使用PROII模拟精馏塔设计流程--图文
PROII 教程之精馏篇
PRO/II培训材料之二精馏专题编写人：Polyup2002年10月目录精馏塔模型 (4)基本概念 (5)理论板 (5)塔压 (5)进料与产品 (5)进料方式 (6)冷凝器 (7)再沸器 (8)管壳式换热器 (9)热虹吸换热器 (9)侧线换热器 (10)泵回路 (10)相及热力学 (11)侧线塔 (11)闪蒸区Column Flash Zone (13)性能指标(设计规范) (13)板效 (15)水力学计算 (17)Calculation Type (17)Trays (19)Random Packing Types (23)Structured Packing Types (24)算法 (25)算法 (25)收敛参数 (28)初始化方法 (29)计算实例 (31)乙苯/苯乙烯填料塔的设计 (31)氯乙烯单体脱HCl塔的标定 (33)C2 Splitter with side heater (37)H2O/Hydrocarbon System (41)Hydrocarbon ( two phases) System (43)脱丁烷塔 (45)吸收塔 (48)丙酮/水塔 (51)酸水汽提 (55)萃取 (58)收敛问题解决方法总结 (63)原油蒸馏 (66)原油掺混 (66)预蒸馏 (83)常压蒸馏塔 (91)减压蒸馏塔 (98)精馏塔模型基本概念理论板The trays are considered linked, with the equilibrium vapor from each tray entering the next higher tray and the equilibrium liquid from each tray feeding the next lower tray.塔压每块板上的压力必须指定在塔的算法中并不能改变塔的压力但是可以通过CONTROLLERS, MVCs和OPTIMIZER CaseStudy来改变塔内压力分布可以在运算时根据塔的水力学计算结果来可以更新进料与产品可以有任意多个进料一股进料也可以进到任意一块板上每个塔必须至少有一个塔顶产品和塔底产品侧线产品可以从任意一块板上采出侧线产品可以是气相也可以是液相还可以是气液混相对于塔内部物流可以用虚拟物流(Pseudoproducts)来定义进料方式单相进料所有的物流都进到进料板上也就是液相进料计算到进料板的上一块板气相进料计算到进料板的下一块板混合相进料有两种方式♦板上进料On Stage气液都进入到进料板上♦板间进料Above Stage进料绝热闪蒸后进料注意♦缺省进料方式是板上进料♦ 如果进料是气相即使指定是板间进料计算时仍然按单相进料同板上进料处理将所有气体进入到指定的进料板上♦在关键字文件中可以分别指定多个进料的不同进料方式This option best simulates a typical feed nozzle projecting into the vapor space so that the liquid portion of the feed drops to the liquid below and the vapor portion mixes with the vapor traveling to the tray above.冷凝器PRO/II 支持五种冷凝器Partial♦♦ ♦ ♦ ♦ Partial with liquid production withdrawn Bubble TemperatureSubcooled, Fixed Temperature Subcooled, Fixed Temperature Drop注意♦ 对于部分冷凝器当有液相采出时其给定的采出速率必须合理否则造成塔不收敛推荐指定冷凝器的温度计算采出速率部分冷凝器的塔顶产品是指气相产品其他冷凝器的塔顶产品是指液相产品♦♦ 对于过冷的冷凝器虽然在实际功能上已不是一块理论板但是在输入处理时仍然将其作为第一块理论板♦ 若指定是过冷条件并不是真正的过冷会采用泡点温度并给出警告信息需要用户自行检查和选择合适的冷凝器冷凝器的板效永远是1♦♦ 冷凝器支持VL和VLL 计算当在VLL 时可以有第二个液相采出对于水/烃类系统可以采出自由水再沸器有两种再沸器管壳式换热器和热虹吸换热器仅对Inside-Out and Enhanced I/O算法提供注意♦热虹吸仅对Inside-Out and Enhanced I/O算法提供♦ 热虹吸不能与侧线塔一起计算管壳式换热器管壳式换热器模拟为一块带有热负荷的理论板管壳式再沸器的热负荷完全应用到理论板塔釜产品的温度与再沸器的流出温度相同热虹吸换热器热虹吸再沸器模拟为带有泵回路的理论板热虹吸再沸器的流出温度比塔釜产品的流出温度高热虹吸再沸器的热负荷仍然完全应用到理论板上但是计算理论板上的组成和温度与再沸器的不相同PRO/II有两个模型不带挡板的热虹吸再沸器和带挡板的热虹吸再沸器对于热虹吸再沸器必须提供一个操作条件液体/气体返回分率(Return Liquid)缺省为50mol%♦ Temperature: The reboiler exit temperature for the circulating fluid. ♦ ♦ ♦ Temperature Change: The reboiler exit temperature minus the temperature at thereboiler sump.Circulation Rate:The rate of circulation through the reboiler. 侧线换热器 可以在任何一块板上添加换热器加热或冷却 对于非绝热操作可以定义塔的热损失Column Heat Leak 泵回路PRO/II 支持从任意一块板到同一块板或者另一块板的泵回路计算 泵回路可以是全部或部分采出以下物料 板上的液相第一个液相第二个液相气相 在泵回路中可带有换热器必须指定采出板和返回板而且指定下列变量中的两个流速♦ ♦ ♦ ♦ 温度温度差气/液相分率热负荷♦ 注意 DT 正值代表温度降低负值代表温度升高 ♦气相分率仅仅在存在VL 相或VLL 相时才有效对于LL 塔无效 ♦ 压力可以指定也可以不指定缺省的泵回路压力是采出板上的压力 ♦ 假设泵回路进出换热器的相态相同 ♦对于CHEMDIST 算法不支持泵回路的计算 ♦PA 中的换热器不能是塔底再沸器 ♦The duty is always placed on the return tray.