PROII与石油化工工艺过程模拟计算

1、iPRO/II与石油化工工艺过程模拟计算一、PRO/II 简介1.1、概述PRO川软件是美国SIMSCI公司推出的微机版本石油化工工艺流程模拟软件，该软 件具备有丰富的物性数据库和热力学方程供用户描述不同状态下的流体热力学过程，对多种炼油、化工工艺过程具有广泛的适应性。该软件不仅可以作为新设计炼油、化工工 艺装置的工艺流程模拟软件，同时作为装置标定计算、设备核算的软件。PRO川软件在我国的应用十分广泛，其中DO繇统的V3.3、V4.02版本和WINDOWS操作系统的V4.13 WITHPROVISION/2.0以上版本是比较常用的。PRO川软件是很多炼 油、化工等设计院进行工艺设计的首选工艺模

2、拟软件之一，同时也是炼油、化工等生产 单位进行装置标定计算、设备核算的首选工艺模拟软件之一。在实际工作中，有很多时候会遇到解决装置“瓶径”的问题，而塔设备往往是需要 进行标定或核算的重要设备之一，这时应用PRO川软件提供的精僻、吸收、萃取等单 元操作过程的严格计算方法进行单塔模拟计算或全流程模拟计算是非常方便的。1.2、主要计算模块或计算单元简介）丁与模块名称主要功能一、常用模块1FLASH闪蒸进料计算、气液分离、多相分离计算。2DISTILLATION怖留精僻、吸收、萃取等分离过程的严格法计算。3SIDE COLUMN线汽提用丁复杂塔的侧线汽提塔计算。4MIXER/昆合器用丁物流混合过程计算

3、，拟混合的物流数不限。5SPLITTER/3O物流分流计算。6SIMPLE HX简单换热器无结构参数限制的换热器计算。7RIGOROUS HX/格换热器含结构校核的换热器计算。8COMPRESSORS气体提高压力计算。9EXPANDO膨胀机气体膨胀制冷计算。10PUMPS液体输送计算。11VALVE周减压或液体节流计算。12CONTROLLERS器控制工Z参数值计算，如：进料温度等。13OPTIMIZER优化器优化工艺参数，如进料位置等。14CALCULATORS器物流、工艺参数的分布和分配计算。15STREAM CALCULATOR/计算器物流中组份分布和分配计算。2）丁与模块名称主要功能1

4、6CON. REACTOR化反应器按照系数完成反应的摩尔数变化量计算。二、其它模块17EQU. REACTOR/衡反应器，按照平衡常数、反应热等完成反应计算。18FLASH WITH SOLID含固体闪蒸计算单元。19PIPE/管线计算（如：压降、流速等）。20DEPRESSOR压阀（减压计算）。21MULTIVARIABLE CONTROLLER/量控制器。22PLUG FLOW REACTOR隹流反应器。23GIB BS REACTOR/GIBBS应器。24POLYMER REACTOR/物反应器。:、PRO/II热力学方法的初步分析PRO/II提供多种用丁流体的气液平衡常数、液液平衡常数

5、、焰、嫡、密度和其他传 递性能参数等热力学计算方法，由丁每种热力学方法有一定的适用范围， 在应用PRO/II解决具体问题时，选择合适的热力学方法是能否正确模拟工艺过程的关键。以下分类讨论PRO川提供的主要的热力学方法。2.1、普遍化方法普遍化方法主要包括用丁轻类物系计算的SRS程、PR方程、BWR奇程、GSJ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、炼油过程的轻类物系SRKKD炼油过程的轻水物系，尤其局温、局压的气液液过程SRKM轻/醇等极性/非极性物系SRKH酮/水等极性和高压物系PR气体、炼油过程的轻类物系PRM轻/醇等极性/非极性物系的气液液过程

6、PRH酮/水等极性和高压物系BWRS气体、炼油过程的轻类物系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、减压蒸馆过程一32.2、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、UNIQUA的程、WILSO防程、UNIFA5程、VANLAA历程、FLOR次程、MARGULEES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

