石油化工工藝過程模擬

1、PRO/II與石油化工工藝過程模擬計(jì)算一、PRO/II簡介1.1、概述PRO/II軟件是美國SIMSCI公司推出的微機(jī)版本石油化工工藝流程模擬軟件，該軟件具備有豐富的物性數(shù)據(jù)庫和熱力學(xué)方程供用戶描述不同狀態(tài)下的流體熱力學(xué)過程，對(duì)多種煉油、化工工藝過程具有廣泛的適應(yīng)性。該軟件不僅可以作為新設(shè)計(jì)煉油、化工工藝裝置的工藝流程模擬軟件，同時(shí)作為裝置標(biāo)定計(jì)算、設(shè)備核算的軟件。PRO/II軟件在我國的應(yīng)用十分廣泛，其中DOS系統(tǒng)的V3.3、V4.02版本和WINDOWS操作系統(tǒng)的V4.13 WITH PROVISION V2.0以上版本是比較常用的。PRO/II軟件是很多煉油、化工等設(shè)計(jì)院進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的首

2、選工藝模擬軟件之一，同時(shí)也是煉油、化工等生產(chǎn)單位進(jìn)行裝置標(biāo)定計(jì)算、設(shè)備核算的首選工藝模擬軟件之一。在實(shí)際工作中，有很多時(shí)候會(huì)遇到解決裝置“瓶徑”的問題，而塔設(shè)備往往是需要進(jìn)行標(biāo)定或核算的重要設(shè)備之一，這時(shí)應(yīng)用PRO/II軟件提供的精餾、吸收、萃取等單元操作過程的嚴(yán)格計(jì)算方法進(jìn)行單塔模擬計(jì)算或全流程模擬計(jì)算是非常方便的。1.2、主要計(jì)算模塊或計(jì)算單元簡介序號(hào)模塊名稱主要功能一、常用模塊1FLASH/閃蒸進(jìn)料計(jì)算、氣液分離、多相分離計(jì)算。2DISTILLATION/精餾精餾、吸收、萃取等分離過程的嚴(yán)格法計(jì)算。3SIDE COLUMN/側(cè)線汽提用于復(fù)雜塔的側(cè)線汽提塔計(jì)算。4MIXER/混合器用于物流

3、混合過程計(jì)算，擬混合的物流數(shù)不限。5SPLITTER/分流器物流分流計(jì)算。6SIMPLE HX/簡單換熱器無結(jié)構(gòu)參數(shù)限制的換熱器計(jì)算。7RIGOROUS HX/嚴(yán)格換熱器含結(jié)構(gòu)校核的換熱器計(jì)算。8COMPRESSOR/壓縮機(jī)氣體提高壓力計(jì)算。9EXPANDOR/膨脹機(jī)氣體膨脹制冷計(jì)算。10PUMP/泵液體輸送計(jì)算。11VALVE/閥減壓或液體節(jié)流計(jì)算。12CONTROLLER/控制器控制工藝參數(shù)值計(jì)算，如：進(jìn)料溫度等。13OPTIMIZER/優(yōu)化器優(yōu)化工藝參數(shù)，如進(jìn)料位置等。14CALCULATOR/計(jì)算器物流、工藝參數(shù)的分布和分配計(jì)算。15STREAM CALCULATOR/物流計(jì)算器物流中

4、組份分布和分配計(jì)算。16CON. REACTOR/轉(zhuǎn)化反應(yīng)器按照計(jì)量系數(shù)完成反應(yīng)的摩爾數(shù)變化量計(jì)算。二、其它模塊17EQU. REACTOR/平衡反應(yīng)器，按照平衡常數(shù)、反應(yīng)熱等完成反應(yīng)計(jì)算。18FLASH WITH SOLID/含固體閃蒸計(jì)算單元。19PIPE/管線計(jì)算（如：壓降、流速等）。20DEPRESSOR/減壓閥（減壓計(jì)算）。21MULTIVARIABLE CONTROLLER/多變量控制器。22PLUG FLOW REACTOR/平推流反應(yīng)器。23GIBBS REACTOR/GIBBS 反應(yīng)器。24POLYMER REACTOR/聚合物反應(yīng)器。二、PRO/II熱力學(xué)方法的初步分析PR

5、O/II提供多種用于流體的氣液平衡常數(shù)、液液平衡常數(shù)、焓、熵、密度和其他傳遞性能參數(shù)等熱力學(xué)計(jì)算方法，由于每種熱力學(xué)方法有一定的適用范圍，在應(yīng)用PRO/II解決具體問題時(shí)，選擇合適的熱力學(xué)方法是能否正確模擬工藝過程的關(guān)鍵。以下分類討論P(yáng)RO/II提供的主要的熱力學(xué)方法。2.1、普遍化方法普遍化方法主要包括用于烴類物系計(jì)算的SRK方程、PR方程、BWRS方程、GS方程、IGS方程、BK10方程等，各方程的適用范圍如下：熱力學(xué)方程適用領(lǐng)域SRK氣體、煉油過程的烴類物系SRKKD煉油過程的烴水物系，尤其高溫、高壓的氣液液過程SRKM烴/醇等極性/非極性物系SRKH酮/水等極性和高壓物系PR氣體、煉油

