Aspen Plus高级班石油炼制过程的模拟

No. of Cuts
28 8 4
2020年3月12日
Increments (F)
25 50 100
蒸馏曲线的切割
2020年3月12日
虚拟组分性质
• 用Watson/UOP “K”和API关联式估算：
• 典型地
UOPK
3 NBP
specific gravity
10 < UOPK < 13
此处 10.0 表示芳烃含量很高 13.0 表示烷烃含量很高
2020年3月12日
Assays 和 Blends 组分
输入
输出
Assay Data (TBP, D86)
Pseudocomponents
Assay-1 Assay-2
Blend
Pseudocomponents
2020年3月12日
输入油品馏程分析数据
1. 在 Data Browser下面, 选择Components, 然 后选 Assay-Blend.
2020年3月12日
复习：建立流程模拟模型的基本步骤
• 确定模拟范围，绘制模拟流程图； • 将已知条件输入相应表格：
– SETUP – COMPONENTS – PROPERTIES – STREAMS – BLOKS。
• 运行模拟计算 • 检查结果
2020年3月12日
油品分析和虚拟组分
目标:
学习输入石油分析数据, 创建调和组分(油品混合), 以及表征石油馏分
• 在表格Components\Petro Characterization\ Generation \ Specifications上，用户可以规定生成 虚拟组分时，包括/不包括特别的assay.
• 只有在表格 Generation\Specifications上选出的 assays和 blends ，才用于生成虚拟组分。
• 在 Component Specifications\Petroleum表 ，查找Assay 库文件。
• 和Phillips Petroleum 石油分析数据库的接口 ，其中收集了超过250种石油的数据 *
* 需要与Phillips Petroleum签订License协议。
2020年3月12日
2020年3月12日
石油的表征
• 石油是烃类化合物和杂质组成的宽沸程的混合物. • 石油或石油馏分的性质取决于它们的ห้องสมุดไป่ตู้成，但是
其组成难以定量分析 • 石油用虚拟组分(pseudocomponents)来表征, 虚
拟组分是蒸馏曲线上较小的片断. • 每一个虚拟组分的基本性质由下列关联式来计算:
– 分子量(MW) – 正常沸点(TBP) – 重度或者 Watson UOP K
• 用户定义的名称
2020年3月12日
附加的ASSAY组分数据
• 可选的性质曲线:
– 轻端组分分析 (light-ends matching) – 比重或者API重度曲线 – Watson UOPK 曲线 – 分子量曲线 – 性质曲线 (多于30种性质) – 绝对 & 动力粘度曲线
• 如果输入油品整体性质，单独的曲线数值被归 一到整体性质.
3. 在Mixture\ Specifications表上，输入各 assay 组分的调和分数.
» 虚拟组分将在模拟计算之初自动生成.
2020年3月12日
Blend组分之 Mixture\Specifications表
2020年3月12日
Assay/Blend 结果 • Assay/blend 的计算结果 可以在表格
PC250) – 切割温度下限 (例如：将225-250F 窄馏份命名为
PC225) – 用户定义的名称列表
2020年3月12日
所生成虚拟组分的命名
• Components\Petro Characterization\Generation 规定命名选项
• 自动生成的名称可以是:
– 实际计算出来的 NBP (如: PC864F) – 沸程下限温度 (如: PC800F) – 沸程上限温度 (如: PC900F) – 用户选择的顺序号 (如: PC1, PC2 …)
2020年3月12日
切割温度
• 虚拟组分从油品分析数据生成. 你可以规定切割温度或切 割片段(窄馏份)的宽度.
• Components\PetroCharacterization\Generation\Cuts 表上，规定切割温度等.
• 缺省值是40个切割点:
TBP Range (F)
100 - 800 800 - 1200 1200 - 1600
– D2887 至 True boiling point • API87 • API94 • TBPWT
2020年3月12日
蒸馏曲线计算方法 (续)
• 曲线处理选项
– 初馏点 (Initial boiling point) • 0.5% (缺省)
– 终馏点 (Final boiling point) • 99% (default)
– 外延方法 • Probability (缺省) • Quadratic
– 锯齿段拟合方法 • Harwell (缺省) • Hermite
» 曲线处理选项在 Components\PetroCharacterization \AnalysisOptions \ AssayProcedure表上.
Components\Assay-Blend Results查看. • 每一个assay 或 blend 组分有自己单独的结果
表格(results form).
2020年3月12日
Generation\Cuts 表格
2020年3月12日
虚拟组分的生成
• 缺省情况, 一套完整的虚拟组分由输入的所有 assay组 分生成.
Characterization\Analysis Options\Blend Options \上，调和规则可以修改。
2020年3月12日
Assay(石油)数据库
• 软件内置的Assay 数据库，包含 194 种石油 的分析数据, 其中有:
- 来自Phillips 石油数据库的10 种石油 -来自文献的184种石油
Aspen Plus高级班
石油炼制过程的模拟
2020年3月12日
高级精馏在化工领域的应用
• RADFRAC单元操作模型的应用、收敛方法和参数的 选取；
• 三相蒸馏、萃取蒸馏、共沸蒸馏和反应蒸馏等特殊蒸 馏过程的模拟；
• 电解质过程的模拟等。
2020年3月12日
石油炼制过程的模拟方法
以一套典型的常减压装置为主线，讲授下列5部 分内容：
– ASTM D86 – ASTM D1160 – Vacuum (liquid volume)
2020年3月12日
输入 Blend组分
1. 在数据浏览器 Data Browser, 选择组分 Components, 然后选择 Assay-Blend.
