工程套件
AspenPlus 是大型通用流程模擬系統，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，要求開發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”（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" 。這一軟件經過 15 年不斷改進、擴充、提高，已經歷了九個版本，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濟效益，制造生命周期包括從研究與開發經過工程到生產。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 - 數據回歸 - 數據擬合 - 優化 - 用戶子程序
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方便易用的動態建模工具Aspen Dynamics 是一套基于 Windows95 / NT 的動態建模軟件，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結果。工程師可以利用拖放數據、拷貝、粘貼等功能將數據通過 Excel 與其他應用軟件共享。這些應用方便的動態模型基于聯立方程的建模技術，具有快速、精確與魯棒性等優點。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揮最大的潛力。Aspen Dynamics與ASPEN PLUS緊密結合，讓穩態工藝模型進一步發揮價值。從而減少開發投資，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過程的模擬問題，AspenTech 已經獨創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的穩態建模專有技術 "Inside-Out" 算法也已成功地用于動態模擬。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化軟件提供堅實的基礎。利用 Aspen Dynamics 改善過程設計品質傳統的過程設計方法主要依賴于穩態分析，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 則可以在研究穩態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，為了節能要考慮換熱網絡的集成設計，但是由穩態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的可操作性？當我們設計放熱反應器和它的冷卻器系統時，我們必須針對多種情況檢驗所設計的系統。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生什么情況？如果冷卻系統失靈，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、塔和反應物循環流，基于我們對于類似過程的經驗，預期全裝置的控制會面臨嚴重的挑戰，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 術來評估穩態性能和控制系統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調整14個小時，才能重新生產出合格產品，如何開發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？Aspen Dynamics 的優點Aspen Dynamics 建立在一整套成熟的技術基礎上，AspenTech 在提供商業化的動態模擬軟件產品方面，已經擁有十幾年的寶貴經驗。Aspen Dynamics 已經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，與穩態模擬建立在完全一致的基礎上。動態模擬能連續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值方法來做魯棒性強、穩定性好的精確的動態流程模擬。Aspen Dynamics 不僅提供簡單物流平衡動態模擬法，還提供更精確的壓力平衡動態模擬法。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據交換，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 是一套建立在聯立微分一代數方程組求積分解基礎上的動態模擬系統。它包括一套單元操作的動態模型庫（其中中各種控制和閥門模型）。它使用和 AspenPlus 一樣的物性數據庫（PROPERTIES PLUS），這樣可使穩態及動態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接可以開發控制策略- G2 接口：可以與這種人工智能工具軟件結合開發操作工仿真培訓器及工廠診斷系統- 各種 DCS 接口：例如Centum，TDC，RTPMS（IBM）等 DCS 接聯，來用現場數據更新動態模型，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，正常操作規程2. 改進安全性：包括釋放系統，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. 開發用戶模型及優化過程操作由于解算動態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態初值作為計算起始點。這種穩態初值通常由 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。它應用工廠現場操作數據或者 Aspen Plus 模擬計算的數據為輸入，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（例如換熱器網絡）的設計分析4. 公用工程系統合理布局和優化操作（包括加熱爐、蒸汽透平、燃氣透平、制冷系統等模型在內）采用這種夾點技術進行流程設計，根據一些大型石化公司經驗，一般對老廠改造，可以節能 20％ 左右，投資回收期一年左右；對新廠設計往往可節省操作成本 30％，并同時降低投資 10% - 20％。
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