6、過程的烴類物系PRM烴/醇等極性/非極性物系的氣液液過程PRH酮/水等極性和高壓物系BWRS氣體、煉油過程的烴類物系GS常壓以上的煉油物系IGS煉油體系的氣液液過程BK10原油常壓、減壓蒸餾過程2.2、液相活度系數(shù)方法液相活度系數(shù)方法主要包括用化工、石油化工物系氣液、液液、氣液液平衡及相關(guān)物性參數(shù)計(jì)算的NRTL（Non-Random Two Liquid）方程、UNIQUAC方程、WILSON方程、UNIFAC方程、VANLAAR方程、FLORY方程、MARGULES方程等，各方程的適用范圍如下：熱力學(xué)方程適用領(lǐng)域NRTL有液相活度系數(shù)可以利用的化工、石油化工極性物系UNIQUAC沒有提供氣液

7、、液液平衡數(shù)據(jù)的化工、石油化工極性物系WILSON極性物系的氣液過程UNIFAC任何已知組分結(jié)構(gòu)的物系VANLAAR化工、石油化工極性物系的氣液、液液過程FLORY化工、石油化工極性物系的氣液、液液過程MARGULES化工、石油化工極性物系的氣液、液液過程2.3、專用數(shù)據(jù)包方法PRO/II專用數(shù)據(jù)包用于計(jì)算指定物系的氣液、液液平衡及相關(guān)物性參數(shù)，主要包括GLYCOL數(shù)據(jù)包、SOUR WATER數(shù)據(jù)包、ALCOHOL數(shù)據(jù)包、AMINE數(shù)據(jù)包等，各專用數(shù)據(jù)包的適用范圍如下：專用數(shù)據(jù)包適用領(lǐng)域GLYCOL含有水、乙二醇、三甘醇和氣體組分物系的脫水過程。溫度26204；壓力13.6MPaSOUR WA

8、TER含有H2S、NH3、CO2、H2O物系的計(jì)算。溫度20150；壓力0.345MPa（原始關(guān)聯(lián)式）；壓力19.3MPa（修正Van Der Waals方程計(jì)算氣相逸度）ALCOHOL含有醇、H2O和其他極性物系氣液、液液、氣液液過程。溫度50110；壓力10.2MPaAMINE含有MEA、DEA、DGA、DIPA、MDEA物系的相關(guān)計(jì)算三、PRO/II在石油化工裝置塔模擬采用的熱力學(xué)方法石油化工裝置種類繁多，以下將分類介紹PRO/II軟件在部分裝置塔模擬計(jì)算推薦采用的平衡常數(shù)的熱力學(xué)計(jì)算方法和相應(yīng)的數(shù)據(jù)包。3.1、煉油裝置 常見煉油裝置塔模擬計(jì)算推薦采用的平衡常數(shù)的熱力學(xué)計(jì)算方法和相應(yīng)的數(shù)

9、據(jù)包如下。裝置名稱塔名稱熱力學(xué)方法數(shù)據(jù)包備注常減壓裝置初餾塔GSSIMSCI常壓塔GSSIMSCI常壓汽提塔GSSIMSCI減壓塔BK10SIMSCI催化裂化裝置分餾塔BK10SIMSCI柴油汽提塔BK10SIMSCI吸收塔SRK、GSSIMSCI解吸塔SRK、GSSIMSCI再吸收塔SRK、GSSIMSCI穩(wěn)定塔SRK/GSSIMSCI催化重整裝置脫輕塔SRK、PRSIMSCI脫重塔SRK、PRSIMSCI芳烴抽提裝置抽提塔NRTLALCOHOL僅限環(huán)丁砜為溶劑非芳水洗塔NRTLALCOHOL提供Kij汽提塔NRTLALCOHOL提供Kij溶劑回收塔NRTLALCOHOL提供Kij水汽提塔N

10、RTLALCOHOL提供Kij溶劑再生塔NRTLALCOHOL提供Kij芳烴分離苯塔BK10SIMSCI甲苯塔BK10SIMSCI二甲苯塔BK10SIMSCI延遲焦化裝置分餾塔BK10SIMSCI柴油吸收塔BK10、GSSIMSCI吸收塔SRK、GSSIMSCI解吸塔SRK、GSSIMSCI再吸收塔SRK、GSSIMSCI穩(wěn)定塔SRK/GSSIMSCI加氫裂化裝置分餾塔BK10、GSSIMSCI脫乙烷塔SRK、PRSIMSCI脫丁烷塔BK10、GSSIMSCI石腦油汽提塔BK10、GSSIMSCI加氫裝置汽提塔SRKSIMSCI穩(wěn)定塔SRKSIMSCIMTBE裝置催化蒸餾塔NRTLSIMSCI

11、催化精餾流程碳四分離塔NRTLSIMSCI兩器四塔流程甲醇萃取塔NRTLALCOHOL甲醇回收塔NRTLALCOHOL酸水汽提裝置酸水汽提塔SOURSIMSCI脫硫裝置干氣脫硫塔AMINE&SRKSIMSCI液化氣脫硫塔AMINE&SRKSIMSCI溶劑再生塔AMINE&SRK3.2、石油化工裝置 常見石油化工裝置塔模擬計(jì)算推薦采用的平衡常數(shù)的熱力學(xué)計(jì)算方法和相應(yīng)的數(shù)據(jù)包如下。裝置名稱塔名稱熱力學(xué)方法數(shù)據(jù)包備注乙烯裝置油洗塔SRK、PRSIMSCI水洗塔SRK、PRSIMSCI脫甲烷塔SRK、PRSIMSCI脫乙烷塔SRK、PRSIMSCI提供Kij乙烯塔SRK、PRS

