马后炮化工论坛-第六章
马后炮化工论坛-第六章
6-1 阐述分离序列综合基本概念：简单塔、顺序表、分离子群、分离子问题等。
简单塔：①指一个进料分成两个产品；②每一个组分只出现在一个产品中，即锐分离；③塔顶设全凝器以及塔底设再沸器。
顺序表：将分离所涉及的各组分按关键物性数据大小排列形成的表。
分离子群：分离过程中产生的流股。
分离子问题：所有分离序列中不重样的分离问题。
6-2 分离序列综合有序直观推断规则有哪些？说明其含义？规则(1)在所有其分离方法中，优先采用能量分离剂分离方法（例如精馏）, 避免用质量分离剂分离方法（例如萃取）。
当关键组分间的相对挥发度小于1.05-1.10时，应该采用质量分离剂分离方法（例如萃取），此时质量分离剂应在下步立即分离。
规则(2)精馏分离过程尽量避免真空和制冷操作。
如需采用真空操作，则可考虑用萃取方案代替；如需采用制冷操作，则可考虑采用吸收方案代替。
由于真空和制冷操作能耗较大，有时即使在较高温度和压力下操作也会有利。
规则(3)当产品集中包括多个多元产品时，倾向于选择得到最少产品种类的分离序列。
相同的产品不要在几处分出。
因为产品集合越小，相应分离序列中的分离单元就越少，所以费用可能较低。
规则(4)首先安排除去腐蚀性组分和有毒有害组分，从而避免对后继设备苛刻要求，提高安全操作保证，减少环境污染。
规则(5)最后处理难分离或分离要求高的组分，特别是当关键组分间的相对挥发度接近1时，应当在没有非关键组分存在的情况下进行分离，这时分离净功耗可以保持较低水平。
规则(6)进料中含量最多的组分应该首先分离出去，这样可以避免含量最多的组分在后续塔中多次气化与冷凝，降低了后续塔的负荷。
规则(7)如果组分间的性质差异以及组分的组成变化范围不大，则倾向于塔顶和塔底产品量等摩尔分离。
精馏塔冷凝器负荷与再沸器负荷不能独立调节，塔顶和塔底产品量等摩尔分离时，精馏段回流比与提馏段蒸发比可以得到较好的平衡。
6-3 采用渐进调优进行分离序列综合时，调优规则与策略有哪些？其作用是什么？调优法则就是指产生与当前分离序列相容结构的变化机制① 相邻层次切分点序列位置变换可行分离序列就是历经各个切分点的某种切分顺序。
马后炮化工论坛-可行性报告
第一章项目总论一、项目背景1. 项目名称、建设单位、企业性质及法人代表2. 承办单位概括注明项目所属的主管部门。
或所属集团、公司的名称。
中外合资项目应注明投资各方所属部门。
集团或公司的名称、地址及法人代表的姓名、国籍。
3. 项目建议书编制依据及原则3.1. 编制依据：原化学工业部一九九七年化计法[1997]426《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（修订本）。
3.2. 编制原则：（1）指导思想：PX主要来自石油炼制过程的中间产品石脑油，经过催化重整或者乙烯裂解之后获得重整汽油、裂解汽油，再经过芳烃抽提工艺得到混合二甲苯，然后经吸附分离制取。
（2）严格执行国家有关法律、法规、规范和标准，高度重视环境保护、消防及安全卫生，三废排放执行国家“三废”排放标准GB16297－1996，厂界噪声执行国家GB12348-2008标准，使拟建装置成为环境保护、劳动安全和工业卫生都达标的文明生产工厂。
4. 项目提出的背景及意义二、项目概括1. 项目拟建地点：2. 项目建设规模与目的：3. 项目主要建设条件：4. 项目投入总资金及效益情况5. 项目主要经济指标：三、项目可行性与必要性对二甲苯（PX）是石化工业主要的基本有机原料之一，在化纤、合成树脂、、农药、医药、塑料凳诸多化工生产领域有着广泛的用途。
目前，主要用于生产精对苯二甲酸（PTA）和对苯二甲酸二甲酯（DMT），而PTA活DMT再与乙二醇反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
进入21世纪后，随着我国化纤行业的快速发展，尤其是聚酯工业实现了跳跃式发展，带动了PTA和PX产业的快速发展。
2006年，我国制定的《PX“十一五”建设项目布局规划》，为PX产业的发展提供了科学的规划和指导。
四、问题与建议（1）生产对二甲苯的方法很多种，例如歧化反应、烷基化反应、异构化反应等等，对于这么多方法，我们应该选择哪种方法才能将生产效率达到最大化呢？（2）在生产过程中，必然存在一些隐患，例如生产装置安全、环境保护等隐患，所以必须做好安全防护措施和环境保护措施等。
马后炮化工技术论坛_中石化技术人员aspen培训课件 PPT资料共150页
课程安排-第二天
5. RadFrac – 严格精馏塔模型 6. 反应器模型 –各种不同的反应器模型
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Introduction to Aspen Plus
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课程安排-第三天
7. 物性- 热力学模型, 物性分析和报告的概述
课程安排--第一天
1. 介绍 - 模拟概念 2. 用户界面 – 用户界面介绍 3. 基本输入 - 图形化的用户输入界面 4. 单元操作模型 – 常用的单元操作模块
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乙烯、丙烯装置生产过程的危险性
- 本文出自马后炮化工论坛，原文地址：/thread-32368-1-1.html
③甲烷化、乙炔加氢和丙炔加氢均系化学放热反应。操作不当或失去控制会引起反应器内温度骤升，催化剂、反应器损坏，严重时发生爆炸。裂解炉采用明火加热，其反应温度高达850℃左右，操作不当或失去控制也会去控制会发生各种机械事故甚至爆炸。超高压蒸汽驳动透平机，操作不当也会造成机械事故.
