化工流程模拟软件PRO-Ⅱ介绍和基本应用

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– 物流数据:输入物流组分与组分是否一致?输入数据单位 与一般数据定义的单位是否一致?
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单元操作数据输入 • 塔输入
–塔板数:理论板,板效率的估计。 –产品初值的给定:特别是侧线产品,如果不作为变量是
固定,因此对收敛影响很大。 –规定和变量的意义? –塔规定和变量的选取:对计算结果和收敛影响很大。
• 三大软件总体功能大体相当; • 国内化工流程软件有青岛化工学院开发的ECSS(化工之星
),大连理工大学开发的CHEEST,但是其应用深度和广度、 商业化程度上难与国外软件相比。
3
流程模拟在石油化工企业的用途
• 模拟优化工艺过程 • 评估各种装置结构 • 寻找瓶颈消除故障 • 翻新改进现有装置 • 设计新的工艺流程 • 提高企业经营效益
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进料位置优化结果
脱乙烷塔有三个进料口,分别是第7、17、23、折算成理论 板加上冷凝回流罐一个理论板,模拟理论进料口为,6、 14、18;
运用优化器进行进料位置的优化,优化结果显示,最佳进 料位置在第12.2块理论板,为第15块实际板,此板离第17 块板最近,所以当前进料位置合理;
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目录
wwwdocincom17脱乙烷塔流程示意图及主要操作条件进料状态温度压力mpa组成3035c2086c32648c37266进料流量21000塔顶温度5617234814183738feedbottopbot温度压力流量61245mpa19620c2c3c327417182流量800压力235mpa温度45组成c22695c3427c36878塔板效率按经验取075wwwdocincom18六步法流程模拟画流程图定义组分选择物性方法定义物流定义单元操作运行模拟wwwdocincom19六步法流程模拟画流程图定义组分选择物性方法定义物流定义单元操作运行模拟wwwdocincom20六步法流程模拟画流程图定义组分选择物性方法定义物流定义单元操作运行模拟wwwdocincom21六步法流程模拟画流程图定义组分选择物性方法定义物流定义单元操作运行模拟wwwdocincom22六步法流程模拟画流程图定义组分选择物性方法定义物流定义单元操作运行模拟wwwdocincom23六步法流程模拟画流程图定义组分选择物性方法定义物流定义单元操作运行模拟wwwdocincom24如何保存打开运行已有的模拟流程文件
4
流程模拟软件在化工企业的应用
• 原油预热 • 常压原油蒸馏 • 真空塔 • FCC主分馏塔 • 焦化分馏塔 • 气体分馏装置 • 汽油和石脑油稳定塔
• 脱异丁烷塔 • 精炼厂反应器 • 变速甲烷转换器 • 酸水反萃取器 • 硫和HF酸催化烷基化 • 石脑油分离器和反萃取器
5
流程模拟可以应用于现代智能工厂的各个环节
改造
• 去瓶颈 • 设计新的产品 • 改进效率
监控及改进
• 总览真正效益 • 比较计划的与实在的 • 改进
6
流程模拟可以在企业优化中发挥作用
真正的潜能
企业性能
单个点上 解决方案
多个点上 解决方案
集成的全工 厂解决方案
7
Built on
•Integration •Modeling •Process
Knowledge •eBusiness
各馏出产品模拟值与生产值对比
43
3.3模拟结果的分析
粗汽油与柴油除了初馏点相差较大外,其它模拟结果与生 产实际吻合的很好;
粗汽油的初馏点至10 %恩氏蒸馏点数据相差较大的原因在 与其蒸馏有3 %的损失;
汽油的95%点与柴油的5%点相差35℃,说明汽油柴油得 到了很好的分离;
回炼油、油浆模拟值的各个馏程的温度都高于分析值,可 以考虑改进操作,提高分离效果。
• 降低脱乙烷塔温度,可以减少塔分离的相对挥发度,可以 减少塔顶丙烯的排放量,但这要受冷却设备的限制,塔的 操作成本升高;
• 提高脱乙烷塔压力,使分离组分的相对挥发度减少,从而 减少放空的丙烯量;
• 对于一定的进料组成和进料状态,存在一个最佳的进料位 置。
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塔顶放空的丙烯kg/h
塔顶冷凝器温度的分析
• 如何保存,打开,运行已有的模拟流程文件?
直接打开,*.prz,prl文件 导出*.inp文件 通过Inp文件建立模拟流程 保存成不同的文件格式
• 察看及生成结果报告
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PRO/II数据输入注意事项
• 输入数据
– 组分数据:按轻重顺序输,水最好作为第一个组分,输入组 分是否对?
– 热力学数据:用什么样的热力学方法?其中的一些物性方 法是否需改变?是否需加辅助选项?是否对所有的单元都 适用?
