Aspen工程软件在甲醇精馏工艺设计中的应用
ASPENPLUS在煤制甲醇三塔精馏工艺中的应用
在煤制甲醇三塔精馏工艺中的应用毛进林，王小露ASPEN P LU S( 中建安装工程有限公司，江苏南京210023)摘要:对煤制甲醇的合成产物分离体系进行了研究，应用Aspen P l u s化工模拟软件里模型，选用WLSON 方程进行物性计算，对甲醇三塔精馏工艺进行了仿真模拟计算。
建立并模拟计算了脱醚塔－加压塔－常压塔精馏工艺模型，得到了各个精馏塔的较优的主要工艺参数，为工业设计提供了依据。
关键词:甲醇;三塔精馏;分离过程模拟;Aspen P l u s软件中图分类号:文献标识码:文章编号:1001 －9677(2013)03 －0135 －02TQ223. 1 BApplication of A s p e n P l u s in t h e M e t h a n o l Tri －co l umn s R e c t i f i ca t i o nMAO J i n－li n，WAN G X i a o－l u( C h i n a Co n str u ct i o n I n sta ll at i o n En g i n eer i n g Co.，L t d.，J i a n gs u N a n ji n g 210023，C h i n a) Ab s t r ac t:Se p arat i o n method s for produc ts from sy n t h es i s of m et h a n o l throu gh coa l s were i n vest i gate d.Aspen P l u ss i mu l at i o n software was used to o p t i m i ze i mp orta n t process parameters of three －to wer rect i f i cat i o n of m et h a n o l，a nd s i mu- l ate w h o l e proce ssed by u s i n g WLSON e qu at i o n.M a i n o p erat i o n parame ters for d i st ill at i o n co l umn s can be used as refer- ence for the d es i g n of i ndu str i a l se p arat i o n i n sta ll at i o n.K e y w o r d s:m et h a n o l;three －to wer rect i f i cat i o n;se p arat i o n process s i mu l at i o n;Aspen P l u s softwa re甲醇是最简单的脂肪醇，是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，广泛应用于有机合成、染料、医药、农药、涂料、交通和国防等化学工业和能源工业中。
用ASPEN模拟结果优化甲醇和碳酸二甲酯共沸物萃取精馏
１ ０
ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＩ ⅡＮＧ ＤＥＳ Ｉ 高 沸 点 萃 取 剂 苯 酚 ，改 变 料液 中 被 分 离 组 分 间 的相 对 挥 发 度 ，使 相 对 挥
发 度 曲线 往 三 角形 的 斜 边 移 动 ，碳 酸 二 甲酯 的浓
的摩尔 比和回流 比等操作参数对分离性能 的影 响 ，给出各 塔的优化 操作参数 ，总结其热负荷和分离效果 。
关 键 词 萃取精馏
共沸 物 模 拟
优化
非 光气法 生 产 聚碳 酸酯 为 ２ １世 纪 以来 的新 材 料 生 产 新 工 艺 ，德 国拜 耳 、 日本 三 菱 、旭 化 成 、 美国 Ｇ Ｅ塑料 等均 在这 一领 域 持 有技 术 专 利 各 种 工艺 流 程 中 ， 目前 较 成 熟 的 是 利 用 碳 酸 二 二 苯 酯 （ Ｄ Ｐ Ｃ ） 和双 酚 Ａ （ Ｂ Ｐ Ａ） 的酯 交 换 反 应 生 产 聚碳 酸酯 （ Ｐ Ｃ） 的工艺 。其 重 要 的 原料 Ｄ Ｐ Ｃ也 是 利 用 酯交 换 的 方 法 ，通 过 苯 酚 和 碳 酸 二 甲酯 （ Ｄ ＭＣ）
２ 模 拟 结 果 及 分 析
２ ． １ 流 程模拟
度 趋 向于 ０ 。那 么在萃 取精 馏塔 的塔 顶馏 出 甲醇 而
流程模拟软件AspenPlus在精馏塔设计中的应用_李峰
塔顶产品 回流比
塔板数 /块
纯度 /mol%
冷凝器负荷 /（kcal/h） 109793 108868 108168 107686 107509 108106
再沸器负荷 /（kcal/h） 109829 108902 108201 107716 107536 108131
塔顶温度 /℃ 46.3 39.4 31.4 21.7 9.0
-10.0
- 48 -
化工设计
ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRY
Vol.45 No.9（2014）
流程模拟软件 Aspen Plus 在精馏塔设计中的应用
李 峰， 赵新堂， 万宝锋 （中化近代环保化工（西安）有限公司， 陕西 西安 710201）
摘 要： 以 Aspen Plus 流程模拟软件对精馏塔进行了简捷设计和严格核算， 对精馏塔设 计的影响因素进行了分析，并对精馏塔的经济核算进行了初步说明。
关键词： Aspen Plus；精馏塔；设计；经济核算 文章编号： 1006-4184（2014）9-0048-05
