基于Aspen Plus的原油常减压蒸馏装置的模拟

Aspen plus精馏模拟实例教程1. Aspen Plus 简介进入Aspen Plus后，出现图1所示的Aspen Plus软件操作界面.图1操作界面构成·标题条：在该栏目中显示运行标识. 在你给出运行名字之前，Simulation1是缺省的标识. ·拉式菜单：Aspen Plus的功能菜单. 这些下拉式菜单与Windows的标准菜单类似.·工艺流程窗口：在该窗口中可以建立及连接所要模拟的工艺流程.·模式选择按钮：按下此按钮你可以关闭插入对象的插入模式，并返回到选择模式.·模型库：在这里列出建立模型可用的任何单元操作的模型..·状态域：显示当前有关运行的状态信息.·快速访问按钮：快速执行Aspen Plus相应的命令。

这些快捷按钮与其它Windows程序的快速访问按钮类似.·Next按钮（N->）：设计过程的任意时刻点击它，系统都会自动跳转到当前应当进行的工作位置，这为我们输入数据提供了极大的方便.2 Aspen Plus模拟精馏简介（1）塔模型分类做塔新流程模拟分析必须先进行简捷塔计算--- 塔的初步设计. 计算结果为理论板数、进料位置、最小回流比、塔顶/釜热负荷. 然后进行塔精确模拟分析，简捷塔计算结果做为精确计算的输入依据. 本文以甲醇-水混合物系分离为例，首先介绍初步设计方法，然后介绍复杂塔模拟计算。

为初学者提供帮助。

Aspen Plus塔模型分类如下表.模型简捷蒸馏 DSTWU、 Distl 、SCFrac严格蒸馏 RadFrac、 MultiFrac、 PetroFrac、 RateFrac（2）精馏塔的模拟类型精馏塔的模拟类型可以分为设计式和操作式模拟计算. 可以通过定义模型的回流比进行设计型计算，又可以定义塔板数进行操作型计算. 本章我们进行设计计算，在下一章中进行操作型计算.（3）设计实例常压操作连续筛板精馏塔设计，设计参数如下[1]：进料组份：水63.2%、甲醇38.6%（质量分率）；处理量：水甲醇混合液55t/h；进料热状态：饱和液相进料；进料压力：125 kPa；操作压力：110 kPa；单板压降：≤0.7 kPa；塔顶馏出液：甲醇量大于99.5 %（质量分率）塔底釜液：水量大于99.5 %；（质量分率）.回流比：自选；全塔效率：E T=52%热源：低压饱和水蒸汽；我们通过这个实例学习Aspen Plus精馏模拟应用.3. 精馏塔的简捷计算·设计任务确定理论塔板数 确定合适的回流比·DSTWU 精馏模型简介本例选择DSTWU 简捷精馏计算模型.DSTWU 可对一个带有分凝器或全凝器一股进料和两种产品的蒸馏塔进行简捷精馏 计算. DSTWU 假设恒定的摩尔溢流量和恒定的相对挥发度·DSTWU 规定与估算内容规 定目 的其它结果轻重关键组分的回收率 最小回流比和最小理论级数 理论级数 必需回流比回流比必需理论级数进料位置、冷凝器、再沸器的热负荷·DSTWU 计算结果浏览汇总结果、物料和能量平衡结果、回流比对级数曲线.3.1 定义模拟流程本节任务：·创建精馏塔模型 ·绘制物流·模块和物流命名1）创建精馏塔模块在模型库中选择塔设备column 标签，如图3.1-1.图3.1-1点击该DSTWU 模型的下拉箭头，弹出三个等效的模块，任选其一如图3.1-2所示.图3.1-2在空白流程图上单击，即可绘出一个精馏塔模型如图3.1-3所示.图3.1-32）绘制物流单击流股单元下拉箭头，选择流股类型，在这里我们选择 material 类型. 选择后得到图3.1-4所示.图3.1-4在箭头提示下我们可以根据需要来绘制流股，其中红色箭头表示必须定义的流股，蓝色箭头表示可选定义的流股，不同的模型根据设计任务绘制. 本例一股进料、塔顶和塔底两股出料，如图3.1-5.图3.1-53）模块和物流命名选择中流股/模块（单击流股/模块），点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择 rename stream 或 rename block，在对话框中输入改后的名称，即可改变名称.在这里我们将入料改为FEED；塔顶出料改为D；塔底出料改为L；改变名称后的流程图如图3.1-6所示.图3.1-6至此，本节创建模拟流程任务完成，我们将在N-> 快捷键引导下进入下一步操作.3.2 模拟设置单击N-> 快捷键，进入初始化设置页面，如图3.2-1. 用户可以对Aspen Plus做全局设置、定义数据输入输出单位等.·定义数据输入输出单位Aspen plus提供了英制、公斤米秒制、国际单位制三种单位制. 输入数据可以在输入时改变单位，输出报告则按在此选择的单位制输出.系统自身有一套默认的设置。