7、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川专用数据包用丁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据包、SOURWATER据包、ALCOHOL据包、AMIN改据包等，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26204C；压力13.6MPaSOUR WATER含有H2S NH3 CO2 H2OW系的计算。温度20150C

8、；压力0.345MPa（原始关联式）；压力19.3MPa（修正Van Der Waals万程计算气相逸度）ALCOHOL含有醇、H2OW其他极性物系气液、液液、气液液过程。温度50110C；压力10.2MPaAMINE含有MEA DEA DGA DIPA MDEAl系的相关计算三、PRO/II在石油化工装置塔模拟采用的热力学方法石油化工装置种类繁多，以下将分类介绍PRO川软件在部分装置塔模拟计算推荐 采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数据包。3.1、炼油装置常见炼油装置塔模拟计算推荐采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数据包 如下。装置名称塔名称热力学方法数据包备注4装置名称塔名称热力学

9、方法数据包备注常减压装置初僻塔GSSIMSCI常压塔GSSIMSCI常压汽提塔GSSIMSCI减压塔BK10SIMSCI催化裂化装置分僻塔BK10SIMSCI柴油汽提塔BK10SIMSCI吸收塔SRK GSSIMSCI解吸塔SRK GSSIMSCI再吸收塔SRK GSSIMSCI稳定塔SRK/GSSIMSCI催化重整装置脱轻塔SRK PRSIMSCI脱重塔SRK PRSIMSCI芳轻抽提装置抽提塔NRTLALCOHOL仅限坏J碉为溶剂非芳水洗塔NRTLALCOHOL提供Kij汽提塔NRTLALCOHOL提供Kij溶剂回收塔NRTLALCOHOL提供Kij水汽提塔NRTLALCOHOL提供Kij

10、溶剂再生塔NRTLALCOHOL提供Kij芳轻分离苯塔BK10SIMSCI甲苯塔BK10SIMSCI二甲苯塔BK10SIMSCI延迟焦化装置分僻塔BK10SIMSCI柴油吸收塔BK10 GSSIMSCI吸收塔SRK GSSIMSCI解吸塔SRK GSSIMSCI再吸收塔SRK GSSIMSCI稳定塔SRK/GSSIMSCI加氢裂化装置分僻塔BK10 GSSIMSCI脱乙烷塔SRK PRSIMSCI脱丁烷塔BK10 GSSIMSCI石脑油汽提塔BK10 GSSIMSCI加氢装置汽提塔SRKSIMSCI稳定塔SRKSIMSCI5装置名称塔名称热力学方法数据包备注MTBEjia催化蒸僻塔NRTLSI

11、MSCI催化精僻流程碳四分离塔NRTLSIMSCI两器四塔流程甲醇萃取塔NRTLALCOHOL甲醇回收塔NRTLALCOHOL酸水汽提装置酸水汽提塔SOURSIMSCI脱硫装置干气脱硫塔AMINE&SRKSIMSCI液化气脱硫塔AMINE&SRKSIMSCI溶剂再生塔AMINE&SRK3.2、石油化工装置常见石油化工装置塔模拟计算推荐采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数 据包如下。装置名称塔名称热力学方法数据包备注乙烯装置油洗塔SRK PRSIMSCI水洗塔SRK PRSIMSCI脱甲烷塔SRK PRSIMSCI脱乙烷塔SRK PRSIMSCI提供Kj乙烯塔SRK

12、PRSIMSCI提供Kj脱丙烷塔SRK PRSIMSCI提供Kj丙烯塔SRK PRSIMSCI提供Kj脱丁烷塔SRK PRSIMSCI裂解汽油加氢装置脱碳五塔SRK PRSIMSCI脱段t塔SRK PRSIMSCI环氧乙烷装置吸收塔NRTLSIMSCI解吸塔NRTLSIMSCI回收塔NRTLSIMSCI，册肚苔NRTLSIMSCI乙二醇装置脱水塔NRTLALCOHOL乙二醇塔NRTLALCOHOL二甘醇塔NRTLALCOHOL三甘酵塔NRTLALCOHOL乙苯装置吸收塔SRKSIMSCI稳定塔SRKSIMSCI6装置名称塔名称热力学方法数据包备注循环苯塔BK10 SRKSIMSCI脱甲苯塔BK