Aspen Plus 是集装置设计、 稳态模拟和优化 为一体的大型通用流程模拟软件，该软件经过 20 多年不断地改进、扩充和提高，已先后推出十多 个版本， 最新 版本为 Aspen Plus V8，Aspen Plus 现已经成为举世公认的标准大型流程模拟软 件，Aspen Plus 在装 置从研 发 、工 程 化 ，再 到 工 业 生产的整个生命周期中， 提供了经过验证的巨 大的经济效益， 它将稳态模型的功能带到工程 桌面， 传递着无与伦比的模型功能和方便使用 的 组 合 。 利 用 Aspen Plus 可 以 设 计 、模 拟 、故 障 诊 断 并 有 效 的 管 理 生 产 装 置 。 本 文 利 用 Aspen Plus 软 件 进 行 了 氟 代 烃 生 产 中 精 馏 塔 的 设 计 与 优化。
基于Aspen plus对甲醇精制工段的模拟与优化
１ １ ４・ ຫໍສະໝຸດ 山 东 化 工 Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｄ Ｏ Ｎ Ｇ Ｃ ＨＥ ＭＩ Ｃ Ａ Ｌ Ｉ Ｎ Ｄ Ｕ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ
２ ０ １ ７年第 ４ ６卷
基于 Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ ｐ ｌ ｕ ｓ 对 甲醇 精 制 工 段 的模 拟 与优 化
周 凯 ， 侯 国安 ， 马 少宁
（ 银川能 源学 院 ， 宁夏 银川 ７ ５ ０ １ ０ ０ ）
供模拟和预测 。 关键词 ： 甲醇精馏 ； 流程模拟 ； Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ ｐ ｌ ｕ ｓ ； 系统优化 中图分类号 ： Ｔ Ｑ ２ ２ ３ ． １ ２ １ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ８— ０ ２ １ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ２ ２— ０ １ ｔ ４—０ ５
１ ． １ 模 拟流 程概 述
２ 模 拟结 果及 讨论
来 自甲醇合成工段 的粗 甲醇 首先 进入 粗 甲醇换 热器 （ Ｅ一 ２ ． １ 模 拟参 数输 入 １ ０ ０ １ ） ， 换热至 ７ ２ ￣ Ｃ 后 进入预精馏塔 （ Ｔ一１ ０ ０ １ ） ， 预精馏塔 中设 甲醇精馏模拟 系统 的设 计是 以神 华 宁煤 集 团的工 艺 数据 置的冷凝器将塔 内上升气中的 甲醇 大部分冷 凝下来 后 到塔 底 ， 为基础 。模拟 的初始参数如表 １ ， ２所示 。 未被冷凝 的甲醇蒸 汽 、 不凝气及 轻组分 再次 被继续 冷却 。预精 表 １ 原 料 初 始 数 据 馏塔底 的甲醇 水溶液经加 压泵送 至加 压塔 （ Ｔ一１ ０ ０ ２ ） ， 和预 精 馏塔精馏 过程 相似 ， 塔顶 甲醇 蒸汽进 入冷凝 器／ 再 沸器 ， 作为 常 压热 源。被冷 凝的 甲醇蒸汽进入加 压塔 回流槽被 冷却 ， 一部 分 由加压 回流泵升压送 至塔顶作 回流 ， 其余 经冷 却器 （ Ｅ一１ ０ ０ ４ ） 冷却 至 ４ ０ ￣ Ｃ以下作 为 Ａ Ａ级精 甲醇送 至 甲醇槽 。 由加 压塔 底 排 出的 甲醇液降温进入 常压塔 （ Ｔ一１ ０ ０ ３ ） ， 由常 压塔 顶 甲醇蒸 汽经冷凝器 （ Ｅ一１ ０ ０ ３ ） 冷凝 至 ４ ０ ￣ Ｃ以下 进入 常压塔 回流槽 ， 后 经 回流泵加压 ， 一部 分 送至 常压 回流 ， 其余 作 为 Ｇ Ｂ级 产 品送 出。常压塔产 品 一 含有 乙醇 及其他杂 质 的甲醇水溶 液 ， 从 下部 塔板上 出来经换热 器进 入 回收塔 （ Ｔ一１ ０ ０ ４ ） ， 并经 过 回收塔进 表 ２ 设备操作 参数
Aspen Plus在精馏操作分析中的应用
Aspen Plus在精馏操作分析中的应用作者：李蓓来源：《科技创新与应用》2013年第26期摘要：精馏是化工行业中应用很广的一种工艺操作。
影响精馏效果的因素很多，往往一个因素发生变化时，会牵扯到一些其他因素发生变化。
这使得精馏过程变得颇为灵活和复杂。
如何有效的对精馏操作进行全面详细的分析一直是技术人员的研究难点和重点。
本文简要介绍了Aspen Plus软件，并详细探讨了它在精馏操作分析中的实际应用，供大家学习交流。
关键词：Aspen Plus；精馏操作；分析；应用前言精馏是化工行业中应用很广的一种工艺操作。
影响精馏效果的因素的是多方面的，主要包括分离物的组成和性质、操作过程和设备的物理参数等等。
往往一个因素发生变化时，会牵扯到一些其他因素发生变化。
由于这些影响因素多呈非线性变化，使精馏过程变得颇为灵活和复杂，如何有效的对精馏操作进行全面详细的分析一直是技术人员的研究难点和重点。
1 精馏塔的分类和原理简介精馏塔又名蒸馏塔，是一种进行蒸馏的气液塔式接触装置，主要有填料塔和板式塔两种类型，根据操作方式的不同又可以分为间隙精馏塔和连续精馏塔。
整个物料变化过程就是气相物质和液相物质相互作用的过程，首先气相从塔底进入塔内，与塔内下降的液相接触，气相中难挥发的物质源源不断的向液相转化，与此同时，液相中容易挥发的物质也会转化到气相中去，随着工序的继续，重组分在塔底积聚，轻组分流向塔顶，逐步实现轻重组分的分离。
分离出的气相进入冷凝器，液相组分一部分作为蒸馏的液体取出，另一部分继续返回塔顶进入蒸馏塔中。
塔底流出的液体，部分送入再沸器加热蒸发成气相，其它的液体作为釜残液取出。
2 Aspen Plus软件简介Aspen是由美国麻省理工学院（MIT）主持、多个部门共同参与联合开发的。
它是一款用于模拟化工生产工艺的模拟软件。
Aspen Plus拥有最完善的物性数据库，包含六千多种纯组分的物性数据。
其次，它还具有超强的热力学计算系统，以及各种单元操作模块。
Aspen+Plus在精馏操作分析中的应用
Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ的使用方法一般可分为４部分。 １．１定义模拟流程
