PROII高级培训班笔记1

1、PRO/II高级培训班笔记（2005.11.08 11.11）11.08热力学方法的选择至关重要，介绍最基本概念从应用角度讲；后面讲一些单元过程：闪蒸过程（包括一些基本概念，特殊的像逆向冷凝( 温度越高气相量越少，有两个泡点)和逆向汽化）和蒸馏过程（一些基本概念和节能方法） ；流程迭代和收敛方法；特殊的流程模拟计算过程。一、热力学方法讲座低温甲醇洗系统：体系极性物质比较多， Pro/ii 没有合适的热力学方法，与实际的设计相差太远，像有一个塔的塔釜温度；需要特殊的软件包才行。一些极性强的物系通用模拟软件很难计算的很准。需要把计算的数据与实际数据去比较看是否正确。1、 热力学方法概述分离过程计算

2、换热器设计和核算要求焓值和其他性质计算压缩机膨胀机设计要求熵值及其他性质计算塔水力学计算、管线阻力降、直径计算2、热力学方法应用步骤确定物系的性质：极性或非极性物质水、醇、酸、酮、醛、酯等都是极性物质选择适合物系的正确热力学模型非极性 -状态方程法或通用关联式法极性物质 -活度系数法确定该物系的关键二元对核实该关键二元对的相互作用参数估算缺少的其他二元对的相互作用参数： 自己找数据或用缺省的 （不准），pro/ii 现在可以通过自己的实验数据（相平衡数据等）来回归，有这个功能。什么是相平衡常熟？定义：K=Yi/Xi是温度压力的函数状态方程： PV=RT参考：低压（绝压小于2atm）轻烃类混合物

3、的气象可以认为是理想气体；中压（15-20）， - 的气象可以认为是理想溶液，但不是理想气体；高压下非理想对于实际体系，需采用逸度、逸度系数等实际体系相平衡常熟计算的三类方法1、非极性物质：状态方程法Ki=yi/xi=用来算逸度系数第1页共8页PRO/II高级培训班笔记（2005.11.08 11.11）SRK 方程对于氢气误差很大，PR 方程，比SRK 还要准确；这两个是烃系统计算比较好的方程2、极性物质：液体活度系数模型液相：活度系数模型；气相：状态方程液体活度系数模型：Margules(1895)Van Laar(1910)Wilson(1964)( 现仍在使用 ,只能用于气 -液系统

4、)Non-random Two-Liquid (NRTL)(1968)（可用于气 -液 -液）Regular Solution(1975)( 准确性不高 )UNIQUAC(1975)( 准确性也不很好)UNIFAC(1975)( 基团贡献法，应用较多，不需要任何的二元交互作用参数)有一本书：气体和液体的性质，英文版，比较好首选 NRTL 方程，其次可以选择Wilson 方程，再不行用UNIFAC 方程NRTL优点：有效的关联化学品系统在低压下的性质容易使用无限稀释活度系数数据可根据基团贡献进行预测许多物系的二元相互作用参数可从 DECHEMA 丛书（有四十几册） 中查出。 DECHEMA 出了

5、光盘版，总共需六七十万欧元，可购买部分数据库。局限性：只能用于液相；可用的温度压力范围很窄（常压附近，实验数据的温度，一定注意） ；对超临界组分许采用亨利常数无法计算紧接或在临界点时的K计算其他热力学性质时无一致性。UNIFAC不使用多官能团和分子量大于400 的物质以及无法预测异构化的影响。活度系数模型需要实验数据模型，用来确定二元交互作用参数。超临界组分采用亨利定律处理。当选择亨利定律后，对于组分T 400K ，会自动使用亨利定律，用户可以定义溶质组分RRO/II 包括了 NRTL 和 UNIQUAC 方程的大量二元相互作用参数的数据库，是从 DECHEMA 数据库回归而得。应注意适用的温

6、度压力范围。RRO/II包括了衡沸物质的数据库，他可以采用“fill-in ” 功能，产生缺少的二元交互作用参第2页共8页PRO/II高级培训班笔记（2005.11.08 11.11）数；（准确性不一定好）除 UNIFAC 和 Regular Solution 外，所有其他方法均须二元参数推荐：非理想体系 NRTL ， with FILL=AZEOTROPE ， UNIFAC 含离子系统 Electrolytes强酸NRTL3、通用关联式模型（非极性物质）1972 年以前KDATABK10(1960)常减压系统用的比较多,催化分馏塔也可以Chao-Seader(1961) 在六十年代很有名，在

7、某些炼油装置中模拟结果与实际很符合，如FCC 系统等Chao-Seader-Erbar-Extension 用的人不多Grayson-Street（ 1963）Grayson-Street-Erbar-ExtensionImproved Grayson-Street水的处理严格的 VLLE气液液三相计算几乎是不可能的特殊的数据包，要注意 1、适用的压力、温度范围； 2、浓度范围 3、组分的要求低温系统 BWR 8 参数方程PRO/II 只对于气液平衡分离过程做的比较好，对于气固、液固分离算得不好，对于反应系统也不很好。IEC 英文期刊：气液平衡数据第3页共8页PRO/II高级培训班笔记（200

8、5.11.08 11.11）单元过程闪蒸 ： Dew Point露点Isentropic 等熵过程Duty=0为绝热闪蒸，相当于节流阀，一般物料进塔前经过节流阀减压至塔压进塔（等焓节流）逆向冷凝、逆向气化两种特殊现象蒸馏塔 类型常规蒸馏塔复杂塔吸收塔蒸出塔，解吸塔Stripper再沸吸收塔Reboiled absorber萃取蒸馏塔恒沸蒸馏塔11.09塔的通用平衡级和模型方程组塔模型的独立方程数和独立变量数对于一般的塔模型， 模型方程组里面有两个 Q，计算之前很难给出， 所以之前就要用变量替换的方法给出两个 Specifications ，来替换两个 Q。在算法里面，如果用inside-out

