部分工艺物性方法的选择
天然气自热式转化制合成气的Aspen Plus模拟分析
天然气自热式转化制合成气的Aspen Plus模拟分析王玉龙; 周恩利; 武麦桂【期刊名称】《《煤化工》》【年(卷),期】2019(047)005【总页数】6页(P8-12,22)【关键词】天然气; 费托尾气; 自热式转化炉; Aspen Plus; 模拟【作者】王玉龙; 周恩利; 武麦桂【作者单位】赛鼎工程有限公司山西太原030032【正文语种】中文【中图分类】TE665.3天然气的化工利用技术一直是世界各国的关注热点，比如以天然气为原料来生产合成氨、甲醇、氢气、乙二醇、合成油等技术[1]。
然而，无论生产以上哪种产品，都需先将天然气转化成合成气，再由合成气生产最终的产品。
由此可见，转化工艺技术是整个天然气化工的基础和龙头，在天然气化工中有着举足轻重的地位。
目前，天然气转化制备合成气的主要工艺技术有：蒸汽转化工艺、联合转化工艺、换热式转化工艺、非催化部分氧化工艺、自热式转化工艺等[2-3]。
为提高陕西省天然气管网冬季调峰保障能力，满足产品多元化发展的需求，陕西燃气集团拟在陕西富平县建设富平燃气综合利用项目。
项目以天然气和费托合成尾气为原料，通过粗脱硫、转化、脱碳、合成气压缩、费托合成、产品分离等工艺技术，生产10万t/a钴基费托合成蜡产品。
本文以富平燃气综合利用项目为例，利用Aspen Plus对以天然气和费托合成尾气为原料气的自热式转化制合成气工艺流程进行了模拟，获得了该流程的转化气组成、设备负荷等工艺参数及公用工程消耗数据，并对不同操作温度下的水碳比、氧碳比、CO2消耗量进行了定性及定量分析。
结果可为设计工作及实际生产提供建设性指导意见。
1 模拟背景1.1 转化装置概况富平燃气综合利用项目转化装置的设置是为了将原料天然气及费托合成尾气通过转化反应生产合成气，产品气 CO+H2总气量为 103 400 m3/h，n（H2）/n（CO）为2.10，转化气中CH4体积分数≤1.0%。
转化装置原料气为天然气和费托合成尾气。
DMF萃取精馏法精制乙酸乙酯的过程模拟研究
乙酸乙酯又称醋酸乙酯是一种无色透明有芳香气味的液体，是一种用途广泛的精细化工产品，具有优异的溶解性和快干性，主要作为工业溶剂用于涂料、粘合剂、橡胶、油漆和人造革等产品中[1-3]，也作为香料原料，用于菠萝、香蕉、草莓等水果香精和威士忌、奶油等香料的主要原料[4-5]。
目前我国乙酸乙酯生产大部分采用乙酸和乙醇酯化法，其中中间品粗酯副产品是生产过程中过量的乙醇，含量约为9%[6]，需要进一步提纯。
由于乙酸乙酯与乙醇存在共沸物[7]，常压下共沸点是71.8℃，其中乙酸乙酯含量0.696（质量分数），通过普通精馏难以提纯至99.5%以上，需采用特殊精馏加以分离，如共沸精馏或萃取精馏[8-10]。
N ，N-二甲基甲酰胺（DMF ）是一种高沸点的含氮类有机溶剂，由于分子中氮原子能给出孤对电子，通过氢键缔合与乙醇形成络合物降低乙醇的挥发度，提高乙酸乙酯对乙醇的相对挥发度，从而使乙酸乙酯和乙醇较易分离[11]。
本文运用Aspen Plus 软件，利用萃取精馏技术，采用DM F 作萃取剂，对乙酸乙酯生产中粗酯精制单元进行模拟计算，考察了萃取精馏塔的理论板数、进料位置、溶剂比和回流比对分离效果的影响，并考察能耗的影响，提出了萃取精馏工艺的最优操作方案，产品质量达到GB/T 3728-2007优等品标准，为过程的优化操作和设计提供依据。
１萃取精馏过程建模1.1Aspen Plus 简介Aspen Plus 是美国麻省理工学院于1970年后研制开发的，是一套具有准确单元操作模型和最新计算方法，基于稳态化工模拟、优化、灵敏度分析和经济评价的大型化工流程模拟软件。
它具有44多个单元操作模块和80多个物性和热力学模型，有多个物性数据库，比其他模拟系统包含更多的模型，支持整个工艺流程的模拟。