模拟流程的定义就是选择合适的单元过程模块并用物料 流和能流进行连接，但与实际工艺流程并非完全相同，其实 质是对实际生产情况建立数学模型的过程。 １．２设置流程模拟参数
该部分包括模拟化学组分、热力学方法、流股信息、模块 参数以及计算方法的设置，其操作可在软件Ｎｅｘｔ导航按钮提 示下完成。但选择适宜的物性方法是模拟成功与否的关键。
图５进料位置对热负荷的影响 和质量。
参考文献 ［１］潘文群，孙德松．计算机在精馏操作性计算中的应用［Ｊ］．化工时刊，２０００（５）：３３—３５ ［２］赵毅，吴雪梅，潘艳秋，等．精馏操作型问题的讨论［Ｊ］．化工高等教育，２００８（５）：９２－９７ ［３］李伟，朱家文，徐心如，等．现代化工模拟软件在分离工程课程教学中的应用［Ｊ］．化工高等教育，２００７（２）：６６—６７ ［４］刘保柱，于风文，朱菊香．Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ应用于化工原理课程设计的实践［Ｊ］．化工高等教育，２００７，（２）：２３－２５
２）进料位置。在回流比ＲＲ＝３，塔顶产品量Ｄ＝３６ ｋｍｏｌ／ｈ的操作条件下，仅改变进料位置，模拟结果如图
４、图５所示。进料位置过高或过低均降低产品的分离程
度，并且增加加热蒸汽用量。
３结束语
在讲述化工原理生对精馏的基本
原理和概念产生更加深刻的理解，极大提高教学效率
■技术在线
张治山高军李敏：Ａｓｐ。ｎ Ｐ１ｕ。在精馏操作分析中的应用
９５
１０．３９６９／ｊ．ｉ ｓｓｎ．１６７１—４８９Ｘ．２０１０．１５．０９５
Ａｓ ｐｅｎ Ｐ Ｉ Ｕ Ｓ在精馏操作分析中的应用木
张治山高军李敏 山东科技大学化学与环境工程学院 山东青岛２６６５１０
基于Aspen Plus用户模型的甲醇精馏模拟与分析
基于Aspen Plus用户模型的甲醇精馏模拟与分析朱建宁;陆文斌【摘要】采用模拟软件Aspen Plus对某厂大型煤化工甲醇四塔精馏过程进行稳态模拟计算和分析,结果表明,应用物性方法 UNIFAC-DMD能有效模拟汽液平衡数据,模拟结果与工厂采集数据吻合良好。
进行了常压塔侧线抽提位置分析、回流比对产品各组分浓度影响及精馏塔水力学分析等研究,提供了可行的精馏操作方案。
%Using Aspen Plus,steady-state simulation and analysis were carried out on the four-column methanol distillation process in a large-scale coal chemical industry plant.It turned out that the vapor-liquid equilibrium data could effectively simulated by UNIFAC-DMD,and the simulation results were in good agreement with the practical industrial productiondata.Moreover,some operation conditions such as the location of side extraction,influences of reflux ratio on product components concentration and distillation column hydraulics were analyzed,and a feasible distillation scheme was put forward.【期刊名称】《上海化工》【年(卷),期】2012(037)008【总页数】4页(P13-16)【关键词】甲醇;精馏;Aspen;Plus;模拟分析【作者】朱建宁;陆文斌【作者单位】上海焦化有限公司,上海200241;上海焦化有限公司,上海200241【正文语种】中文【中图分类】TP391.9我国的煤炭资源丰富，对煤炭资源合理高效的利用显得十分重要。
Aspen plus在化工原理教学中的应用-以精馏分离甲醇-水体系为例
利用专 家提醒 Ｎ ｅ ｘ ｔ 依次输 入进 料组分 ， 选 择物 性方 法 ， 进 料组
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７—０ ３—０ ３ １
目前化工原理课 程 的操作 型和 设计 型计 算 题 目还是 以 手 工计算 为主 ， 对 于将现代化工过程模 拟软件 结合 的教 学应用较 少 。Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ 是大 型通 用流程 模拟 系统 ， 源于美 国能 源部七 十年代 后期在麻省理 工学 院 （ ＭＩ Ｔ ） 组织 的会 战 ， 开发 的新 型第 三代 流程 模 拟 软 件。该 项 目称 为 “ 过程工 程的先进 系统” （ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， 简称 Ａ Ｓ Ｐ Ｅ Ｎ） ｏ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ 在现代化工设计 中极大地提高 了化 工设计 的效率和 质量 ， 将手工计算 与 Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ软件结合教学 ， 能够有效地培养学生 的工程 素质 ， 提高教学 效果 Ｊ 。
关键词 ： 化工原理 ； 教学 ； Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ ｐ ｌ ｕ ｓ ； 精馏 中图分类号 ： ｃ ４ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ８— ０ ２ １ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） １ ６— ０ １ ６ ３－０ １
