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课程论文论文题目Aspen Plus 模拟甲醇精制过程课程编号********* 课程名称化工设计与模拟姓名***** 学号2017*******专业化学工程年级2017级学院化学化工学院日期2018.1 .................................................................................................化工设计模拟Aspen plus模拟甲醇精制过程【课题研究】要提纯甲醇，工业上常采用的方法是精馏，其精馏甲醇所用能耗占甲醇生产总能耗的20%左右。
所以，运用软件模拟甲醇精制过程，从而找到提高精馏甲醇质量的方法，有利于减少能耗。
随着能源价格的上涨，节约用能源更为重要。
甲醇合成后的生成物与合成甲醇的条件、催化剂都有密切的关系，虽然都是有C、H、O 三种元素组成，但是条件的不同，例如温度、压力、空间速度、催化剂、原料气体的组成的影响，同时在反应的时候的同时生成的副产物的存在，以粗甲醇杂质含量种类很多。
根据不同的原料、不同的方法合成粗甲醇的主要组分不同。
除了常见到的甲醇和水以外，还含有醇、醚、酮、有机酸、酯等种类，就本文讨论的是用天燃气为原料合成甲醇，主要组分及含量见表1。
表1. 粗甲醇的主要组成组分甲醇二甲醚乙醇异丙醇正丙醇异丁醇含量/%81.50.0160.0350.0050.0080.007组分正丁醇甲酸甲酸甲酯水一氧化碳甲烷含量/%0.0030.0550.05518.2620.0020.050【工业上精馏甲醇的方法】1.三塔流程其目的是更合理地利用热量，采用了两个主精馏塔，第一个主精馏塔为加压塔精馏，操作压力为0.56～0.60 MPa，第二个主精馏塔为常压塔操作。
第一主精馏塔由于加压，使物料沸点升高，顶部气相甲醇液化温度约为121℃，远高于第二常压塔釜液体的沸点温度，将其冷凝潜热作为第二主精馏塔再沸器的热源。
炼厂含硫污水汽提流程模拟计算一、工艺流程简述炼厂加工装置，都排放一定的污水，污水中含有H2S和CO2、NH3等酸性气体，这些污水不能直接排放到污水厂，需经过汽提脱除其中的酸性气体，一般汽提后污水中H2S含量≤30mg/l的要求，NH3≤80mg/l的要求，净化合格后的污水才能排放。
但水、H2S和CO2、NH3等酸性气体过程为强非理想过程，一般的软件和热力方法对该过程的模拟，结果都欠佳，ASPEN PLUS软件中有脱除水中酸性气体的专用数据包（APISOUR），对于该过程的模拟较适用。
本例题就是用汽提脱除炼厂酸性水中的气体模拟计算，其工流流程如图7-1所示。
图7-1 污水汽提模拟计算流程图SW含酸炼厂污水； QW净化污水；SVAP2酸性水30 / 5二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表7.1 进料数据So ur W at er Stripp in g Ap p li catio nStre am ID QW R W1R W2SVAP1SVAP2SWTem p erature C 131.2 85.0 85.2 121.4 85.0 95.0 Pressu re k Pa 280.000 240.000 500.000 250.000 240.000 501.325 Vapo r Fra c 0.000 0.000 0.000 1.000 1.000 0.001 Mole Flo w k mol/h r 2743.553 173.285 173.285 193.621 20.335 2763.889 Mass Flo w k g/h r 49425.872 3220.865 3220.865 3795.002 574.127 50000.009 Vo l u me Flo w cu m/h r 55.931 3.600 3.601 2540.566 252.308 76.951 En t h alp y MMk cal/hr -181.887 -10.628 -10.627 -9.272 -0.341 -184.249 Mass Flo w k g/h rH2O 49423.071 2774.023 2774.023 2852.474 78.429 49501.522 NH3 2.499 211.315 211.315 260.811 49.498 51.994C O2 trace 2.348 2.348 4.857 2.508 2.509H2S 0.302 233.179 233.179 676.861 443.692 443.985 Mass FracH2O 1.000 0.861 0.861 0.752 0.137 0.990 NH3 51 PPM 0.066 0.066 0.069 0.086 0.001C O2 trace 729 PPM 729 PPM 0.001 0.004 50 PPMH2S 6 PPM 0.072 0.072 0.178 0.773 0.009 Mole Flo w k mol/h rH2O 2743.397 153.982 153.982 158.336 4.353 2747.752 NH3 0.147 12.408 12.408 15.314 2.906 3.053C O2 trace 0.053 0.053 0.110 0.057 0.057H2S 0.009 6.842 6.842 19.860 13.018 13.027 2、单元操作参数3、设计规定三、软件版本采用ASPEN PLUS 软件12.1版本,文件保hl-sour.APW四、例题2文件名：SOUR-CX.APW模拟流程[文档可能无法思考全面，请浏览后下载，另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意!]。