该软件功能强大、灵活方便、不仅可进行全装置物料平衡、热量平衡计算，还可以得到系统中各物流的物性，各冷热设备的热负荷曲线、各层塔板的汽液负荷、热力学性质和传递性质，它所具有的设计规定、灵敏度分析、工况研究及优化等高级功能为工艺模拟计算、工艺条件的优化提供了强有力的支持，该软件的应用极大地提高了炼油、化工工艺设计的水平和效率[12-15]。
ASpen模拟大作业-苯氧化制顺丁烯二酸酐工艺ASpen模拟
苯氧化制顺丁烯二酸酐工艺模拟The Simulation of Benzene Oxidation to Maleic anhydride processUsing Aspen一 设计条件苯氧化制顺丁烯二酸酐的工艺流程及部分工艺参数。
苯在HX1中蒸发，与压缩空气混合后进入加热炉HX2加热，然后送入反应器R1，发生以下反应：主反应：[]1k662423226166C H 4.5O C H O 2CO 2H O25143r 7.710exp C H RT+−−→++-=⨯ 苯 顺酐（）副反应：[]2k662227266C H 7.5O 6CO 3H O29850r 6.3110exp C H RT+−−→+-=⨯ 苯（）[]3k42322243423C H O 3O 4CO H O21429r 2.3310exp C H O RT+−−→+-=⨯ 顺酐（）[]4k66264225466C H 1.5O C H O H O27149r 7.210exp C H RT+−−→+-=⨯ 苯 醌（）反应器R1出口物流含有少量未反应的苯、顺丁烯二酸酐、醌和其他产物，经过冷却器HX3冷却后进入吸收塔T1。
在吸收塔T1中，蒸气进料与循环的有机溶剂（邻苯二甲酸二丁酯）接触，该溶剂吸收顺丁烯二酸酐、醌和未反应的苯。
吸收塔T1塔底产物被送到溶剂回收塔T2，其中邻苯二甲酸二丁酯作为塔底产物循环回收，并与补充溶剂混合后循环回吸收塔T1。
溶剂回收塔T2塔顶产物送至精制塔T3，精制塔T3塔顶得到含苯废水，塔底得到顺丁烯二酸酐。
精馏塔参数如附表所示，要求吸收塔T1塔底顺丁烯二酸酐回收率不小于0.99，溶剂回收塔T2塔底邻苯二甲酸二丁酯摩尔纯度不小于0.999，精制塔T3塔底顺丁烯二酸酐摩尔纯度不小于0.97。
反应动力学参数中活化能单位为kcal/kmol ，浓度为摩尔浓度kmol/m 3，反应相态为气相。
反应器为列管式反应器，反应类型选择Reactor with co-current thermal fluid ，反应热用循环的熔融盐（硝酸钠和亚硝酸钠的混合物）取出，传热系数为300W/(m 2·K)，管长3.2m ，管径25mm ，管数22100根，反应温度450~650℃，反应压力235kPa ，压降15kPa 。
低温甲醇洗工艺流程模拟中AspenPlus软件的应用
低温甲醇洗工艺流程模拟中Aspen Plus软件的应用摘要：在对低温甲醇洗工艺流程进行模拟的过程中，Aspen Plus软件最为常用。
为实现该软件的良好应用，本文特对其在低温甲醇洗工艺模拟中的具体应用进行分析，包括基本的软件概述及其在具体模拟中的应用分析。
希望通过本次的分析，可以为Aspen Plus软件的应用与低温甲醇洗工艺研究提供一定参考。
关键词：低温甲醇洗工艺；Aspen Plus软件；工艺流程；模拟前言：低温甲醇洗主要用来对高浓度酸性气体进行净化处理，此种工艺诞生于上世纪50年代，其操作温度是-75-0℃，压力是2.4-8.0MPa。
在通过该工艺进行净化处理之后，高浓度酸性气体中的硫体积分数将降至0.00001%以下，二氧化碳体积分数将降至0.001%以下。
目前，此项工艺已经在化工领域中得到了广泛应用，而基于Aspen Plus软件的工艺流程模拟也成为了化工行业与相关研究人员的关注重点。
