内容proii应用交流

PRO/II

应用交流工艺系统室2001

年8月17日PRO/II

with

PROvision计算解题的工具;图形用户界面.图形用户界面选择单元操作,只需轻轻一按;直接键入组分名称,无需库检索;Tab键逐项输入,更有效更快捷;reference流股省却重复输入;流股拷贝.适用性强-Customizable

or

Compatible一、如何输入精馏塔计算数据设计新流程校核现有流程两种输入方法的比较

(ProVision

or

Keyword

file)设计新流程必须先做简捷塔计算关键字文件(KEYWORD

INPUT

FILE)中输入。可以以批处理模式(RUN

BATCH)运行，也可通过IMPORT转换到图形画面

(PROVISION)中以只运行模式(RUN

ONLY)运行。基本语句格式见培训例题shorcut.inp。设计新流程(计算结果）理论板数;进料位置;塔顶/釜热负荷回流比为复杂塔计算做输入依据设计新流程(输入方式）再做复杂塔计算既可在关键字文件中输入，又可在图形画面中输入。在原简捷塔关键字文件中只需做少量修改即可，

参见手册(PROII

KEYWORD

MANUAL)中第71章COLUMN

INPUT内容的语句规定输入。

基本语句格式见培训例题COLUMN.INP。而在图形画面中输入，则要重新输入DISTILLATION模块，参见手册(PROII

USER'S

GUIDE)中第9章设计新流程(图形输入）COLUMN，DISTILLATION内容的介绍。其他部分内容可通过IMPORT转换成图形画面，省得再输入TITLE、COMP、THERMO、STREAM等内容。可以做塔的水力学计算校核现有流程KEYWORD可直接做复杂塔计算，同上述。如果用关键字输入，则参见手册(PROIIMANUAL)的语句规定输入。也可以先在图形画面中输入一个DISTILLATION模块，将其各个功能都设置一个假设值，通过EXPORT转换到关键字文件，再根据计算的要求，修改某项语句即可。如果在图形画面中输入。则参见手册(PROII

USER'SGUIDE)中介绍的方法。两种输入方法的比较图形输入直观；有些功能不支持；所占内存空间较大，易死机。关键字输入严谨；功能齐全；所占内存空间较小，从不死机。二、选择传递性质计算方法通常选择了某一个热力学方法时，并没有确定其计算传递性质的方法除非你特意规定了计算传递性质的方法。但这通常不影响你做物料、热量衡算只有在应用下列这些模块时，PROII才调用计算传递性质的方法需要调用传递性质计算的模块COLUMN中的塔盘水力学计算HXRIG换热器校核尺寸计算PIPE管线尺寸计算ROTARY

DRUM

FILTER转鼓过滤器尺寸计算FILTER

CENTRIFUGE离心过滤器尺寸计算输入传递性质计算的方法只需在关键字input文件的热力学方法

THERMO中规定TRAN＝PURE即可或确定在ProVision图形画面中Thermodynamic

Data窗口中Modify按钮里Transport

Properties...按钮里的选择框Compute

Transport

Propertiesfor

System

***

即可(注:黑体英文字符表示在图形画面中相应按钮的名称)三、水合物计算水合物HYDRATE模块用来计算油田气、天然气中水合物生成温度。可能形成水合物晶胞的组分包括C1，C2、C3、nC4、iC4、CO2、H2S、N2及乙烯、丙烯、氩气、氪、氙、环丙烷和六氟化硫。这些晶胞固体会阻塞管线，形成固体析出。通常加入一些抑制剂(甲醇、氯化钠、1,2-亚甲基二醇、二甘醇或三甘醇)来防止晶胞固体产生。PRO/II的水合物计算PROII能预测其对工艺产生不良结果的压力和温度范围也能预测抑制剂对晶胞固体的作用计算都是假定有形成水合物的游离态水存在此模块只能用关键字文件输入、批处理模式运行水合物计算范例TITLEPROJ=HYDROATE,PROB=TEST,USER=LUO

