Aspen_Plus高级班石油炼制过程的模拟
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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。
1.化工过程模拟可分为稳态模拟和动态模拟两部分。
化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟,模拟过程中涉及的化工过程中的数据一般包括(进料)的温度、压力、流率组成2.化工过程模拟的功能①科学研究、开发新工艺:随着过程模拟技术不断发展,工艺开发已逐渐转变为完全或部分利用模拟技术,仅在某些必要环节进行个别的试验研究和验证。
②设计:化工过程模拟的主要应用之一是进行新装置的设计,随着科技进步,在石油化工炼油领域绝大多数过程模拟的结果可以直接运用于工业装置的设计,而无需小试或中试③改造:旧装置的改造及设计已有设备的利用也可能需要增添新设备,其计算往往比设计还要复杂,必须在过程模拟的基础上才能解决④生产调优、故障诊断:通过流程模拟才能寻求最佳工艺条件才能达到节能降耗增效的目的,通过全系统的总体调优以经济效益为目标函数,可求得关键工艺参数的最佳匹配,革新了传统观念。
3.化工过程模拟系统的构成主要包括输入系统、数据检查系统、调度系统、数据库。
现代模拟系统既可以采用图形界面,也可采用数据文件的方式输入、并且这两种方式之间可以相互转换。
图形输入简单直观,需要先做出所需计算的模拟流程图,然后再输入相关数据。
由于图形输入无需记忆输入格式和关键字,所以比较方便,现已成为主要的输入方式。
数据输入完成后,由数据检查系统进行流程拓扑分析和数据检查,这一阶段的检查只分析数据的合理性,完整性,而不涉及正确性。
若发现错误或是数据输入不完整,则返回输入系统,提示用户进行修改。
数据检查完之后进入调度系统,调度系统是程序中所有模块调用以及程序运行的指挥中心。
调度系统的考虑是否完善,编制是否灵活,是否为用户提供最大的方便,对于模拟软件的性能至关重要。
任何一个通用的化工过程模拟系统都需要物性数据库、热力学方法库、化工单元过程库、功能模块库、收敛方法库、经济评价库等。
其中最重要的是化工单元过程库和热力学方法库,化工单元工过程库关系着能否进行计算,热力学方法库关系着计算结果的准确性。