♦ ♦ ♦ 相及热力学支持气液平衡计算 对于烃类系统在冷凝器支持自由水的计算可以将水作为一个单独的水相采出 支持气液液三相平衡计算另一液相可以是水相也可以不是水相♦ 可以对塔内不同的区段选择不同的热力学方法♦ 例如在VLL 系统中通常只有有限的几块板是三相体系因此可以对所涉及到的板采用三相热力学方法从而可以大大节省计算时间♦ 侧线塔 复杂塔经常有侧线塔例如原油蒸馏塔在PRO/II 中侧线塔作为一个单独的单元在流程中画出但是在计算时并不一定单独作为一个模块进行计算而是与主塔联立求解 两种侧线塔 side strippers♦ ♦ side rectifiers仅仅Inside-Out, Enhanced I/O and Sure 算法支持带有侧线塔的复杂塔的计算侧线塔的计算算法与主塔相同 侧线塔从主塔进料至少有一个产品回到主塔也至少有一个产品不回到主塔成为主塔的外部产品 一个主塔的可以拥有多个侧线塔Solution methods for side columns vary with the algorithm. The Inside-Out (and Enhanced I/O) algorithm merges the side column with the main column and solves the complex column arrangement simultaneously. There are three benefits to this approach:1. The simultaneous method results in more precision in the solution2. The simultaneous solution is more efficient and uses less computing time3. The simultaneous solution provides more flexible product specifications.For example, the latter benefit permits the use of both a D86 (5%) and a D86 (95%)specification for a side stripper product. To solve this same set of specifications with the Sure method requires the use of a multi-variable controller unit, wrapped around the main column/side column units.The Sure method solves each side column separately from the main column and uses recycle streams to relate the side column and main column. While special recycle logic is used to converge the column/side column recycle problem, this method has three disadvantages when compared to the Inside-Out column simultaneous treatment :1. The solution is less precise since a recycle stream tolerance is used in addition to thecolumn equation tolerances2. The recycle approach is much slower3. Main column variables (except the main column draw rate) cannot be directly related tothe side stripper products. This makes it necessary to use controllers to solve for more than one specification on a side product.NotesSide strippersSide strippers are widely used to control the front end volatility (flash point) of liquid products such as diesel fuel and kerosene. The liquid product is drawn from the main column and charged to the top tray of the side stripper which typically has 6 to 10 actual trays. A stripping medium (usually steam) is fed to the bottom tray of the side stripper to strip about ten percent of the liquid feed (the lightest material) which is then returned to the main column for further fractionation together with the stripping medium. The stripped liquid is withdrawn from the bottom tray of the stripper as a finished product. Steam side