PROII流程模拟应用实例

3.7 过程系统模拟的应用实例

化工流程模拟软件的种类虽然较多，但针对化工过程模拟的基本思想和方法却相通。Aspen Plus应用非常广泛，下面我们以乙苯生产过程乙苯精馏塔生产实例为例介绍Aspen Plus稳态模拟的基本方法和基本思想。

某干气制乙苯装置中，干气中的乙烯与苯催化反应生成乙苯，反应产物中同时包括反应副产品丙苯、二乙苯、多乙苯和没有反应完全的苯。反应物经过苯塔分离脱除苯后进入乙苯塔、丙苯塔获得乙苯、丙苯产品。已知进入乙苯塔物料含苯0.2%（摩尔分数，下同）、乙苯77%、丙苯10%、二乙苯12.8%，流量8679kg/h，压力1.45MPa（绝压，下同），温度281℃。乙苯塔为93块浮阀塔盘，进料位置为第40块塔板，操作中，塔顶压力0.52MPa，冷凝器后压力0.5MPa，塔顶温度210℃，塔底温度254℃，回流量19000kg/h，塔顶产品中乙苯含量99.5%，釜液中乙苯含量1.5%，塔顶为全凝器，塔底为热虹吸式再沸器。

生产中对乙苯产品指标有严格限制，要求乙苯产品纯度大于99.6%，同时为较小物耗要求乙苯塔釜液乙苯含量小于1%，试通过模拟分析提出改进方案。

使用Aspen Plus进行模拟的基本步骤：

（1）选择模板

（2）选择运行类型

（3）创建一个流程

（4）规定计算的全局信息

（5）规定组分

（6）选择物性方法

（7）输入物流规定

（8）输入模型规定

（9）运行模拟

（10）检查结果

（11）灵敏度分析

（12）生成报告

1. 建立一个新的运行

当启动Aspen Plus并建立一个新的模拟时，可以从一个空白模拟着手或者从一个模板着手，见图3-27。模板设定了特定工业通常使用的缺省项包括测量单位、所要报告的物流组成信息和性质、物流报告格式、对游离水选项的缺省设置、性质方法、其它特定的应用缺省。

Aspen Plus 内置以下列模板：

●空气分离

●化学工艺

●电解质

●气体加工

●一般工艺

●湿法冶金

●石油

●医药

●冶金

●固体

●特种化工

对于每个模板，可以选择米制或英制作为缺省测量单位制，其它单位制也可用。

由于本分离工艺物系为芳烃分离，可以选择General with Metric Units 模板作为模拟模板，见图3-27。

图3-27

2. 选择运行类型

当建立一个新运行时，必须在New对话框上的Run Type的列表框中选择运行类型。Flowsheet 运行类型为流程模拟计算的基本类型，见图3-27。

表3-1 Aspen Plus运行类型表

运行类型说明用途

Flowsheet模拟计算的基本类型。对流程模拟包括灵敏度分析和优化，同

时集成了性质常数估计、化验数据分析/

虚拟组分产生、性质分析。

化验数据分析一个独立的化验数据分析/虚

拟组分产生运行。当你不想在同一个运行中进行流程模拟而分析化验数据时用

数据回归一个独立的数据回归运行，将Aspen Plus所需的物性模型参数与所

能够包含性质常数估计和性

质分析计算。

测量的纯组分、气液平衡、液液平衡和

其它混合数据拟合，Aspen Plus在流程运行中不能执行数据回归。

PROPERTIES PLUS 一个PROPERTIES PLUS设

置运行

制备性质包，以便供Aspen Custom

Modeler /ADVENT 使用

性质分析一个独立的性质分析运行，

能够包含性质常数估计和化

验数据分析计算。当你不想在同一个运行中进行流程模拟时，通过生成物性值表格而进行性质分析。

性质估计一个独立的性质常数估计运

行。当你不想在同一个运行执行流程模拟时估计性质参数

本算例的目的是对乙苯分离过程进行稳态模拟，因此选择Flowsheet 运行类型，见图3-27。

3．创建一个流程

Aspen Plus是基于流程图的通用流程模拟软件，因此要定义一个能够反应实际过程的流程图。定义一个流程用如下步骤：

（1）在View 菜单下确认PFD 状态已经关闭，否则设置的模块和物流图形不能变成模拟模型的一部分，如图3-28；

图3-28

（2）选择单元操作模块并将它们放置到流程窗口。Aspen Plus 中过程单元操作模型包括8大类、57小类、349个单元操作模型。

表3-2 单元操作模型

类型模型说明

混合器/分流器Mixer

Fsplit

Ssplit 物流混合物流分流子物流分流

分离器Flash2

Flash3

Decanter

Sep

Sep2 双出口闪蒸

三出口闪蒸

液-液倾析器

多出口组分分离器双出口组分分离器

换热器Heater

HeatX

MHeatX

Hetran

Aerotran 加热器/冷却器

双物流换热器

多物流换热器

与BJAC 管壳式换热器的接口程序与BJAC 空气冷却换热器的接口程序

塔DSTWU

Distl

RadFrac

Extract

MultiFrac

SCFrac

PetroFrac

Rate-Frac

BatchFrac 简捷蒸馏设计

简捷蒸馏核算

严格蒸馏

严格液-液萃取器复杂塔的严格蒸馏石油的简捷蒸馏石油的严格蒸馏连续蒸馏

严格的间歇蒸馏

反应器RStoic

RYield

REquil

Rgibbs

RCSTR

RPlug

RBatch 化学计量反应器

收率反应器

平衡反应器

平衡反应器

连续搅拌罐式反应器活塞流反应器

间歇反应器

压力变送器Pump

Compr

Mcompr 泵/液压透平

压缩机/透平

多级压缩机/透平