Aspen Plus高级班石油炼制过程的模拟

Aspen Plus流程模拟–Part II Bevis Shao2016.10.12Agenda•反应器单元模拟•流程选项和模型分析工具•激活分析•原油蒸馏过程模拟反应器单元模拟化学计量反应器Rstoic（1）用于模拟化学平衡数据和动力学数据未知或不重要的反应器，还可以计算产品的选择性和反应热化学计量反应器Rstoic（2）产率反应器RYield•可以模拟化学计量系数和反应动力学数据未知或不重要的反应，但需要已知反应产物的产率分布。

•只考虑总质量平衡，能够模拟单相、两相和三相反应器。

平衡反应器REquil•按照化学反应方程式中的计量关系进行反应计算，同时计算相平衡和化学平衡，不考虑反应动力学。

•能够模拟单相和两相反应，不能进行三相计算。

•可以通过规定产物生成比速率（Extend，速率/化学计量系数）或趋近平衡温度（Temperature Approach）来限制平衡。

吉布斯反应器RGibbs•RGibbs根据系统Gibbs自由能趋于最小的原则，计算同时达到化学平衡和相平衡时的情况。

•不要求规定反应的化学计量系数，可以应用于发生的反应未知或由于有许多组分参与反应致使反应数量很多的情况。

•吉布斯反应器RGibbs是唯一能处理汽-液-固相平衡的反应器模块。

化学反应对象•反应类型有两种：动力学（Kinetic）和平衡型（Equilibrium）•需输入反应物（Reactants）、产物（Products）以及对应的化学计量系数（Coefficient）。

•对于指数型反应对象，还要输入动力学方程式中每个组分的指数（Exponent），若不输入则默认为0，即反应速率的大小与该组分无关。

全混釜反应器RCSTR（1）•全混釜反应器RCSTR可以模拟达到理想混合的连续搅拌釜式反应器；•要求已知化学反应式、动力学方程和平衡关系；•可模拟单相、两相或三相体系，并可处理固体；•可同时计算动力学控制和平衡控制两类反应。

Aspen Plus介绍 (物性数据库)•Aspen Plus---生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统•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”(AdvancedSystem 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。

它以严格的机理模型和先进的技术赢得广大用户的信赖，它具有以下特性：1.ASPEN PLUS有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。

2.ASPEN PLUS使用最新的软件工程技术通过它的Microsoft Windows 图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。

3.ASPEN PLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。

4.ASPEN PLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分，该技术能在你公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。

5.在实际应用中，ASPEN PLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问。

Aspen Plus功能Aspen Plus AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。

第8卷第1期1996年3月 江　苏　石　油　化　工　学　院　学　报JOU RNAL O F J I AN GSU I N ST ITU T E O F PETROCH E M I CAL T ECHNOLO GYV o l.8,N o1M ar.1996用A SPEN PLU S模拟分析石油化工流程王洪元【摘　要】　依靠现有生产设备进一步挖潜增效,走依靠内涵发展生产的道路是中国石化总公司战略目标之一,石油化工流程模拟技术是实现这一目标的有力工具,A SPEN PLU S是当今最先进的石油化工流程模拟软件代表。

本文通过用A SPEN PLU S对氯乙烯(V C M)生产过程的模拟分析,介绍A SPEN PLU S的功能和特点和用A PSEN PLU S模拟分析石油化工流程的一般步骤和方法,最后论述了对A SPEN PLU S进行二次开发应用的一些技术关键及其对策。

【关键词】　石油化工过程　计算机模拟　A SPEN PLU S软件1　概 述石油化工流程模拟是指采用数学方法来描述炼油和化工静态过程,通过计算机进行物料平衡、热平衡、化学平衡、压力平衡等计算,进行设备尺寸估算和能量分析,作出经济评价。

在生产中,它主要有三方面的作用:(1)为改进装置操作条件,降低操作费用,提高产品质量,实现优化运行提供依据;(2)指导装置开工,节省开工费用,缩短开工时间;(3)分析装置“瓶颈”,为设备检修与设备更换提供依据。

中国石化总公司系统内现有装置1000套左右,加上与其配套的水、电、汽等公用工程,形成了一个规模宏大的生产系统。

依靠现有生产设备进一步挖潜增效,走依靠内涵发展生产道路是总公司战略目标之一,石油化工流程模拟技术是实现这一目标的有力工具。

鉴此,总公司于1993年与国际著名工业流程模拟软件A SPEN PLU S开发商美国A SPEN T ECH I N C1签订了合作开发协议,并与其合资建立了SA T ech申迪软件有限公司,旨在总公司内推广使用石油化工流程模拟技术。

基于Aspen Plus的炼油厂酸性水汽提的模拟及优化
随着环保要求的不断提高，需要对原油加工过程中产生的酸性水(如重油催化裂化装置的分馏塔顶冷凝水、常减压装置的减顶酸性水、重整加氢装置的分馏塔酸性水等)进行预处理，避免直接排入对废水处理场造成冲击，其中汽提法是处理含铵盐硫化物污水的主要方法。