strippers have an overall tray efficiency of about 25 percent and can be represented with two theoretical trays.A variation in side stripper design is the use of a reboiler on the bottom of the side stripper to "heat strip" the liquid feed. No stripping medium is used for reboiled side strippers. The advantage of this arrangement is a smaller stripped vapor return stream to the main column which reduces the vapor loading for the main column. Reboiled side strippers have higher tray efficiencies than those which use a stripping medium. Therefore, three to five theoretical trays are typically used to model these strippers.Side strippers do not normally have any other items of equipment such as condensers, pumparounds, side heaters/coolers, etc. Only the Sure method permits the use of a condenser on a side stripper. This capability may find utility when modeling some unusual types of column configurations.Side RectifiersSide rectifiers are used to remove heavy materials from vapor draw products by providing a rectification section. The vapor draw from the main column is fed to the bottom tray of the side rectifier which may have a large number of trays. The side rectifier must have a condenser or cooling duty at the top to condense the liquid reflux which is used to rectify the vapor product.The overhead product from the side rectifier is removed as a finished product. The liquid from the bottom tray is returned to the main column for further fractionation.The side rectifier corresponds to the rectification section of a conventional distillation column. An overall tray efficiency of 45 to 55 percent is reasonable for many applications.Side rectifiers do not normally have other items of equipment such as pumparounds, sideheaters/coolers, etc. Reboilers are never used for these columns.闪蒸区Column Flash Zone用于塔板上的加热炉的模拟模拟时作为一块理论板因此用户必须自行检查和修正理论板的数目可以有多个Column Flash Zone仅仅Inside-Out算法支持Column Flash Zone的计算用户可以提供以下数据Fired Heater Efficiency ?The default is 0.85.♦♦ ♦ ♦ Liquid Fraction Bypassing the Flash Zone ?The default is 0.99. Vapor Fraction Bypassing the Flash Zone ?The default is 0.99. Transfer Line Temperature Drop ?The default is 0.0.性能指标(设计规范)设计分离装置就是要求确定各个物理量的数值如进料流率浓度压力温度热负荷传热面大小以及理论板数等这些物理量都是互相关联互相制约的因此设计者只能规定其中若干个量的数值这些变量称为设计变量如果设计过程中给定数值的物理量数目多于或少于设计变量的数目设计都无法完成对于分离塔当塔结构确定后如果给定进料速率塔压各类热负荷以及侧线采出速率后就可以完全满足设计自由度的要求未给出塔的性能指标时塔的变量的属性对塔的某一可变属性(vary)的指定都必须要求变化某一不变(Fixed)的属性在PRO/II 中可以改变进料负荷侧线采出三类的数据塔压在塔的计算内部不可改变通常可以指定以下可变属性指定产品物流的性质♦♦ ♦ ♦ 指定内部流股的性质指定回流或回流比指定负荷的性质此负荷也必须存在于改变的变量中注意侧线塔的性能指标是与主塔联立在一起的♦板效所有的模拟计算都是基于理论板的假设在板上气液达到了平衡实际塔有偏离必须应用板效来修正三种板效模型可以对某块板指定板效也可以对某种组分指定板效所有的板效模型都有一定的局限性应该根据实际情况仔细选择Tray efficiencies