12、IMSCI提供Kij脫丙烷塔SRK、PRSIMSCI提供Kij丙烯塔SRK、PRSIMSCI提供Kij脫丁烷塔SRK、PRSIMSCI裂解汽油加氫裝置脫碳五塔SRK、PRSIMSCI脫碳十塔SRK、PRSIMSCI環(huán)氧乙烷裝置吸收塔NRTLSIMSCI解吸塔NRTLSIMSCI回收塔NRTLSIMSCI精制塔NRTLSIMSCI乙二醇裝置脫水塔NRTLALCOHOL乙二醇塔NRTLALCOHOL二甘醇塔NRTLALCOHOL三甘醇塔NRTLALCOHOL乙苯裝置吸收塔SRKSIMSCI穩(wěn)定塔SRKSIMSCI循環(huán)苯塔BK10、SRKSIMSCI脫甲苯塔BK10、SRKSIMSCI乙苯精餾塔BK

13、10、SRKSIMSCI多乙苯塔BK10、SRKSIMSCI苯乙烯裝置苯-甲苯塔BK10、SRKSIMSCI乙苯回收塔BK10、SRKSIMSCI苯乙烯精餾塔BK10、SRKSIMSCI殘液精制塔BK10、SRKSIMSCI丁二烯抽提裝置第一萃取精餾塔NRTLSIMSCI提供Kij第一解吸塔NRTLSIMSCI第一水洗塔NRTLSIMSCI第二萃取精餾塔NRTLSIMSCI第二解吸塔NRTLSIMSCI第二水洗塔NRTLSIMSCI脫水塔SRKSIMSCI精制塔SRKSIMSCI醋酸乙烯裝置醋酸吸收塔NRTL、SRKMSIMSCI洗滌塔NRTL、SRKMSIMSCI二氧化碳吸收塔NRTL、SR

14、KMSIMSCI二氧化碳再生塔NRTL、SRKMSIMSCI初餾塔NRTL、SRKMSIMSCI脫水塔NRTL、SRKMSIMSCI脫輕塔NRTL、SRKMSIMSCI脫重塔NRTL、SRKMSIMSCI四、精餾研究室開發(fā)的精餾過程工藝包4.1、煉油裝置4.1.1、燃料型和滑油型原油蒸餾裝置全流程和單塔模擬計(jì)算工藝包。 常壓塔、減壓塔進(jìn)料中的輕組分對(duì)于塔頂組分、組成、油品餾分等計(jì)算結(jié)果有明顯影響，尤其對(duì)于全流程計(jì)算，需要充分利用SPLITTER和MIXER計(jì)算模塊對(duì)物流進(jìn)行修正。 減壓塔的計(jì)算建議取常壓渣油的D1160蒸餾數(shù)據(jù)單獨(dú)計(jì)算。 與實(shí)際操作過程一樣，初餾塔的計(jì)算是模擬計(jì)算的重點(diǎn)。目前在

15、國內(nèi)流行的計(jì)算軟件，如：ASPEN PLUS、PRO/II、HYSYS/HYSIM等均可以對(duì)常減壓裝置作出比較準(zhǔn)確的描述。PRO/II推薦應(yīng)用GS和BK10方程。原油蒸餾計(jì)算主要關(guān)注以下工藝參數(shù)和工藝變量的設(shè)置。工藝參數(shù)或工藝變量備注初餾塔熱力學(xué)GS或GS+SRK輕烴含量高時(shí)，頂部4層塔板應(yīng)用SRK設(shè)定值回流罐溫度塔頂1#理論板溫度初頂油干點(diǎn)根據(jù)生產(chǎn)方案設(shè)定，如160重整料餾份煤油餾份初側(cè)油干點(diǎn)根據(jù)煤油干點(diǎn)設(shè)定，一般比煤油干點(diǎn)高10進(jìn)料以上塔板液相流量設(shè)定抽出板液相流量為極小值，如0.01kg/h變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到初頂油流量通過計(jì)算得到煤油初側(cè)油流量通過計(jì)算得到柴油餾份流量通過計(jì)

16、算得到常壓塔熱力學(xué)GS或SRK+GS輕烴含量高時(shí)，頂部4曾塔板應(yīng)用SRK設(shè)定值回流罐溫度塔頂1#理論板溫度常頂油干點(diǎn)根據(jù)生產(chǎn)方案設(shè)定，如170汽油餾份一線油蒸餾溫度根據(jù)生產(chǎn)方案設(shè)定，如D86 EP點(diǎn)235航煤餾份二線油蒸餾溫度根據(jù)生產(chǎn)方案設(shè)定，如D86 EP點(diǎn)305燈油餾份三線油蒸餾溫度根據(jù)生產(chǎn)方案設(shè)定，如D86 95%點(diǎn)360四線抽出板上液相流量設(shè)定抽出板液相流量為極小值，如0.01kg/h變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到常頂油流量通過計(jì)算得到一線抽出量通過計(jì)算得到二線抽出量通過計(jì)算得到三線抽出量通過計(jì)算得到四線抽出量通過計(jì)算得到中段循環(huán)頂循環(huán)按照總?cè)崃康?5%左右設(shè)置，根據(jù)全塔負(fù)荷調(diào)整常