基于Aspen Plus和Aspen Dynamics的常减压装置流程模拟摘要本文以某厂常减压蒸馏装置为基础，以某厂常减压装置工艺技术规程上的油品性质数据和工艺条件参数为依据，在Aspen Plus流程模拟软件平台上建立常减压塔装置的仿真模型，并进行调试使其收敛后得到仿真结果，得到较为精确的稳态模拟仿真模型。

模拟结果发现，除个别数值有偏差外，初馏塔、常压塔以及减压塔的大部分数据与某厂实测数据偏差极小，整个装置运行稳定，稳态模拟比较成功，这也为后来的动态模拟打下了基础。

在完成稳态模拟后，根据操作规程对装置进行规格参数输入，输入塔高以及直径等数据后，将整个装置转至Aspen Dynamics进行动态模拟。

在动态模拟中根据装置的实际情况对其进行控制器的添加，完成控制器的设置后将整个控制程序初始化并运行。

观察每个模型每股物流的运行数据变化情况，发现整个装置运行相对稳定，动态模拟取得了成功。

在整个装置各个部分运行稳定的基础上，根据某厂常减压装置的实测数据，对整个装置的原油进料量根据时间进行变化，观察各个装置的运行情况，以及模拟数据的改变情况。

模拟结果发现当原油进料量发生改变时，整个装置的初馏塔、常压塔以及减压塔部分的数据结果均发生了不同程度的变化，这也使得整个动态模拟数据更加接近实际值，整个动态模拟情况更加接近工厂装置的真实运行情况。

本次流程模拟稳态模拟和动态模拟都取得了成功，模拟出的数据真实有效，对于复现某厂常减压装置的运行过程具有重大意义。

本研究也对整个装置的能耗与经济效益进行了分析，对以后装置的经济能耗优化提供了可能性；本研究也对Aspen Plus与Excel的连接进行了探究，使Aspen Plus与其他软件的互联成为了可能。

