Aspen萃取精馏的实例use

仇汝臣青岛科技大学化工学院[e-mail]群：1824529452014年7月AspenPlus萃取精馏实例AspenPlus萃取精馏实例––––AspenPlus背景AspenPlus功能AspenPlus应用案例工艺模型•••••••AspenPlus基本界面元素开始建立和运行工艺模型灵敏性分析满足设计规定的要求创建工艺流程图（PFD）非数据库组份的物性估算物性分析参考手册–AspenPlusGettingStartedBuildingandRunningaProcessModel–AspenPlusGettingStartedModelingProcesseswithElectrolytes–AspenPlusGettingStartedModelingPetroleumProcessesAspenPlus萃取精馏实例参考手册（续）–AspenPlusGettingStartedCustomizingUnitOperationModels–AspenPlusGettingStartedModelingProcesseswithSolids–AspenPlusUserGuide–AspenPlusreferencemanualseries••••UnitOperationModelsPhysicalPropertyMethodsandModelsPhysicalPropertyDataUserModelsAspenPlus萃取精馏实例–AspenPlusreferencemanualseries（续）••••SystemManagementSystemAdministrationSummaryFileToolkitInputLanguageGuideAspenPlus萃取精馏实例AspenPlus背景ASPENPLUS是大型通用流程模拟系统，源起于美国能源部于七十年代后期在麻省理工学院组织会战，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”（AdvancedSystemforProcessEngineering）简称ASPEN。这一大型项目于1981年底完成。1982年AspenTech公司成立将其商品化，称为ASPENPLUS。这一软件经过23年不断改进、扩充、提高，已经历了13个版本（目前最新版本为2004版），成为全世界公认的标准大型流程模拟软件，用户接近几千个。全世界各大化工、石化生产厂家及著名工程公司都是ASPENPLUS的用户。它以严格的机理模型和先进的技术赢得广大用户的信赖，它具有以下特性：AspenPlus背景–第一，ASPENPLUS使用最新的软件工程技术通过它的MicrosoftWindows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。–第二，ASPENPLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。AspenPlus功能在实际应用中，ASPENPLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问题。流程模拟的优越性有以下几点：––––进行工艺过程的能量和质量平衡计算；预测物流的流率、组成和性质；预测操作条件、设备尺寸；缩短装置设计时间，允许设计者快速地测试各种装置的配置方案；–帮助改进当前工艺；–在给定的限制条件内优化工艺参数。AspenPlus功能–辅助确定工艺约束部位(消除瓶颈)。–回答“如果…那会怎样”的问题ASPENPLUS的重要功能：–––––––固体处理严格的电解质模拟石油处理数据回归数据拟合优化用户子程序催化裂化增产柴油国内某练油厂的一催化装置的柴油收率偏低，运用传统的操作方法来提高柴油收率已无计可施。采用AspenPlus对装置进行模拟调优计算，突破常规探索出了一条增产柴油的新操作方法。该方法在装置使用后，一催化的柴油收率提高了4个百分点，轻油收率也提高了2.96个百分点，汽油辛烷值提高了1～1.5个单位，效益达数千万元。常减压装置加工进口原油为了扩大原油资源，国内练油厂加工进口原油已势在必行，然而进口原油的性质与国产原油的差距较大。如俄罗斯原油的硫含量为大庆原油的8倍，重金属含量为数百倍，蒸馏性质与大庆油的差距也很大。国内某石化公司应用AspenPlus对加工进口原油对全厂生产的影响和经济效益进行测算，并探讨应对之策，通过仔细分析研究并组织实施，确保了首次加工越南百虎原油、米纳斯原油及俄罗斯原油取得圆满成功。某炼油厂的24万吨/年气体分馏装置担负着该厂其它碳三和碳四装置的原料供给任务，因此该装置的平稳生产和产品品质将直接影响下游装置的平稳生产。而目前，该装置存在的主要问题是碳四系统（脱碳四塔和脱碳五塔）的操作有一些难度，主要表现为轻碳四质量、重碳四质量难以满足烷基化装置和18单元的正常生产。通过AspenPlus对装置的设计工况、标定工况及装置现状工况进行模拟研究，发现：由于装置原料性质与设计值的差距较大，部分设备（特别是脱碳四塔再沸器及塔顶冷凝器）超负荷运行，为了确保质量，装置被迫降量运行，然而装置降量后，由于原料中碳五含量低，造成脱碳五塔负荷严重偏底，产品质量不好。为了确保装置的正常运行，被迫加大回流比（设计值为1.6，实际为4），并对再沸器和冷凝器进行改造。气体分馏装置模拟安庆石化总厂化肥厂和广州石化总厂化肥厂，由于其合成氨原料轻油价格上涨，寻求以价格便宜的炼厂干气作为合成氨原料，由于炼厂干气中含有烯烃，需要首先进行加氢后才能进行一段转化，工艺利用AspenPlus对该过程进行全流程模拟，为加氢方案的确定提供了技术依据。还是上面的两个化肥厂，原料路线改造后，接着对合成氨装置进行10%增产节能改造，工艺室利用AspenPlus对整个装置进行全流程模拟，找出增产节能的瓶颈所在，针对瓶颈进行改造，取得了工艺AspenPlus的运用工艺AspenPlus的运用在甲乙酮装置的放大设计中，工艺室充分运用了AspenPlus工艺流程模拟软件，包括物料、热量衡算、塔设备的水力参数计算等等：–中国石油抚顺石化公司石化二厂2.5万吨/年甲乙酮工程（新建，一次投料成功）；–新疆天利高新股份有限公司3万吨/年甲乙酮工程（新建，一次投料成功）；–中国石油哈尔滨石化分公司3万吨/年甲乙酮工程（新建，一次投料成功）–兰州炼油化工总厂3万吨/年甲乙酮工程（新建，一次投料成功）–…...AspenPlus主窗口AspenPlus基本界面元素萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素打开AspenPlus文件萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素打开AspenPlus文件（续）萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素选取流程图中的对象萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素打开输入数据表萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素打开输入数据表（续）萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