工程套件
AspenPlus 是大型通用流程模擬系統(tǒng)，源起于美國能源部在七十年代后期在麻省理工學院 MIT 組織會戰(zhàn)，要求開發(fā)新型第三代流程模擬軟件。這個項目稱為”先進過程工程系統(tǒng)”（Advanced System for Process Engineering）簡稱 "Aspen" 。這一大型項目于 1981 年底完成。1982 年 AspenTech 公司成立將其商品化，稱為 "AspenPlus" 。這一軟件經(jīng)過 15 年不斷改進、擴充、提高，已經(jīng)歷了九個版本，成為全世界公認的標準大型流程模擬軟件，用戶接近上千。全世界各大化工、石化生產廠家及著名工程公司都是 AspenPlus 的用戶。它以嚴格的機理模型和先進的技術贏得廣大用戶的信賴，其具有以下特性：1. AspenPlus 有一個公認的跟蹤記錄，在一個工藝過程的制造的整個生命周期中提供巨大的經(jīng)濟效益，制造生命周期包括從研究與開發(fā)經(jīng)過工程到生產。2. AspenPlus 使用最新的軟件工程技術通過它的 Microsoft Windows 圖形界面和交互式客戶-服務器模擬結構使得工程生產力最大。 3. AspenPlus 擁有精確模擬范圍廣泛的實際應用所需的工程能力，這些實際應用包括從煉油到非理想化學系統(tǒng)到含電解質和固體的工藝過程。 4. AspenPlus 是 AspenTech 的集成聰明制造系統(tǒng)技術的一個核心部分，該技術能在你公司的整個過程工程基本設施范圍內捕獲過程專業(yè)知識并充分利用。在實際應用中，AspenPlus 可以幫助工程師解決快速閃蒸計算、設計一個新的工藝過程、查找一個原油加工裝置的故障或者優(yōu)化一個乙烯全裝置的操作等工程和操作的關鍵問題。流程模擬的優(yōu)越性有以下幾點：- 進行工藝過程的能量和質量平衡計算- 預測物流的流率、組成和性質- 預測操作條件、設備尺寸- 縮短裝置設計時間，允許設計者快速地測試各種裝置的配置方案- 幫助改進當前工藝- 在給定的限制內優(yōu)化工藝條件- 輔助確定一個工藝約束部位(消除瓶頸)- 回答 “如果…那會怎樣” 問題AspenPlus 的重要功能：- 固體處理 - 嚴格的電解質模擬 - 石油處理 - 數(shù)據(jù)回歸 - 數(shù)據(jù)擬合 - 優(yōu)化 - 用戶子程序
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方便易用的動態(tài)建模工具Aspen Dynamics 是一套基于 Windows95 / NT 的動態(tài)建模軟件，可方便地用于工程設計與生產操作全過程，模擬實際裝置運行的動態(tài)特性，從而提高裝置的操作彈性、安全性，增加處理量。功能強大，簡單易用Aspen Dynamics 與普通的 Windows 應用程序一樣，使用起來非常簡單，幾分鐘之內便可得到精確的動態(tài)結果。工程師可以利用拖放數(shù)據(jù)、拷貝、粘貼等功能將數(shù)據(jù)通過 Excel 與其他應用軟件共享。這些應用方便的動態(tài)模型基于聯(lián)立方程的建模技術，具有快速、精確與魯棒性等優(yōu)點。Aspen Dynamics 能用于實際工廠操作：如故障診斷、控制方案分析、操作性分析和安全性分析等。對塔開車、間歇過程、半間歇過程和連續(xù)過程都可以建立精確的模型。單一的模型適用于設計、生產的全過程Aspen Dynamics 可以幫助用戶在裝置設計和生產操作的全部過程中發(fā)揮最大的潛力。Aspen Dynamics與ASPEN PLUS緊密結合，讓穩(wěn)態(tài)工藝模型進一步發(fā)揮價值。從而減少開發(fā)投資，降低操作費用。