化工流程模拟实训：Aspen_Plus教程_第10章工艺流程模拟

《化工过程模拟与ASPEN软件应用》课程考核大纲一、课程编号4300918二、课程类别专业任选课三、编写说明本大纲根据《化工过程模拟与ASPEN软件应用》课程教学大纲的要求编写，它是化学工程与工艺专业《化工过程模拟与ASPEN软件应用》（32学时）课程考核的基本依据，适用于化学工程与工艺专业。

四、课程考四、核要求与知识点第一章绪论1. 识记：（1）化工过程模拟；（2）Aspen Plus软件。

2. 理解：（1）Aspen Plus软件。

3. 掌握或运用：（1）Aspen Plus软件。

第二章图形界面与流程建立1. 识记：（1）流程建立过程。

2. 理解：（1）流程建立过程。

3. 掌握或运用：（1）流程过程建立。

第三章物性方法1. 识记：（1）Aspen Plus数据库。

2. 理解：（1）Aspen Plus中的主要物性模型，物性方法的选择和物性数据回归。

3. 掌握或运用：（1）Aspen Plus数据库、Aspen Plus中的主要物性模型和物性方法的选择。

第四章简单单元模拟1. 识记：（1）简单单元模拟。

2. 理解：（1）混合器/分流器、两种调节器和简单分离器的参数操作。

3. 掌握或运用：（1）混合器/分流器、两种调节器和简单分离器的参数操作。

第五章流体输送单元模拟1. 识记：（1）流体输送单元模拟概述。

2. 理解：（1）泵Pump、压缩机Compr、多级压缩机MCompr、阀门Valve、管段Pipe、管线系统Pipeline的参数设定。

3. 掌握或运用：（1）泵Pump、压缩机Compr、多级压缩机MCompr、阀门Valve、管段Pipe、管线系统Pipeline的参数设定。

第六章换热器单元模拟1. 识记：（1）换热器单元模拟概念。

2. 理解：（1）换热器Heater、换热器HeatX和换热器MHeatX的模拟操作。

3. 掌握或运用：（1）换热器Heater、换热器HeatX和换热器MHeatX的模拟操作。

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。

Aspen入门篇化工流程模拟与AspenPlus为了和大家一起学习基础化工应用知识，科普化工特推出Aspen Plus 系列教程，主要包括：Aspen 入门篇（Aspen简介和物性方法）、Aspen 进阶篇（Aspen 基础单元模拟）、Aspen 技巧篇（Aspen 设计/分析工具）和Aspen 实战篇（Aspen 经典实例）。

欢迎大家持续关注，今天介绍：Aspen入门篇1—化工流程模拟与AspenPlus。

本篇目的：介绍一般的化工流程模拟概念和Aspen Plus功能。

一、化工流程模拟1、化工流程模拟的概念化工流程模拟是指使用计算机程序定量模拟一个化学过程的特性方程。

其主要过程是根据化工过程的数据，采用适当的模拟软件，将由多个单元操作组成的化工流程用数学模型描述，模拟实际的生产过程，并在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果。

2、化工流程模拟的功能1）科学研究、开发新工艺2）进行新装置的设计3）进行旧装置的改造4）生产装置调优和故障诊断3、流程模拟实例含苯（BENZENE，C6H6）和丙烯（PROPENE,C3H6）的原料物流FEED进入反应器REACTOR，经反应生成异丙苯（PRO-BEN,C9H12）,反应后的混合物经冷凝器COOLER冷凝，再进入分离器SEP，分离器SEP顶部物流RECYCLE循环回反应器REACTOR，分离器SEP底部物流作为产品PRODUCT流出，流程如下图所示，求产品PRODUCT中异丙苯的摩尔流率。

原料物流FEED温度为105℃，压力为0.25MPa，苯和丙烯的摩尔流率均为18kmol/h, 反应器REACTOR绝热操作，压力为0.1MPa，反应方程式为：C6H6+C3H6→C9H12其中丙烯的转化率为90%。

冷凝器COOLER的出口温度为54℃，压降为0.7kPa；分离器SEP绝热操作，压降为0。

如此复杂的过程手算很困难，但使用化工过程模拟仿真软件就能很简单的解决了，这里只是举例说明化工流程模拟的作用，具体的解决过程见后面说明。

A S P E N P L U S反应器模拟教程Hessen was revised in January 2021简介什么是Process FlowsheetProcess Flowsheet（流程图）可以简单理解为设备或其一部分的蓝图.它确定了所有的给料流,单元操作,连接单元操作的流动以及产物流.其包含的操作条件和技术细节取决于Flowsheet的细节级别.这个级别可从粗糙的草图到非常精细的复杂装置的设计细节.对于稳态操作,任何流程图都会产生有限个代数方程。