《化工过程数学模型与计算机模拟》课程案例研究之一甲醇→二甲醚 + 水前言概念设计又称为“预设计”，在根据开发基础研究成果、文献的数据、现有类似的操作数据和工作经验，按照所开发的新技术工业化规模而作出的预设计，用以指导过程研究及提出对开发性的基础研究进一步的要求，所以它是实验研究和过程研究的指南，是开发研究过程中十分关键的一个步骤。
概念设计不同于工程设计，因而不能作为施工的依据，但是成功的概念设计不但可以节省大量的人力和物力，而且又可以加快新技术的开发速度，提高开发的水平和实用价值。
即使一个很普通的单一产品的生产过程，也可能有104～109个方案可供选择。
如何从技术、经济的角度把最有希望的方案设计出来，是作为强化研究开发工作的方向，这是一种系统化的分级决策过程，也正是概念设计的真谛。
概念设计是设计者综合开发初期收集的技术经济信息，通过分析研究之后。
对开发项目作出一种设想的方案，其主要内容包括：原料和成品的规格，生产规模的估计，工艺流程图机简要说明，物料衡算和热量衡算，主要设备的规模，型号和材质的要求，检测方法，主要技术和经济指标，投资和成本的估算，投资回收预测，三废治理的初步方案以及对中试研究的建议。
随着计算技术和计算机技术的发展,化工流程过程模拟软件也越来越成熟，计算机辅助设计也日趋广泛。
在进行概念设计时，采用流程系统模拟物料衡算和热量衡算，投资和成本估算等问题以及采用流程模拟软件进行整体优化业越来越普遍。
本文采用国际上最成功和最流行的过程模拟软件之一的ASPLEN PLUS作为辅助设计的主要工具。
与过程有关的物料和能量的衡算基本上有该软件给出，并从设计流程计算的收敛与否来检验该流程是否可行。
本文通过概念设计，其目标是寻找最佳工艺流程（即：选择过程单元以及这些单元之间的相互连接）和估算最佳设计条件。
采用分层次决策的方法和简捷设计能消去大量无效益的方案。
本文按照以下基本步骤进行设计计算：1. 间歇对连续；2. 流程图的输入−输出结构；3. 流程图的循环结构；4. 分离系统的总体结构；a. 蒸气回收系统；b. 液体回收系统。
尺寸的影响；陶少辉等[11]采用Aspen Plus 软件中的NRTL 物性方法，模拟和优化了以环己烷、甲苯、二氯乙烷为共沸剂萃取精馏2-氯乙醇-水分离过程工艺条件，模拟结果能够与实验结果较好吻合；梁燕等[12]利用Aspen Plus 软件ELECNRTL 物性方法、Extract 模块和NRTL 物性方法、RadFrac 模块，模拟和优化了碳酸钾水溶液萃取-精馏耦合分离甲苯、乙醇共沸混合物的工艺条件，模拟结果与实验数据吻合。
以上研究表明，NRTL 物性方法能够较好的模拟二氯乙烷水体系，本文研究的有机废水溶液存在电离平衡NaCl ←→Na + + Cl -，属于电解质系统，因此本文模拟的物性方法选择ELECNRTL 模型[13]，该模型用于计算电解质水溶液系统以及混合溶剂电解质系统，当电解质浓度变为零时，该模型就简化为NRTL 模型。
2 汽提工艺流程汽提过程工艺流程图如图1所示。
废水经换热器预热后经流股2从塔顶进入汽提塔，与塔底通入的蒸汽经逆流传质、传热后，废水中的EDC 以气态形式从塔顶流出，汽提后的废水从塔底流出。
3 灵敏度分析汽提过程的关键在于汽提塔，因此在整个模拟过程中首先0 引言1,2-二氯乙烷(EDC)是一种重要的有机合成原料，同时在精细化工领域又是重要的溶剂，其主要用于氯乙烯、三氯乙烯、乙二胺、三氯乙烷、亚乙烯基氯、四氯乙烯中间体等产品的合成和蜡、脂肪、橡胶等的溶剂[1-4]。
在精细化工生产过程中会遇到含EDC 的低浓度废水，由于EDC 为生物难降解的挥发性有机氯化物[5]，所以在进入废水生化处理系统之前，需对该废水进行预处理，回收废水中的EDC ，达到经济发展与环境保护良性循环的目的。
本文运用Aspen Plus 流程模拟软件[6-8]，对某酸化萃取工段EDC 废水(流量2 500 kg/h ，x(EDC)=0.9%，x(NaCl)=24.1%)汽提分离工艺过程进行模拟，以期达到回收溶剂和降低废水化学需氧量(COD)的目的；另外，通过灵敏度分析优化工艺参数，为工业化设计提供理论参考数据。
年产8 万吨甲醇装置的Aspen Plus 模拟及工艺设计毕业设计（论文）内容： 1、工艺流程设计 2、物能衡算 3、设备计算4、物料流程图毕业设计（论文）专题部分：甲醇合成反应器预精馏塔指导教师：教研室主任：院长：签字签字签字年年年月月月日日日 i内容摘要本文是对年产 8 万吨甲醇装置的 Aspen 模拟及工艺设计。
本设计依据锦西天燃气有限责任公司甲醇生产工段的工艺过程，在实际生产理论的基础上，制定合理可行的设计方案。
本文主要阐述了甲醇在国民经济中的地位和作用、工业生产方法、生产原理、工艺流程。
采用 Aspen 对主要设备如：混合器、反应器、闪蒸塔、换热器、精馏塔等进行物料衡算，对甲醇反应器，进料-产品第一换热器，冷却器等六个设备进行热量衡算，并对甲醇反应器和换热器进行设备计算。
并使用CAD 绘制相应的工艺流程图。
最后对此工艺过程的安全及环保问题做了简要说明。