尤其是基于Aspen Plus软件的低温甲醇洗净化处理工艺流程，更是受到了相关企业、研究者和工作人员的高度重视。
一、Aspen Plus软件概述Aspen Plus软件是一种通用形式的工艺模拟软件，该软件的研发单位是美国Aspen Tech公司，借助于该软件，可对炼油以及化工等多种工艺流程进行模拟计算。
在经历了几十年的应用和发展之后，Aspen Plus软件自身的功能得到了不断完善。
就目前的Aspen Plus软件来看，其主要功能包括多种物性参数、大量热力学模型、表征方法以及混合物数据等。
凭借着这些强大的计算与模拟功能，该软件已经成为了当今世界流程模拟中的标准软件，在炼油与化工等领域的工艺流程模拟中得到了广泛应用。
二、Aspen Plus软件在低温甲醇洗工艺流程模拟中的具体应用本次模拟研究中，主要通过四种方法对低温甲醇洗流程模拟过程中的Aspen Plus软件应用进行研究，第一是物性方法选择，第二是低温甲醇洗工艺流程模拟，第三是吸收塔塔板数量确定，第四是吸收剂用量确定。
原料物理性能检测方法
原料物理性能检测方法
1.密度和比重检测：常用于测量固体原料的密度和比重，一般使用密
度测量仪或天平进行测量。
对于液体原料，可以使用比重计来测量比重。
2.粒径分析：用于测量颗粒状原料的颗粒大小。
常见的方法包括筛分法、激光粒度分析法和显微镜观察等。
3.粉末流动性检测：用于评估粉末原料的流动性能。
常见的方法有角
度仪法、流动度仪法和震荡漏斗法等。
4.热性能检测：用于测量原料在加热或冷却过程中的热性能。
包括热
导率、热膨胀系数、熔点和玻璃转变温度等。
5.电性能检测：用于测量原料的电导率、介电常数和电阻率等电性能。
常用的方法包括四电极法、电桥法和电导仪法等。
6.强度和硬度检测：用于评估固体原料的强度和硬度。
常见的方法有
抗拉强度测试、压缩强度测试和硬度测量等。
7.粘度检测：用于测量液体原料的粘度。
常见的方法有旋转式粘度计法、滴定法和流变学法等。
8.界面张力检测：用于测量液体原料与气体或其他液体之间的界面张力。
常用的方法有悬滴法、悬浮法和自由浮体法等。
9.拉伸性能检测：用于评估原料在受拉伸力作用下的性能表现。
常见
的方法有拉伸试验和剪切试验等。
10.弹性模量检测：用于测量原料的弹性模量，以评估其弹性性能。
常用的方法有压缩模量测定和弹簧振子法等。
以上是一些常用的原料物理性能检测方法，不同的原料可能需要使用不同的检测方法进行检测。
根据实际需要，可以选择合适的方法对原料的物理性能进行检测和评估。
Aspen Plus在无机盐工艺开发与设计中的应用(Ⅰ)基础物性数据
Aspen Plus在无机盐工艺开发与设计中的应用(Ⅰ)基础物性数据王红蕊;沙作良;王彦飞【摘要】准确而可靠的基础物性数据对化工工艺的开发和设计是非常重要的.Aspen Plus具有丰富的物性数据和一套比较完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型,可以利用它获取所需的基础物性数据.因此介绍了利用Aspen Plus 软件获取无机盐重要物性数据的方法.无机盐重要物性数据包括热力学性质数据、传递性质数据、相平衡数据等.经软件查询数据与文献数据比较,使用Aspen Plus 获取的基础物性数据准确可靠,可以快速地为无机盐工艺开发与设计提供服务.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)013【总页数】3页(P11-12,24)【关键词】Aspen Plus;基础物性数据;无机盐;工艺开发与设计【作者】王红蕊;沙作良;王彦飞【作者单位】天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457【正文语种】中文【中图分类】O061在化工过程的开发、研究与工程设计工作中，准确而可靠的物性数据是非常重要的。