J.H.COMPONENTDATALIBID1,C3/2,CO2THERMODATAMETHODSYSTEM=PRSTREAMDATA––PROP

STRM=A1,TEMP=50,PRES=50,COMP=6.0/94.0PROP

STRM=A2,TEMP=50,PRES=50,COMP=8.0/92.0–

UNITOPERATIONSDATA–––HYDRUID=H1EVALSTRM=A1,IPRES=50,DP=5,POINTS=20EVALSTRM=A2,IPRES=50,DP=5,MAXPRES=175–

END(注意这里虽然没有指定水组分，但在水合物计算中假定有足够的用于生成水合物的游离水的存在)工艺模拟计算多组分单级闪蒸分离(相平衡)多级分离(蒸馏塔)循环回路,反应(流程迭代收敛)反馈,前馈控制(优化分析)PFD四、闪蒸流股相态规定通常做闪蒸计算时，用图形画面输入FLASH模块，连接液相产品流股时，FLASH模块侧面和下面会同时出现两个流股接口？如果是两相闪蒸，接到侧面接口绝对没有错。接到下面接口也不影响计算。如果是三相闪蒸，规定侧面接口是第一液相

(L)、轻相产品流股；规定下面接口是第二液相、重相、水相(W)、固相(S)产品流股不可接错位置，否则会影响计算。闪蒸流股相态规定除非在FLASH模块中ProductPhases...按钮里确认产品流股的相态。这一确认将明确外面的连接流股，无论先前是怎样连接的。塔顶冷凝器的下面连接流股也有这一问题。如果是关键字输入，就简单多了，只要写上

L=S3，W＝S4，S＝S5即可(注:黑体英文字符表示在图形画面中相应按钮的名称)五、反馈控制模块的巧用通常做模拟计算时，根据工艺过程的需要，希望模拟流程中的某一个参数为固定值，比如：反应器出口产物达到规定的浓度要求；某模块的热负荷为规定数值；、、、通过改变上游装置、流股的操作参数、流量来控制下游流股的性质，称之为反馈控制在实际工艺过程中，可以通过调整某一相关操作参数来达到希望的要求，在控制LOOP里能找得到这些变量、自变量的搭配组合反馈控制模块的巧用在PRO/II模拟计算中，也可参考PID中控制

LOOP的逻辑关系，调用FeedbackController反馈控制模块，自己设置Specification和Variable来达到这一目的：规定HX出口温度、热负荷，改变另一侧物流、公用工程物流量规定反应产物浓度，改变反应转化率规定循环回路中惰气浓度，改变弛放气量、、、(注:黑体英文字符表示在图形画面中相应按钮的名称)反馈控制模块的巧用在还有许多种种相互藕联的变量与自变量，不一一例举。注意千万不要搞错他们之间的藕联关系，“张冠李带”、“乱点鸳鸯谱”就会引起混乱，还不如不用！前提是要对工艺过程很熟悉，最好了解控制

LOOP的逻辑关系反馈控制模块的巧用只要有可能应用控制模块，就不要用试差法逐次去“凑”规定值。否则太劳神，又不易收敛。用得熟练后，再拿多变量反馈控制模块

MultivariableController来试试，反复体会其效果，就会觉得其中的无穷奥妙！反馈控制模块的巧用PRO/II软件内部模拟过程中间所有计算均按照摩尔量计。有关反馈控制模块的模型原理，见ReferenceManual中第213、217页内容。有关图形画面输入控制模块的方法，见User’sGuide中第9章182、230页内容。有关关键字输入控制模块的方法，见KeywordManual中第131、132章651、657页内容。六、前馈计算/设置模块的巧用通常做模拟计算时，根据工艺过程的需要，希望模拟流程中的某一个参数为另一个已知参数的相关值，比如：进料中水蒸汽摩尔量与烃类中总碳摩尔量成固定的要求(水碳比)；燃料中氧含量与燃料成比例关系(空气过剩系数)；、、、通过设定与上游装置、流股的操作参数、流量有数学关联的变量，来控制下游流股的性质，称之为前馈设置。在实际工艺过程中，可以通过调整某一相关操作参数来达到希望的要求，在控制LOOP里也能找得到这些变量、自变量的搭配组合。前馈计算/设置模块的巧用在PRO/II模拟计算中，也可参考PID中控制LOOP的逻辑关系，调用Calculator前馈计算模块，自己在Procedure中设置计算关联模型，并将控制变量设定为Results…来达到这一目的：根据含碳总数、水碳比，将计算水量送入工艺蒸汽流股。根据完全氧化反应计量系数、燃料组成，将计算氧量送入燃烧空气流股。根据透平机输出功率、效率，将计算功率值送入同轴压缩机模块中。、、、(注:黑体英文字符表示在图形画面中相应按钮的名称)前馈计算/设置模块的巧用还有许多种种应用举例，注意千万不要搞错数学模 型！前提还是要对工艺过程很熟悉。有些模块中有Define选择，其功能类似前馈设置， 例如用两个单侧换热模块HX，先后模拟计算一个两 股物流换热过程，第二个HX中的热负荷Define为第 一个HX模块的计算结果。只要有可能应用计算模块，就不要用试差法逐次去 “凑”规定值。否则太劳神，又不易收敛。反复体 会其效果，就会觉得其中的无穷奥妙！前馈计算/设置模块的巧用PRO/II软件内部模拟过程中间所有计算均按照摩尔量计。有关图形画面输入计算模块的方法，见