乙烯、丙烯装置生产过程的危险性
①乙烯生产的原料，中间产品和最终产品，如:轻柴油、裂解汽油、裂解柴油、乙烯、丙烯、碳四、甲烷等都是易燃易爆的液体和气体，在空气中有着火和爆炸的危险。
②上述这些物料在高浓度下即可使人中毒.另外，碱液接触皮肤会造成灼伤。硫化氢是一种麻醉剂和窒息剂.高温油和低温冷剂与人皮肤接触会造成灼伤.裂解炉管防渗碳剂二硫化碳可麻醉中枢神经系统。阻聚剂，抗氧化剂，甲醇，氨等都具有不同程度的毒性。
⑤在低温下操作的设备，如控制不好，容易造成材质在低温下的冷脆而损坏。
⑥装置各系统在不同压力下操作，容易造成超压损坏设备和物料泄N。压缩机系统容易造成抽负压发生振动而损坏设备。吸人空气而引起爆炸。
⑦因裂解气干燥不合格将水分带人深冷分离系统易冻堵设备和管道，造成停车等事故。
⑧碳四分离系统低分子自聚物堵塞塔盘、设备和管线，将造成停车。
⑨碳四低聚物及二硫化碳自燃点都很低，检修清洗或使用中若方法不当将造成火灾.
10、由于装置系统庞大，填充量大，事故状态时的气液排放，尤其是重烃排放，易造成火炬下火雨.
11、由于装置内部有很多电气设备和传动设备，因此防止触电和机械伤害事故也极为重要。
马后炮科技-化工技术交流论坛_化工工艺设计必备知识
3.3 工艺设备的选择
Ø 反应器：
1）连续
1）均相
1）活塞流 （管式）
2）半连续
2）非均相
2）全混釜 （搅拌釜）
3）间歇
以上反应器的选择要根据物料性质、稳定性、反应复杂性、产品规模、反应时间、温
度、压力等因素综合考虑。
不同类型的反应器在工业生产中的应用情况见 P-547。
气液相反应器及固相反应器的使用情况见 P-548。
反应系统 精馏系统 换热网络
公用工程
从图中可以看出设计的核心是反应系统的设计和开发。“洋葱头”模型强调过程开发和 设计的有序和分层性质。
Ø 反应流程优化见表-7.4.2（P-544） 反应流程优化需要考虑的问题较多，问题复杂。如反应动力学、反应收率、催化
剂特性、反应历程、反应途径。 反应器的最优操作条件有如何保证反应温度、反应压力、混合要求、换热要求、
6.4 典型化工单元的控制方案 6.4.1 反应
Ø 反应控制的要求 达到规定的转化率、产品浓度。 处理量平稳。 当出现不正常工况时，能报警、联锁或自动选择性调节系统。
Ø 反应控制方案 以反应转化率为控制变量 见图 7.7.3-1（P-564）。 以反应工艺状态变量为控制对象 见图 7.7.3-2（P-565）。
GBJ16-87(2001 版)
建筑设计防火规范
GB50160-92(1999 版)
石油化工企业设计防火规范
GB50058-92
爆炸和危险性环境电力装置设计规范
Ø 一定的工作经验
1.2 化工建设项目阶段
1.2.1 建设项目阶段的划分以工程公司为主体，通常分为三个阶段
Ø 项目前期
项目建议书 → 批准后即为立项
伞板式：制造简单、紧凑、易清洗，使用温度不大于 150℃，使用压力不大于 0.12MPa。
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ASPEN PLUS 能做什么
进行工艺过程严格的能量和质量平衡计算 预测物流的流率、组成和性质
功 能
预测操作条件和设备尺寸
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第 8页
单元操作模型及其主要功能
固体处理器 用户模型 流控制器
•USER 有限进出流股
•MULT 乘法器
•DUPL复制器 •CLCHNG 流股复类器 •SELECT 物流选择器
•USER2 无限进出流股
•HIERARCHY 分层结构
•ANALYZER 物流分析器
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第16页
ASPEN PLUS的优势
具有快速可靠的流程模拟功能
Aspen Plus提供流程模拟所需的多种功能，可帮助用户方便地编 写输入文件，快速而可靠地收敛流程，以及进行流程优化计算。 这些功能包括： 可按流程模拟需要使用在线FORTRAN语句和子程序。
•COMPR 单级压缩/膨胀 机 •MCOMPR多级压缩/膨 胀机 •PIPELINE多段管线压 降 •PIPE 单段管线压降 •VALVE 阀压降