9、 不收敛，可以先换一下sure 法，看能否收敛如果是极性比较强的，萃取、恒沸精馏等，不容易收敛的，可以用Chemdist 试试。RateFrac 是基于速率的方法，包含了塔的类型塔的初始参数很重要，给的不好就会很难收敛。当采用 i-o 和 sure 没有收敛时，可以调整 Convergence Data 里面的参数。 Damping Factor 不要小于 0.6，否则计算很慢也不见得收敛。塔工艺参数的相互影响当进料位置不当时，回流比增加，冷凝器、再沸器负荷增加，分离精度下降。工艺规定的收敛难易：第4页共8页PRO/II高级培训班笔记（2005.11.08 11.11）易：回流比 + 采出量回

10、流比 +温度不易 ：温度 +采出量温度 +分离要求采出量 +分离要求两个分离要求如果实际塔内某一层板出现干板，则可在规定时，规定这一块板的流量（可以稍微规定的大一些），强制塔在此收敛。塔板效率的计算Murphree效率（实验研究用的比较多，设计计算用的比较少）实际塔板上物料进出口浓度差与达到平衡时浓度差之比：全塔效率：在一定回流比和要求之下，所需理论板数与实际板数之比1、 Drickaner-Bradford法E0=0.17-0.616LOG （ u）2、 O connell 方法（用的最多）E0= 49 ua -0.25u-塔顶底平均温度下进料的黏度a轻重关键组分的平均相对挥发度3、其他方法

11、AICHE 方法（ 1958）Winckle 方法（1963）吸收塔的效率最低，大约只有10-30% ；解吸塔和吸收蒸出塔在30-45 之间；一般的塔在 60 90%之间。由于物系的非理想性，有些情况下效率大于100%,一般按60-90%考虑，也就是说每块实际板相当于一块多理论版。说明书 35、 71 页有常压塔不同段效率表精馏段和提馏段的划分原则 ：塔内气液相流量相减，若塔段具有净的向上的流量，则为精馏段；若塔段具有净的向下的流量，则为提馏段。 （来自国外一些教科书、参考书）最佳进料板位置的选择：第5页共8页PRO/II高级培训班笔记（2005.11.08 11.11）如果进料板以下出现一段

12、恒浓区，则表明提馏段过多了，进料板需要下移。选中 PRINT OPTION-PLOT COLUMN RUSULT SEPARATION FACTOR-PROFILES 可看出进料板附近又没有恒浓区。 （粗略看一下是否合适）灵敏度分析和工况研究可以分析出最佳进料板位置：Input-case study parameter（工况研究）塔板水力学的计算Floodingfactor液泛因子蒸馏塔的节能方法1、 进料板位置，回流比的选择2、 进料状态：对于塔顶产品占主要比例的蒸馏塔，尽可能采用全气相进料；对于塔釜产品占主要比例的蒸馏塔，气相进料并不节能。3、 中间再沸器和中间冷凝器。中间冷凝器一般放在精

13、馏段，中间再沸器放在提馏段。加热介质和冷剂品味的降低，会节能、降低成本。中间再沸器在乙烯装置中应用很多。4、 热泵蒸馏。近些年应用不多，应用场合受到限制，分离介质要求较高5、 热耦蒸馏：可以用来分离三元组分，比常规塔节能30%6、 无冷凝器和再沸器的蒸馏塔。精馏段在提馏段内部，精馏段加压，通过塔壁传热，节能60%。目前日本已经中试成功。流程的迭代及收敛问题循环系统，如果返回物料超过进料量的两倍则要提前给初值，否则很难收敛反馈控制器控制参数的数值必须控制控制目标的数值不得固定软件例题中有丙烯精馏塔的例题P1_C3_splitter换热器计算计算器中间变量V 数组数组为希望打印出来的第6页共8页P

14、RO/II高级培训班笔记（2005.11.08 11.11）虚拟物流不做物料平衡，可用来进行泵、换热器等的计算优化器的计算石油馏分的计算5%点和 95 点比较准，初馏点和终馏点拟合不准。轻组分一般也要给出，这样计算比较准确。C6 和比它低的都按轻组分处理。数据回归：input regress data轻组分一般也要给出，这样计算比较准确。C6 和比它低的都按轻组分处理。FCC 吸收稳定系统与气分装置联合优化技术开发1、取消气体分馏装置中的脱乙烷塔2、丙烯回收率提高到 98%以上3、优化催化装置，吸收稳定系统中丙烯浓度低于1%4、广石化两套气分装置改造后年经济效益净增800 万元。两套32 万吨气分。气分 1-设计生产能力13.7 万吨，气分2 改造后 18 万吨液化气中 c2浓度降低到0.1-0.01%，吸收稳定系统中丙烯浓度低于1%解吸塔的进料温度从40 提高独傲70-80，虽单独对解吸塔起到节能作用，确使整体经济效益严重下降。 该温度应控制在40 左右，可使干气中 c3 浓度下降，从而取得较好的总体效益。（粗汽油流量 +补充吸收剂流量）/（富气流量） 3不满足的需要增加富气流量。可以使干气中c3 浓度小于 3%稳定塔釜温应控制在之间，尽量高，增加附加值高物质的含量。去除不适当的保温。化工过程模拟和相关先进技术- 化工进展， 2000 年左右练习题1、