大学课程讲义-SIMSCI PROII入门及应用
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PRO/II--化工工艺模拟计算软件PRO/II是一个历史最久的、通用性的化工稳态流程模拟软件,最早起源于1967年SimSci公司开发的世界上第一个蒸馏模拟器SP05,1973年SimSci推出基于流程图模拟器,1979年又推出基于PC机的流程模拟软件Process(即PRO/II的前身),很快成为该领域的国际标准,自此,PRO/II获得了长足的发展,客户遍布全球各地。
PRO/II可广泛应用于各种化学化工过程的严格的质量和能量平衡计算,从油气分离到反应精馏,PRO/II 提供了最全面的、最有效、最易于使用的解决方案。
PRO/II拥有完善的物性数据库、强大的热力学物性计算系统,以及40多种单元操作模块。
它可以用于流程的稳态模拟、物性计算、设备设计、费用估算/经济评价、环保评测以及其它计算。
现已可以模拟整个生产厂从包括管道、阀门到复杂的反应与分离过程在内的几乎所有装置和流程,广泛用于油气加工、炼油、化学、化工、聚合物、精细化工/制药等行业,Provision图形界面是建立和修改流程模拟和复杂模型的理想工具,用户可以很方便地建立某个装置甚至是整个工厂的模型,并允许以多种形式浏览数据和生成报表。
PRO/II可广泛应用于工厂设计、工艺方案比较、老装置改造、装置标定、开车指导、可行性研究、脱瓶颈分析、工程技术人员和操作人员的培训等领域。
PRO/II的推广使用,可达到优化生产装置、降低生产成本和操作费用、节能降耗等目的,能产生巨大的经济效益。
用户界面PRO/II的图形界面十分友好、灵活、易用。
其主要特点如下:•灵活的流程制图和数据输入•基于颜色的输入向导PRO/II使用颜色标识您模拟的状态,如物流、单元过程和相关参数的数据是否输入完整、当前每个单元的模拟运算的实时状态等等.•用户可配置的缺省值•单元操作和物流的搜索功能•数据查看窗口数据查看窗口使用户能直接在界面上查看物流和单元操作的结果,查看内容可根据需要进行配置。
PRO/II培训材料之一PRO/II入门编写人Polyup北京2002年10月目录PRO/II简介 (3)PRO/II使用初步 (11)化工流程模拟的步骤 (11)Example1: Cumene Production Flowsheet (11)Example 2: Benzene Flowsheet Simulation (28)精馏塔的初步设计和详细设计 (30)初步设计 (30)详细设计 (39)物性及热力学模型简介 (44)PRO/II简介PRO/II流程模拟软件是美国科学模拟公司在结合了其前身PROCESS和Aspen软件技术的基础上开发出的当今最完善的化工流程模拟系统它已经成为自90年代以来模拟软件的世界标准PRO/II流程模拟系统广泛地应用各种化学化工过程的严格的质量和能量平衡从基本的闪蒸到复杂的反应精馏从石油炼制中的原有的初始预热到后续的乙烯工业聚合物的生产PRO/II都提供了有效的模拟工具使用它可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型并通过运算模拟装置的稳态运行为工艺开发工程设计以及优化操作提供理论指导PRO/II拥有应用范围很宽的单元操作模块完善的物性数据库强大的热力学物性计算系统友好的图形用户界面它可以用于流程的稳态模拟物性计算设备设计费用估算/经济评价环保评测以及其他工程计算现已广泛用于油/气加工炼油化学化工聚合物精细化工/制药环保等行业使用PRO/II软件可以降低成本和操作费用提高工厂设计质量增加工厂效益和提高产品质量据国外的统计一个炼油厂采用PRO/II软件模拟优化后每桶可额外增加5到50美分的收益PRO/II能做什么PRO/II是一个化工流程的计算机模拟软件它能容易和有效的完成简单或复杂过程的设计因而在工艺开发工程设计优化操作技术改造以及员工培训中能发挥极大的作用工程设计在工程设计中无论是建立一个新厂或是对老厂进行改造PRO/II都可以用来选择方案研究非设计工况的操作及工厂处理原料范围的灵活性工艺设计模拟研究不仅可以避免工厂设备交付前的费用估算错误还可用模拟模型来优化工艺设计同时通过进行一系列的工况研究来确保工厂能在较大范围的操作条件内良好运行即使是在工程设计的最初阶段也可用这个模型来估计工艺条件变化对整个装置性能的影响优化操作对于老厂由PRO/II建立的模型可作为工程技术人员用来改进工厂操作提高产量的产率以及减少能量消耗的有力工具可用模拟的方法来确定操作条件的变化以适应原料产品要求和环境条件的变化该模型可指导工厂的操作以降低费用提高产率这样的例子在一些流程模拟软件应用较好的化工装置可以举出很多技术改造PRO/II也可用模拟研究工厂合理化方案以消除瓶颈问题或采用先进技术改善工厂状况的可行性如采用改进的催化剂新溶剂或新的工艺过程操作单元员工培训通过PRO/II的模拟计算可以增加员工对过程的理解理解设备是在一个什么状况下工作为什么要如此设置工艺条件如何能工作的更好什么时候应该停车等等从而有效地对员工进行培训提高员工技术素质PRO/II 