17、一中按照總?cè)崃康?0%左右設(shè)置，根據(jù)全塔負(fù)荷調(diào)整常二中按照總?cè)崃康?5%左右設(shè)置，根據(jù)全塔負(fù)荷調(diào)整汽提蒸汽常一線根據(jù)產(chǎn)品的初餾點(diǎn)要求調(diào)整常二線根據(jù)產(chǎn)品的初餾點(diǎn)要求調(diào)整常三線根據(jù)產(chǎn)品的初餾點(diǎn)要求調(diào)整常底按照塔底的柴油餾份要求調(diào)整減壓塔熱力學(xué)BK10設(shè)定值減一線抽出板液相流量設(shè)定抽出板液相流量為極小值，如0.01kg/h減二線抽出板液相流量設(shè)定抽出板液相流量為極小值，如0.01kg/h減三線抽出板液相流量設(shè)定抽出板液相流量為極小值，如0.01kg/h減四線抽出板液相流量設(shè)定抽出板液相流量為極小值，如0.01kg/h減五線抽出板液相流量設(shè)定抽出板液相流量為極小值，如0.01kg/h變量減一線流量

18、通過計(jì)算得到減二線流量通過計(jì)算得到減三線流量通過計(jì)算得到減四線流量通過計(jì)算得到減五線流量通過計(jì)算得到中段循環(huán)減頂循環(huán)按照總?cè)崃康?0%左右設(shè)置，根據(jù)全塔負(fù)荷調(diào)整減一中按照總?cè)崃康?5%左右設(shè)置，根據(jù)全塔負(fù)荷調(diào)整減二中按照總?cè)崃康?5%左右設(shè)置，根據(jù)全塔負(fù)荷調(diào)整汽提蒸汽減一線根據(jù)產(chǎn)品的餾程要求調(diào)整減二線根據(jù)產(chǎn)品的餾程要求調(diào)整減三線根據(jù)產(chǎn)品的餾程要求調(diào)整減四線根據(jù)產(chǎn)品的餾程要求調(diào)整減底按照塔底溫度要求調(diào)整脫丁烷塔熱力學(xué)SRK設(shè)定值根據(jù)工藝要求設(shè)定一般為塔頂和塔底關(guān)鍵組份含量變量根據(jù)工藝要求設(shè)定一般為塔頂冷凝取熱量和塔底加熱量脫乙烷塔熱力學(xué)SRK設(shè)定值根據(jù)工藝要求設(shè)定一般為塔頂和塔底關(guān)鍵組份含

19、量變量根據(jù)工藝要求設(shè)定一般為塔頂冷凝取熱量和塔底加熱量4.1.2、催化裂化裝置分餾和吸收穩(wěn)定部分全流程和單塔模擬計(jì)算工藝包。分餾塔和解吸塔是模擬計(jì)算的重點(diǎn)。 分餾塔的計(jì)算直接關(guān)系到全塔取熱、柴油質(zhì)量能否滿足工藝要求。建議計(jì)算時(shí)規(guī)定油氣進(jìn)料以上塔板上的過汽化油流量（體積基）為進(jìn)料流量的3%以下； 對(duì)于吸收穩(wěn)定四塔，解吸塔涉及到碳二、碳三組分的分離，提高解吸塔的分離效率對(duì)于干氣、液化氣質(zhì)量是最為關(guān)鍵的。穩(wěn)定塔的分離則直接關(guān)系到穩(wěn)定汽油的質(zhì)量是否滿足工藝要求。PRO/II推薦應(yīng)用BK10計(jì)算分餾塔；應(yīng)用GS和SRK計(jì)算吸收穩(wěn)定四塔。分餾吸收穩(wěn)定計(jì)算主要關(guān)注以下工藝參數(shù)和工藝變量的設(shè)置。工藝參數(shù)或工藝

20、變量備注分餾塔和柴油汽提塔熱力學(xué)BK10輕烴含量高時(shí)，頂部4層塔板應(yīng)用GS設(shè)定值回流罐溫度塔頂1#理論板溫度塔頂粗汽油干點(diǎn)根據(jù)生產(chǎn)方案設(shè)定，如170汽油餾份柴油餾份油干點(diǎn)或95%點(diǎn)根據(jù)柴油質(zhì)量要求設(shè)定，如：95%點(diǎn)355等外甩油漿流量根據(jù)回?zé)挶却_定塔底溫度根據(jù)工藝要求確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底油漿取熱量通過計(jì)算得到分餾塔柴油餾份抽出流量通過計(jì)算得到塔頂富氣流量通過計(jì)算得到吸收塔熱力學(xué)GS或SRK+GS輕烴含量高時(shí)，頂部4層塔板應(yīng)用SRK中段循環(huán)一中循環(huán)返回溫度規(guī)定返回溫度，如：40二中循環(huán)返回溫度規(guī)定返回溫度，如：40解吸塔熱力學(xué)GS或GS+SRK設(shè)定值塔頂溫度根據(jù)塔底C2含量要

21、求設(shè)定，如：75塔底C2含量于塔頂溫度設(shè)定取之一變量塔底再沸器熱量通過計(jì)算得到穩(wěn)定塔熱力學(xué)GS+SRK設(shè)定值塔底C4含量根據(jù)工藝要求設(shè)定，如：1%塔頂C5和C2含量根據(jù)工藝要求設(shè)定C5含量，如：0.3%變量根據(jù)工藝要求設(shè)定一般為塔頂冷凝取熱量和塔底加熱量再吸收塔熱力學(xué)GS設(shè)定值根據(jù)工藝要求設(shè)定一般根據(jù)干氣中C3含量變量根據(jù)工藝要求設(shè)定調(diào)整吸收柴油用量4.1.3、延遲焦化裝置主分餾塔模擬計(jì)算工藝包。 分餾塔是模擬計(jì)算的重點(diǎn)。計(jì)算結(jié)果直接關(guān)系到全塔取熱、柴油質(zhì)量能否滿足工藝要求。 建議計(jì)算時(shí)規(guī)定油氣進(jìn)料以上塔板上的過汽化油流量（體積基）為進(jìn)料流量的3%以下；規(guī)定塔頂MIXER冷凝器的液相抽出量和餾

