PROII流程模拟应用实例
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将PROII模拟数据传递到HTFS的方法PROII流程模拟软件提供了几个子程序,可以将其工艺物流和换热器模拟计算结果传递到HTRI 和HTFS软件,直接生成这些软件的输入文件,用户无需再输入工艺参数。
现以PROII7.0向HTFS传递数据为例,略加说明(PROII7.0用户目录中的例子a1.prz)1.首先在PROII7.0中完成目标换热器的模拟,如下图所示,2.假如要将上图中第一个换热器HX1的冷热流数据导入HTFS中,这里需要用到HeatingCurves模块。
在PROII文件中加入两个Heating Curves(分别对应冷流和热流)。
3.在Heating Curves中输入数据,HC1中选择物流1,HC2中选择物流22。
(目前暂不支持整个换热器Heating Curves的输出,并且一个HC只能对应一股物流)。
4. 选择Enter Data,在First Specification中选择Enthalpy Change (Adiabatic),在SecondSpecification中选择Temperature and Pressure Ranges。
然后再Specification Data中输入希望得到数据的压力点和温度范围。
(Starting Pressure和Ending Pressure必须输入相同值)5、在上图中选中Report Component K-values。
可以在Number of Evaluation Points:中输入需要的温度数据点数,默认为11点。
在Report Additional Stream Properties中选中全部。
6.保存文件,运行模拟,产生报告(必须),然后另存为PR1文件,为方便下一步运行,文件名可以相对简单。
然后关闭文件。
7.打开PROII-HTFS interface。
在其中输入命令:X:\~~\~~ \h,(文件所在目录及PR1文件名),回车。
PROII基础培训教程引言流程模拟是化学工程与工艺领域中至关重要的工具,它允许工程师在设计、操作和优化化工过程时进行详细的预测分析。
ProcessIndustryPractices(PROII)是一种广泛使用的流程模拟软件,它为工程师提供了一个全面的平台,以模拟和分析各种化工过程。
本教程旨在为初学者提供PROII的基础知识,通过系统的学习和实践,使读者能够掌握该软件的基本操作,并能够进行简单的流程模拟。
第一部分:PROII软件概述1.1软件背景ProcessIndustryPractices(PROII)是由AspenTechnology公司开发的一款化工流程模拟软件。
它自1982年推出以来,已经在全球范围内的化工、炼油、石化等行业中得到了广泛的应用。
PROII以其强大的物性数据库、精确的单元操作模型和用户友好的界面而闻名,是化工工程师进行流程模拟和优化的首选工具。
1.2软件功能PROII软件提供了从物料平衡、能量平衡到设备尺寸计算等全方位的模拟功能。
其主要功能包括:物性计算:软件内置了广泛的物性数据,能够计算纯物质和混合物的热力学性质。
单元操作模拟:提供多种单元操作的模型,如反应器、塔器、换热器等,用于模拟实际工艺流程。
流程分析和优化:可以对整个工艺流程进行分析,进行灵敏度分析和优化操作。
数据集成:能够与其他软件如Excel、数据库等进行数据交换,方便数据管理。
1.3软件界面PROII的用户界面设计直观,主要分为菜单栏、工具栏、流程图绘制区、数据输入区和输出窗口。
用户可以通过拖拽方式在流程图绘制区添加单元操作,并通过数据输入区输入相应的参数。
第二部分:PROII基本操作2.1软件启动与新建项目启动PROII软件。
选择“新建项目”选项,输入项目名称和保存位置。
在弹出的对话框中设置单位系统和物性方法。
2.2流程图的绘制使用工具栏中的绘图工具绘制流程图。
添加单元操作:通过菜单或工具栏选择单元操作,拖拽到流程图中。
PRO/II对液化气分馏装置丙烯精馏塔的模拟与优化摘要:利用PRO/II流程模拟软件,对液化气分离装置的丙烯精馏塔进行模拟计算。
利用灵敏度分析工具,对塔压,回流比,全塔热负荷等重要参数进行优化设计。
通过改变蒸馏塔进料位置和原料的进料状态,进行优化优化计算和经济效益比较,得到操作费用最低的进料位置和进料状态。
关键字:PRO/II;丙烯精馏塔;模拟优化Simulation and Optimization of the Operation of Liquefied Petroleum Gas Separation Unit of C3-spliter with PRO/II SoftwareAbstract: Using PRO/II process simulation software, the LPG separation unit of C3-spliter to simulate calculation of the column. Using sensitivity analysis tool, tower pressure, reflux ratio and the duty and other important parameters tower optimized design. By changing the distillation tower feeding position and raw materials incoming state, optimization calculation and economic efficiency comparison, get the feed of the lowest operation cost position and incoming state.Key Word: PRO/II;C3-spliter;Simulation and Optimization液化气作为燃料利用的途径被管道天然气取代是一种趋势。