for individual componentsTray efficiency data are considered to apply to all components on the tray. Individual component efficiencies may be changed from the global values in the table by pushing the Modify Component Tray Efficiencies button to display the Column Component Tray Efficiency Data Window.Tray efficiencies for individual components are provided using this window. If global tray efficiencies have been provided in the Tray Efficiency Data Window, the global values are selectively replaced with the component tray efficiencies entered in this window.水力学计算Hydraulic calculations may be used to size the trays or packings for new columns and rate the performance for existing columns using the calculated loadings and properties. A column may be divided into several sections for the hydraulic calculations to allow for differences in the tray mechanical details, packing sizes, etc.Hydraulic calculations may not be performed for the condenser and reboiler.Tray models include valve, sieve and bubble cap.Packings may be random or structured.Calculation TypeColumn Tray Rating♦♦ ♦ ♦ ♦ ♦ Column Tray SizingColumn Structured Packing Rating Column Structured Packing Sizing Column Random Packing Rating Column Random Packing SizingTraysRandom Packing TypesStructured Packing Types算法算法The Column Algorithms describe the calculation algorithms available. The Inside-Out algorithm is selected as the default algorithm. This method solves a wide variety of vapor/liquid staged column models quickly and efficiently. Other methods are provided for columns with two liquid phases and/or highly non-ideal thermodynamic systems. All column algorithms are iterative in nature starting from Column Initial Estimates which you supply and/or internal estimation techniques. You may supply tuning factors and revised convergence criteria for the algorithm as described in the Column Convergence Data Window and may change the limit on the number of calculated trial solutions.收敛参数初始化方法计算实例乙苯/苯乙烯填料塔的设计进料总流速 27550 lb/mol温度 110C 压力 760 torr 组成质量分率乙苯 0.5843 苯乙烯 0.4150 重组分正十七烷 0.0007进料位置 16 进料方式 On Stage填料塔理论板 5553+再沸器+冷凝器回流比 6 溜出液速率 16700 lb/mol 压力冷凝器 45 torr 塔顶 50 torr 回流 40 F,仅仅回流液过冷 填料Norton 2-in IMTPHETP =2.2 ft 液泛 <0.8热力学 NRTL请问1 塔底温度和压力Stream Name Stream Description PhaseTemperature Pressure Flowrate Composition EBENZENE STYRENE NC17CTORRLB-MOL/HRFEEDLiquid100.000760.002261.4750.5800.4200.000ETHBZ-PDVapor57.93650.0001101.8550.9630.0370.000STYR-PDLiquid93.798152.787104.0650.0000.9990.001S1Liquid55.51945.0001101.8550.9630.0370.000S2Liquid55.51945.000157.4070.9630.0370.000S3Liquid55.51945.000944.4480.9630.0370.000S4Liquid7.22245.000944.4480.9630.0370.000氯乙烯单体脱HCl塔的标定进料lb/hr 