Aspen Plus -prosessisimulointiohjelmiston soveltuvuus opetuskäyttöön

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Tampereen ammattikorkeakoulun Biotuotetekniikan tutkinto-ohjelmalle. Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia Aspen Plus -prosessisimulointiohjelmiston soveltuvuutta opetuskäyttöön. Tällä hetkellä Biotuotetekniikan tutkinto-ohjelmassa opetetaan prosessisimulointia CHEMCAD-ohjelmistolla Tehdassuunnittelu ja prosessien mallintaminen -opintojaksolla. Työn kokeellinen osuus on suoritettu Tampereen teknillisellä yliopistolla, jossa on käyttöoikeudet Aspen Plus -ohjelmistolle.

Opinnäytetyössä tutkittiin erilaisia prosessisimulointiin liittyviä tehtäviä Tehdassuunnittelu ja prosessien mallintaminen -opintojaksolta sekä Neea Hasan ”CHEMCAD-simulointiohjelmiston hyödyntäminen” opinnäytetyössä laadittuja tehtäviä Aineensiirto ja kemialliset yksikköprosessit -opintojaksolle. Opinnäytetyön tuloksena viisi CHEMCAD-tehtävää toteutettiin Aspen Plus -ohjelmistolla, joista kolme tehtävää on suunniteltu Tehdassuunnittelu ja prosessien mallintaminen -opintojaksolle ja kaksi Aineensiirto ja kemialliset yksikköprosessit -opintojaksolle. Tehtävien avulla perehdytään Aspen Plus -ohjelmiston käyttöön, minkä lisäksi ohjelmiston avulla tuetaan teorian ja käytännön prosessien välistä yhteyttä. Jokaisessa tehtävässä esiintyy olennaisia prosessisimulointiin kuuluvia asioita, mutta niissä on tuotu esille erilaisia Aspen Plus -ohjelmiston ominaisuuksia. Opinnäytetyössä on myös tarkasteltu jatkokehitysmahdollisuuksia Aspen Plus -ohjelmistolle. Näitä ovat kiintoaineprosessien simuloinnit ja kumeeni prosessin simulointi, joita voitaisiin hyödyntää muillakin opintojaksoilla.

Opinnäytetyön tuloksena syntyneiden tehtävien myötä Tampereen ammattikorkeakoulun Biotuotetekniikan tutkinto-ohjelma saa hyvän mahdollisuuden hyödyntää nykyaikaisen prosessisimulointiohjelmiston käyttöä opetuksessa. Aspen Plus -ohjelmistoa käytetään useissa suunnittelutoimistoissa lukuisilla teollisuudenaloilla, esimerkiksi kemianteollisuudessa.

The thesis was commissioned by Tampere University of Applied Sciences degree program in Bioproduct Engineering. The purpose of the thesis was to explore the suitability of Aspen Plus process simulation software for teaching. Process simulation is taught at Bioproduct Engineering using the CHEMCAD software in the plant design and process modeling course. The experimental parts of the work were completed at Tampere University of Technology.

The thesis examined tasks related to process simulation from the plant design and process modeling course, as well as Neea Hasa's “Utilisation of CHEMCAD Simulation Software” thesis. As a result of this study, five exercises were made for the Aspen Plus software. Three of these exercises were planned for the plant design and process modeling course and two exercises were planned for the mass transfer and chemical unity processes course. Both courses belong to the bioproduct Engineering degree program. The exercises serve as instructions for the Aspen plus software, which in addition supports the connection between theory and practical processes with the help of the software. Future development possibilities for the Aspen Plus software were also explored in the thesis. These include the simulations of solid matter processes and the simulation of the cumene process, which could also be used in other courses.

The results of this study provide the Bioproduct Engineering degree programme with a good opportunity to utilize the use of modern process simulation software in teaching. Aspen Plus software is used in several engineering offices in many industries such as the chemical industry.