化工原理课程 是化 学化 工及 相关 专业 学生 学 习化工 原 理 课 程必修 的三大环节之 一 ， 是综合 应用本 门课程 和有关 先修课 程所 学知识 ， 完 成 以某 一 单元 操 作为 主 的一 次 综合 性 设 计实 践Ｌ １ ］ ， 以培养学 生 的工 程 观点 和 分析 解 决工 程 实 际 问题 的 能
用AspenPlus对反应精馏的模拟计算
０ 反应精馏技术简介
反应精馏是将化学反应与精馏相耦合的操作 技术，“反应精馏”的概念 １９２１ 年由 Ｂａｃｃｈａｕ 首次提 出 ［１］。 反 应 精 馏 通 过 精 馏 的 方 法 将 反 应 物 与 产 物 分 离开来， 以破坏可逆反应的平衡关系， 使反应继续向 生成产物的方向进行， 从而可提高可逆反应的转化 率、选择性和生产能力。此外， 反应精馏过程中还可 通过化学反应破坏气液平衡关系， 从而可加快传质 速率， 缩短反应时间。对于放热反应， 反应所释放出 的热量可作为精馏所需的气化热， 从而可降低能耗 和操作费用。简言之， 反应精馏具有以下优点［２］： 选择 性高； 使可逆反应收率提高； 温度易于控制， 避免出 现“热点”问题； 缩短反应时间， 强化设备生产能力； 能耗低， 操作费用低； 投资少。
·１６·
上海化工
第 ３２ 卷
衡， 气、液两相仅在界面处达到平衡， 且界面处不存 在净的质量和热量累积。对于反应热效应不大的体 系， 可进一步假设体系中气、液两相达到热平衡， 从 而可简化模型中的热量衡算式［２］。
针对甲醇和醋酸的酯化反应的特点， 本文的数 学模拟中选用平衡级模型。Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ 软件中， 用于 计算精馏的模型有基于传递速度理论 的 Ｒａｔｅ Ｆｒａｃ 和基于平衡级理论的 Ｒａｄ Ｆｒａｃ。Ｔｉｍ Ｐｏ¨ｐｋｅｎ 等选用 平衡级进行计算， 并将计算结果与实验结果比较， 证 明了平衡级模型已能足够准确地描述反应精馏填料 塔 ， ［４，７￣９］ 因此计算选用基于平衡级理论的 Ｒａｄ Ｆｒａｃ 模型。
尽管 Ｒａｄ Ｆｒａｃ 假定为平衡级， 可规定 Ｍｕｒｐｈｒｅｅ 效率或蒸发效率， 并通过操作 Ｍｕｒｐｈｒｅｅ 效率来匹配 装置性能。
甲基叔丁基醚-甲醇共沸物萃取精馏工艺的研究
为了得到最佳的萃取剂，本文利用化工过程模
表 1 不同萃取剂的性质对比
萃取剂 苯甲酸甲酯
CAS 号
分子量 /g·mL-1
沸点 密度 (293℃ ) /℃ /g·mL-1
93-58-3 136.15 198
1.09
糠醛
98-01-1 96.08 167
1.16
二甲基亚砜 67-68-5 78.13 189
从表 2 可以看出，二甲基亚砜对甲基叔丁基醚 甲醇共沸体系的选择性明显高于其它萃取剂。从甲 醇的全浓度区间相对挥发度的数值均大于 1 可以看 出，二甲基亚砜的引入不仅消除了甲基叔丁基醚 甲醇体系的共沸点，而且表现出了优良萃取剂的特 性。
基 金 项 目：贵 州 省 教 育 厅 青 年 科 技 人 才 成 长 项 目（ 黔 教 合 KY 字 [2017]258）；贵 州 省 教 育 厅 教 学 内 容 与 课 程 体 系 改 革 项 目 （GZSJG10977201604）；六盘水师范学院科学研究项目（NO:LPSSY201702）；六盘水师范学院大学生项目（LPSSYDXS1605）； 六盘水师范学院本科教学工程项目（LPSSYzyjypyjh201702）；贵州省普通高等学校煤系固体废弃物资源化技术创新团队（黔 教合人才团队字 [2014]46 号）；贵州省教育厅特色重点实验室项目（[2011]278）
萃取精馏工艺是工业上分离有机共沸物的常用 方法 [5-9]，本文采用萃取精馏分离甲基叔丁基醚 - 甲 醇共沸物，应用 aspen plus 软件对其过程进行分析 计算。通过分析相对挥发度数据，筛选出最佳的萃 取剂，并对此过程的工艺参数进行模拟优化。
1 萃取剂的选择
1.1 萃取剂初选
综合考虑分子量、沸点、密度等性质，初选苯甲 酸甲酯、糠醛、二甲基亚砜 (DMSO)、N,N- 二甲基甲 酰胺 4 种常用萃取剂，其物理化学性质列于表 1 中。
甲醇合成及精馏Aspen模拟和换热集成
表 8.2 进料物料组成表
压力 Mpa 温度 ℃ 流量 kg/h
wt%
IN-T 合成气
5.00 30.0 242282.55
FREWATER 脱盐水 0.60 40.0 4500.00
氮气 氢气 甲烷
水 甲醇 一氧化碳 二氧化碳
17.14 18.88 8.56 0.04 2.16 36.17 17.05
(D-0403)和回收塔(D-0404)。本章重点对采用的四段冷激式合成塔以及塔设备进
行校核计算，即按原设计规定的结构型式、相关尺寸，通过控制计算来揭示合成
塔和塔设备的操作状态。在实际流程中，出甲醇分离器的循环合成气(H2RV)仍需
经过复杂的净化处理，才能达到进入循环的要求,考虑到其工段设备的复杂性， 在此循环气并不在系统中参与循环。
E0 3 0 1
E0 3 0 2
FEED
IN -H X
H2R V FS
0308 P0 3 0 1
去罐 区
BY- R
OU T-4
脱盐 水
E0 4 0 1
E0 4 0 5 A
E0 4 0 7 0405
自罐 区
D0401
0402 P0 4 0 3
D0402
E0 4 0 5 B
D0403
MPR O
精甲 醇
0406
合成气的制造工艺采用一段蒸汽转化法。蒸汽转化法是在催化剂存在及高温
条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成 H2、CO、CO2 等混合气，其主反应 为：
������at.
CH4 + H2O ↔
������������ + 3������2
������at.