•MULTILFRAC 严格法多 塔精馏
•EXTRAC 严格法萃取 •DSTWU 简算法精馏，设 计型
•DISTL 简算法精馏，核算 型
•SCFRAC 简算法多塔精馏 •PE 3页
Aspentech系列软件
生命周期
按功能分类 稳态、动态模拟和优化 物性数据和模型 工艺合成和分析 经济评价/投资估算/进 度管理 工艺知识和数据管理 计 划 /研 发 概念设计 工艺设计 详细设计 施工 /开车 操作 / 资产管理
马后炮化工论坛-第7章化工工艺设计习题及答案
7-2 以下哪些不是化工工艺专业在工程设计阶段的设计依据？
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方法分类
理想物性方法
逸度系数物性方法
专用系统物性方法
常用推荐方法
推荐的物性方法
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第10页
物性方法选择指南
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第11页
ASPEN PLUS模拟的流程
建立模型
建立流程图 组分数据 物性方法
•QTVEC 热负荷控制器 •MEASUREMENT测量器
•CYCLONE 旋风分离器 •RSP静电除尘器 •FABFL纤维过滤器 •VSCRUB文丘里涤气器 •CRUSH破碎机 •SCREEN筛选机 •HYCYC水力旋风分离器 •FILTER转鼓过滤器 •CFUGE离心过滤器 •SWASH 固体洗涤器 •CCD 逆流倾析器 •CRYSTALLIZER 结晶器 •DRYER 干燥器
马后炮化工技术论坛
第17页
ASPEN PLUS的优势
具有最先进的计算方法
Aspen Plus具有最先进的流程收敛方法
Aspen Plus具有最先进的数值计算方法，能使循环物流和设计规定迅 速而准确地收敛。这些方法包括直接迭代法(Wegstein)、正割法(Secant) 、拟牛顿法、Broyden法等。这些方法均经AspenTech进行了修正。例如 ，修正后Secant法可以处理非单调的设计规定。Aspen Plus可以同时收敛 多股撕裂（Tear）物流、多个设计规定，甚至收敛有设计规定的撕裂物 流。这些特点对解决高度交互影响的问题时特别重要。 Aspen Plus可以进行过程优化计算
Aspen Plus培训讲义
马后炮化工技术论坛
1
主要内容
ASPEN PLUS简介 ASPEN PLUS 安装方法及界面介绍
通过实例介绍如何建立模拟模型
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6-1 阐述分离序列综合基本概念：简单塔、顺序表、分离子群、分离子问题等。
简单塔：①指一个进料分成两个产品；②每一个组分只出现在一个产品中，即锐分离；③塔顶设全凝器以及塔底设再沸器。
顺序表：将分离所涉及的各组分按关键物性数据大小排列形成的表。
分离子群：分离过程中产生的流股。
分离子问题：所有分离序列中不重样的分离问题。
6-2 分离序列综合有序直观推断规则有哪些？说明其含义？
规则(1)在所有其分离方法中，优先采用能量分离剂分离方法（例如精馏）, 避免用质量分离剂分离方法（例如萃取）。
当关键组分间的相对挥发度小于1.05-1.10时，应该采用质量分离剂分离方法（例如萃取），此时质量分离剂应在下步立即分离。
规则(2)精馏分离过程尽量避免真空和制冷操作。
如需采用真空操作，则可考虑用萃取方案代替；如需采用制冷操作，则可考虑采用吸收方案代替。
由于真空和制冷操作能耗较大，有时即使在较高温度和压力下操作也会有利。
规则(3)当产品集中包括多个多元产品时，倾向于选择得到最少产品种类的分离序列。
相同的产品不要在几处分出。
因为产品集合越小，相应分离序列中的分离单元就越少，所以费用可能较低。
规则(4)首先安排除去腐蚀性组分和有毒有害组分，从而避免对后继设备苛刻要求，提高安全操作保证，减少环境污染。
规则(5)最后处理难分离或分离要求高的组分，特别是当关键组分间
的相对挥发度接近1时，应当在没有非关键组分存在的情况下进行分离，这时分离净功耗可以保持较低水平。
规则(6)进料中含量最多的组分应该首先分离出去，这样可以避免含量最多的组分在后续塔中多次气化与冷凝，降低了后续塔的负荷。