化工物性数据绝大部分是各种纯物质或混合物的物理和化学性质，主要由以下几部分组成:①基础物性常数，如 pH、沸点、熔点、凝固点、临界性质等;②热力学性质，如pVT性质、比热容、各种焓和熵等;③微观参数，如偶极矩等;④传递性质，如粘度、导热系数、表面张力、扩散系数等;⑤相平衡数据，如汽液平衡、液液平衡、固液平衡等［1］。
对于无机电解质来说，pH、泡点、溶解度、密度、粘度、比热容、导热系数、热焓及活度系数等数据是电解质溶液理论的基础也是无机盐工艺开发与设计的重要基础。
获取物性数据最直接的方法是通过实验和查阅文献，此方法较麻烦，耗时且工作量大［2］。
物性方法的选择
2.1、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2.2、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-Random Two Liquid）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2.3、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、SOUR WATER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≤13.6MPaSOUR WATER含有H2S、NH3、CO2、H2O物系的计算。
温度20—150℃；压力≤0.345MPa （原始关联式）；压力≤19.3MPa（修正Van Der Waals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。
ASPEN物性方法选择
第3页
液体活度系数性质方法
液体活度系数模型
NRTL UNIFAC UNIQUAC VAN
LAAR WILSON
汽相状态方程
理想气体定律 Redlich-Kwong
Redlich-Kwong-Soave
结构输入
物性推算（2）
结果
第 15 页
谢谢！
ASPEN物性方法选择
物性模型
第2页
状态方程模型
1、IDEAL理想状态性质方法
用于气相和液相处于理想状态的体系（如减压 体系、低压下的同分异构体系）
2、用于石油混合物的性质方法：BK10、CHAO-SEA、
GRAYSON 用于炼油应用它能用于原油塔、减压塔和乙烯装置的部分工艺过程
3、针对石油调整的状态方程性质方法：PENG-ROB、
Nothnagel Hayden-O Connell HF状态方程
第4页
如何选择热？
非极性
非电解质
WILSON NRTL UNIQUAC和它们的 变化等等
电解质？ 电解质
ELECNRTL
真实 真实或虚拟？
虚拟&真实
PENG-ROB RK-SOAVE
第 10 页
物性的查询
运行tool中的检索参数结果
第 11 页
参数的输入
第 12 页
参数回归
已知实验数据（如蒸汽压） 演示 已知平衡数据（T－XY)回归wilson参数, 即回归Aij，Aji,Bij,Bji 演示
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物性推算（1）
输入化合物组份 输入已知的物性
ASPEN复习点
Aspen Plus要点化工过程模拟可分为稳态模拟和动态模拟两类，通常所说的化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟。
流程模拟实际上是使用计算机程序定量计算一个化学过程中的特性方程。