CH4 + 2H2O ↔
甲醇精馏热焓控制设计及Aspen实现
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ４ ８ １ ５ ． ０ ２ ０ ． ０ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓｎ ０ ３ — １ ７ ２ １ ． ９ ０ ７
中 图 分 类 号 ：ＴＰ２ ３ ７
根据精馏工艺的不同精馏塔热量输入的控制方案也有很大的差异温度控制方面随着化工工艺日益复杂工艺参数关联度增强常规的pid控制难以做到实时有效的控制谷玉凯等41将模糊神经网络分类器应用在精馏塔温度控制上实现了精馏塔的智能控制高军礼等口1用串级smith预估补偿控制方案解决精馏塔底温度具有的大纯滞后大惯性时间常数且难以控制的特点而将热焓控制用于维持精馏塔塔釜热量恒定的研究相对较少
ｃ ｎｔ ｏ ｃ ｍ ｅ ｏ ｅ ｈａ ｌｄ ｓ ｉｌ ｔｏｎ， ｔ ｅ ｈ ｏ ｓ ｄ ｉ ｈｉ ａ ｒ ｈａ ｄ ａ ａ ｆ ｒ ｄ ｉ ｈｅ ｏ ｒ ｌｓ ｈｅ ｆｍ ｔ ｎｏ ｉｔｌａ ｉ ｈｅ ｍ ｔ ｏｄ ｐｒ ｐｏ ｅ ｎ ｔ ｓ ｐ ｐｅ ｓ ａ ｖ ｎｔ ｇｅ ｏ ｅ ｕｃｎｇ ｔ ｉ ｐ ｉｙ ｃ ｎｔ ｎｔ ｆ ｔ ｇ ｙｃ ｌ ｔ ｒ ｍ ｕｒｔ ｏ ｅ ｏ ｈｅ ｌ ｏ ｅ ｈｅ ．Ｍ ｏｒ ｏｖ ｒ， ｔ ｏ ｏｓ ｄ ｅ ｅ ｈｅ ｐｒ ｐ ｅ ｍ ｅ ｈｏ ｃ ｎ ｄｅ ｌ ｉｈ ｔ ｓ ｕ ｂ ｎ ｅ ｏ ｔ ｄｓ ａ ａ ｗ ｔ ｈｅ ｄｉｔ ｒ ａ ｃ ｆ ｆｏ ｒ ｔ ａ ｄ ｏｍ ｐ ｅ ｔ ｖ ｒａ ｉ ｎｓ Ｔ ｈｅ ｌ ｗ ａ ｅ ｎ ｃ ｏｎ ｎ ｓ ａ ｉｔｏ ． ｑｕ ｌｔ ｏ ｐｒ ｄ ｔ ｃ ｕｌ ｓ ｔｓｙ ｈｅ ｎｄ ｔ ｉｌ ｔ ｎ ｒ ａ ａ ｉｙ ｆ ｏ ｕｃ ｓ ｏ ｄ ａ ｉ ｆ ｔ ｉ ｕｓ ｒａ ｓ ａ ｄａ ｄ ｎｄ
Aspen Plus 7.2 在精馏设计中的应用
Aspen Plus 7.2 在精馏设计中的应用作者：王济阳来源：《卷宗》2016年第07期摘要：精馏是化工行业中应用很广泛的一种工艺操作。
本文主要以Aspen Plus 7.2在精馏设计中的应用为例，介绍了Aspen Plus 7.2在化工设计中的步骤和方法。
关键词：Aspen Plus 7.2；精馏；化工设计精馏是化工行业中应用非常广泛的一种工艺操作，影响精馏效果的因素的方面很多。
往往一个因素发生变化时，会引起一些其他因素随之变化。
由于化工模拟软件Aspen Plus的存在，使得化工技术人员工作量减轻很多。
1 Aspen Plus的简介Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。
该项目称为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN），并于1981年底完成。
1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。
该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。
全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用户。
2 Aspen Plus 7.2对甲醇精馏的模拟通过严格计算RadFrac精馏塔来分离甲醇和水的混合物。
进料组成为水63.2%（质量分数），甲醇36.2%，流率为120000 lb/hr，压力为18 psi （1 psi=6894.76 Pa），饱和液体进料（进料的汽相分率为0），精馏塔有38块塔板，进料在第23块板上。
塔顶压力为16.1 psi，每板的压力降为0.1 psi，塔顶为全凝器，蒸出流率为39885 lb/hr，回流比为1.3。
选用NRTL-RK 物性方法。
计算：1）绘制Aspen Plus的过程流程图；2）再沸器和冷凝器的热负荷。
基于Ａｓｐｅｎ软件的甲醇精馏热焓控制方案设计
ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩＧＮ化工设计２０２０，３０（５）基于Ａｓｐｅｎ软件的甲醇精馏热焓控制方案设计徐明慧 东华工程科技股份有限公司 合肥 ２３０００２摘要 本文介绍甲醇三塔精馏工艺背景，根据实际项目的工艺条件、精馏塔底部采用双换热器作为再沸器的特点进行热焓控制方案的设计并利用Ａｓｐｅｎ软件仿真，通过与甲醇精馏塔塔釜温度控制方案的对比验证本控制方案的优势：在保证精馏品质的同时，控制蒸汽用量，达到节能降耗的目的。
该方法对甲醇精馏控制的工业应用具有一定指导意义。
关键词 甲醇精馏 温度控制 热焓控制徐明慧：工程师。
２０１２年毕业于华东理工大学控制科学与工程专业获硕士学位，从事自控设计工作。
联系电话：１８７５５１１３４１９，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕｍｉｎｇｈｕｉ＠ｃｈｉｎａｅｃｅｃ．ｃｏｍ 甲醇精馏是甲醇生产中的重要处理工序，甲醇精馏中最主要的设备一般是由精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐等组成，其中精馏塔是最主要的设备，在过程控制中精馏塔作为被控对象是一个多输入、多输出的多变量对应关系的复杂过程［１，２］，而精馏塔的出料是最终产品或者是下一工段的原料，所以，精馏塔的控制品质的好坏直接影响到整个工艺过程生产的成败，精馏塔的控制方案的研究由此也显得极为重要。
精馏塔要求进料、回流和温度在相对稳定的条件下进行操作，因此热量输入应该控制在相应的恒定值［３］。
根据精馏工艺的不同，精馏塔热量输入的控制方案也有很大的差异。
温度控制随着化工工艺日益复杂，工艺参数关联度增强，常规的ＰＩＤ控制难以做到实时有效的控制，谷玉凯、王华强［４］等人将模糊神经网络分类器应用在精馏塔温度控制上实现了精馏塔的智能控制；高军礼、陈玮［５］等人用串级Ｓｍｉｔｈ预估补偿控制方案解决精馏塔底温度具有的大纯滞后、大惯性时间常数且难以控制的特点。