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3-272. 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 CustomModeler /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MixerFsplitSsplit 物流混合物流分流子物流分流分离器Flash2Flash3DecanterSepSep2 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HeaterHeatXMHeatXHetranAerotran 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DSTWUDistlRadFracExtractMultiFracSCFracPetroFracRate-FracBatchFrac 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RStoicRYieldREquilRgibbsRCSTRRPlugRBatch 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PumpComprMcompr 泵/液压透平压缩机/透平多级压缩机/透平Pipeline PipeValve多段管线压降单段管线压降严格阀压降手动操作器MultDuplClChong物流倍增器物流复制器物流类变送器固体CrystallizerCrusherScreenFabFlCycloneVscrubESPHyCycCFugeFilterSWashCCD除去混合产品的结晶器固体粉碎器固体分离器滤布过滤器旋风分离器文丘里洗涤器电解质沉降器水力旋风分离器离心式过滤器旋转真空过滤器单级固体洗涤器固体逆流倾析器用户模型UserUser2用户提供的单元操作模型用户提供的单元操作模型本例中的任务是对乙苯塔进行模拟,因此选择严格蒸馏模型,如图3-29图3-29根据现场操作过程,选择FRACT2作为模拟模型,并添加乙苯塔位号T-303,见图3-30。
图3-30(3)用物流线画出生产过程的物料流程,同时物流线将各单元模块连接起来。
本案例中,进塔物流号为101,塔顶液相采出物流号为102,塔底液相采出物流号为103,如图3-31。
图3-314.规定计算的全局信息全局规定为整个运行设定缺省值,Aspen Plus 运行在输入详细的流程说明之前,要在Setup 窗体中规定全局信息,见图3-32。
虽然在选择模板时,Aspen Plus 已经规定了计算的默认值,但可以在任何时候返回这些表格和改变输入。
图3-32表3-3 Setup 包含的内容内容说明用途Specification 规定输入全局信息Simulation Options 模拟选项规定计算闪蒸收敛系统选项时间和误差限制Stream Class 物流类定义物流类和物流性质Substreams 子物流定义子物流和属性Units-Sets 单位集定义度量单位集Custom Units 习惯单位确定用户习惯的单位Report Options 报告选项规定报告选项5.规定组分将模拟过程中所需的组分输入到组分列表中。
本案例中所需要的组分为苯、乙苯、丙苯、二乙苯,见图3-33、图3-34。
图3-33图3-346.选择物性方法选择接近的物性方法经常是决定模拟结果的精确度的关键步骤,同时也是模拟的核心工作。
物性方法是一批方法和模型,Aspen Plus 用它们计算热力学物性和迁移性质。
热力学物性包括逸度系数、焓、熵、吉布斯自由能、体积,迁移性质包括粘度、热导率、扩散系数、表面张力。
Aspen Plus 包括大量内置的物性方法足以满足大部分的应用,但是同时用户可以建立新的适合模拟需要的物性方法。
Aspen Plus为用户物性方法的选择提供了参考。
表3-4 油和气产品表3-5 炼油表3-6 气体加工表3-7 化工应用推荐的物性方法乙苯和苯乙烯装置PENG-ROB、RK-SOAVE、WILSON、NRTL 、UNIQUAC和它们的变化根据Aspen Plus为用户物性方法提供参考,考虑本案例为乙苯和苯乙烯装置,选用物性方法为PENG-ROB,见图3-35。
图3-357.输入物流规定对于一个模拟过程,根据自由度分析,必须规定过程系统进料物流的流率、组成、热力学状态,还可以提供撕裂循环物流的初始估值。
本案例中,乙苯塔物料含苯0.2%、乙苯77%、丙苯10%、二乙苯12.8%,流量8679kg/h,压力1.45MPa,温度281℃。
将上述数据输入到物流101的物流信息表中,如图3-36。
图3-368.输入模型规定对于一个模拟过程,根据自由度分析,必须将模型的操作变量输入到模型规定中。
不同的模型规定各不相同。
本案例中,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。
塔顶为全凝器,塔底为热虹吸式再沸器。
将上述信息输送到精馏塔的输入规定中,如图3-37。
注意,在模拟计算中,冷凝器和再沸器均按一块板来计,因此计算总板数为95块,进料位置为41块。
图3-37值得注意的是塔板效率的选择。
精馏塔模拟计算中,塔板效率常常是根据计算结果和实际分离结果比较选定的,塔板效率的初值通常根据塔板型式和分离物性选定。
本案例中初选全塔效率60%,如图3-38和图39所示。
图3-38图3-399.运行模拟当所有相关信息添加完成,可以运行模拟10.检查结果(1)检查运行的完成状态要检查有关运行收敛和完成状态的汇总信息,可使用Results Summary 页面。
这个表指明了计算是否为正常完成。
如果没能正常完成,说明模拟过程的输入需要调整,直至系统收敛。
当系统收敛后,可以检查计算结果,如图3-40。
图3-40如图3-41,在计算结果表中,分别汇集了组分、物流、模块计算信息,根据实际装置运行情况检查模拟结果,如果模拟结果与实际运行结果偏差较大,不能反应实际过程的原貌,则需查找原因,采用调整物性方法等方法直至模拟结果接近实际运行结果。
图3-41实际运行中塔顶产品中乙苯含量99.5%,釜液中乙苯含量1.5%。
模拟结果顶产品中乙苯含量99.54%,釜液中乙苯含量1.455%,与实际运行结果基本吻合,同时塔顶、塔底温度与实际也基本吻合,因此可以认为该过程的模拟基本准确。
11.灵敏度分析灵敏度分析是检验一个过程如何对变化的关键操作变量和设计变量反应的一个工具。
可以用它改变一个或多个流程变量,并研究该变化对流程其它变量的影响。
它是做工况研究的一个最有用的工具。
被变化的流程变量必须是流程的输入参数,在模拟中计算出的变量不能被改变。