Aspen Plus Dynamics（一）：稳态模拟到动态模拟的转变
化工装置运行过程的稳定操作对于生产而言是很重要的，进料不可能没有波动，温度也不可能恒定在一个点，这些变化有些是可预知的，有些是突发的。要实现平稳操作，首先，我们在设计装置时需要保留一定的操作余量和空间，其次，我们需要一个可靠的、能及时捕捉参数变化并且做出准确反馈的控制系统。对于不同的装置，甚至说是相同的装置，控制系统和方案都会有很多种，而Aspen Plus Dynamics就可以来考察控制方案的可行性和有效性。
之前公众号也推送过这个软件的相关内容（点击文末相关文章即可跳转），但属于小技巧类的，很早之前推送过的一篇较为完整的也比较粗略，如果初学者之前没接触过软件又没有书籍资料的话上手就会比较难。这几期，我会通过一个精馏的案例把整个从稳态到动态模拟的过程较为详细地讲解一遍，力求让大家能够完成每一步的操作。涉及到的理论基础和实操内容会非常多，所以可能会持续很多期，而且小编精力有限，因此大约会每1~2周更一期。内容讲解面向的是已经会熟练操作Aspen Plus软件，但还不会Aspen Plus Dynamics软件的人。毕竟小编自己也是个初学者，有些地方可能理解也不深入，如果内容有问题还请及时指正。
过程控制的模拟是在稳态过程模拟优化以及设备设计完成（比如精馏塔塔内件设计）之后才进行的操作，稳态模拟和动态模拟其实就类似于PFD图和PID图的关系，在工艺流程的基础上加上控制来平稳操作。那么我们在稳态过程需要进行什么样的调整以满足动态模拟软件的要求呢？第一期就来讲一讲。
甲醇-水精馏
一个简单的甲醇-水精馏塔，需要模拟真实的情况，那么很多地方就需要在稳态上进行修改，除了稳态已有的数据，还有比如管线有压降、精馏塔有压降，同时我们还需要监测回流罐和塔釜（或再沸器）的液位。因为我们主要讲述的是动态模拟过程，因此我们的基础就是一个已经完成了稳态模拟以及塔内件设计的精馏塔。（如何得到这么一个塔就看你Aspen Plus的水平了）
压降设置
在稳态模拟完成的基础上，首先设置精馏塔和管线压降（以下数据均为假设数据，仅供示例，与实际可能不符），我们设置每一块塔板的压降为500Pa，然后在每条流股上添加减压阀模拟阀门和管线压降，如下图。
尤其需要注意的是进料减压阀的数据设置，我们需要保证精馏塔进料流股的压力要等于精馏塔内进料板的压力。在profiles中查看进料板的压力，然后设置减压阀压力使得出口压力等于进料板压力。设置完毕后，点击上方菜单栏Dynamics→Dynamic Mode激活动态模拟。激活动态模拟后，模块下方Dynamics将需要填写相关数据。
设备尺寸
接下来我们需要确定回流罐和塔釜（或再沸器）的液位，可以通过Profiles→Hydraulics得到进入回流罐的液体流速（只有完成了塔内件设计Hydraulics才有数据），也就是第一块板的液相体积流速，一般而言，回流罐和再沸器储罐的液位均维持在50%左右，且储罐应有5min的停留时间，那么储罐体积就应当是10min停留时间的液体体积，根据体积流速×10min得到储罐总体积，再根据一般储罐长径比（高度:直径）为2，即可计算得到储罐的长度和直径。同样，找到最后一块板的液相流速，可以得到塔釜（或再沸器，统称为“Sump”）的体积及具体尺寸，计算方法同上。
计算完毕后，将数据填写到精馏塔模块下方Dynamics的Reflux Drum（回流罐/冷凝器储罐）和Sump（塔釜/再沸器）。同时还需要根据塔内件设计结果在Hydraulics界面填入相关数据（这就是Aspen Plus的知识了）。
我们点击上方菜单栏Dynamics→Pressure Checker进行压力检测，如果出现问题，则需要根据提示修改精馏塔压降和减压阀压降数据；如果没有问题，则会弹出“the flowsheet is configured to be fully pressure driven”。
压力检测无误后导出为动态模拟文件。点击左上角File→Export→Aspen Plus Dynamics-Pressure Driven，给文件命名。
导出过程中还会有最后一次检查，如果导出过程当中出现的问题，将会有弹窗弹出，一般会出现关于塔板压降、减压阀相关的错误或者警告，也需根据提示进行相应的解决。不过并非所有的提示都需要解决，一般主要需要解决塔板压降的错误问题（通过调节塔压降数值和溢流堰高度解决），一些警告提示如果软件认为不影响动态模拟的话是可以保存得到.dynf和.appdf两个文件的，如果有问题则必须解决，否则只能保存得到.appdf文件。
参考文献：
化工计算与软件应用（第二版）,包宗宏 武文良.
Aspen Plus 模拟软件在精馏设计和控制中的应用, 威廉·鲁平.
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