总流速 260000F温度 135psia 压力 170组成质量分率HCl 0.195VCM 0.335EDC 0.470进料位置 18进料方式 AboveStage板式塔理论板 3331+再沸器+冷凝器回流比 .7(estimation)F再沸器温度 181.45冷凝器压力 168psiapsia再沸器压力 174热力学 P-R讨论1用什么算法2 若采用板上进料会如何3 画出塔板温度图Tray Number135T e m p e r a t u r e (F )040.080.0120.0160.0200.0COLUMN T1Temperature4 画出塔板上液相的组成分布图所有组分Tray Number135F r a c t i o n00.200.400.600.801.00COLUMN T1Liquid Fraction of HCL Liquid Fraction of EDCLiquid Fraction of VCM 5 冷凝器和再沸器负荷是多少-7.5126 MBTU/hr 6.8116 MBTU/hr 6 塔顶产品中各种组分的回收率是多少 7 哪块塔板是判断液泛的关键塔板(4)8 哪块板有最大的DC backup/Tray Space 比(34) 9所预测的塔的压力降有多大(3.427 psia)C2 Splitter with side heater371. Feed Composition and ConditionComponent Flow rate (kmol/hr)Methane 0.4Ethylene 2557.3Ethylane 597.5Propylene 0.6kg/sqcmPressure 25.6Vapor fraction 1.0 (Saturated)2. Column ConfigurationNumber of Stages 120Condenser Type PartialFeed Location 95Feed Type Above StageReboiler Type KettleSide Draw Location 103. PA SpecificationStage Location 95Draw Rate 2850 kmol/hrReturn Vapor Fraction 0.94. Column SpecificationCondenser Duty -0.12 MKcal/hrSide draw rate (estimate) 2540 kmol/hrDistillation rate 13.5 kmol/hrStage 2 heat duty (estimate) -22.5 Mkcal/hrCondenser Pressure 19.33 kg/sqcmReboiler Pressure 21.13 kg/sqcm5. Temperature EstimationCStage1 -35Stage 2 -32 CStage 120 -10 C6. Design Specification(a) Manipulate stage 2 heat duty to achieve an ethane mole fraction of 0.0006 in the sidedraw.(b) Manipulate side draw rate to achieve an ethylene mole fraction of 0.0099 in the bottoms7. Property SetUsing SRK property set.H2O/Hydrocarbon System411. Feed Composition and ConditionComponent Flow rate (kmol/hr)NC4(C4H10-1) 10NC6(C6H14-1) 10H2O 2atm Pressure 1Temperature 60C2. Column ConfigurationNumber of Stages 8Condenser Type TotalFeed Location 5Feed Type On StageReboiler Type Kettle3. Column SpecificationVapor Boilup from Reboiler 50 kmol/hrDistillation rate 12 kmol/hrColumn Pressure 1 atm4. Property Set问题1有水存在用什么物性方法2用哪种收敛算法Hydrocarbon ( two phases) System431. Feed Composition and ConditionComponent Flow rate (kmol/hr)NC3 100NC4 100NC10 200kg/sqcmPressure 2CTemperature 4002. Column ConfigurationNumber of Stages 10Condenser Type PartialFeed Location 9Feed Type On StageReboiler Type Kettle3. Column SpecificationL1 436kmol/hr Distillation rate 200 kmol/hrCondenser Pressure 1.03 kg/sqcmTop Tray Pressure 1.2 kg/sqcmReboiler Pressure 1.5 kg/sqcm4. Property SetSRK问题1此问题难收敛为什么如何解决脱丁烷塔455. Feed Composition and ConditionComponent Flow rate (kmol/hr)N2 1CO2 36C1 622 C2 668 C3 890 IC4 354 NC4 590NC5 350NC6 560NC7 1100 C7+ 3100bar Pressure 16C Temperature 7C7+: NBP: 120 C, Grav=0.75, MW=1106. Column