×5000=
9733600元
35
塔顶丙烯排放量Kg/h
回流罐压力的分析
450
400
414.8
350
300
250
200
179.89
150 2350
2450 2550 2650 2750 塔顶回流罐压力KPa
2850
丙烯市场价格为 9000元/t;干气按 3000元/t;回收一顿 丙烯其他消耗为 1000元/t.
1.pro/Ⅱ和流程模拟 2.pro/Ⅱ的基本操作及流程模拟方法 3.运用pro/Ⅱ进行优化 4.运用pro/Ⅱ核算催化裂化分馏塔
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Windows环境下运用流程模拟进行精馏塔分析
塔板数 据
流程模 拟
Excel
软件 各板流
模 结 果
Word
软件
ALT+鼠标 进行拷贝
各板 汽液 负荷 及物
执行
• 控制过程 • 监控安全及合格 • 监控规格及质量
设计
设计
•开发工艺情景 •设计工厂
培训
• 开车 • 停车 • 事故条件
操作
模型
计划和调度
管理
• 预测需求
• 建立真实产能
•Optimize supply and demand, select right feedstock and maximize product value
年效益=
(414.8-179.89)
×8000/1000
×5000=
9540400元
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进料位置的优化
• 对于精馏塔,一定的进料组成和进料状态(温度和压力) ,存在一个最优的进料位置。
• 通过对脱乙烷塔的进料位置优化,更加深入的认识 PRO/Ⅱ软件。
• 了解PRO/Ⅱ软件中Flowsheets Optimizer(流程优化器) 的部分功能和应用。
450
400
414.8
350
300
250 200 171.46
150 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
回流罐温度℃
丙烯市场价格为 9000元/t;干气按 3000元/t;回收一顿 丙烯其他消耗为 1000元/t.
年效益=
(414.8-171.46)
×8000/1000
温度℃ 30
0.86 26.48 72.66
压力Mpa 3.5
塔顶温度 56℃
进料流量 21000
FEED
18
塔板效率按经验取0.75
37
12
7 7 组成
C2
17 14 C3
C3=
23
48
1
26.95 4.27 68.78
TOP
流量 800
压力 2.35MPa 温度℃
45
BOT温度 61
C2
压力 2.45MPa C3
44
浮阀塔盘流体力学核算结果
45
各层塔盘降液管清夜层高度
降液管内清液层高度 mm
600 500 400 300 200 100
0 2
降液管最大允许清液层高度 降液管实际清液层高度
6
8
13
16
实际塔板号
46
各层塔盘降液管出口液速
降液管出口液速 m/s
0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15
11
2.1 pro/Ⅱ软件界面介绍
12
彩色代码专家系统引导用户建立和运行模型
• 红色--------表示必须输入的数据、状态; • 绿色--------缺省数据,可选择输入 • 蓝色--------用户已输入的数据 • 黄色--------有问题的数据、警告所输入的数据超出正常范
围; • 灰色--------不可用数据; • 黑色--------无需输入数据
27.41
流量 19620
C3= 71.82
38
BOT
17
六步法流程模拟
画流程图 定义组分 选择物性方法 定义物流 定义单元操作 运行模拟
18
六步法流程模拟
画流程图 定义组分 选择物性方法 定义物流 定义单元操作 运行模拟
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六步法流程模拟
画流程图 定义组分 选择物性方法 定义物流 定义单元操作 运行模拟
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六步法流程模拟
画流程图 定义组分 选择物性方法 定义物流 定义单元操作 运行模拟
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六步法流程模拟
画流程图 定义组分 选择物性方法 定义物流 定义单元操作 运行模拟
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六步法流程模拟
画流程图 定义组分 选择物性方法 定义物流 定义单元操作 运行模拟
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软件使用介绍
脱丙烷塔将C3以上组分从塔顶分出进入脱乙烷塔,在脱 乙烷塔C2/C3分离,绝大多数C2在塔顶以气相放空,塔底 C3进入丙烯塔;
气分装置主要丙烯损失在脱乙烷塔塔顶,因此分析优化脱 乙烷塔可产生巨大的经济效益;
下面我们将对脱乙烷塔进行流程模拟。
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脱乙烷塔流程示意图及主要操作条件
进料状态 组成 C2 C3 C3=
13
六步法流程模拟
画流程图 定义组分 选择物性方法 定义物流 定义单元操作 运行模拟
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PRO/II数据输入注意事项
• 数据输入前的准备
– 画流程示意图 – 标上已知数据 – 计算的目的 – 每个单元操作的要求
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操作演示实例1:气分脱乙烷塔的模拟 问题描述
气体分馏装置以液化气为原料,采用脱丙烷塔,脱乙烷塔 ,丙烯塔三塔流程生产聚合级丙烯的装置;
– 体系性质:模拟计算之前,必需知道系统所有组分,及形成什么 样的体系,强极性还是弱极性?体系所处的温度、压力范围。
– 水的考虑:体系内是否有水?水是作严格第二相,还是作为近似处 理?作为近似处理可用一般的热力学方法,作为严格第二相必需使 用适于两液相热力学方法。
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热力学方法选取
• 热力学方法选取原则
26
结果的判断 • 收敛与否?
