PRO2软件应用

PRO II 软件应用 一 一 PRO II软件简介软件简介 一 软件发展简介 2013 年 7 月 法国施耐德电气 Schneider Electric 着手以 33 亿英镑 50 7 亿美 元 收购英国工程公司 Invensys Invensys 英维斯 是一家从事生产技术与能源管理的 国际化公司 专门致力于帮助各企业改善效率 提高效能及增加收益 总部设在英国伦敦 在全球大约有 4 万多名雇员 主要业务分四块 Industrial Automation 控制系统 Energy Controls 能源管理 Appliance 设备 Software 工业软件 PRO II 通用性的化工稳态流程模拟软件 归类于 Software 工业软件中设计类 可广 泛应用于各种化学化工过程的严格的质量和能量平衡计算 从油气分离到反应精馏 PRO II 是一个历史最悠久的通用化工稳态流程模拟软件 最早起源于 1967 年 SimSci 公司开发的世界上第一个炼油蒸馏模拟器 SP05 1973 年 SimSci 推出基于流程图的模拟 器 1979 年 又推出基于 PC 机的流程模拟软件 Process 即 PRO II 的前身 并很快成为 该领域的国际标准 自此 PRO II 获得了长足的发展 客户遍布世界各地 目前 最新版 本为 V9 2 早期的 Pro II 是 Dos 系统操作的 看不到流程图 一切输入 输出信息都在字符段里 随着计算机技术的发展和软件技术的进步 九十年代出现了可以直接看到流程图的 Pro II 为了有别于早期的 Pro II 刚出现图面界面的 Pro II 软件被称为 Pro II with Provision 软件 Provision 图形界面是建立和修改流程模拟和复杂模型的理想工具 用户 可以很方便地建立某个装置甚至是整个工厂的模型 并允许以多种形式浏览数据和生成报 表 二 PRO II 安装 正版 插入光盘后 会自动运行 Autorun exe 安装 默认点下一步即可 安装完成后 在 USB 口插入加密狗即可正常启动运行 或运行 Simsci Pro II 程序后 出现注册窗口时 选择 License File 然后选择光盘授权文件下的 License dat 即可 特别版 以下安装步骤适用于 PRO II 9 2 版本 并不能保证每台计算机安装后都能使用 1 下载安装包 如有需要 进行解压缩 2 创建 C Program Files IPASSI Security Flexlm95 复制安装包文件中的 lmtools exe lmgrd exe ipassi exe ipassi lic debug log 没有可以自己创建 注 意后缀名 至该路径下 3 打开 lmtools exe 找到 system settings 选项卡 查看 computer hostname 并 记住该名字 例如 zhangsan 4 点击 setup exe 进行安装 提示需先安装 Microsoft 2005 C Redistributable Microsoft 2008 C Runtime 与 DotNet 3 5 SP1 三款组件 在安装包中有以上三款组件的安装文件 点击 Install 按钮可自动安装 5 待以上组件安装完毕 将弹出 PRO II 本身的安装界面 点击 Next 继续安装 弹出安装许可协议 接受协议后点击 Next 继续安装 弹出安装路径选择 确定后点击 Next 继续安装 弹出安装类型选择 选择 Typical 后点击 Next 继续安装 弹出密保类型选择 选择 FLEXlm9 5 并在下面许可服务器处填写 zhangsan zhangsan 为第三小节所记的计算机名 安装向导结束 点击 Install 确认安装 等待一段时间后点击 Finish 结束安装 6 按提示重启电脑后 打开 C Program Files IPASSI Security Flexlm95 以记事 本程序打开 ipassi lic 将第一行改为 Server zhangsan Any zhangsan 为第三小节所记 的计算机名 保存后关闭 再次运行 lmtools exe 按图 1 进入 Config Services 选项卡 进行配置 配置完毕点击 Save Service 保存配置 之后按图 2 进入 Start Stop Reread 选 项卡进行配置 先点击 Start Server 再点击 ReRead License File 下方显示 Reread Server License File Completed 后完成全部配置 关闭 lmtools exe 后即可正常使用 PRO II 9 2 版本 