ConfigurationNumber of Stages 20Condenser Type PartialFeed Location 10Feed Type On StageReboiler Type KettleConstant Pressure 50 bar7. Column SpecificationReflux Ratio 3.0Distillation /Feed (molar) 0.388. Property SetPeng-RonbosinTemperature, C-200.0-100.0100.0200.0300.0P r e s s u r e , b a r012.024.036.048.060.0PHASE ENVELOPE PH1S1 - L/F=0.500000Critical Point S1 - L/F=0.000000S1 - L/F=1.000000吸收塔481. Feed Composition and ConditionStream: Gas-InComponent Flow rate (lbmol/hr)H2ON2 100 CO2 100psia Pressure 14.7F Temperature 40Stream: WaterComponent Flow rate (lbmol/hr)H2O 1650 N2CO2Pressure 14.7psiaF Temperature 402. Column ConfigurationNumber of Stages 20Condenser Type NoFeed Location 1, 20Feed Type On StageReboiler Type NoConstant Pressure 14.7 psia3. Column Specification4. Property SetNRTL比较:将N2,CO2作为亨利组分与不作为亨利组分计算结果有何不同STREAM ID BOTTOM GAS-IN GAS-OUT WATERNAMEPHASE LIQUID VAPOR VAPOR LIQUID FLUID MOLAR PERCENTS1 H2O 99.9380 0.0000 0.8311 100.00002 N2 8.1431E-04 50.0000 49.8324 0.00003 CO2 0.0612 50.0000 49.3364 0.0000TOTAL RATE, LB-MOL/HR 1649.3544 200.0000 200.6456 1650.0000FLUID MOLAR PERCENTS1 H2O 98.6892 0.0000 0.9055 100.00002 N2 0.0619 50.0000 55.0623 0.00003 CO2 1.2488 50.0000 44.0322 0.0000TOTAL RATE, LB-MOL/HR 1670.2657 200.0000 179.7343 1650.0000。
PROII流程模拟应用实例
77%、丙苯10%、二乙苯12.8%,流量8679kg/h,压力1.45MPa(绝压，下同)，温度281C。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
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
板，见图3-27。
P&rwnd RefiJiery Sunulaticjis
图3-27
2.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ຫໍສະໝຸດ 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
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
PROII应用经验交流
闪蒸流股相态规定
通常做闪蒸计算时，用图形画面输入FLASH模块，连接液相产品流股时，FLASH模块侧面和下面会同 时出现两个流股接口，到底连接哪一个呢？
如果是两相闪蒸，接到侧面接口绝对没有错。接到下面接口也不影响计算。
再做复杂塔计算 既可在关键字文件中输入，又可在图形画面中输入。 在原简捷塔关键字文件中只需做少量修改即可，参见手册(PROII KEYWORD MANUAL)中第71章 COLUMN INPUT内容的语句规定输入。基本语句格式见培训例题COLUMN.INP。而在图形画面中输入，则要重新输 入DISTILLATION模块，参见手册(PROII USER'S GUIDE)中第9章 COLUMN，DISTILLATION内容的介绍。其 他部分内容可通过IMPORT转换成图形画面，省得再输入TITLE、COMP、THERMO、STREAM等内容。 可以做塔的水力学计算校核现有流程
还有许多种种相互藕联的变量与自变量，不一一例举，注意千万不要搞错他们之间的藕联关系，“张 冠李带” 、“乱点鸳鸯谱”就会引起混乱，还不如不用！前提是要对工艺过程很熟悉，最好了解控 制LOOP的逻辑关系。
总之，只要有可能应用控制模块，就不要用试差法逐次去“凑”规定值。否则太劳神，又不易收敛。 用得熟练后，再拿多变量反馈控制模块Multivariable Controller来试试，反复体会其效果，就会 觉得其中的无穷奥妙！
在实际工艺过程中，可以通过调整某一相关操作参数来达到希望的要求，在控制LOOP里也能找得到
欢迎访问/forum-405-1.html，流程模拟的根据地
这些变量、自变量的搭配组合。
稳态流程模拟软件PROII
选择热力学方法的重要性
丙烷/丙烯分割精馏塔计算 热力学方法 冷凝器热负荷回流/进料
Peng-Robinson -59.6 13.1
Grayson-Streed -37.3
8.2
质量平衡 K值计算
热量平衡 H焓计算
熵,密度
传递性质
传递性质
粘度,表面张力,导 热系数,液相扩散 系数 塔径计算,管路压 降计算等 专门要 求的模 块.
帮助
在线帮助(Help菜单,按钮) 技术参考手册
输出报告
借助于剪贴板输出 PFD. 转入电子表格. 物料平衡表. 文字输出报告.