而将热焓控制用于维持精馏塔塔釜热量恒定的研究相对较少。
１ 甲醇三塔精馏工艺介绍本文以粗甲醇三塔精馏流程工艺为背景，工艺主要设备包括：预塔（Ｔ－０１）、加压塔（Ｔ－０２）、常压塔（Ｔ－０３）。
aspen plus在甲醇合成中的应用
aspen plus在甲醇合成中的应用
甲醇合成（Methanol Synthesis）是将二氧化碳与氢气（H2）转化为甲醇的重要工业过程，它涉及关键的反应物浓度、压力、温度、活性物形成和分离等过程。
甲醇是一种重要的化学原料，用于燃料添加剂，乙醇-甲醇汽油，有机化学，环保材料和合成纤维等领域。
传统的热力学模型使用大量的热力学参数表示物质的反应，以解决甲醇合成问题，但是性能不佳，耗费大量时间。
因此，开发更快速，更精确的方法以求解甲醇合成问题，成为研究者和工业界的紧迫课题。
Aspen Plus是一种集成的工业工程软件，具有模型库，它可以帮助用户轻松地分析和模拟合成反应过程。
Aspen Plus在甲醇合成中应用十分广泛。
它使用多步反应网络来模拟复杂的反应模型，针对不同的反应温度和压力，可以得到甲醇的最佳生产工艺。
同时，Aspen Plus可以模拟不同的反应物，如氧化铝，煤灰，石墨等，以获得最佳的反应媒介。
此外，它还可以计算反应温度和压力，优化反应条件，计算反应活度，估算反应产物，以及估算反应所需的能量等。
值得一提的是，Aspen Plus在甲醇合成中的应用不仅有利于优化合成反应的条件，还可以预测反应的温度和速率，管理反应和优化副产品的收益。
此外，它还可以模拟等效反应模型，实现最佳的反应条件。
总的来说，Aspen Plus在甲醇合成中的应用受到广泛的赞誉，它可以提供准确的模型，从而提高甲醇的产量，降低排放，减少能耗，并提高企业的竞争力。
Aspen工程软件在甲醇精馏工艺设计中的应用
Aspen工程软件在甲醇精馏工艺设计中的应用
陈银生;应于舟
【期刊名称】《石油与天然气化工》
【年(卷),期】2005(034)004
【摘要】采用Aspen工程软件对合有丙酮、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇等杂质的甲醇水溶液的精馏过程进行模拟计算.计算表明,该精馏过程汽相符合理想气体定律和亨利定律,液相为非理想溶液,采用NRTL或UNIQUAC物性方法时,乙醇与甲醇在精馏塔中无法进行有效分离.而采用WILSON物性方法时的模拟计算结果能够满足工艺要求,精馏塔塔顶馏出液中甲醇含量高达99.99%.
【总页数】2页(P251-252)
【作者】陈银生;应于舟
【作者单位】上海焦化有限公司;上海焦化有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.Aspen工程软件在甲醇精馏工艺设计中的应用 [J], 陈银生;应于舟
2.浅析ASPEN PLUS软件在三甘醇脱水工艺设计中的应用 [J], 缪晖
3.Aspen工程软件在化工过程工艺开发中的应用 [J], 李利军;劳国瑞
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Aspen工程软件在甲醇精馏工艺设计中的应用
第22卷 第4期 2005年8月 皮 革 化 工L EA T H ER C H EM I CALS Vol.22 No.4 Aug.2005技术交流Aspen 工程软件在甲醇精馏工艺设计中的应用收稿日期:2005-04-13作者简介:陈银生,男(1974-),博士,研究方向:化学工程。
共发表论文40余篇。
陈银生,应于舟(上海焦化有限公司,上海200241)摘要:采用Aspen 工程软件对含有丙酮、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇等杂质的甲醇水溶液的精馏过程进行模拟计算。
研究发现,理想气体定律和亨利定律适用于本精馏过程,采用NR TL 或UN IQUAC 物性方法时,乙醇与甲醇在精馏塔中无法进行有效分离。
而采用WIL SON 物性方法时的模拟计算结果能够满足工艺要求,精馏塔塔顶馏出液中甲醇含量高达99.99%。
关键词:Aspen 工程软件;甲醇溶液;精馏;模拟计算中图分类号:TQ223.12+1 文献标识码:B 文章编号:1004-8960(2005)04-0042-03Application of Aspen Engineering Soft w are onDesign of Methanol R ectif icationC H EN Y in -sheng ,YIN Yu -zhou(Shanghai Coking and Chemical Corporation ,Shanghai 200241,China )Abstract :The Aspen engineering software is applied o n t he simulatio n of t he met hanol aqueous solution rectification.The aqueous solution contains of aceton ,et hanol ,propanol ,butanol ,pentanol ,water ,and met hanol.It is investigated t hat t he ideal gas law and t he Henry law are suitable for t he process.Et hanol can ’t be separated from met hanol wit h t he N R TL or UN IQUAC property met hod.The simulation result s wit h t he WIL SON property met nod are consistent wit h design.The met hanol mass fraction on t he top of rectification tower is up to 99.99%.K eyw ords :Aspen engineering software ;met hanol aqueous solution ;rectification ;simulation 在世界基础有机化工原料中,甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯、苯,居第四位。