二 PRO II 使用基础 一 启动界面 PRO II 界面有一个独到的特点 按钮 图表以及某些情况下整个屏幕 都被红 绿 蓝 黄 灰 黑六种颜色之一圈住 这些颜色 表示不同的状态 每种颜色的含义如表一所示 红色 表示必须输入的数据 状态等 绿色 默认数据 可选择输入 蓝色 用户已输入的数据 黄色 有问题的数据 警告所输入的数据超出正常范围 灰色 不可用数据 黑色 无需输入数据 二 菜单介绍 1 进入软件后 初始菜单大多处于未激活状态 需要新建或打开流程后才能激活 2 点击 File New 或新建流程 点击 File Open 或查找路径打开已有流程 3 新建流程后 其他菜单按钮均变为激活状态 各个按钮呈不同颜色 其中绿色按钮 处于默认数据 有些需要根据使用习惯或操作要求进行更改 红色按钮需要输入数据 4 单位窗口 单位按钮呈绿色 默认为英制单位 点击 initialize from UOM Library 后有英制单位 公 制单位和国际制单位三种可供选择 可按使用习惯选择 选择后也可对个别单位自定义调 整 5 组分窗口 组分按钮呈红色 须输入组分 在组分输入位置输入所需组分后点击 Add 即可完成组 分输入 天然气常用组分定义 依次输入 C1 甲烷 C2 乙烷 C3 丙烷 IC4 异丁 烷 NC4 正丁烷 IC5 异戊烷 NC5 正戊烷 NC6 正已烷 NC7 正庚烷 O2 氧气 N2 氮气 CO2 二氧化碳 H2O 水 输入后显示如下 6 热力学窗口 热力学按钮呈红色 须自行选择 一般热力学方程及适用场合如下 SRKM PRM SRKS 含有水 甲烷及其它极性组分的物系 GLYCOL TEG 脱水 治理芳烃排放 AMINE 天然气脱硫 SRK PR 所有类型的化工装置 低温过程 SRKK IGS SRKM SRKS 适用于轻组分在水中的溶解度尤为重要的场合 一般常用的热力学方程为 SRK 选择 Most Commonly Used 下的 Soave Redich Kwong 选择后后显示如下 7 PFD 面板 PFD 面板按钮呈黑色 里面包括各种流程模块 按需要可输入至少一条物流或一套复 杂的装置 其下又分多个种类 常规 压变 塔器 反应器 换热器等 其中物流线在各 个面板中都有 物流线是连接各个模块的必要部分 根据流程需要 一套流程至少要定义 一条原料物流线 定义内容包括温度 压力流量及组成 连接各模块的物流线不需要定义 在流程中各模块全部设定好后可自动计算生成 1 常规面板 常规面板中包括框图 闪蒸罐 混合器以及分配器 框图中可包括多种单元 一般是为了使流程图条理更清晰时使用 闪蒸罐用于物流在不同条件下的多相分离 设定条件包括温度 压力 露点 泡点等 也可单纯作为改变温度压力的单元 出口仅单个物流 使用 混合器用于将不同物流混合在一起 分配器用于将单股物流分为不同流量的多股物流 2 压变面板 压变面板中包括压缩机 膨胀机 泵 阀及管线 压缩机用于模拟压力改变过程中的单级等熵压缩 对于多级等熵压缩可用串联的单级 等熵压缩模拟 压缩机可设定出口压力 压力增量 功耗或是输入特性曲线 并通过设定 出口温度或效率 拟合实际工况 压缩机模块中还有个简单的热交换模型 后冷器 使得压缩机出口的物流温度和压 力达到所规定的要求 膨胀机用于气体的膨胀 可设定出口压力 压力比 压降 功耗及绝热效率 泵的主要用途是提供把液体从一个位置送到另一个位置所需的能量 作用的结果即提 升液体的位置高度 提高液体的流速或增大液体的压力 阀门模型有 种应用方式 一是绝热闪蒸到指定出口压力 一是指定压降 管线用于计算单元设备之间的压降或根据压降决定所需管道的尺寸 主要计算方法 1 给定管道尺寸 计算压降 从进口开始计算 2 给定管道尺寸 计算压降 从出口逆向计算 3 选择合适的管道尺寸 使得满足规定的管道压降或速度限制等条件 3 塔器面板 塔器面板中包括分馏塔 侧线及简易塔 分馏塔功能最全 可用于精确计算精馏塔 吸收塔 板式塔或填料塔 萃取塔的分 离能力和设备参数 该模块同时联解物料平衡 能量平衡和相平衡关系 用逐板计算方法 求解给定塔设备的操作结果 侧线用于补足分馏塔 当塔器较为复杂时使用 简易塔用于根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比最小理论板数 给定回流 比下的理论板数和加料板位置 4 换热面板 换热面板中包括简单换热器 严格换热器 空气换热器 液化天然气换热器及火焰加 热器 简单换热器用于加热或冷却一股流体 或进行两股流体之间的热量交换 即进行简单 的热量衡算 而不涉及换热器的具体结构 简单换热器可定义冷侧流体 热侧流体 冷侧流体 热侧流体的压降 冷侧流体 热 侧流体的热力学模型 