用户随意定制
绘图程序和文本编辑器 单位制 流股性质表 图形效果 热力学和原油分析特性
总结
使用方便 - Easy to use 功能齐全 - Powerful 适用性强 - Customizable or Compatible
利用前馈(Calculator)/反馈(Controller) 控 制器
设计规定 (实例 )
1
FEE D
C3, iC4, nC4, iC5, nC5, nC6
2 3 4 5 6 7 8 9
T -1
OVE RHEAD
Contains 90 % iC4, nC4, iC5, nC5, in FEED
LIQ DRAW
有
WILSON 不适用
没有
UNIFAC 适用 由结构估算其非理想性
其他方法见技术手册
应用指南 :化学体系 (状态方程法 )
SRKS,SRKM & PRM: 极性混合物 SRK-Hexamer: 含有氢氟酸(HF)的物系 高压体系 取决于二元交互作用参数 数据库中内装有一些二元交互作用参数
ProII-塔设计例题说明
ProII-塔设计例题说明希望对初学者有所帮助。
具体内容为----------------------- Page 1-----------------------Prob-20 蒸馏塔设计算例(1)1、工艺条件有一泡点物料，F=100kgmol/hr；物料组分和组成如下：进料组分和组成组分 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12组成（mol% ） 1 79 12 82、设计要求试设计蒸馏塔，将C3 和C4 分离；塔顶物料要求butane 浓度小于0.1％，塔釜物料要求propane浓度小于0.1％；试确定该物料的进塔压力；塔的操作压力，理论板数，进料位置，回流比，冷凝器及再沸器热负荷；公用工程条件：冷却水30℃，蒸气4kg/cm2(温度143℃)；冷凝器设计要求热物料入口温度与水进口温之差大于10℃，水的允许温升为10℃；再沸器冷物料入口温度与蒸气进口温差大于15℃。
塔的回流比取最小回流比的1.2倍。
模拟计算采用SRK方程；3、塔简化法提示简化法塔的操作压力无填写对话框，故进料的压力即默认为操作压力。
4、简化计算说明（1）须根据公用工程条件确定操作压力，即塔顶冷凝器须采用冷却水冷却，故塔顶上升气相温度应不低于40℃；塔釜再沸器采用蒸气加热，进再沸器物料温度不得高于128℃。
操作压力可以采用简化法试算，即先假设一操作压力，若温度未满足要求则调整压力，直至温度要求满足为止。
（2）采用简化法，求理论塔板数和回流比先假设操作压力8kg/cm2,简化法计算如下图及表所示：计算结果表明塔顶、塔釜温度分别为16℃和80.4℃，均不满足要求，故----------------------- Page 2-----------------------须提高塔的操作压力。
S2SCD1S1S3Stream Name S1 S2 S3 Stream DescriptionPhase Liquid Liquid Liq uidTemperature C 23.570 16.021 80. 430Pressure KG/CM2 8.000 8.0008.000Flowrate KG-MOL/HR 100.000 80.06019.940CompositionETHANE 0.010 0.012 0.000PROPANE 0.790 0.9870.001BUTANE 0.120 0.001 0 .598PENTANE 0.080 0.0000.401（3）再假设操作压力16kg/cm2，进行简化计算，结果如下表：Stream Name S1 S2 S3 Stream DescriptionPhase Liquid LiquidLiquidTemperature C 53.643 44.246 114.992Pressure KG/CM2 16.000 16.00016.000Flowrate KG-MOL/HR 100.000 80.06019.940CompositionETHANE 0.010 0.0120.000PROPANE 0.790 0.9870.001BUTANE 0.120 0.0010.598PENTANE 0.080 0.0000.401简化计算结果塔顶、塔釜温度分别为44.2℃和115℃，均满足要求，故设定压力合适。
(完整版)化工流程模拟PROII
2.著名的化工流程模拟系统：
1、PRO II SimSci公司