例如，只有一个反应器和适当的给料和产物，方程数量可通过手工计算或者简单的计算机应用来控制。

但是，当流程图复杂程度提高，且带有很多清洗流和循环流的蒸馏塔、换热器、吸收器等加入流程图时，方程数量很容易就成千上万了。

这种情况下，解这一系列代数方程就成为一个挑战。

然而，叫做流程图模拟的电脑应用专门解决这种大的方程组，Aspen PlusTM，ChemCadTM，PRO/IITM。

这些产品高度精炼了用户界面和网上组分数据库。

他们被用于在真是世界应用中，从实验室数据到大型工厂设备。

流程模拟的优点在设备的三个阶段都很有用：研究&发展，设计，生产。

在研究&发展阶段，可用来节省实验室实验和设备试运行；设计阶段可通过与不同方案的对比加速发展；生产阶段可用来对各种假设情况做无风险分析。

流程模拟缺点人工解决问题通常会让人对问题思考的更深，找到新颖的解决方式，对假设的评估和重新评估更深入。

流程模拟的缺点就是缺乏与问题详细的交互作用。

这是一把双刃剑，一方面可以隐藏问题的复杂性使你专注于手边的真正问题，另一方面隐藏的问题可能使你失去对问题的深度理解。

历史AspenPlusTM在密西根大学界面基础启动AspenPlus，一个新的AspenPlus对象有三个选项，可以Open an Existing Simulation，从Template开始，或者用BlankSimulation创建你的工作表。

化工工艺流程模拟的一般步骤英文回答：The general steps for simulating a chemical process are as follows:1. Define the process: This involves identifying the specific chemical reactions, unit operations, and equipment involved in the process. For example, if we are simulating a distillation process, we need to define the feed composition, the number of stages in the column, and the reflux ratio.2. Collect data: Data on the properties of chemicals, reaction kinetics, heat transfer coefficients, and other relevant parameters need to be collected. This data can be obtained from literature, experimental studies, or from process databases.3. Build a mathematical model: The collected data isused to develop a mathematical model that describes the behavior of the process. This model can be based on fundamental principles, empirical correlations, or a combination of both. For example, in a reactor simulation, we may use a rate equation to describe the conversion of reactants into products.4. Validate the model: The model is validated by comparing its predictions with available experimental or plant data. This helps ensure that the model accurately represents the real process. If there are discrepancies,the model may need to be refined or adjusted.5. Simulate the process: Using the validated model, the process is simulated by solving the equations that describe the behavior of the system. This can be done usingsimulation software such as Aspen Plus or HYSYS. The simulation provides information on the process variables, such as temperature, pressure, flow rates, and compositions, at different points in the process.6. Analyze the results: The simulated results areanalyzed to gain insights into the behavior of the process. This can involve studying the effect of changing operating conditions, optimizing process parameters, or identifying potential bottlenecks or areas for improvement.7. Iterate and refine: Based on the analysis of the results, the model may need to be refined or adjusted. This may involve modifying reaction kinetics, adjusting equipment specifications, or incorporating additional process constraints. The simulation is then repeated to assess the impact of these changes.8. Finalize the model: Once the model accurately represents the process and provides meaningful results, it can be considered finalized. The model can then be used for various purposes, such as process optimization, troubleshooting, or design of new processes.中文回答：化工工艺流程模拟的一般步骤如下：1. 定义流程，这涉及到识别流程中涉及的具体化学反应、单元操作和设备。

化工流程模拟软件Aspen Plus各模块的介绍化工流程模拟软件Aspen Plus各模块的介绍2011-07-18 10：41ASPEN PLUS是大型通用流程模拟系统，源起于美国能源部在七十年代后期在麻省理工学院MIT组织会战，要求开发新型第三代流程模拟软件。

这个项目称为"先进过程工程系统"(Advanced System for Process Engineering)简称ASPEN。

这一大型项目于1981年底完成。

1982年Aspen Tech公司成立将其商品化，称为ASPEN PLUS。

这一软件经过15年不断改进、扩充、提高，已经历了九个版本，成为全世界公认的标准大型流程模拟软件，用户接近上千个。

全世界各大化工、石化生产厂家及著名工程公司都是ASPEN PLUS的用户。

ASPEN IQ-推理传感器建模和实施软件包Aspen IQ是AspenTech一个建立和实现推理技术的软件包，它使得建立和实现线性的和非线性的仪表变得非常容易，灵活的分析和实验室模块自动地调解推理的性质可以确保精度。

·一、软仪表技术Aspen IQ,AspenTech新的推理技术软件包具有功能强大的离线及在线模块，它的模块化的体系结构提供给用户各种灵活的方式以用于在各种集散系统和计算机平台上高效地开发软仪表。

推理预估是许多先进控制系统的基本要素，关键性质的变量(例如石脑油的95%点，聚合物的熔融指数)通常是通过推理而不是直接测量的，软仪表通常为了冗余性而在这些系统中用作分析器。

