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应用PROII进行塔模拟计算时热力学系统的选择
应用PRO/II进行塔模拟计算时热力学系统的选择
部分计算模块的讨论
王崇智
石油大学(北京)化学工程研究所(102200)
摘要:本文总结了应用PRO/II进行炼油、石油化工装置模拟过程中塔模拟计算时热力学系统选择的一些经验,并讨论了塔模拟计算时的一些基本要素和基本技巧。
关键词:PRO/II,塔,模拟,热力学方法,技巧
一、概述
PRO/II软件是美国SIMSCI公司推出的微机版本石油化工工艺流程模拟软件,该软件具备有丰富的物性数据库和热力学方程供用户描述不同状态下的流体热力学过程,对多种炼油、化工工艺过程具有广泛的适应性。该软件不仅可以作为新设计炼油、化工工艺装置的工艺流程模拟软件,同时作为装置标定计算、设备核算的软件。
PRO/II软件在我国的应用十分广泛,其中DOS系统的、版本和WINDOWS操作系统的WITHPROVISION以上版本是比较常用的。PRO/II软件是很多炼油、化工等设计院进行工艺设计的首选工艺模拟软件之一,同时也是炼油、化工等生产单位进行装置标定计算、设备核算的首选工艺模拟软件之一。
在实际工作中,有很多时候会遇到解决装置“瓶径”的问题,而塔设备往往是需要进行标定或核算的重要设备之一,这时应用PRO/II软件提供的精馏、吸收、萃取等单元操作过程的严格计算方法进行单塔模拟计算或全流程模拟计算是非常方便的。
本文通过对PRO/II软件提供的热力学方法的初步分析,推荐了PRO/II软件在常见石油化工装置塔模拟计算中的热力学方法。
二、PRO/II热力学方法的初步分析
PRO/II软件提供多种用于流体的气液平衡常数、液液平衡常数、焓、熵、密度和其他传递性能参数等热力学计算方法,由于每种热力学方法有一定的适用范围,在应用PRO/II解决具体问题时,选择合适的热力学方法是能否正确模拟工艺过程的关键。以下分类讨论PRO/II提供的主要的热力学方法。
、普遍化方法
普遍化方法主要包括用于烃类物系计算的SRK方程、PR方程、BWRS方程、GS方程、IGS方程、BK10方程等,各方程的适用范围如下:
热力学方程适用领域
SRK气体、炼油过程的烃类物系
SRKKD炼油过程的烃水物系,尤其高温、高压的气液液过程
SRKM烃/醇等极性/非极性物系
SRKH酮/水等极性和高压物系
PR气体、炼油过程的烃类物系
PRM烃/醇等极性/非极性物系的气液液过程
PRH酮/水等极性和高压物系
BWRS气体、炼油过程的烃类物系
GS常压以上的炼油物系
IGS炼油体系的气液液过程
BK10原油常压、减压蒸馏过程
、液相活度系数方法
液相活度系数方法主要包括用化工、石油化工物系气液、液液、气液液平衡及相关物性参数计算的NRTL(Non-RandomTwoLiquid)方程、UNIQUAC方程、WILSON方程、UNIFAC方程、VANLAAR方程、FLORY方程、MARGULES方程等,各方程的适用范围如下:
热力学方程适用领域
NRTL有液相活度系数可以利用的化工、石油化工极性物系
UNIQUAC没有提供气液、液液平衡数据的化工、石油化工极性物系
WILSON极性物系的气液过程
UNIFAC任何已知组分结构的物系
VANLAAR化工、石油化工极性物系的气液、液液过程
FLORY化工、石油化工极性物系的气液、液液过程
MARGULES化工、石油化工极性物系的气液、液液过程
、专用数据包方法
PRO/II专用数据包用于计算指定物系的气液、液液平衡及相关物性参数,主要包括GLYCOL数据包、SOURWATER数据包、ALCOHOL数据包、AMINE数据包等,各专用数据包的适用范围如下:
专用数据包适用领域
GLYCOL含有水、乙二醇、三甘醇和气体组分物系的脱水过程。
温度26—204℃;压力≤
SOURWATER含有H2S、NH3、CO2、H2O物系的计算。温度20—150℃;压力≤
(原始关联式);压力≤(修正VanDerWaals方程计算气相逸度)
ALCOHOL含有醇、H2O和其他极性物系气液、液液、气液液过程。
温度50—110℃;压力≤
AMINE含有MEA、DEA、DGA、DIPA、MDEA物系的相关计算
三、PRO/II在石油化工装置塔模拟中的热力学方法
石油化工装置种类繁多,以下将分类介绍PRO/II软件在部分装置塔模拟计算推荐采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数据包。
、炼油装置
常见炼油装置塔模拟计算推荐采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数据包如下。
装置名称塔名称热力学方法数据包备注
常减压装置初馏塔GSSIMSCI
常压塔GSSIMSCI
常压汽提塔GSSIMSCI