关键词：甲醇；Aspen 模拟；工艺设计；反应器；精馏塔； ii Abstract In this paper, This is an update to 80,000 t/Aspen simulation of methanol plant and process design. This design was based on Jinxi natural gas Corporation Limited section petrochemical ethylene plant of methanol production process, in theory on the basis of actual production, develop reasonable feasible design. This article mainly on the status and role of methanol in the nationaleconomy, industrial production method, principle, technological process of production. Aspen on major equipment such as: flashing Tower, mixers, reactors, heat exchangers, distillation, such as material balance, on methanol reactor, feed-product of the first heat exchanger, cooler heat six devices such as accountancy, and device evaluation methanol reactor and heat exchangers. And using CAD drawing the flow chart.In the last, make a short illumination for the problem of security and environmentalist. Keywords: Methanol; Aspen simulation; design; reactor;rectify; iii 目录内容摘要 .......................................................... ............................................................. . (i)Abstract .................................................... ............................................................. ............ ii 目录 .......................................................... ............................................................. .......... iii 1 文献综述 .......................................................... ................................................... 1 1.1 甲醇在国民经济中的地位和作用 ................................................................ 1 1.2 甲醇在国内外的发展动向 .......................................................... ................. 1 1.2.1 生产技术 .......................................................... ..................................... 1 1.2.2 技术发展动向 .......................................................... .............................. 1 1.3 甲醇的市场需求状况 .......................................................... ......................... 2 2 工艺概述 .......................................................... ................................................... 3 2.1 甲醇的性质 .......................................................... ........................................ 3 2.1.1 甲醇的物理性质 .......................................................... .......................... 3 2.1.2 甲醇的化学性质 .......................................................... .......................... 3 2.2 生产方法的评述及选择 .......................................................... ..................... 3 2.2.1 高压法 .......................................................... ......................................... 3 2.2.2 低压法 ................................................................................................... 4 2.2.3 中压法 .......................................................... ......................................... 