS
全面的單元操作:包括氣/液,氣/液/液,固體系統和用戶模型。
ACM Model Export選項:用戶可以在 Aspen Custom Modeler ( ACM )創建模擬模型和編譯。編譯好的模型可以應用在 Aspen Plus 靜態模擬中,可以是序貫模塊法模式下或面向方程的解決方案的模式下。
熱力學物性:物性模型和數據是得到精確可靠的模擬結果的關鍵。 Aspen plus 使用廣泛的、已經驗證了的物性模型,數據和 Aspen Properties 中可用估算方法,它涵蓋了非常廣泛的範圍——從簡單的理想物性流程到非常複雜的非理想混合物和電解質流程。內置資料庫包含有8500種組分物性數據,包括有機物,無機物,水合物,和鹽類;還有 4000 種二元混合物的 37,000 組二元交互數據,二元交互數據來自於 Dortmund 資料庫,獲得 DECHEMA 授權。
Aspen Plus提供一套功能強大的模型分析工具,最大化工藝模型的效益:
收斂分析:自動分析和建議優化的撕裂物流、流程收斂方法和計算順序,即使是巨大的具有多個物流和信息循環的流程,收斂分析非常方便。
Calculator models 計算模式:包含ad-hoc 計算與 內嵌的 FORTRAN 和 Excel 模型介面。
靈敏度分析:非常方便地用表格和圖形表示工藝參數隨設備規定和操作條件的變化而變化。
案例研究:用不同的輸入進行多個模擬,比較和分析。
Design Specification 功能: 自動計算操作條件或設備參數,滿足指定的性能目標。
數據擬合:將工藝模型與真實的裝置數據進行擬合,確保精確的和有效的真實裝置模型。
優化功能:確定裝置操作條件,最大化任何規定的目標,如收率、能耗、物流純度和工藝經濟條件。
開放的環境:可以很容易地和內部產品互相整合,或者是第三方軟體。可以是實用微軟的Excel , FORTRAN 或者 Aspen Custom Modeler來創建模型,Aspen plus 支持工業標準,比如 CAPE- OPEN 和 IK-CAPE ,Aspentech 是 CAPE-OPEN 實驗室網路的會員。
詳細的換熱器設計和核算
Heatx使 Aspen plus 與下面軟體有介面:TASC/Aspen Hetran the Aspen B-JAC and HTFS (管殼式換熱器設計 ,multitude 換熱器 , 套管換熱器)
ACOL/Aspen Aerotran the Aspen B-JAC and HTFS (空冷器設計)
新版本軟體將上述所有換熱器模塊整合為EDR(Exchanger Designing and Rating)軟體模塊。

介面選項

下面選擇拓展了Aspen Plus的應用範圍,增強了流程生命周期的管理。
Aspen Split選項:是AspenTech提供一個工具,它可以用來進行有非理想氣液平衡行為的化學混合物分離的蒸餾方案概念設計。如果用戶有Split授權,可以使用它顯示單塔可行的分離限制,並且設計出這種混合物分離的先進方案。Split概念設計工具可以應用在Aspen plus流程圖環境中,並且可以直接使用設計結果數據初始化嚴格的塔模擬。
Aspen OLI介面:基於OLI 系統的先進技術,使 Aspen Plus 能夠對複雜的電解液系統進行分析,擴展了 OLI 資料庫和熱力學性質,包括了超過 3,000 的電解種類。
Aspen OnLine 選項:允許 Aspen Plus 模型和工廠數據連接,並被驅動。它使用戶可以把從流程模型中獲得的工程知識應用到工廠實際操作環境中。
Aspen PEP Process Library選項:提供了特殊化工行業或聚合體產品的預建模型。這些模型都是基於 SRIC 的過程經濟評估細節和流程。
Aspen PlusHTRI介面:提供 Aspen Plus 與 HTRI 的介面。
Aspen Plus Optimizer選項:閉環實時優化系統,自動創建利潤和流程優化以及大範圍Aspen Plus模型的數據回歸。它為實時解決方案提供了健壯的收斂求解方法,並且支持Web網傳輸,所以工廠工程師可以通過連續的工藝優化來最大化利潤。
Aspen Plus SPYRO Equation Oriented介面:Aspen Plus 可以使用 SPYRO 的乙烯裂化模型,Aspen Plus 的 equation-oriented 功能和乙烯裂化專家技術可以幫助工程師創建高精度乙烯工廠模型,這樣很適合實時工廠優化,來增加操作利潤。
Aspen Plus TSWEET介面:提供 Aspen Plus 和 TSWEET軟體的介面。

目標

Aspen Plus在整個工藝裝置的從研發、工程到生產生命周期中,提供了經過驗證的巨大的經濟效益。它將穩態模型的功能帶到工程桌面,傳遞著無與倫比 的模型功能和方便使用的組合。利用Aspen Plus公司可以設計、模擬、故障診斷和管理有效益的生產裝置。

創新理念

AspenTech公司的工程軟體產品已被用於設計和改進工廠和工藝流程,以使裝置全生命操作周期的回報得以最大化;製造與供應鏈軟體產品則讓企業提高工廠與供應鏈的利潤。把此兩大產品系列結合在一起則創造出了企業運營管理(Enterprise Operations Management,簡稱EOM)解決方案,它是一個能讓過程工業製造商顯著改進操作性能的集成化的企業級系統。