– 没收敛:原因何在?物料平衡、热量平衡、规定哪一个没达到?热力
学选用不对?还是规定不合理?调整数据重新计算?
– 收敛:结果是否合理?
• 有实际数据与实际数据比较。 • 无实际数据,根据塔温度、汽液相负荷、产品组成、冷凝器、再
沸器负荷等判断结果是否合理? • 换热器根据热负荷、压降分布、流速、汽液分率、总传热系数、
管壳侧膜系数、流动参数等判断结果是否合理?
27
什么是热力学方法?
• 物性方法就是一批方法和模 型,pro/II用它们来计算热力 学性质和传递性质
28
选择物性方法
热力学性质
逸度系数
焓 吉布斯自由能 熵
体积
传递性质
黏度
热导率
表面张力 扩散系数
29
热力学方法选取
• 热力学的选用是模拟成功第一因素 • 在选取热力学方法之前应确定以下因素
完全扩展 企业优化
巨大的经济潜力: 每年 $200-300 亿美元
机会
现在操作 水平
8
真正潜能
PRO/II软件介绍
PRO/II在化学、石油、天然气,合成燃料工业等方面可提 供复杂、正确及可靠的模拟功能。
PRO/II主要用于化工流程的稳态模拟,稳态热量和物料平 衡模拟。
PRO/II不仅可以为化工流程设计提供数据,还可以对于现 有流程进行优化,提高企业效益。
2
降液管出口允许液速 实际降液管出口液速
6
8
13
16
实际塔板数
47
各塔盘雾沫夹带量
最大雾沫夹带量 10% 实际雾沫夹带量 10
雾沫夹带量 %
1
0.1
0.01 2
6

(预设塔板 设计模型)
体力学 结果及 全塔负 荷性能

Origin 软件
工艺数 据
调整 ?
(预设报 告格式)
Word 软件
分析报 告
40
2.4工艺流程及工艺操作参数
• 分馏塔共设四个回流 • 柴油自第15层塔板抽出; • 柴油汽提设6块微分浮阀; • 塔底设7层人字挡板
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3.2流程模拟结果
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化工流程模拟软件PRO/Ⅱ介绍和基本应用
1
目录
1.pro/Ⅱ和流程模拟 2.pro/Ⅱ的基本操作及流程模拟方法 3.运用pro/Ⅱ优化操作脱乙烷塔 4.运用pro/Ⅱ核算四催化分馏塔
2
国内外化工流程模拟现状
• 当今世界上主要的化工流程模拟软件有SIMSIC公司的 PRO/Ⅱ,Aspen 公司的Aspen Plus,加拿大公司Hyprotech 公司开发的HYSYS,在被Aspen收购后转卖给Honeywell;
– 与实际吻合的热力学方法 – 最简单、最适用的热力学方法 – 考虑体系主体,而不应重点考虑微量组分
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炼油和气体工艺的应用
• 水的考虑:用简单的烃热力学方法的缺省水倾析项完全可 满足要求。例:SRK、PR、GS、BK10
• 低压原油系统(常减压塔):BK10,GS/IGS,SRK/PR • 高压原油系统(FCCU主分镏塔、COKER主镏塔):GS
、SRK/PR • 重整和加氢系统:SRK/PR用API计算液相密度
32
目录
1.pro/Ⅱ和流程模拟 2.pro/Ⅱ的基本操作及流程模拟方法 3.运用pro/Ⅱ进行优化 4.运用pro/Ⅱ核算四催化分馏塔
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3.运用pro/Ⅱ进行优化
• 以建好的脱乙烷塔为基础对一些操作参数进行优化和操作 状况分析;
9
PRO/II软件介绍
• 预测操作条件、设备尺寸 • 减少装置的设计时间,并进行各种装置的设计方案比较; • 帮助改进当今工艺: ---------回答“如果那会怎么样?”的问题。 ---------在给定的限制内优化工艺条件 ----------辅助确定一个工艺约束部位(消除瓶颈)
10
目录
1.pro/Ⅱ和流程模拟 2.pro/Ⅱ的基本操作及流程模拟方法 3.运用pro/Ⅱ优化操作脱乙烷塔 4.运用pro/Ⅱ核算四催化分馏塔
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