4 2.3 合成甲醇催化剂的种类及性能 .......................................................... ......... 4 2.3.1 几种国外催化剂种类及性能 .......................................................... ....... 4 2.3.2 几种国内催化剂的性状 .......................................................... .............. 5 2.4 甲醇的生产原理........................................................... ................................ 6 2.4.1 合成反应原理 .......................................................... .............................. 6 2.4.2 精馏工艺原理 .......................................................... ............................. 7 2.5 工艺流程描述 .......................................................... .................................... 7 3 物能衡算 .......................................................... ................................................... 8 3.1 物性数据 .......................................................... ............................................ 8 3.2 设计依据 .......................................................... ............................................ 8 3.3 Aspen 模拟循环系统的物料衡算 .......................................................... .......... 8 3.3.1 进料组分的摩尔百分数 .......................................................... .............. 8 3.3.2 Aspen 模拟工艺流程图的设备一览表 .................................................. 9 表3.3 合成甲醇装置的Aspen 的模拟设备统计表 ....................................... 9 3.3.3 Aspen 模拟工艺流程的数据衡算表 . (11)4 设备计算 .......................................................... ................................................. 20 4.1 反应器R301 ........................................................ ....................................... 20 4.1.1 反应器设计依据 .......................................................... ........................ 20 4.1.2 反应器的计算依据 .......................................................... .................... 20 4.1.3 反应器R301 ........................................................................................ 22 4.1.4 反应器的设计Aspen 模拟流程图 . (22)4.1.5 反应器的设计和灵敏度分析 .......................................................... ..... 23 4.2 换热器的设计 .......................................................... .................................. 28 iv 4.2.1 换热器设计概述 .......................................................... ........................ 28 4.2.2 管壳式换热器的简介 .......................................................... ................ 29 4.2.3 换热器E302 ........................................................ .................................. 30 4.3 精馏塔塔T401 ........................................................ ................................... 34 4.3.1 精馏塔的设计依据 .......................................................... .................... 34 4.3.2 精馏塔的设计的Aspen 的模拟流程图 ............................................... 35 4.3.3 精馏塔T401 的设计和灵敏度的分析 ................................................. 35 4.3.4 精馏塔设计.......................................................................................... 39 5 设计结论 .......................................................... ................................................. 48 5.1 设计结论 .......................................................... .......................................... 48 5.2 安全问题的设计........................................................... .............................. 48 5.3 三废处理 .......................................................... .......................................... 48 5.4 厂址的选择 .......................................................... ...................................... 49 致谢 .......................................................... ............................................................. ......... 51 参考文献 .......................................................... ..............................................................52 附录 .......................................................... ............................................................. ......... 53 沈阳化工大学学士学位论文 1 文献综述 1 1 文献综述1.1 甲醇在国民经济中的地位和作用甲醇，又名：木精、木酒精；英文名：Methanol；分子式 CH 3 OH；分子量:32; 是一种无色、易燃、易挥发的有度液体，常温下对金属无腐蚀性（铅、铝除外），略有酒精气味。
Aspen Plus在化工设计及模拟中的应用（摘自方利国等编《计算机在化学化工的应用》第九章，化学工业出版社，2003年）Aspen P1us是一款功能强大的化工设计、动态模拟及各类计算的软件，它几乎能满足大多数化工设计及计算的要求，其计算结果得到许多同行的认可，该软件也和其他软件一样在不断地升级。
在美国能源部的拨款资助下，麻省理上学院化工系有关教授组织了一个由高等学校和企业部门各方人员参加的开发小组，集中进行新一代化工流程模拟系统的开发，于1979年初开发成功Aspen，并投入使用。
1981年专门成立了一家公司接管了这套系统的继续开发和完善工作，同时软件更名为Aspen P1us。
它被用于化学和石油工业、炼油加工、发电、金属加工、合成燃料和采矿、纸浆和造纸、食品、医药及生物技术等领域，在过程开发、过程设计及老厂的改造中发挥着重要的作用。
该软件主要由三部分组成，简述如下。
(1)）物性在物性部分中包括基础物性数据库、热力学性质和传递物性，下面分别加以介绍。
①基础物性数据库Aspen Plus中含有一个大型物性数据库．共含有32类近900种纯物质的物性，主要有：分子量、Pitzer偏心因子、临界性质、标准生成自由能、标准生成热、正常沸点下汽化浴热、回转半径、凝固点、偶极矩、比重等。
同时还有：理想气体热容方程式的参数、Antoine方程的参数、液体焓方程系数。
对UNIQAC和UNIFAC方程的参数也收集在数据库中，在计算过程中，只要所计算的组分在物性数据库中存在，则可自动从数据库中取出基础物性进行传递物性和热力学性质的计算。
②燃烧物数据库燃烧物数据库是计算高温气体性质的专用数据库。
该数据库含有常见燃烧物的59种组分的参数，其温度可高达6000K，而用Aspen P1us主数据库，当温度超过1500K以上时，计算结果就不精确了。
燃烧物数据库只适用于部分单元操作模型对理想气体的计算。
⑧热力学性质和传递物性在模拟中用来计算传递物性和热力学性质的模型和各种方法的组合共有43种，主要有：计算理想混合物汽液平衡的拉乌尔定律、烃类混合物的Chao-Seader、非极性和弱极性混合物的Redlich-Kwong-Soave、BWR-Lee-Starling、Peng-Robinson。
ASPEN Plus在化工过程优化中的应用研究ASPEN Plus是目前最为常用的化工过程模拟软件之一。