22、程要求。 建議分餾塔（含柴油汽提塔）應(yīng)用PRO/II計(jì)算。PRO/II推薦應(yīng)用BK10計(jì)算分餾塔（含柴油汽提塔）。分餾塔計(jì)算主要涉及到以下工藝參數(shù)和工藝變量的設(shè)置。工藝參數(shù)或工藝變量備注分餾塔和柴油汽提塔熱力學(xué)BK10輕烴含量高時(shí)，頂部4層塔板應(yīng)用GS設(shè)定值回流罐溫度塔頂1#理論板溫度塔頂粗汽油干點(diǎn)根據(jù)生產(chǎn)方案設(shè)定，如170汽油餾份柴油餾份干點(diǎn)或95%點(diǎn)根據(jù)柴油質(zhì)量要求設(shè)定，如：95%點(diǎn)355等蠟油餾份質(zhì)量指標(biāo)根據(jù)蠟油質(zhì)量要求設(shè)定塔底溫度根據(jù)工藝要求確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底油漿取熱量通過計(jì)算得到柴油餾份抽出流量通過計(jì)算得到蠟油餾份抽出流量通過計(jì)算得到塔頂富氣流量通過計(jì)算得到4.

23、1.4、催化重整裝置芳烴抽提（環(huán)丁砜為溶劑）模擬計(jì)算工藝包。汽提塔和溶劑回收塔是模擬計(jì)算的重點(diǎn)。其中需要提供各組分與溶劑的二元交互作用參數(shù)，并規(guī)定回收塔塔底溶劑的含水量。 推薦應(yīng)用已經(jīng)獲得相對(duì)準(zhǔn)確二元交互作用參數(shù)的PRO/II計(jì)算芳烴抽提過程。 對(duì)于脫輕塔和脫重塔，推薦應(yīng)用SRK和GS方程； 對(duì)于抽提塔、非芳水洗塔、汽提塔、溶劑回收塔推薦應(yīng)用NRTL方程和ALCOHOL數(shù)據(jù)包。 建議應(yīng)用FLASH模塊計(jì)算汽提塔頂?shù)乃蛛x問題。溶劑回收塔塔底水含量推薦為0.5-0.7%。芳烴抽提主要計(jì)算涉及到以下工藝參數(shù)和工藝變量的設(shè)置。工藝參數(shù)或工藝變量備注抽提塔熱力學(xué)NRTL提供各組份對(duì)環(huán)丁砜的二元交互作用

24、參數(shù)汽提塔熱力學(xué)NRTL提供各組份對(duì)環(huán)丁砜的二元交互作用參數(shù)設(shè)定值塔頂餾出量根據(jù)塔底非芳烴含量要求設(shè)定餾出重量流量變量塔底再沸器熱量通過計(jì)算得到溶劑再生塔熱力學(xué)NRTL提供各組份對(duì)環(huán)丁砜的二元交互作用參數(shù)設(shè)定值塔底水含量回流比或塔底芳烴含量兩者取其一變量塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到水汽提塔熱力學(xué)NRTL提供各組份對(duì)環(huán)丁砜的二元交互作用參數(shù)設(shè)定值塔頂餾出量變量塔底再沸器熱量通過計(jì)算得到4.1.5、加氫裂化裝置分餾部分模擬計(jì)算工藝包。 分餾塔是模擬計(jì)算的重點(diǎn)。 建議計(jì)算時(shí)規(guī)定油氣進(jìn)料以上塔板上的過汽化油流量（體積基）為進(jìn)料流量的3%以下；規(guī)定塔頂MIXER冷凝器的液相抽

25、出量和餾程要求。 應(yīng)用PRO/II計(jì)算分餾塔（含柴油汽提塔）時(shí)推薦應(yīng)用BK10方程。 應(yīng)用PRO/II計(jì)算其他塔（脫乙烷塔、脫丁烷塔等）時(shí)推薦應(yīng)用SRK或GS方程。4.1.6、加氫精制裝置分餾部分模擬計(jì)算工藝包。 脫硫化氫塔和分餾塔是模擬計(jì)算的重點(diǎn)。 HYSYS/HYSIM、ASPEN PLUS、PRO/II均能夠比較準(zhǔn)確地計(jì)算脫硫化氫塔和分餾塔。 其中分餾塔計(jì)算收斂的關(guān)鍵是規(guī)定塔頂汽油的餾程。 應(yīng)用PRO/II計(jì)算分餾塔時(shí)推薦應(yīng)用BK10和GS方程。應(yīng)用PRO/II計(jì)算脫硫化氫塔時(shí)推薦應(yīng)用GS方程。工藝計(jì)算主要關(guān)注以下工藝參數(shù)和工藝變量的設(shè)置。工藝參數(shù)或工藝變量備注加氫反應(yīng)器熱力學(xué)SRK、G