素使用帮助萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素在数据表中输入数据萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素专家指导－NEXT按钮萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素专家指导－NEXT按钮（续）萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素专家指导－NEXT按钮（续）萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素运行流程模拟萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素检查物流的计算结果萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素检查物流的计算结果（续）萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素检查模块的计算结果萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素检查模块的计算结果（续）萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素修改模型数据，并重新运行模型，再检查计算结果萃取精馏实例退出AspenPlus萃取精馏实例AspenPlus基本界面元素AspenPlus培训(续)下面我们就用RadFrac单元操作模块为例对二元精馏进行详细分析计算具体工艺流程及工艺描述如下：开始建立和运行工艺模型选取流程图中的对象模型定义：甲基环己烷（Methylcyclohexane）回收塔萃取精馏实例工艺说明–甲基环己烷（Methylcyclohexane，简写为MCH，BP：213.681°F）和甲苯（toluene，BP：231.134°F）沸点非常接近，通过简单的二元精馏难以将它们分离；–使用苯酚（phenol，BP：359.312°F）作为萃取剂来萃取甲苯，从而在塔顶获得纯度相对较高的甲基环己烷；任务–利用已有的塔从MCH和toluene的混合物料中回收MCH；–通过增大萃取剂的流量来提高塔顶MCH产品的纯度；–在给定的萃取剂流量下，计算产品纯度、塔的流量和组成分布以及塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷。开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例启动AspenPlus创建一个新模拟开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例AspenPlus主窗口开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例使用专家指导－NEXT按钮开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例定义流程图–选取一个单元操作模型来模拟萃取精馏塔•在ModelLibrary中单击Column标签，选中RadFrac•使用帮助（F1），获取RadFrac的详细资料开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例•为所选取RadFrac的单元操作模型更换图标开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型•将所选取RadFrac的单元操作模型插入到工作区中•为该RadFrac单元操作模型取名萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型–连接物流•在ModelLibrary中单击MaterialsSTREAMS标签萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型•连接萃取剂物流（ID1）、进料物流（ID2）、塔顶产品物流（ID3）以及塔底产品物流（ID4）萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型在模型中输入工艺数据–输入标题、确定输出的物流数据以及使用的单位萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型–输入标题、确定输出的物流数据以及使用的单位（续）萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型–输入标题、确定输出的物流数据以及使用的单位（续）萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型–确定组份•甲苯：TOLUENE；苯酚：PHENOL；甲基环己烷（MCH）：Methylcyclohexane萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型•可以利用Find功能萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型–确定热力学方法萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型–确定热力学方法（续）萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型–输入物流数据•进料参数––––温度：220°F压力：20psi甲苯流量：200lbmol/h甲基环己烷流量：200lbmol/h•萃取剂参数–温度：220°F–压力：20psi–苯酚流量：1200lbmol/h萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型–输入单元操作模块的数据•配置–塔板数：22块–塔顶冷凝器：全冷凝–塔顶馏出物流量：200lbmol/h–回流比：8•物流位置–萃取剂（ID1）进料位置：第14块塔板–原料（ID2）进料位置：第7块塔板•压力分布–第1块板压力：16psi–第22块板压力：20.2psi萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型–运行刚建立的模型–检查计算结果•检查单元操作模块的计算结果萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型•检查物流的计算结果萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型萃取精馏实例开始建立和运行工艺模型修改模型中的工艺数据–将萃取剂苯酚的流量由原1200lbmol/h增加到1800lbmol/h重新运行模型查看模块和物流的计算结果–萃取剂流量由原1200lbmol/h增加到1800lbmol/h后，塔顶产品甲基环己烷的纯度由原