规则(7)如果组分间的性质差异以及组分的组成变化范围不大，则倾向于塔顶和塔底产品量等摩尔分离。
精馏塔冷凝器负荷与再沸器负荷不能独立调节，塔顶和塔底产品量等摩尔分离时，精馏段回流比与提馏段蒸发比可以得到较好的平衡。
6-3 采用渐进调优进行分离序列综合时，调优规则与策略有哪些？其作用是什么？
调优法则就是指产生与当前分离序列相容结构的变化机制
① 相邻层次切分点序列位置变换
可行分离序列就是历经各个切分点的某种切分顺序。
交换任意相邻层次切分点所处的序列位置，将形成一系列互为相邻的分离序列。
在进行变换时，为了保证上下相邻分离序列之间差别不大，应该沿袭相关子序列。
②用不同的分离方法代替方案
对一定的分离任务，采用现方法II代替原方法I。
在方法替代时，为了保证替代前后分离序列之间差别不大，每次应只改变分离序列中某一个分离单元类型。
调优法则应该具有以下三条性质：
（1）有效性利用调优法则产生的分离序列应该是可行的；
（2）完整性反复应用调优法则可以产生所有可能分离序列；（3）合理性相邻分离序列间不应存在十分显著的差异。
调优策略是某种用来指导调优逐步朝着最优分离序列（费用减少）方向前进的方法。
现有的调优策略：
①广度第一策略
利用各种调优法则从现行分离序列（如初始分离序列）产生全部可行的相邻分离序列。
用直观推断法选择其中最好的分离序列，作为下一步调优的候选分离序列，通过严格计算候选分离序列的费用，选择其中费用最低的作为新的现行分离序列。
重复这一过程，直至找到最优分离序列。
②深度第一策略
利用某种调优法则对现行分离序列（如初始分离序列）进行反复调优，直到找到局部最优分离序列。
再改用其他调优法则对此局部最优分离序列进行反复调优。
如此轮换应用调优法则进行反复调优，直到无法产生更优的相邻分离序列，此时的现行分离序列即被认为是最优分离序列。
③超前策略
若序列总数不多或考察的序列为局部最优时，则可以不仅对现行序列产生相邻分离序列，而且可以对所有的相邻分离序列产生拓展的相邻分离序列，甚至可以向前考察更多层次。
通过模拟计算得到各分离序列的费用，选择其中费用最低的作为新的现行分离序列。
6-4 采用动态规划进行分离序列综合时，是不是需要涉及所有分离子
问题？说明其原因？
采用动态规划进行分离序列综合时，需要涉及所有分离子问题。
动态规划为隐枚举法，是一个多阶段决策过程，一个R组分精馏分离序列综合问题可以看成是R-1阶段决策过程。
通过构造子问题阶段决策而达到问题最优策略。
在进行所有可能多组分子群分离决策时，动态规划法需要计算全部独立分离单元。
6-5
代号组分摩尔分数相邻组分相对挥发度
A 丙烷0.05
B 异丁烷0.15 2.0
C 正戊烷0.25 1.33
D 异戊烷0.20 2.40
E 正己烷0.35 1.25
6-6
代号组分摩尔流量kmol/h 气液平衡常数K
A n-C7H1650 4.203728
B n-C8H1890 2.166866
C n-C9H20140 1.149971
D n-C10H2270 0.6122537
E n-C11H24110 0.3350435
F n-C12H26150 0.1840742
G n-C13H2850 0.1017326
H n-C14H30200 0.0567249
I n-C15H32120 0.0317213
J n-C16H34100 0.0180427
P196
代号摩尔流量气液平衡常数α参数a 参数r 参数f
B 90 2.166866 1.8843 0.1142 0.3333 0.1489
C 140 1.149971 1.8783 0.11384 0.4667 0.3500
D 70 0.6122537 1.8274 0.11076 0.2667 0.4795
E 110 0.3350435 1.8202 0.11032 0.2667 0.7419
F 150 0.1840742 1.8094 0.10967 0.6667 0.7705
G 50 0.1017326 1.7934 0.1087 0.6667 0.6364
H 200 0.0567249 1.7882 0.10838 0.5333 0.2558
J 100 0.0180427
得到分离序列为{3,2,1,4,5,6,7,8,9}。