26、S設(shè)定值反應(yīng)器進(jìn)料溫度根據(jù)加工原料和生產(chǎn)目的確定雜質(zhì)轉(zhuǎn)化率根據(jù)生產(chǎn)要求確定汽提塔熱力學(xué)GS或SRK+GS輕烴含量高時(shí)，進(jìn)料以上塔板應(yīng)用SRK設(shè)定值塔頂回流溫度如：40塔頂汽油餾份干點(diǎn)等例如：D86 95%點(diǎn)170塔底柴油初餾點(diǎn)等例如：D86 1%點(diǎn)175變量塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到汽油餾份餾出量通過計(jì)算得到分餾塔熱力學(xué)GS+SRK設(shè)定值塔頂回流溫度如：40塔頂汽油餾份干點(diǎn)等例如：D86 95%點(diǎn)170，與汽提塔結(jié)合確定塔底柴油初餾點(diǎn)等例如：D86 1%點(diǎn)175變量塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到汽油餾份餾出量通過計(jì)算得到4.1.7、煉廠干

27、氣、液化氣脫硫裝置模擬計(jì)算工藝包。 HYSIM/HYSYS（含胺包）和PRO/II均可以得到比較滿意的結(jié)果。 計(jì)算的重點(diǎn)是溶劑再生塔。 對(duì)于干氣和液化氣脫硫過程，貧溶劑（再生后的溶劑）中的硫含量對(duì)脫硫效果的影響是第一位的。 全流程計(jì)算收斂的關(guān)鍵是在計(jì)算流程中加入計(jì)算器模塊，使全流程中的溶劑（包括水組分）達(dá)到平衡。推薦全裝置應(yīng)用AMINE熱力學(xué)方程計(jì)算平衡常數(shù)和其他性能參數(shù)。由于循環(huán)物流的存在，建議裝置中任何設(shè)備計(jì)算均應(yīng)以全流程計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)。脫硫計(jì)算主要涉及到以下工藝參數(shù)和工藝變量的設(shè)置。工藝參數(shù)或工藝變量備注干氣脫硫塔熱力學(xué)AMINE專用數(shù)據(jù)包設(shè)定值凈化干氣含硫量根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)確定變

28、量貧溶劑量通過計(jì)算得到液化氣脫硫塔熱力學(xué)AMINE專用數(shù)據(jù)包設(shè)定值凈化液化氣含硫量根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)確定變量貧溶劑量通過計(jì)算得到富液閃蒸罐熱力學(xué)AMINE專用數(shù)據(jù)包設(shè)定值富液中烴含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定變量富液進(jìn)閃蒸罐溫度通過計(jì)算得到溶劑再生塔熱力學(xué)AMINE專用數(shù)據(jù)包設(shè)定值貧液硫化氫含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定回流罐溫度根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到4.1.8、氣體分餾裝置五塔和三塔流程模擬計(jì)算工藝包 HYSIM/HYSYS、PRO/II等多種軟件均能夠進(jìn)行全流程模擬計(jì)算，但計(jì)算得到的回流比均較實(shí)際操作時(shí)的回流比高。 脫丙烷塔和丙烯塔是流程計(jì)算的重點(diǎn)。

29、推薦計(jì)算時(shí)液相密度應(yīng)用COSTALD或LK方法。 西方流行的DESIGN II模擬軟件對(duì)于輕烴體系的計(jì)算接近實(shí)際操作過程，推薦平衡常數(shù)按照API SOAVE方程計(jì)算。 應(yīng)用PRO/II計(jì)算丙烯塔時(shí)，推薦加入丙烯-丙烷的PR平衡作用常數(shù)。KVAL(VLE) PR 2,3,0.00663,0,0工藝計(jì)算主要涉及到以下工藝參數(shù)和工藝變量的設(shè)置。工藝參數(shù)或工藝變量備注脫丙烷塔熱力學(xué)SRK或PR通用數(shù)據(jù)包設(shè)定值塔頂碳四含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定塔底碳三含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到脫乙烷塔熱力學(xué)SRK或PR通用數(shù)據(jù)包設(shè)定值塔頂碳三或丙烯含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定塔底

30、碳二含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到丙烯塔熱力學(xué)PR增加丙烯、丙烷組份二元交互作用參數(shù)設(shè)定值塔頂丙烯純度根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定塔底丙烯含量或丙烷純度根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到脫輕碳四塔熱力學(xué)SRK或PR通用數(shù)據(jù)包設(shè)定值塔頂輕碳四純度根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定塔底輕碳四含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到4.1.9、酸性水汽提裝置模擬計(jì)算工藝包 推薦應(yīng)用PRO/II和ASPEN PLUS軟件進(jìn)行模擬計(jì)算。 酸水汽提塔包括至少兩股進(jìn)料，并且裝置的換熱流程較多，塔的進(jìn)料物流的

31、換熱終溫對(duì)于塔的汽液負(fù)荷有比較大的影響，所以對(duì)于酸水汽提塔的工藝計(jì)算，建議采用全流程方式。 推薦應(yīng)用SOUR專用數(shù)據(jù)包計(jì)算熱力學(xué)平衡常數(shù)。4.1.10、MTBE裝置模擬計(jì)算工藝包MBTE裝置計(jì)算主要涉及到以下工藝參數(shù)和工藝變量的設(shè)置。工藝參數(shù)或工藝變量備注反應(yīng)器熱力學(xué)SRK異丁烯生成MTBE轉(zhuǎn)化率必須提供異丁烯生成TBA轉(zhuǎn)化率必須提供異丁烯二聚轉(zhuǎn)化率必須提供共沸精餾塔熱力學(xué)NRTL通用數(shù)據(jù)包設(shè)定值塔頂MTBE含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定塔底MTBE純度根據(jù)相關(guān)指標(biāo)確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到甲醇萃取塔熱力學(xué)NRTL，ALCOHOL通用數(shù)據(jù)包，專用數(shù)據(jù)包設(shè)定值塔頂甲醇

