PROII基础入门.ppt

PRO II基础入门 叶剑云华南理工大学 第一章化工流程模拟 什么是化工流程模拟 化工流程模拟是一种高科技手段 它根据化工单元过程和热力学的基本方程 应用现代数学方法 通过计算机模拟实际的化工生产过程 即在计算机上准确地 再现 实际生产过程 得到详细 完整的物料平衡和热量平衡数据 由于过程流程模拟技术能够反映传统技术难以实现的单元装置的静 动态特征 因此越来越受到石化领域设计与开发人员的重视 广泛地应用于石油 化工 制药 冶金等重要行业中 化工过程模拟技术的应用 流程模拟技术一般都采用序贯模块法 通过严格的质量和能量平衡 相态和化学平衡 去预测一个工艺过程的表观现象 主要可以解决以下工程问题 可为工程设计提供基础数据可以对生产过程中的故障进行模拟诊断在新产品开发过程中 通过流程模拟可以为新产品开发研制提供极大的便利可以对现有装置进行生产能力的标定 来帮助寻找系统的 瓶颈 部位 第二章流程模拟软件的算法 化工模拟系统的结构 稳态过程模拟的解法 1 序贯模块法特点 模型和解法合二为一优点 计算方法易实现 稳定可解 2 联立方程法特点 模型和解法分开 对计算方法要求高 一般采用SQP法 Sequentialquadraticprogramming优点 快速 灵活的自变量和应变量定义 3 联立模块法试图综合序贯模块法和联立方程法的优点而提出的化工流程计算方法 也称为二水平算法交替使用两种模型 流程水平上的简化模型和模块水平上的严格模型简化模型由线性化的单元设备模型和连接方程组成 严格模型即序贯模块法中使用的传统的组成 严格模型即序贯模块法中使用的传统的单元设备模型 利用它们并借助某种数值扰动技术求取线性化单元设备模型中的所有系数 第三章PRO II功能简介 PRO II软件介绍 PRO II软件是SIMSCI公司开发的大型流程模拟软件 用数学模型描述和模拟整个工艺流程及各单元 PRO II综合了巨大的化学组分库和热力学方法 PRO II在化学 石油 天然气 合成燃料工业等方面可提供复杂 正确及可靠的模拟功能 PRO II主要用于化工流程的稳态模拟 稳态热量和物料平衡模拟 PRO II不仅可以为化工流程设计提供数据 还可以对于现有流程进行优化 提高企业效益 PRO II软件界面 PRO II软件模块 传热模块简单换热器严格换热器空气换热器 火焰加热器 液化天然气换热器压力变化模块压缩机膨胀机泵阀门管道 PRO II软件模块 反应器模块生产能力类反应器 1种 热力学平衡类反应器 2种 化学动力学类反应器 3种 分离模块闪蒸精馏吸收萃取其中精馏塔是炼油行业中最重要也是最难的掌握的模块 第四章过程模拟的基本步骤 化工过程模拟的七个基本步骤 实例 深冷车间模拟 Part1 建立流程图下图是深冷车间的流程图流程共4个模块 应用界面右边的导航条建立流程图添加模块时左键点击导航条相应的模块 光标变成在操作窗口空白处 左键点击放置的位置添加物流时左键点击 光标变成在合适位置点左键不放 拖动至合适位置再放开可对模块及物流重命名完成图如下 设置单位制点击菜单上的 弹出对话框 Table1 定义组分点击菜单栏上的 弹出对话框 选择热力学方法点击菜单栏上的 弹出对话框对于轻烃系统 可选择PR方程或SRK方程点击进入修改点击修改传输性质 输入物流数据双击红色标记的物流 弹出物流输入对话框 输入过程单元数据双击相应的模块进入对话框 输入相应的操作参数 运行并查看结果当所有的参数均输入后 变成 表示可以运行了点击运行后 如果收敛则流程图变蓝 否则变红 这时就需要查找哪个参数输入有误现在图形为蓝色 表示模拟收敛了 点击查看运行结果输出报告分为四个部分 关键字 KEYWORD 历史记录 CALCULATIONHISTORY 目录 CONTENTS 结果 RESULT TITLEDIMENSIONMETRIC PRES KPA STDTEMP 0 STDPRES 101 325SEQUENCESIMSCICALCULATIONRVPBASIS APIN TVP 37 778COMPONENTDATALIBID1 N2 2 CO2 3 METHANE 4 ETHANE 5 PROPANE 6 IBUTANE 7 BUTANE 8 IPENTANE 9 PENTANEPETRO10 C6PLUS 691 249 99THERMODYNAMICDATAMETHODSYSTEM PR TRANSPORT PETR SET PR01 DEFAULTSTREAMDATAPROPERTYSTREAM S1 TEMPERATURE 50 PRESSURE 1520 PHASE M RATE GV 1E6 COMPOSITION M 1 1 2 1 6 3 72 5 4 11 5 5 6 75 6 1 25 7 3 8 0 55 9 1 1 10 0 75 