2、Aspen Plus
Aspen Tech公司
3、ChemCad
ChemCad公司
3.使用PRO II软件应具备的基础知识
化工热力学
郭天民：多元汽液平衡和精馏
平衡级分离过程的数学模拟
H.L.Henley & J.D.SEADer：Equilibrium-Stage
Seperation in Chemical Engineering
化工过程流程模拟
3.Pro II软件的主要配套文件
User's Guide Components and Thermodynamic Data Input Manual Refernce Manual：单元模块、流程数学模型和求解方法 Keywords Manual Pro II Casebook
1、数据库组分的选择 数据库组分： 1750种，可提供Mw，Tc，Pc，Vc，w，NBP，Hf，Gf等
物性数据 组分选择途径： Most Commonly Used，Hydrocarbon，Acids，
Alcohols， Esters，All Components
组分选择方法： 组分名，分子式，数据库组分名
初值估算方法： conventional
问题:
1.用严格法计算Xij,Yij,NT,NF,R,Tj 2.合适的进料板位置NF 3.优化 R 使能耗 QN 最小
将计算结果转换成EXCEL
点击菜单选项: Tools 选择: Spreadsheet 有三个可供选择的选项分别可生成三个Excel文件
注意：1.生成Excel文件时应选择“启用宏” 2.如果不能“启用宏”，可降低Excel的安全 级别（选择工具/选项/安全性/宏安全/级别 选择“中”），然后再启用宏。 3.或者把计算结果复制粘贴到Excel文档,但不 能用Excel进行数据分析。
利用PRO／Ⅱ软件对常减压蒸馏流程的模拟
２２２ 产品方案 ．． 蒸常顶为汽油， 常一为分子筛脱蜡料 ， 常二为 ０ 柴油 ， 常三 、 减一 、 四为催化料 ， 减 减二、 减三 为 渭滑 油料 。 ２３ 模拟计算过程 ．
（ 鳊辑 ： 莫 畏）
（） ４ 在多塔复杂流程 的模 拟过程中 ， 上游设
＆¨ － 一 ｌ ＆— ｌ『 ．
对枯基酚合成及应用获成功
哈尔滨理 工大学对 枯基酚 合成及应 用研究获成 功 。 们 的技 术是一 项合理利用 ａ 他 一甲基苯 乙烯的技术 ， 用于采 适
用 异丙 苯法 生产苯酚 、 丙酮 的工厂 。该技术 用 ａ 一甲基苯 乙烯在催化剂存在 下与苯酚反应生 产对 枯基酚 。对 枯基酚是一 种用途 广泛 的精细化工原料 ， 可用于表面活性剂 、 环氧树脂 、 醛树脂 、 酚 聚碳酸 醋的合成 ． 而对枯 基酚碳 酸酯可作 为 聚碳 酸 醋的封端剂和分子量调节剂。另 外还研究 了对枯基酚的定量分析 方法 ， 制定 了对枯基酚及对 枯基酚 聚氧 乙烯醚 的技
０． 。 ６
模拟过程 中， 没有原油的轻组分分析结果 ， 其次是
因为， 本次模拟过程在常、 减压炉的出口加入模拟 裂解气 ， 这种裂解气 的量及组成 还有待进一 步的 深入研究。因此 ， 从模拟 的结果看 ， 轻馏分如蒸它
馏分的模拟计算结果还是与实际相吻合。
序列并为一台加热器。常压塔设 ２ 块理论板（ ｌ 包 括塔顶冷凝器）输入 ｌ 个规定 ， ， ２ 包括三个 中段 回 流的热负荷及 回流温度 ， 三个侧线的流量及质量
PROII流程模拟应用实例
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。
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脱轻塔模拟shortcut
运行结果
可以看出最小回流比为5.58，最小理论板数75
因为利旧塔板数为106，塔板效率按70%算，操作塔板数为74.2,塔板数不满足，更改分离要求，塔顶正己烷含量提高至6%。
运行结果如图
由图可知，综合考虑塔板数和回流比，选择理论板数74，进料位置22.49，回流比选择最小回流比的两倍8.84。
塔顶关键组分3MP塔底关键组分HEXANE 计算两纯组分在0.04MPag下的泡点（露点温度）分别为74和79℃，又两者在45摄氏度下均为液体，说明塔顶压力设置在0.04MPag是可行的。
塔板压降和塔顶压力主要看塔顶和塔顶的温度。
通过不断更改塔顶压力和塔板压降达到所需温度。
塔底再沸器设计因为塔底气相返回设置为20%，塔底物流经过再沸器的温度变化不大，故再沸器设计时选用固定再沸器热负荷的模式。