32、含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定變量萃取劑用量通過計(jì)算得到甲醇回收塔熱力學(xué)NRTL，ALCOHOL通用數(shù)據(jù)包，專用數(shù)據(jù)包設(shè)定值塔頂甲醇純度根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定塔底甲醇含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到4.2、其它裝置模擬工藝包4.2.1、乙烯裝置部分過程（急冷、堿洗、脫甲烷、碳二精制、碳三精制等）工藝參數(shù)或工藝變量備注1、堿洗塔熱力學(xué)NRTL提供二元交互作用參數(shù)設(shè)定值各段堿液流量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定塔頂凈化氣中堿含量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定變量強(qiáng)堿流量通過計(jì)算得到水洗水流量通過計(jì)算得到2、其它精餾塔熱力學(xué)SRK或PR通用數(shù)據(jù)包設(shè)定值塔頂關(guān)鍵組份含量根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求確定塔底關(guān)鍵

33、組份含量根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求確定變量塔頂冷凝器取熱量通過計(jì)算得到塔底再沸器加熱量通過計(jì)算得到4.2.2、二氯乙烷裝置（DEC）和氯乙烯單體裝置（VCM）4.2.3、丙烯腈裝置 急冷塔和吸收塔是關(guān)鍵，二元交互作用參數(shù)由蘭州設(shè)計(jì)院提供。4.2.4、輕烴三甘醇脫水裝置4.2.5、DMT（對(duì)苯二甲酸二甲酯）裝置 需要提供非庫組份物性參數(shù)。4.2.6、油田氣脫硫醇裝置4.2.7、油田伴生氣分離正丁烷裝置（為順酐裝置提供原料）4.2.8、丁辛醇裝置 4.2.9、環(huán)己酮裝置 4.2.10、合成氨裝置脫碳、再生 4.2.11、滑油糠醛抽提裝置抽提塔4.2.12、醋酸乙烯裝置 4.2.13、聚乙烯醇裝置 4.2.1

34、4、偏三甲苯分離裝置4.2.15、乙烯汽油加氫裝置 4.2.16、烷基苯裝置4.2.17、橡膠溶劑油回收裝置4.2.18、白油加輕裝置 4.2.19、苯酚-丙酮裝置4.2.20、正戊烷裝置（異戊烷、正戊烷、環(huán)戊烷三種目標(biāo)產(chǎn)品）4.2.21、烯直接水合法生產(chǎn)異丙醇裝置4.2.22、石腦油氧化生產(chǎn)醋酸裝置4.2.23、甲苯加氫生產(chǎn)苯裝置4.2.24、UOP生產(chǎn)PX裝置4.2.25、甲苯歧化裝置4.2.26、PO裝置4.2.27、苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷裝置4.2.28、三塔方法分離甲醇裝置4.2.29、甲烷氯化法生產(chǎn)甲烷氯化物裝置 4.2.30、乙烯直接水合法生產(chǎn)乙醇裝置 4.2.31、丁烯1和正丁醇裝置

35、 4.2.32、乙腈抽提法生產(chǎn)異戊二烯裝置五、部分計(jì)算模塊討論5.1、RECYCLE模塊 多數(shù)裝置模擬需要采用RECYCLE進(jìn)行工藝計(jì)算，在具有循環(huán)物流的計(jì)算中，正確的確定循環(huán)物流的初值、參考物流的溫度或流量和循環(huán)加速對(duì)于模擬計(jì)算是必要的。模擬中應(yīng)用RECYCLE模塊的裝置很多。例如：環(huán)丁砜抽提芳烴裝置有六個(gè)循環(huán)物流；催化裂化的分餾吸收穩(wěn)定中有四個(gè)循環(huán)物流等。5.2、CALCULATOR模塊 對(duì)于有多股物流的工藝過程，PRO/II提供的類似FORTRAN語言的CALCULATOR模塊能夠方便地計(jì)算各物流的組合工況或物流性質(zhì)，靈活運(yùn)用CALCULATOR模塊對(duì)于完成全流程模擬計(jì)算是一個(gè)有效手段。

36、 例如：丁二烯抽提、氣體脫硫、甘醇脫水、MTBE等裝置的模擬需要應(yīng)用CALCULATOR模塊。5.3、OPTIMIZER模塊 OPTIMIZER模塊是進(jìn)行全流程或單元優(yōu)化計(jì)算的有效工具。對(duì)于塔的模擬，可以進(jìn)行進(jìn)料位置、進(jìn)料溫度、塔頂壓力、熱負(fù)荷等工藝參數(shù)的優(yōu)化。 OPTIMIZER模塊幾乎在全部塔的模擬中得到應(yīng)用。 但在最終確定塔內(nèi)流體負(fù)荷時(shí)，必須將OPTIMIZER模塊從流程中刪除。5.4、CONTROLLERS CONTROLLERS模塊廣泛應(yīng)用于需要精確控制過程參數(shù)的模擬計(jì)算，調(diào)節(jié)流程上游的控制變量，以實(shí)現(xiàn)工藝單元或工藝物流所期望的結(jié)果。 CONTROLLERS的使用范圍廣泛、應(yīng)用靈活，