拥有应用范围很宽的单元操作模块常规单元闪蒸 阀压缩机/膨胀机 泵 管线混合器/分流精馏模型简捷模型 严格模型 液液抽提间歇精馏 反应精馏严格计算采用四种算法Inside/out, Enhanced I/O, SURE, CHEMDIST 算法和四种初值估算器可以进行两相/三相精馏计算可处理电解质蒸馏可进行填料塔/板式塔的尺寸计算与标定 可处理热虹吸换热器换热器模型管壳式换热器简单换热器LNG 换热器 可进行区域分析绘制加热/冷却曲线反应器模型转化率反应器 平衡反应器 平推流反应器 连续搅拌反应釜CSTR Gibbs 自由能反应器 间歇反应器反应动力学方程可用FORTRAN 语句直接书写后直接嵌入 内置有转移和甲烷化反应器具有与KBC Profimatics REFSIM, HTRSIM 和FCCSIM 模型的接口聚合物模型可模拟连续搅拌反应釜和平推流反应器聚合物反应器模型是基于动力学反应机理的模型可模拟链式聚合反应自由基阴离子阳离子等缩聚反应Ziegle-Natta 聚合反应 可模拟脱挥器固体模型结晶器/溶解器 逆流倾析器 离心干燥机 旋转过滤机 干燥机 固体分离器 旋风分离器PRO/II拥有完善的物性数据库组分数据库1750多种纯组分电解质数据库原油评价数据计算生成虚拟组分包含有固体组分性质可从分子结构来计算物性可进行多种原油的混合计算基于Van Krevelen方法的聚合物物性数据可以自定义新组分支持用户数据库混合物数据3000多组VLE二元参数300多组LLE二元参数2200多种二元共沸物数据多个专用的物性数据包酒精脱水天然气的三乙二醇脱水来自GPA的酸水包氨处理硫醇二元交互参数数据库Soave-Redlich-Kwong (SRK)Peng-Robinson (PR)Huron-Vidal mixing rule (for SRK & PR)Panagiotopoulos and Reid mixing rule (for SRK and PR)SIMSCI mixing rule (for SRK) BWRSUNIQUACNRTL-8 coefficient formHenry's Law for non-condensibles 混合热Hayden-O'ConnellHexamerPRO/II拥有强大的热力学物性计算系统包括40多种相平衡K 值计算方法20多种焓计算方法可以处理含有固体电解质聚合物体系炼油/油气/石化模型可采用如下热力学计算方法Soave-Redlich-Kwong (SRK)Peng-RobinsonHuron-Vidal mixing rule for (SRK and PR)Kadabi-Danner mixing rule (for SRK)Temperature-dependent Kij'sLee-KeslerLee-Kelser-PloeckerGrayson-Streed Braun K10Ideal library methodsBWRSChao-SeaderCostaldAPI density methodSingle and multifluid Racket densitiesSteam tablesFree-water decant石化/化学模型可采用如下热力学计算方法UNIFAC (VLE,LLE, and VLLE)UNIFAC-FV (free volume)UNIWAALSUNIQUACNRTL-8 coefficient formWilsonVan LaarMargulesRegular solution modelAcid dimerizationHenry's Law for non-condensibles Henry's Law for dilute aqueoussystemsThree-phase equilibrium (VLLE)Heat of mixingHayden-O'ConnellElectrolyte models (OLI and Chen)Advanced Lattice Model (ALM) for polymersFlory-Huggins with Chi for polymersSAFT EOS for polymersPHSC EOS for polymersPRO/II拥有友好的图形用户界面PRO/II中的PROVISION系统更是为用户提供了一个完全交互的基于Windows的图形用户界面用户可以很方便地建立某个单元操作乃至整个工厂的模拟在图形界面下可以很方便地以多种形式浏览数据和生成报表PROVISION集成了许多Microsoft