2. In the Assay-Blend 目标管理器, 创建一个 blend 并且提供名称(ID ).
Curve上，输入用户性质曲线的数据。 • 对于高度非线性调和现象，如马达法辛烷值，
建议使用用户调和子程序。
2020年3月12日
性质曲线的流股计算
• 性质曲线被切割为与虚拟组分同样多的片段。 • 为每一个片段计算出平均的性质数值 • 流股的性质数值由虚拟组分以及它们在流股中
的浓度做调和计算得出 • 计算虚拟组分混合物的性质，有各种调和计算
2. 在 Assay-Blend 目标管理器下, 创建一个 assay 并且提供一个名称(ID).
3. 在BasicData\DistCurve表中，输入蒸馏曲线 数据.
4. 在BasicData\DistCurve表中，输入油品重度 ，或者在BasicData\ Gravity/UOPK表中，输 入重度曲线或UOPK曲线数据.
• 在表格 Generation\Specifications上未选用的 Assays or blends，将不被使用， 它们的IDs 不在 流股输入表格上显示.
2020年3月12日
虚拟组分命名
• 虚拟组分的命名约定
– 计算出的沸点 (例如： PC125, PC136, …) – 规定起始编号 – 切割温度上限 (例如：将225-250F 窄馏份命名为
» 虚拟组分将在模拟计算之初自动生成.
2020年3月12日
ASSAY组分的表征
• 输入蒸馏曲线 • 蒸馏曲线分割为很多个片段 (TBP Cut points) • 每一个片段生成一个虚拟组分每一个虚拟组分的性质
以下列参数的平均值为基础进行估算：
– 分子量 (MW) – 正常沸点 (NBP) – 密度或比重 (API or SG)
• 虚拟组分的流率在流股结果表中报告.
2020年3月12日
Assay组分BasicData \ DistCurve 表
2020年3月12日
重度的规定
• 油品整体重度
– 比重
– API 重度
• 重度曲线
– 比重
– API 重度
API=141.5/SG-131.5
• Watson UOPK 曲线 NBP=(UOPK*SG)3
1) 油品馏程分析数据的处理； 2) 初馏塔的模拟计算； 3) 常压塔的模拟计算； 4) 减压塔的模拟计算； 5) 计算原油中所含杂质硫在各种产品中的分布。
2020年3月12日
掌握如下新的内容：
• 1) 石油炼制过程蒸馏单元的模拟步骤； • 2) 流程模拟软件中石油馏份的特殊处理方法； • 3) 掌握PETROFRAC单元操作模型的使用； • 4) 产品中杂质分布的计算。
创建Blends组分
• 通过规定blend 中每个assay 的百分数，由assay 创建blend.
• 调和可以是 Mole, Mass, 或 StdVol基准. • 要创建一个blend，至少规定2个assay组分. • 一个blend中的 assay的数量没有上限. • 报告中的蒸馏曲线为:
Assay(石油)数据库
• 每一种石油至少提供如下信息:
– 馏程分析
– 重度 和/或 重度曲线
• 某些石油有附加的性质曲线:
– 苯胺点
– 烷烃
– 闪点
– 环烷烃
– 凝固点
– 芳烃
– 硫含量
– 雷诺蒸汽压
– 金属含量
– 硫醇
– 研究法/马达法 辛烷值
2020年3月12日
访问Assay数据库
2020年3月12日
– ASTM D86 – ASTM D1160 – Vacuum (liquid volume)
2020年3月12日
蒸馏曲线计算方法
• 油品分析数据计算程序
– Version 9 或更新的版本 – Version 8 或更老的版本
• 蒸馏曲线转换方法
– ASTM D86 至实沸点 (True boiling point) • Edmister • Edmister-Okamota • PML
• 可以应用用户性质曲线
2020年3月12日
Assays组分的用户性质曲线
• 在表格Properties\Advanced\User Properties 上，建立用户性质曲线.
• 在表格中激活 Assay Curve properties 选项 • 在 表格Component\Assay/Blend\Property
2020年3月12日
Assay组分BasicData \ Gravity/UOPK 表
2020年3月12日
蒸馏曲线
• 蒸馏曲线类型:
– ASTM D86, D1160, D2887 – 实沸点蒸馏曲线 (TBP) (重量或体积基准) – 真空蒸馏曲线 (重量或体积基准)
• 每一个蒸馏曲线至少需要输入4个点. • 报告中的蒸馏曲线为:
选项。
2020年3月12日
石油性质的调和
• 石油性质调和方法:
– 标准体积 (StdVol) – 摩尔 (Mole) – 质量 (Mass) – 用户 (User)
• 用于性质计算的用户调和子程序：
– 用户子程序名称为 BLDPPU. – “调和选项”可以规定.
• 性质可以外延与否. » 在 Components\ Petro
Aspen Plus 参考资料:
• User Guide, Chapter 6, Specifying Components • User Guide, Chapter 32, Petroleum Assays and Pseudocomponents
本章概况 • 表征石油流体的挑战 • 油品馏程数据和性质数据的输入 • 蒸馏曲线的转换 • 生成虚拟组分 • 油品调和 • 用户自定义的虚拟组分