13、10 SRKSIMSCI乙苯精僻塔BK10 SRKSIMSCI多乙苯塔BK10 SRKSIMSCI本乙煽装置苯-甲苯塔BK10 SRKSIMSCI乙苯回收塔BK10 SRKSIMSCI茱乙烯精僻塔BK10 SRKSIMSCI残液精制塔BK10 SRKSIMSCI丁二烯抽提装置第一萃取精僻塔NRTLSIMSCI提供Kj第一解吸塔NRTLSIMSCI第一水洗塔NRTLSIMSCI第二萃取精僻塔NRTLSIMSCI第二解吸塔NRTLSIMSCI第二水洗塔NRTLSIMSCI脱水塔SRKSIMSCI精制塔SRKSIMSCI醋酸乙烯装置醋酸吸收塔NRTL SRKMSIMSCI洗涤塔NRTL SRKMSI

14、MSCI二氧化碳吸收塔NRTL SRKMSIMSCI二氧化碳再生塔NRTL SRKMSIMSCI初僻塔NRTL SRKMSIMSCI脱水塔NRTL SRKMSIMSCI脱轻塔NRTL SRKMSIMSCI脱重塔NRTL SRKMSIMSCI四、精储研究室开发的精储过程工艺包4.1、 炼油装置4.1.1、 燃料型和滑油型原油蒸馆装置全流程和单塔模拟计算工艺包。常压塔、减压塔进料中的轻组分对丁塔顶组分、组成、油品僻分等计算结果有明显影响，尤其对丁全流程计算，需要充分利用SPLITTERS MIXERS算模块对物流进行修正。减压塔的计算建议取常压渣油的D116 0蒸僻数据单独计算。与实际操作过程一样

15、，初僻塔的计算是模拟计算的重点。7目前在国内流行的计算软件，如：ASPEN PLUS PRO川、HYSYS/HYSI畴均可以对常减压装置作出比较准确的描述。PRO/II推荐应用GSffi BK10方程。原油蒸僻计算主要关注以下工艺参数和工艺变量的设置。工艺参数或工艺变量 备注初僻塔热力学GS或GS+SRK轻轻含量高时，顶部4层塔板应用SRK设定值回流罐温度塔顶1#理论板温度初顶油干点根据生广方案设定，如160 C重整料僻份煤油僻份初侧油干点根据煤油干点设定，一般比煤油干点高10C进料以上塔板液相流量设定抽出板液相流量为极小值，如0.01kg/h变量塔顶冷凝器取热量通过计算得到初顶油流量通过计算

16、得到煤油初侧油流量通过计算得到柴油僻份流量通过计算得到常压塔热力学GS或SRK+GS轻轻含量高时，顶部4曾塔板应用SRK设定值回流罐温度塔顶1#理论板温度常顶油干点根据生产方案设定，如170 C汽油僻份一线油蒸僻温度根据生产方案设定，如D86 EP点235 C航煤僻份二线油蒸僻温度根据生产方案设定，如D86 EP点305C灯油僻份三线油蒸僻温度根据生产方案设定，如D86 95%： 360 C四线抽出板上液相流量设定抽出板液相流量为极小值，如0.01kg/h变量塔顶冷凝器取热量通过计算得到常顶油流量通过计算得到一线抽出量通过计算得到二线抽出量通过计算得到三线抽出量通过计算得到四线抽出量通过计算得

17、到中段循环顶循环按照总取热量的25%右设置，根据全塔负荷调整常一中按照总取热量的30%右设置，根据全塔负荷调整常二中按照总取热量的35%右设置，根据全塔负荷调整汽提蒸汽常一线根据广品的初僻点要求调整常二线根据广品的初僻点要求调整常三线根据广品的初僻点要求调整8常底按照塔底的柴油僻份要求调整9工艺参数或工艺变量备注减压塔热力学BK10设定值减一线抽出板液相流里设定抽出板液相流量为极小值，如0.01kg/h减二线抽出板液相流量设定抽出板液相流量为极小值，如0.01kg/h减三线抽出板液相流量设定抽出板液相流量为极小值，如0.01kg/h减四线抽出板液相流量设定抽出板液相流量为极小值，如0.01kg