减压塔BK10SIMSCI
催化裂化装置分馏塔BK10SIMSCI
柴油汽提塔BK10SIMSCI
吸收塔SRK、PRSIMSCI
解吸塔SRK、PRSIMSCI
再吸收塔SRK、PRSIMSCI
稳定塔SRK、PRSIMSCI
催化重整装置脱轻塔SRK、PRSIMSCI
脱重塔SRK、PRSIMSCI
抽提塔NRTLALCOHOL
非芳水洗塔NRTLALCOHOL
汽提塔NRTLALCOHOL
溶剂回收塔NRTLALCOHOL
苯塔BK10SIMSCI
甲苯塔BK10SIMSCI
二甲苯塔BK10SIMSCI
延迟焦化装置分馏塔BK10SIMSCI
柴油吸收塔BK10、GSSIMSCI
加氢裂化装置分馏塔BK10、GSSIMSCI
脱乙烷塔SRK、PRSIMSCI
脱丁烷塔BK10、GSSIMSCI
石脑油汽提塔BK10、GSSIMSCI
加氢装置汽提塔SRKSIMSCI
稳定塔SRKSIMSCI
MTBE装置催化蒸馏塔NRTLSIMSCI催化精馏流程
碳四分离塔NRTLSIMSCI两器四塔流程
甲醇萃取塔NRTLALCOHOL
甲醇回收塔NRTLALCOHOL
酸水汽提装置酸水汽提塔SOURSIMSCI
脱硫装置干气脱硫塔AMINE&SRKSIMSCI
液化气脱硫塔AMINE&SRKSIMSCI
溶剂再生塔AMINE&SRK
、石油化工装置
常见石油化工装置塔模拟计算推荐采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数据包如下。
装置名称塔名称热力学方法数据包备注
乙烯装置油洗塔SRK、PRSIMSCI
水洗塔SRK、PRSIMSCI
脱甲烷塔SRK、PRSIMSCI
脱乙烷塔SRK、PRSIMSCI加入Kij
乙烯塔SRK、PRSIMSCI加入Kij
脱丙烷塔SRK、PRSIMSCI加入Kij
丙烯塔SRK、PRSIMSCI加入Kij
脱丁烷塔SRK、PRSIMSCI
环氧乙烷装置吸收塔NRTLSIMSCI
解吸塔NRTLSIMSCI
回收塔NRTLSIMSCI
精制塔NRTLSIMSCI
乙二醇装置脱水塔NRTLALCOHOL
乙二醇塔NRTLALCOHOL
二甘醇塔NRTLALCOHOL
三甘醇塔NRTLALCOHOL
乙苯装置吸收塔SRKSIMSCI
稳定塔SRKSIMSCI
循环苯塔BK10、SRKSIMSCI
脱甲苯塔BK10、SRKSIMSCI
乙苯精馏塔BK10、SRKSIMSCI
多乙苯塔BK10、SRKSIMSCI
苯乙烯装置苯-甲苯塔BK10、SRKSIMSCI
乙苯回收塔BK10、SRKSIMSCI
苯乙烯精馏塔BK10、SRKSIMSCI
残液精制塔BK10、SRKSIMSCI
醋酸乙烯装置醋酸吸收塔NRTL、SRKMSIMSCI
洗涤塔NRTL、SRKMSIMSCI
二氧化碳吸收塔NRTL、SRKMSIMSCI
二氧化碳再生塔NRTL、SRKMSIMSCI
初馏塔NRTL、SRKMSIMSCI
脱水塔NRTL、SRKMSIMSCI
脱轻塔NRTL、SRKMSIMSCI
脱重塔NRTL、SRKMSIMSCI
醋酸装置醋酸吸收塔NRTL、SRKMSIMSCI
洗涤塔NRTL、SRKMSIMSCI
二氧化碳吸收塔NRTL、SRKMSIMSCI
二氧化碳再生塔NRTL、SRKMSIMSCI
四、PRO/II中的重要计算模块
1、RECYCLE模块的应用
很多装置的模拟需要采用RECYCLE进行工艺计算,如:带外部冷回流的分馏过程、萃取蒸馏单元、吸收—解吸过程、洗涤—再生过程等。
在具有循环物流的计算过程中,正确的确定循环物流的初置、参考物流的温度或流量和循环加速对于模拟计算是必要的。
2、CALCULATOR模块的应用
对于有多股物流的工艺过程,PRO/II提供的CALCULATOR模块能够方便的计算各物流的组合工况或物流性质,灵活运用CALCULATOR模块对于完成全流程模拟计算的是一个有效的手段。
3、OPTIMIZER模块的应用
ROCESSSIMULATIONCOMPARISONontheTWOSTAGES
EXTRACTIONDISTILLATIONtoSEPERATEcis-BUTADIENEUNIT
WangChongzhi
University(Beijing).
(102200)
ABSTRACT:Inthepaper,processoftwostagesextractiondistillationtoseparatecis-butadieneunitinwhichacetonitrileistobeusedassolventhasbeenestablishedandsimulatedbyPRO/.
Keywords:Acetonitrile,Extractiondistillation,cis-Butadiene,PRO/II,HYSIM,
Processsimulation