关键词：Aspen Plus，Aspen Dynamics，常减压装置，流程模拟Process simulation of atmospheric and vacuum distillation unit based on Aspen Plus and Aspen DynamicsABSTRACTIn this thesis, based on the atmospheric and vacuum distillation unit in a plant, the oil property data and process condition parameters in the process specification of atmospheric and vacuum unit in a plant are used as the basis, and the simulation model of atmospheric and vacuum tower unit is established on Aspen Plus process simulation software platform. After debugging, the simulation results are obtained after convergence, and a more accurate steady-state simulation model is obtained. The simulation results show that most of the data of the primary distillation tower, atmospheric pressure tower and pressure reducing tower have little deviation from the measured data of a certain plant, the whole unit runs stably and the steady-state simulation is relatively successful, which also lays a foundation for the later dynamic simulation.After the completion of the steady-state simulation, the specification parameters of the device are input according to the operation procedures, and the tower height and diameter data are input, the whole device is transferred to Aspen Dynamics for dynamic simulation. In the dynamic simulation, the controller is added according to the actual situation of the device. After the controller is set, the whole control program is initialized and run. By observing the operation data of each model, it is found that the operation of the whole device is relatively stable and the dynamic simulation is successful.On the basis of stable operation of each part of the whole unit, according to the measured data of atmospheric and vacuum unit in a certain plant, the crude oil feeding amount of the whole unit changes according to time, and the operation of each unit is observed, as well as the change of simulation data. Thesimulation results show that when the crude oil feed quantity changes, the data results of the primary distillation tower, atmospheric pressure tower and pressure reducing tower of the whole unit have changed in varying degrees, which also makes the whole dynamic simulation data closer to the actual value and the whole dynamic simulation situation closer to the real operation of the plant.The steady-state simulation and dynamic simulation of this process have been successful, and the simulated data are real and effective, which is of great significance for the recurrence of the operation process of atmospheric and vacuum distillation unit in a plant. This study also analyzes the energy consumption and economic benefits of the whole device, and provides the possibility for the optimization of the economic energy consumption of the device in the future; this study also explores the connection between Aspen Plus and excel, making the interconnection between Aspen Plus and other software possible.KEYWORDS: Aspen Plus, Aspen Dynamics, Atmospheric and vacuum unit, Process simulation目录摘要 (I)ABSTRACT (III)1绪论 (1)1.1课题的研究背景及意义 (1)1.2化工流程模拟技术 (1)1.3流程模拟的应用 (2)1.4流程模拟在常减压装置中的应用 (3)1.5本文结构介绍 (3)2常减压装置的工艺流程 (5)2.1常减压装置在原油加工中的地位 (5)2.2常减压装置的原理 (5)2.3流程模拟软件算法原理 (6)2.3.1稳态模拟 (6)2.3.2动态模拟 (9)2.4常减压装置的工艺流程 (10)2.5小结 (11)3常减压装置的稳态模拟 (13)3.1建立整个装置模型 (13)3.1.1原油虚拟组分切割 (13)3.1.2装置模型选型 (15)3.2物料连接 (23)3.2.1 物流连接说明 (23)3.2.2 模型组态 (24)3.3数据输入与选项设置 (35)3.3.1初馏塔数据 (35)3.3.2常压塔数据 (37)3.3.3减压塔数据 (42)3.3.4原油进料数据 (49)3.3.5加热器、冷凝器与空冷器数据 (49)3.3.6泵数据 (50)3.3.7调节阀数据 (51)3.3.8分离罐数据 (51)3.3.9分离器数据 (52)3.4装置收敛调试 (53)3.4.1选择收敛方法 (55)3.4.2调节塔本身迭代次数与公差 (55)3.4.3调节整个装置迭代次数 (56)3.4.4设置撕裂物流 (56)3.4.5调节蒸汽汽提量 (58)3.4.6调节中段回流量 (58)VI3.5稳态模拟的模拟结果与数据分析 (59)3.5.1初馏塔部分 (59)3.5.2常压塔部分 (59)3.5.3减压塔部分 (60)3.6小结 (61)4常减压装置的动态模拟 (63)4.1Aspen Plus动态参数设置 (63)4.1.1初馏塔规格输入 (63)4.1.2常压塔规格输入 (65)4.1.3减压塔规格输入 (67)4.1.4其他模型规格修改 (69)4.2Aspen Dynamics控制器设置 (71)4.2.1转至Aspen Dynamics (71)4.2.2初馏塔控制器设置与调试 (73)4.2.3常压塔控制器设置与调试 (79)4.2.4减压塔控制器设置与调试 (82)4.3动态模拟的收敛调试 (84)4.4动态模拟结果与数据分析 (90)4.4.1初馏塔部分 (90)4.4.2常压塔部分 (95)4.4.3减压塔部分 (100)VII4.5小结 (109)5流程模拟的应用与扩展 (111)5.1稳态模拟结果与Excel的连接 (111)5.2稳态模拟结果经济能耗分析 (115)5.3小结 (118)6总结 (119)参考文献 (121)致谢 (126)VIII1绪论1.1课题的研究背景及意义石油炼制工程是需要消耗高能源的工程，它所消耗的能量占全国工业总能耗中的绝大部分比例。

模型。

本次使用的模型具有中段回流以及加热炉的特点,真正的贴合了实际工作中减压塔实际运转工艺流程,因此我们就不再在减压塔模型底部另行设置再沸器。

通过模拟数据我们可以得出:减压塔内各种代谢产品的物流参数的模拟计算结果与标准值几乎一样,能够明确模拟出减压塔的实际运行情况,减压塔的中段回流部分数据与实际现场数据相同,但测线提取数据除流率外其余因子均有较大差距。

由于累积模拟的误差最终都积累到减压塔模拟范围,因此存在一定的误差出入也是在所难免。

2 原油常减压蒸馏工艺优化作为原油初始分离的重要过程,常减压蒸馏是由分离剂提供能量的,基于原油本身特殊性质,能量注入常减压蒸馏装置是以加热进料的形式,所以对常减压蒸馏工艺的优化主要集中在参数控制和进料位置两个方向进行优化,以实现增强企业常减压蒸馏工艺效率,提升企业效率的目的。

2.1 操作参数分析及优化操作参数的改变往往会带来各塔轻质油收率的变化,要想对整个设备的流程进行优化,就需要对装置涉及到的操作参数进行优化调节,以拔出率为目标实现简化优化。