NORMALIZEUNITOPERATIONSFLASHUID D 1FEEDS1PRODUCTV S2 L S3ISOTEMPERATURE 30 PRESSURE 1500PUMPUID P 1FEEDS3PRODUCTM S8OPERATIONEFF 65 PRESSURE 3900COMPRESSORUID C 1FEEDS2PRODUCTV S4OPERATIONCALCULATION ASME PRES 4250 EFF 72HXUID HX 1HOTFEED S4 M S5 DP 35OPERHTEMP 45FLASHUID D 2FEEDS5PRODUCTV S6 L S7ADIABATICEND 如果觉得报告内容太多 也可单独查看某一模块或物流的结果 先选中需要查看的模块 再点击即可查看结果或右键点击需要查看的模块 选择DataReviewWindow FlashDrum D 1 FeedsS1ProductsS2S3UserInputCalculated Temperature C30 0030 00Pressure KPA1500 001500 00PressureDrop KPA20 00Duty M KCAL HR 12 2257 第五章深入提高 深冷车间模拟 Part2 继续完成深冷车间的模拟流程灰色部分表示前面已经建立的流程 在此基础上再完成黑色部分的流程 操作参数 3 冷端为制冷剂 丙烷 运行 查看结果 PAGECONTENTS 1COMPONENTDATA2CALCULATIONSEQUENCEANDRECYCLES3FLASHDRUMSUMMARY4VALVESUMMARYCOMPRESSORSUMMARY5UNIT2 C 1 PUMPSUMMARY6UNIT1 P 1 HEATEXCHANGERSUMMARY7UNIT5 HX 1 8UNIT6 HX 2 9UNIT7 HX 3 10STREAMMOLARCOMPONENTRATES12STREAMSUMMARY 4 深冷车间模拟 Part3 继续完成模拟流程假如HX 3的制冷剂不是纯丙烷 而是混合物 表4 为了确保HX 3的出口温度为 26 我们需要知道混合物的流量为多少这时不能再用公用工程来计算 而是用一股物流来代替应用反馈控制模块来计算混合物流的流量 去除HX 3的公用工程 添加控制器模块输入S15的物流数据 流量可随便输入一个数字 但为了收敛容易些 最好给一个合理的初值 可参考先前计算得到的公用工程的流量控制S10的温度为 26 改变S15的流量 双击控制器 弹出反馈控制器的对话框点击Specification下的Parameter 选择需要控制的物流S15 再点下面的Parameter选择控制的参数 这里是Temperature 目标温度为 26 点击Variable下的Parameter输入改变的变量这里为流量 查看运行结果点击菜单栏的Output 在下拉菜单中选择StreamPropertyTable 再在窗口空白处点左键放置结果表可以修改查看的内容 双击表格 弹出的对话框中修改 深冷车间模拟 Part4 继续完善深冷车间模拟 这次加上一个塔和压缩机 所有气相作为一个产品 所有液相作为另一个产品 塔的参数和压缩机参数PROII塔的计算默认是用理论板进行计算 一块板就是一个理论平衡级但实际塔板的效率不可能达到100 因此需要将实际板折算成理论板该塔的实际板数为22 效率为55 折算理论板为12 塔釜再沸器算一块理论板 5 塔参数的输入双击流程图上的塔模块 弹出对话框 对话框中红色表示必须输入 绿色表示选择输入 蓝色表示已经输入 其它的按需要输入 查看塔模拟结果 温度及气液负荷分布点击Output 在下拉菜单中选择GeneratePlot 第六章塔设计初步 深冷车间模拟 Part5 假如附近一家化工厂关闭了 有一些塔设备还可用并且价格很便宜 你的工厂与另外一家公司联合对深冷车间进行扩张扩张后的流程图如下进料为你的工厂原有的液相产品和另外一家工厂的气相产品的混合物 但是存在一个问题 你不知道分离该混合物需要多少塔板数 因此需要你设计出扩张的塔的参数 如塔板数 进料位置 再沸器及冷凝器负荷等 以便进行改造PROII提供Shortcut模型 该模型并不需要提供塔板数 而是根据进料及分离要求算出所需的最小理论板数和进料位置以Shortcut模型算出的塔板数作为初值 再用严格模型进行核算最佳进料位置可用灵敏度分析 CaseStudy 来计算 使塔负荷在一定分离要求下最小 进料的情况如下表 按照流程图建立Shortcut模型的流程图 6 7 塔的操作参数及减压阀参数 8 9 Shortcut模型参数方法输入同上 只是界面及所需输入的参数不一样T 2S T3 S T4 S分别为脱乙烷塔 脱丙烷塔 脱丁烷塔 运行结果计算得到最小理论板 而实际通常取最小值的2倍 