aspenplus在甲醇生产中的应用结语
aspenplus在甲醇生产中的应用结语
正文：
甲醇是一种非常重要的化工原料，其广泛应用于各行各业，尤其在新能源燃料领域发挥着
重要作用。
因此，科学地进行甲醇的生产工艺的设计和优化就显得尤为重要。
而借助AspenPlus软件，可以更加有效地模拟甲醇生产工艺，进行快速、准确的工艺及经济分析，为甲醇的优化和升级贡献出无可替代的力量。
AspenPlus拥有先进的模拟技术，可以快速准确地绘制基于实验经验的各种流程图，并进
行系统化、节能、高效率地分析。
AspenPlus还具有最新的优化技术，可以帮助用户以最
佳的方案来定义工艺，因此可以有效地改善和优化甲醇的生产工艺。
此外，AspenPlus作为一个综合性的设计管理系统，可以提供可视化的报告，具有数据可
视化、设计、技术可行性分析、经济可行性分析等内容，全面而准确的诊断系统设计，更有助于用户更快更好地实现甲醇工艺优化设计。
总之，AspenPlus软件在甲醇生产中发挥着不可替代的作用。
它可以有效地帮助用户在架
构和安全性方面，以及性能参数和经济可行性分析方面进行有效的优化和改善，让甲醇的
生产工艺更加智能化与安全性。
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第22卷 第4期 2005年8月 皮 革 化 工L EA T H ER C H EM I CALS Vol.22 No.4 Aug.2005技术交流Aspen 工程软件在甲醇精馏工艺设计中的应用收稿日期:2005-04-13作者简介:陈银生,男(1974-),博士,研究方向:化学工程。
共发表论文40余篇。
陈银生,应于舟(上海焦化有限公司,上海200241)摘要:采用Aspen 工程软件对含有丙酮、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇等杂质的甲醇水溶液的精馏过程进行模拟计算。
研究发现,理想气体定律和亨利定律适用于本精馏过程,采用NR TL 或UN IQUAC 物性方法时,乙醇与甲醇在精馏塔中无法进行有效分离。
而采用WIL SON 物性方法时的模拟计算结果能够满足工艺要求,精馏塔塔顶馏出液中甲醇含量高达99.99%。
关键词:Aspen 工程软件;甲醇溶液;精馏;模拟计算中图分类号:TQ223.12+1 文献标识码:B 文章编号:1004-8960(2005)04-0042-03Application of Aspen Engineering Soft w are onDesign of Methanol R ectif icationC H EN Y in -sheng ,YIN Yu -zhou(Shanghai Coking and Chemical Corporation ,Shanghai 200241,China )Abstract :The Aspen engineering software is applied o n t he simulatio n of t he met hanol aqueous solution rectification.The aqueous solution contains of aceton ,et hanol ,propanol ,butanol ,pentanol ,water ,and met hanol.It is investigated t hat t he ideal gas law and t he Henry law are suitable for t he process.Et hanol can ’t be separated from met hanol wit h t he N R TL or UN IQUAC property met hod.The simulation result s wit h t he WIL SON property met nod are consistent wit h design.The met hanol mass fraction on t he top of rectification tower is up to 99.99%.K eyw ords :Aspen engineering software ;met hanol aqueous solution ;rectification ;simulation 在世界基础有机化工原料中,甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯、苯,居第四位。
生产甲醇的原料可以是天然气、煤炭、焦炭、渣油、石脑油、乙炔尾气等[1]。
本公司以煤为原料采用Texaco (德士古)合成气低压法生产甲醇。
初甲醇中含有水、丙酮、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇等杂质。
为了生产出高纯度甲醇,必须对初甲醇进行精馏提纯。
精馏工艺包括加压精馏、常压精馏和甲醇回收三个工段。
由于初甲醇体系属于多组分系统,本文借助Aspen 工程软件对三个工段进行了模拟计算,为精馏工艺的设计开发提供必要的基础参数。
1 精馏工艺流程图及设计要求1.1 甲醇精馏工艺流程图图1 甲醇精馏工艺流程图1.2 流程图说明泵: J-01、J-02、J-03换热器:C-01、C-02分流器:S-01、S-02混合器:M IX-1精馏塔:E-01、E-02、E-03初甲醇03在换热器C-01中被加压塔塔底馏出液加热后进入加压精馏塔E-01的中部进行精馏,塔顶馏出物在换热器C-02中将常压精馏塔的釜液加热蒸发后一部分回到塔顶,一部分(05)作为产品。
塔底馏出液经热交换后进入常压精馏塔E-02中部进行精馏。
塔顶馏出物06与05一样作为产品。
塔底馏出液一部分经加热蒸发后回到塔底,一部分(07)作为废水进入废水处理系统。