Aspen Dynamics 應用Aspen Dynamics 運用獨一無二的技術幫助用戶精確求解傳統(tǒng)方法通常難以解決的實際應用問題。對于相變、干塔和容器溢流等復雜而頭痛的不連續(xù)過程的模擬問題，AspenTech 已經(jīng)獨創(chuàng)了一套嶄新的技術來解決這些難題，這套新方法不僅魯棒性高，而且快速精確。同樣，由 AspenTech 總裁 Joseph Boston 先生早期為精餾過程開發(fā)的穩(wěn)態(tài)建模專有技術 "Inside-Out" 算法也已成功地用于動態(tài)模擬。這些重大的突破為 Aspen Dynamics 成為能快速、可靠地處理設計和操作問題的商業(yè)化軟件提供堅實的基礎。利用 Aspen Dynamics 改善過程設計品質傳統(tǒng)的過程設計方法主要依賴于穩(wěn)態(tài)分析，對于操作性能和控制問題通常在工藝流程完成以后才去考慮。利用 Aspen Dynamics 則可以在研究穩(wěn)態(tài)性能的同時來考慮可操作性。以下這些實例都是在工藝流程設計過程中碰到的，運用 Aspen Dynamics 能成功地處理這些設計難題。在精餾塔系中，為了節(jié)能要考慮換熱網(wǎng)絡的集成設計，但是由穩(wěn)態(tài)設計取得的方案是否具有可操作性呢？當處理量提高或降低后又會怎么樣？那些需要增加的加熱器和冷卻器又應如何放置才能保證系統(tǒng)的可操作性？當我們設計放熱反應器和它的冷卻器系統(tǒng)時，我們必須針對多種情況檢驗所設計的系統(tǒng)。當進料中包含過多的反應物時會怎么樣？當添加的催化劑過量時又會發(fā)生什么情況？如果冷卻系統(tǒng)失靈，應該在多少時間內切斷進 料才能避免反應事故和超壓危險？當我們設計一個新流程，這個流程中會包含多臺反應器、塔和反應物循環(huán)流，基于我們對于類似過程的經(jīng)驗，預期全裝置的控制會面臨嚴重的挑戰(zhàn)，我們需要快速評價各種工藝流程方案的可操作性，是否可以用單一的技 術來評估穩(wěn)態(tài)性能和控制系統(tǒng)品質以加速工藝設計過程？用 Aspen Dynamics 解決操作問題除了上面的設計問題以外，生產操作中的問題也會直接影響生產利潤。Aspen Dynamics 能很好地處理諸如下面所述的各種問題。我們對塔 K-102 的控制遇到了麻煩，是否需要改變控制方案或增設一只進料罐以減少進料擾動？我們知道對于不同的原料，最佳的進料位置應該不同，但我們并不想輕易切換進料板，因為這樣控制系統(tǒng)便無法在切換過程中保證產品的純度，在實施切換方案之前，我們是否能作出評估？每當我們要對本工段的處理量作一個大幅度的改變，操作員和工程師必須連續(xù)調整14個小時，才能重新生產出合格產品，如何開發(fā)出一套控制方案使得這種處理量的調整是自動平滑地快速實現(xiàn)？Aspen Dynamics 的優(yōu)點Aspen Dynamics 建立在一整套成熟的技術基礎上，AspenTech 在提供商業(yè)化的動態(tài)模擬軟件產品方面，已經(jīng)擁有十幾年的寶貴經(jīng)驗。Aspen Dynamics 已經(jīng)包容了一整套完整的單元操作和控制模型庫。Aspen Dynamics 的單元操作模型建立在完善的高品質的 AspenPlus 工程模型基礎之上。Aspen Dynamics 提供開放的用戶化的過程模型，這些模型對用戶完全透明，用 Aspen Custom Modeler 工具軟件可以針對特定的過程開發(fā)更詳細的用戶化模型。Aspen Dynamics 運用 Properties Plus 作精確可靠的物性計算，與穩(wěn)態(tài)模擬建立在完全一致的基礎上。動態(tài)模擬能連續(xù)不斷地校正工作點附近局部物性回歸算式，從而保證高性能與模擬精度。