目前，普遍采用的汽提法主要有双塔加压汽提、单塔加压侧线抽出汽提和单塔低压汽提三种汽提流程。

其中双塔汽提装置由于占地面积大、设备多、流程复杂、能耗高、投资较多，不利于环保工程的发展。

在能耗越来越受到关注的时代，单塔汽提工艺越来越受到重视，但是该工艺在操作上仍由较大的优化空间。

本文应用Aspen Plus过程模拟软件，考察冷热进料比、侧线采出位置和采出量及热进料温度等因素对酸性水汽提塔操作的影响，并以此来指导设计和生产。

AspenPlus在化工过程模拟中的应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：AspenPlus在化工过程模拟中的应用第1章化工过程模拟概述—第2章AspenPlus模拟基础第3章流股的混合与分割过程模拟第4章压力变送过程模拟第5章分离设备模拟第6章传热设备模拟第7章塔设备模拟第8章反应器模拟第9章固体操作设备模拟第三章流股的混合与分割过程模拟学习目的:1、练习用Aspen Plus 进行流程仿真的基本步骤；2、掌握物流混合模块Mixers/Splitters的用法。

内容：课堂练习：建立以下过程的Aspen Plus 仿真模型（exercise—3。

1)：已知：将100m3/hr 的低浓酒精（乙醇20%w，水80%w，400C,1 atm)与200m3/hr 的高浓酒精（乙醇90%w,水10%w，300C,2atm)混合，混合后物流平均分为三股,一股直接输出,第二股与100 kg/hr 的甲醇水溶液混合后（甲醇95％w，水5％w，450C,1.5 bar）输出，第三股与80 kg/hr 的乙酸水溶液混合后(乙酸90%w，水10%w，350C,1。

2 bar）输出.求：三股输出物流的组成(摩尔分率与质量分率）和流量(摩尔流量及体积流量）分别是多少？课后练习：建立以下过程的Aspen Plus 仿真模型（exercise—3。

2)：1）将4000C，3 bar 下的1000m3/hr 水蒸气、1000 m3/hr 二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。

2）将4000C,30 bar 下的1000 m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。

3)将4000C,300 bar 下的1000 m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。

第五章ASPEN工艺核算及优化 (2)5.1 引言 (2)5.2 Aspen Plus软件介绍 (2)5.3 基于Aspen Plus稳态模拟的甲醇三塔模型搭建 (4)5.3.1 甲醇三塔稳态模拟基本步骤 (4)5.3.2 甲醇三塔初始模拟搭建 (6)第五章ASPEN工艺核算及优化5.1 引言在前三章内容中,已经分别介绍了关于甲醇精馏三塔现有的工艺流程、影响效率的操作参数以及对于甲醇精塔的具体控制方案设计。

在此基础上,本章主要根据所设计的控制方案,以工艺流程为依据搭建精馏装置模型,以此对控制方案的可操作性进行检验,同时也对在精馆塔控制方面的仿真研究有一个全面的认识。

化工过程的模拟通常由两大块组成,分别为稳态以及动态仿真,精馏塔工艺流程的模型搭建属于稳态模拟,控制方案的实施则属于动态模拟[62]。

5.2 Aspen Plus软件介绍化工流程模拟需选用适宜的软件,通过相关软件的操作运行,在计算机上就可对实际的工业生产过程进行全面的了解与检测,是连接理论研究及落实应用于实际的桥梁。

在计算机上通过软件的操作避免了对具体工艺生产中的设备、管线的变动,可以较为自由地对不同的控制方案及工艺流程进行研究探讨分析。

流程模拟可以用于对新工艺技术的研究与开发、新流程装置的设计调节、旧有设备的改造、生产流程优化及操作故障诊断等,同时还可以减少大量时间及资金费用地投入。

根据化工过程模拟对生产过程、环境评价及经济效益等进行综合的评估分析,其所得数据,对生产装置管理投资提供了有力的依据。

在理论研究方面,化工过程模拟是相关研究发设计的有力保障,在具体生产过程中,化工过程模拟是使其从经验型向科技型转变的有效手段。

Aspen Plus是在化工模拟中较常被使用的软件工具,也是本文用于验证方案可操作性的软件平台。

它的出现得益于一项名为“Advanced System for Process Engineering”(先进过程工程系统)的项目[63]。

Aspen Plus介绍(物性数据库)Aspen Plus ---生产装置设计、稳态模拟与优化大型通用流程模拟系统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〕组织会战，开发新型第三代流程模拟软件。

该工程称为“过程工程先进系统〞(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多年来不断地改良、扩大与提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认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工程公司都是Aspen Plus用户。

它以严格机理模型与先进技术赢得广阔用户信赖，它具有以下特性：ASPEN PLUS有一个公认跟踪记录，在一个工艺过程制造整个生命周期中提供巨大经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。

ASPEN PLUS使用最新软件工程技术通过它Microsoft Windows 图形界面与交互式客户-效劳器模拟构造使得工程生产力最大。

ASPEN PLUS拥有准确模拟范围广泛实际应用所需工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质与固体工艺过程。

ASPEN PLUS是AspenTech集成聪明制造系统技术一个核心局部，该技术能在你公司整个过程工程根本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。

在实际应用中，ASPEN PLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新工艺过程、查找一个原油加工装置故障或者优化一个乙烯全装置操作等工程与操作关键问。

Aspen Plus功能Aspen Plus AspenTech工程套装软件(AES)一个成员，它是一套非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践与优化与自动化有着非常重要促进作用。