Windows的数据交换标准如OLE使得用户可以快速地将图表和工艺数据传递给其他的Windows应用程序PROVISION具有强有力的可视程序导航易学易用绘制流程图和输入数据灵活报告功能强大在线帮助丰富用不同颜色指导输入能按HTML格式输出报告能查找单元和流股完善的画图功能对物流上标注的温度压力和流速等标志能动态自动更新PRO/II在石油炼制中的主要功能与应用PRO/II模拟石油炼制过程的强大功能是众所周知的它已是国外炼油厂流程模拟的标准软件十多年来国内的工程公司设计院例如BPEC炼油设计院都是在利用PRO/II 来进行炼油厂的流程模拟与设计PRO/II在石油炼制方面的主要功能各种原油评价数据的表征计算各种中间馏分油和最终产品的API ASTM TBP RVP闪点等物性数据根据RON/MON预测油品的调和性质用Inside/Out和SURE算法对精馏塔进行严格的计算可以模拟原油预热常减压蒸馏FCC重整加氢气体装置等多套装置及全厂工艺流程KBC Profimatics重整反应器和加氢反应器模型已经加入到PRO/II单元操作中此外PRO/II还提供与KBC公司的炼油厂反应器模型Profimatics REFSIM HTRSIM FCCSIM 的接口PRO/II在石油炼制方面的应用PRO/II现已可以模拟整个炼厂从原油评价预热到复杂的反应与分离的所有装置和流程典型的工艺流程包括原油预热常减压蒸馏FCC装置重整加氢烷基化异构化装置酸水的汽提分离结焦气体装置润滑油系统Lubes工艺PRO/II在炼油厂可广泛应用于工厂设计工艺方案比较老装置改造开车指导可行性研究脱瓶颈职工培训等领域PRO/II的推广使用可以达到优化生产装置降低生产成本和操作费用节能降耗等目的PRO/II使用初步化工流程模拟的步骤准备画工艺流程定义组分选择合适的热力学计算方法定义进料物流参数定义工艺条件模拟运行分析与报表Example1: Cumene Production FlowsheetObjects:1 熟悉PRO/II软件的数据输入2 熟悉报表的生成3 熟悉敏感性分析Use the Soave-Redlich-Kwong Property Method$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 5.6>$ Generated on: Wed Jul 17 17:08:35 2002TITLESEQUENCE SIMSCICOMPONENT DATALIBID 1,BENZENE/2,PROPENE/3,CUMENETHERMODYNAMIC DATAMETHOD SYSTEM=SRK, SET=SRK01, DEFAULTSTREAM DATAPROPERTY STREAM=FEED, TEMPERATURE=220, PRESSURE=36, PHASE=M, & COMPOSITION(M,LBM/H)=1,40/2,40RXDATARXSET ID=CUMENE_REAC, NAME=BENZENE TO CUMENEREACTION ID=REACTION1STOICHIOMETRY 1,-1/2,-1/3,1UNIT OPERATIONSCONREACTOR UID=REACTORFEED FEED,RECYCLEPRODUCT M=REAC-OUTOPERATION ADIABATICRXCALCULATION MODEL=STOICRXSTOIC RXSET=CUMENE_REACREACTION REACTION1BASE COMPONENT=2CONVERSION 0.9HX UID=COOLHOT FEED=REAC-OUT, M=COOL-OUT, DP=0.1OPER HTEMP=130FLASH UID=FLASHFEED COOL-OUTPRODUCT W=PRODUCT, V=RECYCLEADIABATIC PRESSURE=14.696ENDCONVERSION C UMENE1 0.90000 0.905712 0.91000 0.905713 0.92000 0.905714 0.93000 0.905715 0.94000 0.905726 0.95000 0.905717 0.96000 0.923088 0.97000 0.941759 0.98000 0.9607810 0.99000 0.9802011 1.0000 1.0000Example 2: Benzene Flowsheet Simulation精馏塔的初步设计和详细设计初步设计$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 5.6> $ Generated on: Wed Jul 17 21:08:52 2002 TITLESEQUENCE SIMSCI COMPONENT DATA LIBID 1,PROPANE,,C3/2,IBUTANE,,IC4/3,BUTANE,,NC4/4,IPENTANE,,IC5/ & 5,PENTANE,,NC5/6,HEXANE,,NC6 