侧提物08中主要含有甲醇、水和杂醇,进入回收塔E-03的中部进行甲醇蒸馏回收。
塔顶馏出物11中主要含有甲醇,被送入初甲醇储罐,重新进入甲醇精馏系统。
塔底和侧提物合并后进入杂醇油罐或进入废水处理系统。
1.3 设计要求和规格初甲醇03来自合成工段,含有甲醇、水、丙酮、乙醇和杂醇等。
其中杂醇包括正丙醇、异丁醇、正丁醇、仲丁醇、异戊醇和叔丁醇等,温度103℃、压力138kPa。
根据国标G B338-92中甲醇优等品的要求,各塔馏出物的组成要求如表1。
由于一定条件下精馏塔里饱和蒸汽、饱和溶液的平衡组分的压力、温度和组成之间存在一一对应的关系[2],根据表1的组成可以确定各塔的操作温度和压力。
表1 初甲醇及各塔馏出物的组成要求(wt%,下同)物流030506071112甲醇85.2099.99100099.13 4.59水 14.6210ppm0100090.25丙酮80ppm20ppm2ppm000乙醇1020ppm10ppm8ppm00.87 1.32杂醇700ppm0000 3.842 计算结果与讨论在甲醇精馏工艺中,甲醇体系中含有甲醇、乙醇、丙酮、杂醇和水等组分,精馏时的温度范围为40～150℃、压力范围为105～1000kPa。
本系统采用理想气体定律和亨利定律。
具有理想气体性质和亨利定律的物性方法有N R TL、UN IQUAC和WIL SON等[3]。
通过不同物性下的计算结果与设计要求的对比确定合适的物性方法和精馏塔操作参数。
2.1 NR TL、UN IQUAC物性方法下的甲醇精馏工艺计算结果在NR TL、UN IQUAC物性方法下,加压塔进料板位置对05产品中乙醇含量的影响如图2所示。
图2 进料板位置对塔顶馏出物中乙醇含量的影响由图2可见,在上述两种物性方法下,加压精馏塔进料位置对塔顶馏出物中乙醇含量的影响极小。
上述两种物性方法下加压精馏塔塔板数对塔顶馏出物中乙醇含量的影响如图3。
图3 精馏塔塔板对塔顶馏出物中乙醇含量的影响由图3可见,精馏塔塔板数对塔顶馏出物中乙醇含量的影响也极小。
综合图2和图3可见,在上述两种物性方法下,加压精馏塔的塔板数和进料位置对乙醇含量的影响甚微。
当总塔板数为200、进料板位置分别为160和140时,两种物性方法下Aspen的计算结果如表2、3所示。
由表2、3可见,虽然加压精馏塔塔顶馏出物中甲醇含量较高,但产品05中的乙醇含量超过工艺要求和产品标准。
又由于加压塔的塔板数和进料位置对乙醇含量的影响极小,因此N R TL和UN IQUAC・34・第4期 陈银生,等:Aspen工程软件在甲醇精馏工艺设计中的应用 两种物性方法都不能有效适用于甲醇精馏过程。
也就是说并不是所有适用于理想气体和亨利定律的物性方法均能适用于含有乙醇杂质的甲醇精馏工艺。
表2 NRT L物性下精馏塔馏出物组成(%)物流0506071112甲醇99.9899.99099.34 4.97水 0010061ppm90.47丙酮19ppm0000乙醇163ppm50ppm00.6510.806杂醇0000 3.75表3 UNIQUAC物性下精馏塔馏出物组成(%)物流0506071112甲醇99.9899.99099.63 4.92水 0010063ppm90.47丙酮17ppm2000乙醇176ppm49ppm00.3560.859杂醇0000 3.752.2 WIL SON物性方法下的甲醇精馏工艺计算结果采用WIL SON物性方法对甲醇精馏过程进行模拟计算,当精馏塔采用表4所示的操作参数时,计算结果如表5所示。
表4 精馏塔操作参数精馏塔 理 论 板 数 总板 进料板 侧提 E-015235E-02744365E-03251317表5 WI LSON物性下精馏塔馏出物计算结果物流0506071112甲醇99.99799.997099.12 4.52水 6ppm010094ppm90.45丙酮19ppm0000乙醇7ppm27ppm00.86 1.27杂醇0000 3.75 对比表5和表1可见,在表4操作条件下Aspen计算结果与工艺要求相吻合,这说明WIL SON物性方法能够适用于含有乙醇的甲醇精馏工艺。
这是因为甲醇体系中含有极性组分如甲醇、乙醇和水等,WIL SON物性方法可以描述非理想溶液,能够处理任何极性和非极性化合物的混合,适用于中低压状况,以及混合物的热交换过程,尤其适用于醇-水体系[3]。
因此本文既从理论上又从设计计算对比中证明了WIL SON物性方法能够适用于含有多种组分杂质尤其是含有乙醇的甲醇精馏工艺过程。
由于在表4操作条件下的计算结果能够满足甲醇精馏的设计要求,因此由理论塔板数、进料位置和侧提位置以及塔板效率可以计算出各个精馏塔的实际有效高度。
从而对精馏塔进行设计。
3 结论3.1 含有丙酮、乙醇、正丙醇、异丁醇、正丁醇、仲丁醇、异戊醇和叔丁醇等杂质的甲醇水溶液在精馏过程中可以应用理想气体定律和亨利定律。
3.2 在符合理想气体定律和亨利定律的N R TL、UN IQUAC和WIL SON物性方法中,采用NR TL 或UN IQUAC物性方法都不能将乙醇与甲醇有效分开。
3.3 采用WIL SON物性方法进行Aspen精馏计算可以得到纯度达99.99%的甲醇产品。
参考文献:[1]钱伯章.国内外甲醇生产及应用发展情况[J].甲醛与甲醇,2004(2):1～5.[2]胡英,吕瑞东,刘国杰.物理化学[J].,北京:高等教育出版社,1988.190.[3]Aspen Plus Reference Manual-volume2,PhysicalProperty Methods and Models,1996,2～54,3～77.(上接第34页) 染料 X%,30min加脂剂15%,60minLD0.6%～0.8%,40minMF0.6%～0.8%,40min甲酸 1.0～1.5%,20×10′+15′倒去2/3加水降温至40℃有机硅阳离子油1%,40min水洗出鼓陈化24～48h挂晾→回潮→摔软→绷板→磨绒→涂饰→摔软→封顶→打尺→成品通过对澳洲山羊皮的产品开发,澳洲山羊皮有很大的经济开发价值,它张幅大、皮厚、价格低、二层可利用,有很大的市场竞争力。
・44・ 皮革化工 L EA T H ER C HM ECALS 第22卷。