商品簡介
《化工過程模擬——Aspen Plus 教程》緊密結合化工專業的課程體系，選擇本專業學生熟悉的實例，以AspenPlus軟件為工具介紹化工過程模擬計算。內容包括：Aspen Plus入門，物性數據及物性計算，流體輸送過程模擬，換熱過程模擬，分離過程模擬，反應過程模擬，工藝流程模擬和換熱網絡設計等。本書的例題結合軟件和專業理論知識進行詳細說明，逐步講解，並且配有講解視頻，便於讀者學習AspenPlus軟件的使用方法並在理論知識的基礎上舉一反三。本書可作為高等學校化工相關專業本科生和研究生的教材或教學參考書，也可供石油化工行業的科研、設計和工程技術人員參考。
作者簡介
羅明檢，東北石油大學化學化工學院副教授，博士生導師,分析測試中心副主任。主要從事催化反應過程理論及應用研究。研究方向有催化反應過程中積碳分子結構及積碳機理，高性能催化劑的設計及制備，多孔材料孔結構-性能關係等。參加完成國家自然科學基金多項、主持黑龍江博士後青年英才項目和黑龍江省自然科學基金項目各1項、參與中石油科技攻關等其它科研項目二十余項。其中聚烯烴催化劑方面的研究工作已實現工業化應用。在Catalysis Science & Technology, Applied Catalysis A: General等刊物發表論文30余篇，其中SCI收錄論文16篇，EI收錄論文4篇，申請專利20余項。
序
化工過程模擬包括物料衡算、能量衡算、設備計算、能量分析和技術經濟分析等，這些模擬計算是化工專業教學的重點，更是化工過程開發、設計、優化和改造的基礎。隨著計算機技術的發展，化工過程模擬軟件已經普及，利用模擬軟件可以方便、快捷地完成化工過程模擬計算任務。化工過程模擬軟件已經成為化工專業學生和化工領域工程技術人員需要學習和掌握的基本工具。
黨的二十大報告提出要全面提高人才自主培養質量，著力造就拔尖創新人才。扎實的化工理論知識是高素質化工人才創新的基礎，化工模擬軟件是實現高效創新的工具。化工過程模擬課程的教學不僅要讓學生掌握模擬軟件的使用方法，更要在軟件的教學中促進學生對理論知識的消化和吸收，提高學生應用理論知識解決實踐問題的能力。因此，已出版的化工過程模擬教材一般側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、模擬與工程實踐相結合。本書緊密結合化工專業的課程體系，按照化工熱力學“三傳一反”工藝學的知識體系，選擇學生熟悉的實例，以Aspen Plus軟件為工具介紹化工過程模擬計算。本書旨在引導學生將理論知識應用於化工建模，在模擬實踐中加深對理論知識和規律的理解，啟發學生化工過程設計和模擬的思路，培養學生舉一反三和創新的能力，為解決化工生產中的新工藝開發、現有工藝的優化升級以及相關科學研究打下堅實基礎。
本書由羅明檢負責編寫，羅明檢、柳艷修、張梅和李金蓮完成講課視頻的錄制，朱凌岳、劉發堂和李美玲等提出了很好的改進建議。高等學校化工類專業教學指導委員會秘書長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部分實例中的參數提出了寶貴建議，感謝化學工業出版社在本書的出版過程中給予的幫助，感謝東北石油大學一流專業建設基金的資助！
由於編者水平有限，不足之處在所難免。如果讀者在閱讀本書的過程中發現問題，歡迎將問題和建議發送到luomingjian@nepu.edu.cn，以便後續修訂。
編者
2024年4月
目次
第1章 緒論 1
1.1 化工生產過程及其模擬 1
1.2 化工過程模擬軟件 2
1.3 Aspen Plus軟件簡介 2
1.4 本教材的特點 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 物性環境 8
2.4.1 組分 9
2.4.2 物性方法 11
2.5 模擬環境 12
2.5.1 工藝流程 12
2.5.2 流股參數 14
2.5.3 模塊參數 15
2.5.4 計算結果 15
2.6 全局參數設定 19
本章總結 20
習題 20
第3章 物性數據及物性計算 22
3.1 物性數據庫 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 物性計算的通用方法 35
3.4 相平衡計算 39
3.4.1 二元分析 39
3.4.2 pT 包絡線 48
3.4.3 固液平衡 50
3.4.4 電解質體系 53
3.4.5 三元相圖和蒸餾合成 57
3.5 參數回歸 61
3.5.1 純組分物性方程參數回歸 61
3.5.2 狀態方程參數回歸 65
3.5.3 活度系數模型參數回歸 66
3.6 物性和參數估算 69
3.6.1 純組分物性的估算 69
3.6.2 二元交互作用參數的估算 72
本章總結 73
習題 74
第4章 流體輸送過程模擬 76
4.1 管內流體流動 77
4.1.1 管內流體流動的基本計算 77
4.1.2 管內流體流動參數間的關係（靈敏度分析） 80
4.1.3 管徑設計（設計規範） 86
4.1.4 管線 88
4.2 閥門 91
4.3 流體輸送設備 93
4.3.1 泵 93
4.3.2 特性曲線及工作點 94
4.3.3 壓縮機 100
本章總結 102
習題 102
第5章 換熱過程模擬 104
5.1 熱負荷 104
5.2 公用工程 107
5.3 換熱器設計、校核及模擬 109
5.3.1 簡捷法 110
5.3.2 換熱器詳細設計、核算和模擬 114
本章總結 124
習題 125
第6章 熱功轉換與節能 126
6.1 壓縮制冷循環 126
6.2 動力循環 132
6.3 多級壓縮 134
6.4 流體的換熱和加壓方案 137
本章總結 139
習題 139
第7章 分離過程模擬及塔設備設計 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 精餾塔的簡捷設計和核算 152
7.3.1 簡捷法確定精餾塔的理論板和回流比（DSTWU） 152
7.3.2 精餾塔的簡捷核算 157
7.4 精餾塔的嚴格計算 158
7.4.1 精餾塔的嚴格核算 159
7.4.2 進料位置對塔頂濃度的影響 163
7.4.3 精餾塔的設計規範 165
7.4.4 塔結構設計及流體力學核算 166
7.4.5 速率模式及實際分離效果核算 170
7.5 吸收-解吸過程模擬及循環過程的收斂 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-解吸耦合及循環過程的收斂 179
本章總結 183
習題 184
第8章 反應過程模擬 185
8.1 化學計量反應器 185
8.2 收率反應器 190
8.3 平衡反應器 191
8.3.1 REquil 模塊 191
8.3.2 RGibbs 模塊 194
8.4 化學反應 196
8.4.1 指數型反應動力學 196
8.4.2 LHHW 模型 199
8.5 動力學反應器 201
8.5.1 平推流反應器 202
8.5.2 全混釜反應器 209
8.5.3 間歇反應器 211
本章總結 213
習題 214
第9章 工藝流程模擬及換熱網絡設計 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 反應工段 218
9.1.4 物料循環及弛放氣 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 公用工程用量及節能潛力 231
9.3.3 換熱方案設計 233
9.4 夾點法設計換熱網絡 234
9.4.1 換熱方案 236
9.4.2 換熱設計 238
9.4.3 手動設計換熱網絡 240
9.4.4 自動設計換熱網絡 245
本章總結 247
習題 247
參考文獻 248
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