冷侧流体或热侧流体的热状态 换热器的热交换形式 逆流 并流 和换热器的结构 壳程数 管程数 或对数平均温差校正因子等 严格换热器用于对管壳式换热器的单相 冷凝或蒸发等过程进行热量衡算 计算类型 分为预测型 设计型 预测型 已知单元换热面积 热阻 计冷热流体的出口温度和换热器的热负荷 设计型 指定换热器的热负荷或冷 热 体的温度 根据热阻计算换热器的换热面积 或根据换热面积计算热阻 严格换热器除了可定义简单换热器的内容外 还可以定义换热面积 管束结构 换热 器材质等数据 空气换热器以空气为冷却介质 空气走壳程 液化天然气换热器模拟低温过程的换热 如空气分离等 也可作为两个以上物流换热 的换热器使用 火焰加热器模拟利用燃料加热流体的过程 一般应用以上四类单元模块即可搭建出适用于分公司的流程图 其余面板中仅有少量 在涉及高级应用时才会用到 三 PRO II 应用实例 根据以上对模块的了解 下面开始搭建一套浅冷装置的流程图 浅冷装置的范例流程 如图 5 3 1 所示 这是一套丙烷制冷的浅冷流程 现在规定初始条件 装置处理量为 30 万方 天 来气温度为 20 压力 50kPa 组分见下表 检验项目检验结果 C1 V V 79 78 C2 V V 4 61 C3 V V 4 63 iC4 V V 0 66 nC4 V V 2 13 iC5 V V 0 47 nC5 V V 0 77 C6 V V 0 56 C7 V V 0 12 O2 V V N2 V V 2 70 CO2 V V 3 57 H2O待加入 设定各段管线没有压降 换热器 闪蒸罐压降统一定为 10kPa 压缩机一级出口压力 为 380kPa 二级出口压力为 1500kPa 压缩机效率为 70 空冷器出口温度为 40 水冷 器出口温度为 25 丙烷蒸发器出口温度为 35 外输气温度为 5 轻烃换热温度为 10 轻烃闪蒸压力为 1000kPa 轻烃泵出口压力为 1500kPa 级间分离器 机后空冷器 2 级间空冷器 1 级间空冷器 入 口 分 离 器 入 口 分 离 器 来气分离器 来气分离器 1 天然气压缩机2 天然气压缩机 水冷器 级间分离器 天然气来自界区 去站外排污池 湿气放空去火炬 二级三相分离器 收集器 P 201 3P 201 2P 201 1 烃气换热器 贫富换热器 轻烃闪蒸罐 一级三相分离器 冷凝器 经济器 蒸发器 循环冷却回水 循环冷却水 乙二醇闪蒸罐 2 乙二醇泵 MM 1 乙二醇泵 再沸器 乙二醇换热器 H 401 压力排污罐 循环冷却水 循环冷却回水 循环冷却回水 循环冷却水 天然气出装置 轻烃去罐区 轻烃罐区 压缩机 下面开始搭建流程 1 新建流程 2 修改单位为国际制 温度及压力单位自定义为 与 kilopascal gauge 由于天然气分 公司气相标准状态采用 20 101 33kPa 而不是正常标准状态的 0 101 33kPa 故 Standard Conditions 中的标准温度须由 273 15K 改为 293 15K 3 定义组分 如上一节所述输入 4 选择热力学方程 选择 SRK 5 将图 5 3 3 中的主要设备全部加入 并列设备按单个处理 乙二醇系统由于计算热力学 方程与浅冷不同 故不列入主要设备中 加入 8 个闪蒸罐 包括来气分离器 入口分离器 级间分离器 一级三相分离器 二级三 相分离器 轻烃闪蒸罐 压力排污罐 轻烃储罐 加入 1 个框图 内部作为丙烷制冷单元 加入 2 个分配器 一个用作入口气放空分流 一个用作制冷单元分流 加入 1 个混合器 用作制冷单元分流汇合 加入 2 个压缩机 作为天然气压缩机一级压缩与二级压缩 加入 1 个泵 作为轻烃泵 加入 5 个简单换热器 仅涉及热负荷计算时 包括级间空冷器 机后空冷器 水冷器 贫 富换热器 烃气换热器 完成以上步骤后显示如下 6 按流程将各设备用物流线连接起来 连完之后显示如下 其中框图需要双击进入建立丙烷制冷系统 双击进入后显示如下 丙烷制冷系统包括压缩机模块 2 个 经济器出口气相进入压缩机中段 故将压缩机分 为二级压缩 换热器模块 2 个 闪蒸罐模块 1 个 加入模块后用物流线将各模块连接好显 示如下 7 流程图完成后 图中呈红色的模块都需要输入数据 1 物流线 需要输入数据的物流线有 3 个 原料气物流 水物流以及丙烷制冷系统中的循环丙烷 物流 原料气 由于原料气化验结果中没有水 但实际生产中有水 需要单独加入水的物流 原料气 中含水为当前温度下的饱和水 因来气分离器有分水功能 可在此多输入一些水 非饱和 状态的水会从来气分离器分离掉 丙烷制冷系统中的丙烷理论上为循环物流 在存在损失的情况下每隔一段时间补充部 分丙烷 模拟计算时按照没有损失考虑 这里需先以非循环模式