该软件通过建立化工装置的模型，运用热力学计算方法，模拟不同操作条件下的工艺流程，实现多种化工计算，优化和设计。
ASPEN Plus在化工工艺的优化过程中起着至关重要的作用。
化工过程模拟的主要目的是为了优化和改进现有的生产工艺。
通过模拟计算，可以得到不同工艺参数之间的关系，从而找到最优工艺参数，提高生产效率，降低生产成本。
而ASPEN Plus则是目前用于化工过程模拟和优化的最常用软件之一。
作为工业中经典化工软件，ASPEN Plus可以对化工流程进行详细的分析和确定。
它不仅可以模拟在不同工艺条件下的化工过程，还可以进行优化和设计。
因为它能够模拟多种化学反应，包括催化反应、裂解、聚合、氧化、加氢、脱氢等等。
其热力学计算功能可以模拟化学反应的放热与吸热，计算化学反应的平衡和转化率，同时还能模拟化学反应产物的物性参数。
而且，ASPEN Plus还有着优秀的流程计算功能。
它可以模拟化工装置的各种操作，如稳态、动态、可逆、不可逆、均相、异相等等，并能对装置进行热力学和物理学计算。
ASPEN Plus模拟优化的策略是通过改变优化变量，去寻找化工过程的最大化利润或最小化成本。
可以通过设置它的参数，如反应器类型、反应器进料比、反应温度、反应时间、反应物浓度，来寻求最优工艺方案。
经过多次模拟计算，确定最优方案后，可以进一步进行实验验证，以此来验证模拟计算的准确性和可行性。
ASPEN Plus还可以进行装置设计与模拟。
通过建立化工装置的模型，可以预测关键物理变量的行为、设施性能和输出结果。
在装置设计和模拟中，可以通过优化变量，如进料物料、反应条件等，找到最佳的装置配置方案。
可以通过ASPEN Plus进行分析的工艺，包括化学反应器、精馏塔、黏附塔、萃取塔、气体吸收塔和热交换器等。
最后，ASPEN Plus的应用领域相当广泛。
低温甲醇洗工艺流程模拟——甲醇洗涤塔的模拟孙津生1,2,李 燕1(1.天津大学化工学院,天津 300072;2.天津大学精馏技术国家工程研究中心,天津 300072)摘 要: 利用Aspen Plus软件对低温甲醇洗系统的甲醇洗塔进行了模拟计算.通过应用该软件提供的不同模型进行模拟计算对比,可以确定RKSWS模型较为接近,对二元交互作用参数进行修改,修改后的模型是一种适用于模拟甲醇洗涤塔工艺过程计算的模型.模拟计算分析结果表明:温度和流量的误差都很小,各组分含量的误差也很小,均在1%之内.由此可知,修改后的模型可以较好的应用于甲醇洗涤塔工艺流程中.关键词: 低温甲醇洗;Aspen Plus;模拟;热力学模型;甲醇洗涤塔中图分类号: TQ018 文献标识码: A 文章编号:1004-0366(2007)02-0050-04Process S imulation for Rectisol-Simulation for Methanol Wash C olumnSUN Jin-sheng1,2,LI Yan1(1.School of Chemical Engineer ing and T echnology,T ianj in Univer sity,T ianj in300072,China;2.N ational Engineering Resear ch Center of D istillation T echnology,T ianj in U niv er sity,T ianj in300072,China)Abstract: With the aid of process softw are Aspen Plus,a recsitol unit of methanol wash column is transferred and set up in the software and calculation is performed.Calculated and compared with different thermodynam-ics equations in Aspen Plus,m odel RKSWS is used.Then modify the binary parameters of RKSWS.T he mod-ified model is a suitable state in methanol w ash column of recsitol unit.T he analog computation result indicates: the error of temperature and mole flow is very little,so are compounds.So the modified model is good for methanol w ash colum n of recsitol unit.Key words: recitol;Aspen plus;simulation;therm odynamics equation;m ethanol w ash column 低温甲醇洗系统是由德国林德公司和鲁奇公司在20世纪50年代共同开发的一种气体净化方法.该工艺采用低温甲醇用物理吸收的方法将原料气中的高浓度酸性气体(例如硫化物和CO2等)除去[1].适用于以煤、重油、沥青等重质烃类为原料的合成氨、羰基合成气、甲醇合成气、城市煤气等气体净化[2].Aspen Plus软件是由美国Aspen Tech公司开发的通用工艺模拟软件,可用于化工、炼油工艺流程模拟计算.Aspen Plus软件具有多种热力学模型、含有大量的物质性质参数以及混合物数据与表征方法[3].截至目前,国内有一些专家使用此软件对乙烯装置的油洗塔和分离系统、酯生产的反应精馏及C4萃取丁二烯等工艺构成进行了模拟,获得了较好的经济效益[4].但尚未见到关于低温甲醇洗系统的过程模拟和介绍如何利用软件专用模型进行模拟计算的相关报道.