37、在模擬中是否采用CONTROLLERS模塊對(duì)于模擬的精確程度有重要影響，例如：丙烯腈裝置吸收塔底溫度、HDS裝置進(jìn)料中的H2含量、合成氨裝置反應(yīng)器的進(jìn)料溫度、環(huán)己烷裝置反應(yīng)器進(jìn)料溫度、乙烯裝置油冷塔和水冷塔的洗滌物流溫度等需要應(yīng)用CONTROLLERS計(jì)算模塊。5.5、FLASH模塊 通常在計(jì)算過程中，F(xiàn)LASH模塊被認(rèn)為是一個(gè)簡單計(jì)算模塊，但PRO/II沒有象PROCESS那樣提供三相閃蒸的計(jì)算模塊。例如：環(huán)丁砜芳烴抽提的模擬，需要計(jì)算汽提塔和回收塔塔頂回流罐的游離水，采用FLASH模塊并應(yīng)用含有VLLE方法的熱力學(xué)方程可以較好地解決游離水的計(jì)算問題。5.6、DISTILLATION模塊蒸餾

38、計(jì)算模塊是模擬計(jì)算軟件的核心計(jì)算模塊。通過蒸餾計(jì)算模塊，可以獲得不同組份的物流（產(chǎn)品）。5.7、REACTOR模塊反應(yīng)計(jì)算模塊是模擬計(jì)算軟件的核心計(jì)算模塊。通過反應(yīng)計(jì)算模塊，可以使物流組份發(fā)生變化，從而完成裝置的全流程模擬計(jì)算。六、工藝計(jì)算舉例6.1、油田伴生氣深冷處理裝置工藝計(jì)算（NG.INP）6.1.1、原料條件l 組成組份進(jìn)料組成，%摩爾重量N21.91982.7745CO20.38000.8627C186.501371.5945C25.20958.0816C32.76976.3011IC41.13993.4181NC41.17993.5381IC50.41001.5260NC50.38

39、001.4143NC60.11000.4890合計(jì)100.000199.9999總流量，kg/h3603.3總流量，Nm3/d100000l TEMPERATURE=40l PRESSURE=26.1.2、模擬計(jì)算流程簡述原料氣體與脫乙烷塔塔頂氣體混合后進(jìn)入壓縮機(jī)。加壓后氣體進(jìn)入冷卻器，冷后大約35。冷后物流進(jìn)入氣液分離罐。罐底分離出輕油；罐頂分離出氣體。氣體（省去氣體凈化計(jì)算）分為兩路。一路與低溫富氣換熱至50-60；另一路與凝液換熱至50-60。兩路換熱后氣體混合進(jìn)入氣液分離罐。罐頂分離出氣相去膨脹機(jī)；罐底分離出液相去節(jié)流。經(jīng)過膨脹機(jī)絕熱膨脹，氣體冷卻到100后進(jìn)入氣液分離器上部。經(jīng)過節(jié)流

40、的液相冷卻到70后進(jìn)入氣液分離器下部。氣液分離器頂部分離出的氣相與一路凈化原料氣換熱后出系統(tǒng)（實(shí)際流程經(jīng)過壓縮機(jī)加壓后出裝置）；氣液分離器底部分離出的液相與另一路凈化原料氣換熱后進(jìn)入氣液分離罐。氣液分離罐頂部分離出氣相經(jīng)過壓縮機(jī)加壓、氣液分離罐底部液相經(jīng)過泵加壓，兩股物流混合后進(jìn)入冷卻器冷卻到35-38。冷卻后物流再進(jìn)入冷卻器。冷卻后物流分為兩路，一路去脫乙烷塔；另一路節(jié)流降溫后為冷卻器作冷源，換熱后去壓縮機(jī)前氣液分離罐。脫乙烷塔塔頂氣相去原料氣壓縮機(jī)（實(shí)際為原料氣緩沖罐）；塔底液相與脫丁烷塔塔底輕油換熱后進(jìn)入脫丁烷塔。脫丁烷塔塔頂出液化氣；塔底出輕油經(jīng)與進(jìn)料換熱后出裝置（實(shí)際需要再進(jìn)行一次冷

41、卻）。6.1.3、模擬計(jì)算過程l 輸入原料物流性質(zhì)和名稱，保存INP文件。l 根據(jù)原則流程，逐步進(jìn)行單元計(jì)算。NO.計(jì)算單元名稱入方出方名稱符號(hào)名稱符號(hào)限制條件1原料氣壓縮機(jī)原料氣S1加壓后氣體S2出口壓力：15塔頂氣體S30出口溫度：1352冷卻器加壓后氣體S2冷后氣體S3出口溫度：353閃蒸罐冷后氣體S3罐頂氣體S4絕熱閃蒸罐底液體S54分流器罐頂氣體S4氣體S6估計(jì)為總量的55%氣體S75換熱器氣體S6冷后氣體S8冷后氣體溫度：50低溫氣體S15復(fù)熱氣體S176換熱器氣體S7冷后氣體S9冷后氣體溫度：50低溫凝液S16復(fù)熱凝液S187混合器冷后氣體S8混合氣體S10冷后氣體S98閃蒸罐混合氣體S10罐頂氣體S11絕熱閃蒸罐底液體S129膨脹機(jī)罐頂氣體S11降壓氣體S13出口壓力：4.010節(jié)流閥罐底液體S12降壓液體