18、/h减五线抽出板液相流量设定抽出板液相流量为极小值，如0.01kg/h变量减一线流里通过计算得到减二线流量通过计算得到减二线流里通过计算得到减四线流量通过计算得到减五线流量通过计算得到中段循环减顶循环按照总取热量的30%命右设置，根据全塔负荷调整减一中按照总取热量的35%命右设置，根据全塔负荷调整减二中按照总取热量的35%命右设置，根据全塔负荷调整汽提蒸汽减一线根据产品的僻程要求调整减二线根据产品的僻程要求调整减三线根据产品的僻程要求调整减四线根据产品的僻程要求调整减底按照塔底温度要求调整脱丁烷塔热力学SRK设定值根据工艺要求设定一般为塔顶和塔底关键组份含量变量根据工艺要求设定一般为塔顶冷凝取

19、热量和塔底加热量脱乙烷塔热力学SRK设定值根据工艺要求设定一般为塔顶和塔底关键组份含量变量根据工艺要求设定一般为塔顶冷凝取热量和塔底加热量4.1.2、催化裂化装置分馆和吸收稳定部分全流程和单塔模拟计算工艺包。分僻塔和解吸塔是模拟计算的重点。分僻塔的计算直接关系到全塔取热、柴油质量能否满足工艺要求。建议计算时规定油气进料以上塔板上的过汽化油流量（体积基）为进料流量的3咖下；对丁吸收稳定四塔，解吸塔涉及到碳二、碳三组分的分离，提高解吸塔的分离效率 对于十气、液化气质量是最为关键的。稳定塔的分离则直接关系到稳定汽油的质量是否 满足工艺要求。10PRO川推荐应用BK10计算分僻塔；应用GS和SRK#算

20、吸收稳定四塔分僻-吸收稳定计算主要关注以下工艺参数和工艺变量的设置。工艺参数或工艺变量备注分僻塔和柴油汽提塔热力学BK10轻轻含量高时，顶部4层塔板应用GS设定值回流罐温度塔顶1#理论板温度塔顶粗汽油干点根据生产方案设定，如170 C汽油僻份柴油僻份油干点或95%?根据柴油质量要求设定，如：95%： 355 C等外甩油浆流量根据回炼比确定塔底温度根据工艺要求确定变量塔顶冷凝器取热量通过计算得到塔底油浆取热量通过计算得到分僻塔柴油僻份抽出流量通过计算得到塔顶富气流量通过计算得到吸收塔热力学GS或SRK+GS轻轻含量高时，顶部4层塔板应用SRK中段循环一中循环返回温度规定返回温度，如：40C二中循

21、环返回温度规定返回温度，如：40C解吸塔热力学GS或GS+SRK设定值塔顶温度根据塔底C2含量要求设定，如：75 C塔底C2含量丁塔顶温度设定取之一变量塔底冉沸器热量通过计算得到稳定塔热力学GS+SRK设定值塔底C4含量根据工艺要求设定，如：1%塔顶C5和C2含量根据要求设定C5含量，如：0.3%变量根据工艺要求设定一般为塔顶冷凝取热量和塔底加热量再吸收塔热力学GS设定值根据工艺要求设定F 根据干气中C3含量变量根据工艺要求设定调整吸收柴油用量4.1.3、延迟焦化装置主分馆塔模拟计算工艺包。分僻塔是模拟计算的重点。计算结果直接关系到全塔取热、柴油质量能否满足工艺 要求。建议计算时规定油气进料以

22、上塔板上的过汽化油流量（体积基）为进料流量的3%11以下；规定塔顶MIXERS凝器的液相抽出量和僻程要求。建议分僻塔（含柴油汽提塔）应用PRO川计算。PRO川推荐应用BK10计算分僻塔（含柴油汽提塔） 分僻塔计算主要涉及到以下工艺参数和工艺变量的设置工艺参数或工艺变量备注分僻塔和柴油汽提塔热力学BK10轻轻含量高时，顶部4层塔板应用GS设定值回流罐温度塔顶1#理论板温度塔顶粗汽油干点根据生产方案设定，如170 C汽油僻份，柴油僻份干点或95%根据柴油质量要求设定，如：95%： 355 C等蜡油僻份质量指标根据蜡油质量要求设定塔底温度根据工艺要求确定变量塔顶冷凝器取热量通过计算得到塔底油浆取热量