选择较为合理的塔板数进行严格模型的核算 UNIT1 T 2S SUMMARYOFUNDERWOODCALCULATIONSMINIMUMREFLUXRATIO2 06362FEEDCONDITIONQ1 41927FENSKEMINIMUMTRAYS12 15899THEORETICALTRAYS2 00 M MINIMUMTOTALFEEDR R MINM M MINREFLUXDUTY M KCAL HRTRAYSTRAYRATIOCONDENSERREBOILER 1891 9771 5004 081 1 007E 002 597E 0021111 4681 7503 029 7 472E 012 338E 0024131 2852 0002 651 6 539E 012 244E 0027141 1632 2502 400 5 921E 012 182E 0030161 0782 5002 224 5 486E 012 139E 00 UNIT3 T 4S SUMMARYOFUNDERWOODCALCULATIONSMINIMUMREFLUXRATIO1 23001FEEDCONDITIONQ0 69527FENSKEMINIMUMTRAYS12 92668THEORETICALTRAYS2 00 M MINIMUMTOTALFEEDR R MINM M MINREFLUXDUTY M KCAL HRTRAYSTRAYRATIOCONDENSERREBOILER 19102 1851 5002 688 2 813E 002 439E 0023121 5681 7501 928 2 233E 001 860E 0026141 3442 0001 653 2 024E 001 651E 0029161 1962 2501 471 1 885E 001 512E 0032171 0942 5001 346 1 789E 001 416E 00 UNIT2 T 3S SUMMARYOFUNDERWOODCALCULATIONSMINIMUMREFLUXRATIO2 30177FEEDCONDITIONQ0 68238FENSKEMINIMUMTRAYS11 60873THEORETICALTRAYS2 00 M MINIMUMTOTALFEEDR R MINM M MINREFLUXDUTY M KCAL HRTRAYSTRAYRATIOCONDENSERREBOILER 1781 9501 5004 488 3 121E 002 731E 0020101 4541 7503 348 2 472E 002 083E 0023111 2772 0002 939 2 240E 001 851E 0026131 1592 2502 668 2 086E 001 697E 0029141 0752 5002 475 1 976E 001 587E 00 严格模型核算应用前面shortcut模型运算的结果作为初值 用严格模型来核算还要进行水力学核算 10InitialEstimates 水力学核算 模拟结果 求最佳进料位置 应用CaseStudy 点进入灵敏度分析的对话框以T 2为例说明要进料位置为变量 输出回流比 塔顶负荷和再沸器负荷 查看结果可以查看数字结果 也可以对结果作图从结果可以看出 第10块板为最佳进料位置 VALUESOFDECLAREDRESULTSCYCLEREFLUXHDUTYCDUTYNUMBERMOLEM KCAL HRM KCAL HR Base3 62882 4904 0 8937121 54717 3028 5 704127 01433 3485 1 751433 96972 5776 0 9811410 00343 6901 2 492253 15822 3747 0 778063 38582 4305 0 833873 97392 5753 0 978785 14002 8624 1 265897 57993 4633 1 86671013 43864 9057 3 30941131 54659 3630 7 7673 VALUESOFMANIPULATEDPARAMETERSCYCLEFLOACATIONNUMBER Base13 000012 000024 000036 000048 0000510 0000612 0000714 0000816 0000918 00001020 00001122 0000 第七章PROII在常减压装置中的应用 原油蒸馏塔 进料原油分析数据 汽提蒸汽产品流率 压力分布中段回流数据 建立流程模拟前回答以下问题 选择什么样的热力学方法哪种计算方法最适合主塔和侧线塔的计算我们需要计算加热炉的负荷 但怎样在没有塔釜回流的计算需要选择什么样的工艺规定和变量 GS方程可以很好地模拟原油