我们采用Aspen Plus对过程进行模拟计算,结合工艺包数据,对相应的热力学模型进行了选择和修正,得到对于指定的进料条件可以作为工艺数据包来使用的工艺流程.1 低温甲醇洗工艺流程甲醇洗工艺是采用低温甲醇以物理吸收的方法将前段工序变换气中高浓度酸性气体除去,得到纯净气体.而酸性气体经过解吸、气提等手段由甲醇溶液中释放出来,再进行下一步利用[5].该工艺主要由甲醇洗涤塔、CO2再生塔、H2S浓缩塔、甲醇再生塔第19卷 第2期2007年6月 甘肃科学学报Journal of Gansu S ciencesVol.19 No.2Jun.2007收稿日期:2006-12-16和甲醇水分离塔五部分组成.低温甲醇洗工艺流程见图1.图1 低温甲醇洗模拟工艺流程C110:脱硫塔;C120:粗吸塔;C130:主吸塔;C140:精吸塔;C200:CO 2再生塔;C310:H 2S 浓缩塔;C320:H 2S 浓缩塔;C 400:甲醇再生塔;C 500:甲醇水分离塔;V 11、V 21、V 22、V 23、V 24、V 25、V 31、V 41皆为闪蒸罐 在此工艺模拟过程中最重要、模拟难度最大的就是甲醇洗涤塔.甲醇洗涤塔的主要功能是在低温高压下利用甲醇对酸性气体良好的物理吸收性能脱除原料气(即变换气)中绝大部分的CO 2和硫化物气体杂质.这些气体脱除的干净程度制约着后继工序操作的好坏,所以对甲醇洗涤塔进行了模拟研究,即塔V 11、C 110、C 120、C 130和C 140.在实际工程中,此处是一个逆流吸收塔,塔中分成5段,最底部的作用是将降温后气体中所含的微量液体分离,可以看作是闪蒸罐.分离后的气体依次进入塔的脱硫段,粗吸段、主吸段和精吸段,主要作用为吸收气体中的硫和CO 2,皆可看作是单独的吸收塔.为了使模拟过程简洁和高效,易于收敛,将甲醇洗涤塔分为闪蒸罐(V 11)、脱硫塔(C 110)、粗吸塔(C 120)、主吸塔(C 130)、和精吸塔(C 140)分别对其模拟,在得出有效的结果后再将其组合.2 模型的选择与修改对于一个特殊的体系和具体装置所涉及的物性,模拟是否能正确反应它的操作,是否能用于设计和指导操作的关键在于选用正确的计算模型[6].包括计算纯物质物理性能的模型,如计算纯物质和混合物系的自由能、反应热、焓、熵、密度、蒸汽压等等;也包括计算体系气-液、液-液两相、气-液-液三相平衡的模型.Aspen 提供了计算6000多种纯物质的物理性能的模型和计算混合物物性的模型;计算各种不同物系的气-液、液-液两相、气-液-液三相平衡的模型,这些模型包括计算气相逸度的几个气体的状态方程,计算液相活度的模型[7].因此应该选择偏差较小的模型.根据物系的性质选择了NRTL 、SR-PLOAR 、PSRK 、RKSWS 4种模型进行模拟计算,对结果进行分析:(1)对于闪蒸罐V11,NRTL 模型较适合,其他状态方程无法计算.分析原因,对于低温含水的极性体系,状态方程法不适合,而活度系数法较为合适.(2)对于脱硫塔C 110,NRTL 模型计算结果不十分准确,而SR -PLOAR 模型、PSRK 模型和RK-SWS 模型计算结果可以认为有效,但是皆不精确,只有RKSWS 模型较为接近.分析原因活度系数法不适合中高压体系,而在低温下,二元交互作用参数与实际之间误差较大,造成活度系数法结算结果误差较大.(3)对于粗吸塔C120、主吸塔C130、精吸塔C140NRTL 模型计算结果不十分准确,而SR -PLOAR 模型、PSRK 模型和RKSWS 模型计算结果可以认为有效,但是皆不精确,只有RKSWS 模型较为接近.分析原因活度系数法不适合中高压体系,而51第19卷 孙津生等:低温甲醇洗工艺流程模拟——甲醇洗涤塔的模拟 在低温下,二元交互作用参数与实际之间误差较大,造成状态方程法结算结果误差较大.经计算分析,闪蒸罐V11使用NRTL模型与工艺包数据较为相符,吸收塔C110、C120、C130和C140使用RKSWS模型较为接近,但是依然不相符,分析原因:由于低温甲醇洗净化系统的主要组分有CH3OH、H2、CO2、H2S、N2、CO、CH4、Ar、H2O和COS等,该体系既含缔合、极性组分甲醇,又存在量子气体氢,在低温(最低达到-60℃)、加压(3546 kPa)下操作时部分组分超过临界点,所以非理想性很强,因此造成计算模型估算的不准确.只有使用多元系的气液平衡数据才能作为计算依据,但鲁奇和林德公司的气液平衡数据属于专利,没有公开发表.自20世纪70年代末起,国内开始进行低温甲醇洗气液平衡研究,建立多元体系的气液平衡数学模型[8～11],进行甲醇洗净化工艺模拟计算和低温甲醇洗专利技术工艺特色的开发.由于所发表文献的物性参数只有-40℃～20℃,尚不能达到最低温度,参照此数据,根据温度的影响对气液平衡数据进行估算,在Aspen plus中对二元交互作用参数进行修改,修改后RKSWS模型的二元交互作用参数见表1.表1 修改后RK SW S二元交互作用参数参数i CO2H2N2H2O AR CH4CO H2S C OS 参数j CH4O0.5991 1.25890.8758-0.5147 1.68690.6725 1.87960.12390.70523 计算结果与分析对修改后的RKSWS模型进行模拟计算,所得结果与工艺包数据较为相符.选择其中重要流股进行对比分析.选取流程中物流103和106作为气相物流中流股比较.物流103为脱硫塔塔顶气体,理论上硫含量很低,同时也能脱洗部分CO2,而气体中主要成分为H2和CO,所以选择CO2、H2、CO、H2S、流量和温度进行比较;物流106为精吸塔塔顶气体,此气体须符合下一步生产要求,必须使CO2和H2S脱除干净,所以选择CO2、H2、CO、H2S、流量和温度进行比较.选取流程中物流117和118作为液相物流中流股比较.物流117脱碳段结束后的液相流股,其中CO2含量较高,也有部分H2S,其它成分含量甚微,所以选择CH3OH、CO2、H2S、流量和温度进行比较;物流118为脱硫段后液相流股,其中CO2和H2S 含量较高,所以选择CH3OH、CO2、H2S、流量和温度进行比较.