Aspen Dynamics 運用成熟的隱式積分與數(shù)值方法來做魯棒性強、穩(wěn)定性好的精確的動態(tài)流程模擬。Aspen Dynamics 不僅提供簡單物流平衡動態(tài)模擬法，還提供更精確的壓力平衡動態(tài)模擬法。壓力體系是在每一單元操作中，將壓力與流速取得關聯(lián)來展開，這一功能在氣體處理過程和壓縮機控制研究中具有重要的實用價值。Aspen Dynamics 中的任務語言（Task Lanuage）使用戶能定義基于時間或事件驅動的輸入改變。例如：將輸入流量在某一時刻逐漸增加或減少；當容器滿時關閉進料流量。Aspen Dynamics 支持 Microsoft OLE 交互操作特征，比如復制/粘貼/鏈接和 OLE 自動化。這些功能方便了與其他應用程序之間的數(shù)據(jù)交換，也可讓用戶建立象 Ms Excel 那樣的用戶操作界面。Aspen Dynamics 也兼容 VBScript 描述語言，讓用戶自動重復復雜的任務，比如運行一系列實例研究。
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Aspen Custom Modeler 是一套建立在聯(lián)立微分一代數(shù)方程組求積分解基礎上的動態(tài)模擬系統(tǒng)。它包括一套單元操作的動態(tài)模型庫（其中中各種控制和閥門模型）。它使用和 AspenPlus 一樣的物性數(shù)據(jù)庫（PROPERTIES PLUS），這樣可使穩(wěn)態(tài)及動態(tài)模擬計算結果保持一致性。它與一些其它工具軟件有接口：- Matlab接口：這種過程控制設計工具相聯(lián)接可以開發(fā)控制策略- G2 接口：可以與這種人工智能工具軟件結合開發(fā)操作工仿真培訓器及工廠診斷系統(tǒng)- 各種 DCS 接口：例如Centum，TDC，RTPMS（IBM）等 DCS 接聯(lián)，來用現(xiàn)場數(shù)據(jù)更新動態(tài)模型，指導生產Aspen Custom Modeler 常用的幾個方面是：1. 提高可操作性：包括開車方案，正常操作規(guī)程2. 改進安全性：包括釋放系統(tǒng)，事故分析3. 改進過程控制方案：測試可能的控制方案，研究先進控制策略4. 開發(fā)用戶模型及優(yōu)化過程操作由于解算動態(tài)模型的微分方程組時，初值條件好壞非常關鍵，因此，計算之前必須輸入一組穩(wěn)態(tài)初值作為計算起始點。這種穩(wěn)態(tài)初值通常由 AspenPlus 模擬結果提供。
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Aspen Energy Analyzer 是一個基于過程綜合與集成的夾點技術的計算軟件。它應用工廠現(xiàn)場操作數(shù)據(jù)或者 Aspen Plus 模擬計算的數(shù)據(jù)為輸入，來設計能耗最小、操作成本最低的化工廠和煉油廠過程流程。它的典型作用有以下幾個方面：1. 老廠節(jié)能改造的過程集成方案設計2. 老廠擴大生產能力的”脫瓶頸”分析3. 能量回收系統(tǒng)（例如換熱器網(wǎng)絡）的設計分析4. 公用工程系統(tǒng)合理布局和優(yōu)化操作（包括加熱爐、蒸汽透平、燃氣透平、制冷系統(tǒng)等模型在內）采用這種夾點技術進行流程設計，根據(jù)一些大型石化公司經(jīng)驗，一般對老廠改造，可以節(jié)能 20％ 左右，投資回收期一年左右；對新廠設計往往可節(jié)省操作成本 30％，并同時降低投資 10% - 20％。
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