23、通过计算得到柴油僻份抽出流量通过计算得到蜡油僻份抽出流量通过计算得到塔顶富气流量通过计算得到4.1.4、催化重整装置芳炷抽提（环丁砚为溶剂）模拟计算工艺包。汽提塔和溶剂回收塔是模拟计算的重点。 其中需要提供各组分与溶剂的二元交互作 用参数，并规定回收塔塔底溶剂的含水量。推荐应用已经获得相对准确二元交互作用参数的PRO川计算芳轻抽提过程。对丁脱轻塔和脱重塔，推荐应用SR对日GS方程；对丁抽提塔、非芳水洗塔、汽提塔、溶剂回收塔推荐应用NRTL方程和ALCOHOL据包。建议应用FLASH莫块计算汽提塔顶的水分离问题。溶剂回收塔塔底水含量推荐为0.5-0.7%。芳轻抽提主要计算涉及到以下工艺参数和工艺

24、变量的设置。工艺参数或工艺变量备注抽提塔热力学NRTL提供各组份对坏J碉的二元交互作用参数汽提塔热力学NRTL提供各组份对坏J碉的二元交互作用参数设定值塔顶帽出量根据塔底非芳轻含量要求设定僻出重量流量变量塔底再沸器热量通过计算得到溶剂再生塔12工艺参数或工艺变量备注热力学NRTL提供各组份对坏J碉的二元交互作用参数设定值塔底水含量回流比或塔底芳轻含量两者取其一变量塔底再沸器加热量通过计算得到塔顶冷凝器取热量通过计算得到水汽提塔热力学NRTL提供各组份对坏J碉的二元交互作用参数设定值塔顶帽出量变量塔底再沸器热量通过计算得到4.1.5、 加氢裂化装置分馆部分模拟计算工艺包。分僻塔是模拟计算的重点。

25、建议计算时规定油气进料以上塔板上的过汽化油流量（体积基）为进料流量的3%以下；规定塔顶MIXERS凝器的液相抽出量和僻程要求。应用PRO川计算分僻塔（含柴油汽提塔）时推荐应用BK10方程。应用PRO川计算其他塔（脱乙烷塔、脱丁烷塔等）时推荐应用SR触GS方程。4.1.6、 加氢精制装置分馆部分模拟计算工艺包。脱硫化氢塔和分僻塔是模拟计算的重点。HYSYS/HYSIM、ASPEN PLUS PRO川均能够比较准确地计算脱硫化氢塔和分僻塔。其中分僻塔计算收敛的关键是规定塔顶汽油的僻程。应用PRO/II计算分僧塔时推荐应用BK10和GS方程。应用PRO川计算脱硫化氢塔时推荐应用GS方程。工艺计算主要

26、关注以下工艺参数和工艺变量的设置。工艺参数或工艺变量备注加氢反应器热力学SRK GS设定值反应器进料温度根据加工原料和生产目的确定杂质转化率根据生广要求确定汽提塔热力学GS SRK+GS轻轻含量高时，进料以上塔板应用SRK设定值塔顶回流温度如：40 C:塔顶汽油僻份干点等例如：D86 95%( 170 C塔底柴油初僻点等例如：D86 1%( 175 C13变量塔底再沸器加热量通过计算得到14工艺参数或工艺变量备注塔顶冷凝器取热量通过计算得到汽油僻份僻出量通过计算得到分僻塔热力学GS+SRK设定值塔顶回流温度如：40 C塔顶汽油僻份干点等例如：D86 95%： 170C,与汽提塔结合确定塔底柴油初僻点等例如：D86 1% 175 C变量塔底再沸器加热量通过计算得到塔顶冷凝器取热量通过计算得到汽油僻份僻出量通过计算得到4.1.