其主要过程是根据化工过程的数据，采用适当的模拟软件，将由多个单元操作组成的化工流程用数学模型描述，模拟实际的生产过程，并在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果。
模拟过程所涉及的化工过程中的数据一般包括进料的温度、压力、流率、组成，有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及相关的设备参数。
化工过程模拟的功能：科学研究、开发新工艺；设计；改造；生产调优、故障诊断。
Aspen Plus是一款功能强大的集化工设计、动态模拟等计算于一体的大型通用流程模拟软件。
主要有三部分组成：物性数据库；单元操作模块；系统实现策略。
系统实现策略包括：数据输入；解算策略；结果输出。
Aspen Plus具有以下特性：具有最完备的物性系统，可以处理固体以及电解质体系；具有完整的单元操作模型库，可以模拟各种操作过程，可以完成单塔至整个工艺装置的模拟；具有快速可靠的流程模拟功能；具有先进的计算方法，具有最先进的流程方法，同时还可以进行过程优化计算。
Aspen Plus的主要功能：最工艺过程进行严格的质量和能量平衡计算；可以预测物流的流率、组成以及性质；可以预测操作条件、设备尺寸；可以减少装置的设计时间并进行装置各种设计方案的比较；帮助改进当前工艺。
Apw格式是一种文档文件，系统采用二进制存储，包含所有输入规定、模拟结果和中间收敛信息；bkp格式是Aspen Plus运行过程的备份文件，采用ASCǁ存储，包含模拟的所有输入规定和结果信息，但不包含中间的收敛信息；apwz是综合文件，采用二进制存储，包含模拟过程中的所有信息。
物性方法是指模拟计算中所需的物性方法和模型的集合。
物性方法的选择是决定模拟结果准确性的关键步骤。
Aspen Plus中的主要物性模型分为：理想模型、状态方程模型、活度系数模型和特殊模型。
2024年PROII基础培训教程
PROII基础培训教程引言流程模拟是化学工程与工艺领域中至关重要的工具，它允许工程师在设计、操作和优化化工过程时进行详细的预测分析。
ProcessIndustryPractices(PROII)是一种广泛使用的流程模拟软件，它为工程师提供了一个全面的平台，以模拟和分析各种化工过程。
本教程旨在为初学者提供PROII的基础知识，通过系统的学习和实践，使读者能够掌握该软件的基本操作，并能够进行简单的流程模拟。
第一部分：PROII软件概述1.1软件背景ProcessIndustryPractices(PROII)是由AspenTechnology公司开发的一款化工流程模拟软件。
它自1982年推出以来，已经在全球范围内的化工、炼油、石化等行业中得到了广泛的应用。
PROII以其强大的物性数据库、精确的单元操作模型和用户友好的界面而闻名，是化工工程师进行流程模拟和优化的首选工具。
1.2软件功能PROII软件提供了从物料平衡、能量平衡到设备尺寸计算等全方位的模拟功能。
其主要功能包括：物性计算：软件内置了广泛的物性数据，能够计算纯物质和混合物的热力学性质。
单元操作模拟：提供多种单元操作的模型，如反应器、塔器、换热器等，用于模拟实际工艺流程。
流程分析和优化：可以对整个工艺流程进行分析，进行灵敏度分析和优化操作。
数据集成：能够与其他软件如Excel、数据库等进行数据交换，方便数据管理。
1.3软件界面PROII的用户界面设计直观，主要分为菜单栏、工具栏、流程图绘制区、数据输入区和输出窗口。
用户可以通过拖拽方式在流程图绘制区添加单元操作，并通过数据输入区输入相应的参数。
第二部分：PROII基本操作2.1软件启动与新建项目启动PROII软件。
选择“新建项目”选项，输入项目名称和保存位置。
在弹出的对话框中设置单位系统和物性方法。
2.2流程图的绘制使用工具栏中的绘图工具绘制流程图。
添加单元操作：通过菜单或工具栏选择单元操作，拖拽到流程图中。