数据对比及误差值见表2.表2 甲醇洗涤塔重要流股主要成分的对比物流化学元素103模拟原数据误差/%106模拟原数据误差/%CO2 0.3133320 0.3142 0.27625 0.0150903 0.01561 3.329404 H20.46347050.46390.092580.66933660.669409.473E-3 CO0.21798040.21670.590900.30892630.30490 1.320518 H2S 4.250E-08 4.546E-08 6.50902 3.841E-08 3.798E-08 1.142707流量/kmol・h-18054.198780470.089505537.64185560.410.409506温度/K252.2905400 252.4000 0.04337 226.8013200 228.55190 0.765945物流化学元素117模拟原数据误差/%118模拟原数据误差/%CH3OH 0.8033212 0.8033 2.6404E-3 0.7877452 0.7866 0.14560 CO20.19129340.1913 3.4292E-30.20728190.20630.47590 H2S 1.829E-07 1.82E-070.5775578 1.432E-03 1.43E-030.02030流量/kmol・h-155615561-5665.801356740.14450温度/K250.581040252.10000.6025232250.7217800251.26090.21457 由表2分析可知:温度和流量的误差都很小,在1%之内;在气相中H2和CO的误差也很小,H2S和物流106中CO2的误差较大,也小于5%,分析是含量太低导致;在液相中各成分的误差皆小于1%.由此可知,修改后的模型可以较好的应用于甲醇洗涤塔工艺流程中.将甲醇洗涤塔工艺中所有塔板按塔C140塔顶到塔底、塔C130塔顶到塔底、塔C120塔顶到塔底、塔C110塔顶到塔底顺序连接起来进行分析.由于气相中主要变化的成分为CO2、H2S、H2和CO,所以选取这4种成分作为分析对象进行分析见图2(由于图2(a)中H2S摩尔百分含量太低,在图中所显示52 甘肃科学学报 2007年 第2期不明显,故将其再做图,见图2(b)).由图2可知:H2和CO的含量在第15块到第10块塔板之间变化很小,在第9块塔板到第1块塔板上升的趋势比较明显,从第15块到第1块塔板曲线整体呈上升趋势;CO2的含量在第15块到第10块塔板之间变化很小,在第9块塔板到第1块塔板下降的趋势比较明显,从第15块到第1块塔板曲线整体呈下降趋势;H2S的含量在第15块到第10块塔板之间下降的趋势很明显,在第9块塔板到第1块塔板之间变化很小,从第15块到第1块塔板曲线整体呈下降趋势.说明H2S的主要去除在吸硫段, CO2的主要去除在吸碳段,而塔顶二者的含量甚微,(a)(b)图2 甲醇洗涤塔气相组成分布○CO2 ●H2S ▲H2 △CO主要成分为H2和CO.4 结论利用流程模拟软件Aspen Plus对甲醇洗涤塔工艺进行了流程模拟,根据工艺包数据进行模拟计算并对不符合条件的参数进行了回归和修改,计算结果表明:脱硫段已将变换气中H2S和COS脱除到10-6以下,脱硫效果很明显,而CO2含量尽管也在减小,但是变化不明显;当进入脱碳段时,CO2含量出现显著减少,直到出口时减小到1.5%(mol),小于3%(mol)出口要求,总硫的含量也小于10-7出口要求.修改后的模型是一种适用于模拟甲醇洗涤塔工艺过程计算的模型.参考文献:[1]W eiss H.Rectisol Was h for Purification of 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《基于Aspen Plus对甲醇合成过程的模拟研究》篇一一、引言随着化学工业的不断发展，甲醇作为重要的基础有机原料之一，在国内外市场需求持续增长。
为了提升甲醇的产量、质量及降低成本，对于甲醇合成过程的研究至关重要。
本文基于Aspen Plus这一专业的流程模拟软件，对甲醇的合成过程进行了详尽的模拟研究。
Aspen Plus是一款先进的化学过程模拟工具，能够对多种反应体系进行模拟，并给出准确的模拟结果。
二、甲醇合成过程概述甲醇的合成过程主要涉及原料气化、合成反应、冷凝和精馏等步骤。
首先，原料如天然气或煤经过气化生成合成气（主要成分为一氧化碳和氢气）；然后，在催化剂的作用下，合成气在高温高压下反应生成甲醇；最后，通过冷凝和精馏等工艺，得到纯度较高的甲醇产品。
三、Aspen Plus模拟研究（一）模型建立在Aspen Plus中，我们首先建立了甲醇合成过程的模型。
该模型包括了原料的物性参数、反应器类型、催化剂参数等关键信息。
在建立模型的过程中，我们确保模型的准确性、可靠性，以及其与实际生产过程的匹配性。
（二）模拟条件设定我们根据实际生产情况，设定了不同的操作条件进行模拟，如反应温度、压力、进料比例等。
这些条件对于甲醇的产量和质量具有重要影响。
通过改变这些条件，我们可以得到一系列的模拟结果。
（三）模拟结果分析根据模拟结果，我们分析了不同条件对甲醇合成过程的影响。
首先，我们分析了温度对反应速率和选择性的影响。
其次，我们研究了压力对甲醇产量的影响。
此外，我们还考察了进料比例对产品质量和产量的影响。
通过这些分析，我们得到了优化甲醇合成过程的建议。
四、模拟结果与讨论（一）温度对甲醇合成的影响模拟结果显示，随着温度的升高，甲醇的合成速率增加。
然而，过高的温度会导致选择性的降低，使得副反应增多，影响产品质量。
因此，存在一个最佳的反应温度范围。
（二）压力对甲醇产量的影响压力是影响甲醇产量的重要因素之一。
模拟结果表明，随着压力的增加，甲醇的产量逐渐增加。