THERMODYNAMIC DATAMETHOD SYSTEM=PR, SET=PR01, DEFAULT STREAM DATAPROPERTY STREAM=FEED, PRESSURE=64.662, PHASE=L, & COMPOSITION(M,LBM/H)=1,5/2,10/3,30/4,20/5,15/6,20 UNIT OPERATIONS SHORTCUT UID=T1 FEED FEEDPRODUCT STREAM=S2, PRESSURE(ATM)=4.4, &PERCENT =45 PRODUCT STREAM=S3, PRESSURE(ATM)=4.4 SPEC STREAM=S2, COMP=3, FRACTION, V ALUE=0.6613 SPEC STREAM=S2, COMP=4, FRACTION, V ALUE=0.005 CONDENSER TYPE=BUBBLE EV ALUATE MODEL=CONVENTIONAL,& TRIAL=40, KEYL=3, KEYH=4, RRMIN=1.8 END详细设计物性及热力学模型简介Correct choice of physical property models and accurate physical propertydata are essential for obtaining accurate simulation resultsProblem: Acetone RecoveryFeed : 5000 lbmol/hr, 65 C, 1 atm 10 mol% acetone, 90 mol% water Design specifications: 99.5% acetone recovered. ? the stages of the column$ ACETONE.INP$ Generated by PRO/II Keyword Generation System <version 5.6> $ Generated on: Thu Jul 18 00:43:36 2002 TITLEDIMENSION METRIC, PRES=ATM, STDTEMP=0, STDPRES=1 SEQUENCE SIMSCI CALCULATION RVPBASIS=APIN, TVP=37.778 COMPONENT DATA LIBID 1,ACETONE/2,H2O THERMODYNAMIC DATA METHOD SYSTEM=IDEAL, SET=IDEA01 METHOD SYSTEM(VLLE)=NRTL, SET=NRTL01 METHOD SYSTEM(VLLE)=UNIF, SET=UNIF01METHOD SYSTEM(VLLE)=PR, SET=PR01, DEFAULT STREAM DATAPROPERTY STREAM=S1, TEMPERATURE=65, PRESSURE=1, PHASE=M, & RATE(M)=5000, COMPOSITION(M)=1,10/2,90 UNIT OPERATIONS SHORTCUT UID=T1 FEED S1 PRODUCT STREAM=S2, & PERCENT =45 PRODUCT STREAM=S3 SPEC STREAM=S2, COMP=1, RATE, V ALUE=497.5 SPEC STREAM=S2, COMP=2, RATE, V ALUE=22.5 CONDENSER TYPE=BUBBLE EV ALUATE MODEL=CONVENTIONAL,& TRIAL=40, KEYL=1, KEYH=2, RRMIN=1.2 METHOD SET=IDEA01 END。
P R O I I入门手册实例教程编译版权声明PROII 软件入门用户手册由SIMSCI 公司授权,北京中油奥特科技有限公司翻译,本手册的全部内容或部分内容均受翻译版权保护,未经本公司许可,任何厂商或个人均不得以任何形式,为其商业目的对本手册的全部或部分内容擅自自制、印刷、发行。
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因译者水平有限,在本书中难免出现错误,敬请读者原谅。
望关心PROII 软件的读者来电来信指导。
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PRO/II 功能强大,它的模拟特征被世界上许多工艺工程师所熟知,结合PROVISION 窗口界面,能够很容易地建立和模拟包括精馏塔、压缩机、反应器、换热器、混合器等工艺装置在内的工艺流程。
模拟中的一些状态约定PROVISION 界面有一个独到的特点,辅助你建立工艺流程图。
按钮、图标以及某些情况下整个屏幕,都被红、绿、兰、黄、灰、黑六种颜色之一圈住。
这些颜色对使用者来说,表示不同的数据状态。