(1)操作温度。

主要优化塔顶温度及进料温度,还要配合优化塔顶冷凝温度和测线抽出温度。

如:润滑油加工时,减压塔的进料温度不超过395摄氏度;(2)操作压力。

这里一般泛指塔顶压力,对于初馏塔和常压塔来讲一般略高于大气压最为适宜,而减压塔压力存在真空度,理论上来讲是越低越好。

(3)汽提蒸汽。

在模拟实验中我们通常会在常压塔中进行塔底汽提,这一措施能够有效降低常低重油中350摄氏度前的分馏含量,可以相应提高轻质油的产生率。

2.2 进料位置分析及优化进料位置不仅在蒸馏塔进料过程占有重要地位,还影响着塔板的温度以及压力的分布,还能对各塔的热量衡算产生影响,所以要想优化常减压蒸馏工艺就必须对蒸馏装置的进料位置进行优化。

我们在实际操作过程中通常使用三种计算方法来对精馏塔的进料位置进行优化:(1)利用芬斯克方程计算精馏塔的最佳进料位置等。

(2)基于灵敏度分析的计算和优化过程的仿真技术。

模拟常减压蒸馏装置的物性计算方法和模型结构郑刚【摘要】Property calculation method has great effect on the accuracy of the CDU simulation re-sults,especially for the vacuum column. It is often observed that the simulated flow rate of vacuum resi-due is lower than the test-run data. This paper introduces a relatively more convinced methodology to simulate CDU using Aspen Plus. Based on a set of CDU test-run data,an Equation-Oriented model is built and solved in reconciliation mode on the Aspen Plus V10 Platform. Comparing the different results among the different property methods,the most accurate property method for CDU is presented. Finally the in-fluence of different property methods on the analog computation results of CDU is explained theoretically.%不同物性计算方法对常减压蒸馏装置的模拟,尤其对减压塔模拟的准确性影响较大.实践中常遇到模拟计算的减压渣油流量值低于现场实际数据的情况.采用 Aspen Plus 软件,结合某炼油厂常减压蒸馏装置的标定数据,建立了联立方程法(EO)模型.在数据整定(Reconciliation)模式下,通过选用不同的物性计算方法和建立特殊的减压蒸馏装置模型结构,给出了在Aspen Plus软件中模拟常减压蒸馏装置误差最小的物性计算方法,并从理论上解释了不同物性计算方法对常减压蒸馏装置模拟计算结果的影响.【期刊名称】《石油炼制与化工》【年(卷),期】2018(049)007【总页数】7页(P100-106)【关键词】常减压蒸馏;流程模拟;物性计算方法;Maxwell-Bonnell;序贯模块法;联立方程法;减压深拔【作者】郑刚【作者单位】中国石油化工股份有限公司炼油事业部,北京 100728【正文语种】中文随着计算机软硬件技术的高速发展，流程模拟技术已逐渐被大专院校、研究设计单位、企业各级管理部门及工艺工程师所掌握。

俄油常减压蒸馏过程模拟与换热网络优化刘芳芳;侯丹阳;牟峻纬;吴全才【摘要】The technology and technological progress that atmospheric vacuum distillation unit processing Russian crude oil in the world were summarized and discussed. The steady-state model processing the Russian crude oil in process of atmospheric vacuum distillation was built by using the the Aspen plus software, and the Steady-state process was strictly calculated and simulated at the same time. The research verified the reliability of the model by comparing the computing results of the simulation with the practical data of production, and then used the model to evaluated the existing atmospheric vacuum distillation unit processing Russian crude oil by simulation. Finally, the heat exchanger network of production was optimized. The research will provide technical references for the further capacity expansion concerning process of the existing the Russian crude oil in process of atmospheric vacuum distillation.%综述了国内外俄罗斯原油常减压蒸馏的技术和进展，并利用成熟的Aspen plus 软件，建立了俄罗斯原油常减压蒸馏的稳态模型并进行稳态模拟，将模拟结果与现场生产数据进行比较，从而确定了模型的可靠程度。

应用ASPEN PLUS建立常减压装置的模拟系统
邹桂娟;熊玉萍;马庆生
【期刊名称】《炼油与化工》
【年(卷),期】2004(015)002
【摘要】应用AspenTech的通用流程模拟软件ASPEN PLUS对大庆石化分公司常减压装置进行全流程模拟计算,并利用所建模型进行操作工况分析及在改变生产方案等方面进行研究.
【总页数】3页(P32-34)
【作者】邹桂娟;熊玉萍;马庆生
【作者单位】大庆石油化工总厂培训中心,黑龙江,大庆,163711;大庆石化分公司炼油厂,黑龙江,大庆,163711;龙风热电厂,黑龙江,大庆,163711
【正文语种】中文
【中图分类】TQ018
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