环境保护法现在强制过程工厂要测定排放物的标准，并且批准软仪表技术可以应用，而且是经济的替代手段，可以代替昂贵的分析仪。

Aspen IQ是用Microsoft标准来开发的，完全基于WindowNT，是一个网络软件。

·二、主要特性·1.在线·嵌入稳态检测仪※可以独立使用也可以与DMC Plus和InfoPlus.21集成※提供分析器和实验室模型的更新※具有范围很大的各种DCS及信息系统接口※可用于过程检测※不需要编程或生成源码·2.离线※一个开放推理仪表的工具套件：有PLS,模糊的PLS，神经源网络和以严格模型为基础的线性化方法※模型评估的图形分析工具※建模工具如变量的选择，dead-time模测和动态分析工具※预测库允许将来的扩充，例如应用于某些特别的工艺模型·三、Aspen IQ的在线工具·1.基本软件包包括用于实现在线推理仪表的一套基本Aspen IQ模块，这些模块允许用户生成线性的推理模型，检验原始的在线分析信号和更新推理模型。

四川理工学院毕业论文Aspen-plus模拟甲苯脱烷基制苯过程学生：***学号：1****专业：化学工程与工艺班级：*****指导老师：****四川理工学院材料与化学工程学院二〇一五年六月本文基于甲苯加氢热解法（HDA）脱烷基制苯工艺，建立了Aspen Plus全流程模拟模型。

模型包括混合器、预热器、反应器、精馏塔等模块。

设定操作参数后，通过灵敏度分析工具对操作参数进行优化，提高了产品质量，降低了能耗。

通过对全流程模拟分析，提出了增加变压吸附（PSA）过程来回收循环气中氢气。

采用该过程后，循环气中甲烷含量大大减少，循环气中氢气质量分数达95%，高于原料氢气质量分数。

苯塔是分离工段能耗最大的塔，通过对苯塔进行热泵精馏技术的模拟应用，考察了热泵精馏的节能效果。

采用以塔顶气相为换热介质的塔顶气相压缩式热泵节能效果达74%。

采用以循环水为换热介质的闭式热泵节能效果达68%。

结果表明热泵精馏技术是很有应用前景的节能措施。

关键词：HDA；Aspen Plus；优化；流程改造Based on the pyrolysis (HDA) process, the establishment of Aspen Plus simulation model of the whole process. The model includes a mixer, a preheater, reactor, distillation and other modules. After setting the operating parameters, sensitivity analysis tool to optimize the operating parameters, improve product quality and reduce energy consumption.Through the whole process simulation analysis, the increase in pressure swing adsorption (PSA) process to be recycled and the hydrogen gas. With this process, the cycle gas methane content significantly reduced cycle gas hydrogen mass fraction of 95%, higher than the hydrogen content of raw materials.Benzene tower is the most energy intensive separation section column by benzene distillation tower heat pump technology analog applications, investigated heat distillation energy savings. Using the heat transfer medium to the overhead vapor overhead vapor compression heat pump energy-saving effect of 74%. The use of water as a heat transfer medium to circulate in a closed heat pump energy-saving effect of 68%. The results show that energy-saving measures heat pump distillation technology is very promising.Keywords：HDA；Aspen Plus；Optimization；Process reform目录第一章绪论 (1)1.1苯和甲苯在石油化工工业中的地位 (1)1.2甲苯和苯的来源以及利用 (2)1.3甲苯脱烷基制苯的生产方法 (2)1.3.1典型工艺过程 (2)1.3.1催化法脱烷基 (2)1.3.2热解法脱烷基 (3)1.3.3催化法和热解法工艺对比 (4)1.4Aspen Plus在化工生产中的运用 (5)1.5本文研究内容 (6)第二章 HDA工艺流程模拟 (7)2.1组分分析 (7)2.2工艺流程 (7)2.2.1进料组成 (8)2.2.2物性方法选择 (8)2.3反应工段模型建立 (9)2.3.1预热器HX模拟 (9)2.3.2加热炉FUR模拟 (10)2.3.3反应器RX模拟 (10)2.3.4急冷器QUENCHER模拟 (11)2.4预分离工段模型建立 (11)2.4.1终冷器COND模拟 (11)2.4.2气液分离器SEP模拟 (11)2.4.3输送设备模拟 (12)2.5分离工段模型建立 (12)2.5.1精馏塔的模拟 (12)2.5.2稳定塔C1模拟 (13)2.5.3苯塔C2模拟 (14)2.5.4甲苯塔C3模拟 (14)2.6流程模拟结果 (15)第三章 HDA工艺过程优化 (16)3.1.1稳定塔C1优化 (16)3.1.2苯塔C2优化 (19)3.1.3甲苯塔C3优化 (22)3.2优化结果 (24)第四章 HDA工艺过程改造 (25)4.1模拟结果分析 (25)4.2改造后模拟流程 (25)4.3变压吸附过程 (25)4.3.1变压吸附原理 (25)4.3.2预处理装置PRESEP流程 (26)4.3.3变压吸附装置PSA流程 (27)4.3.4 PSA过程工艺参数 (27)4.3.5 模拟结果比较 (28)4.4热泵精馏技术模拟 (28)4.4.1塔顶气相压缩式热泵模拟 (29)4.4.2闭式热泵模拟 (30)4.4.3热泵精馏模拟结果 (31)第五章结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)第一章绪论1.1苯和甲苯在石油化工工业中的地位苯和甲苯是石油化工工业的重要基础原料。