User’s

Guide中第9章138页内容。有关关键字输入计算模块的方法，见

Keyword

Manual中第121章593页内容。七、黑箱模块的应用通常做模拟计算时，根据工艺过程的需要，只对模拟流程中的某些结果感兴趣，比如：低温甲醇洗脱硫脱碳的出口产物浓度要求Benfield脱碳出口产物浓度要求Prism中空纤维膜吸附回收氢硅胶脱水PSA变压吸附、、、黑箱模块的应用通如果这些过程在模拟流程中只占一小部分，用户并不关心其中各设备的具体参数，只要求其结果正确，并传递到下游后续模块中继续模拟计算时使用此模块。将其简化模型，在全流程中插入“黑箱”模块

StreamCalculator，代替相对复杂的一些专利商工艺流程，能够起到事半功倍的奇效。设定ProductSpecifications…时要根据专利商提供的数据，将“黑箱”出口流股的规格要求准确地输入，才能保证“黑箱”模型的正确性(注:黑体英文字符表示在图形画面中相应按钮的名称)黑箱模块的应用流股计算模块的模型原理，见ReferenceManual中第178页内容。图形画面输入流股计算模块的方法，见

User’s

Guide中第9章268页内容。关键字输入流股计算模块的方法，见

Keyword

Manual中第122章609页内容。八、怎样使图形画面更好看面对一个画面整洁，流股少重叠，标识清楚、好看的窗口运行环境，对用户来说也是心情舒畅的。模块、流股名称选择尽量与实际位号接近，或有明确的物理意义。图模块有颜色固然好看，但如果打印出来效果并不悦目，还不如白色的呢。单击菜单条Options下Drawing

Defaults的General…的选项，在窗口里Miscellaneous拦中取消选择项Fill

Icons即可付诸打印。怎样使图形画面更好看若要打印时将部分模块及流股隐藏起来，左键拖拉选择区域，右键单击Collapse即可；将其缩聚成一个空白矩形框，名为BD1。右键Open进入这一选择的部分流程，则只对这部分进行修改；单击关闭钮又烦回到原流程画面，右键单击Rename

则可重新命名，右键单击

Expand则可取消隐藏，恢复原貌。怎样使图形画面更好看模块样式可以选择，右键单击Display…即可；模块位置朝向可以选择，右键单击Flip即可选择左－右调头，还是上－下翻转。模块位置朝向可以选择三个角度，右键单击Rotate即可选择按当前位置顺时针旋转

90、180、270度。怎样使图形画面更好看流股标号的位置、边框、显示类型及具体内容，都可右键单击Display…再具体规定；图形画面输入只是接近PFD，不能完全替代

PFD，单击菜单条Draw下各选项，可“添油加醋”，这些添加的“足”，只供欣赏、打印，一旦转换成Keyword文件，就被裁成没足的“蛇”。图形画面输入的方法，见User’s

Guide中第

3、4、5章29、43、67页内容。九、氧化反应器的应用在做焚烧炉、水浴炉、一段炉辐射段、燃气透平模拟计算时，常常需要计算燃料量。燃烧是可燃物与空气或氧气进行高温反应后热量放出到外部的化学反应。除非采用GibbsReactor模块，必须根据燃料、废气/液的化学组分输入其氧化反应的计量系数，单击工具栏2A+B输入烃类和氧的化学反应计量系数。氧化反应器的应用需氧量通常根据上述计量系数及空气过剩系数计算而得，可采用前馈计算设置器Calculator。采用ConversionReactor模块，设置所有可燃物质100％转化率，生成CO2和H2O。根据工程实际规定反应温度，计算热负荷，可采用反馈控制模块Feedback

Controller：反应温度即燃烧气体温度是由燃料(气体/液体/固体)的发热量及入口温度、烟气组成、燃烧反应进度、热损失等几方面决定的。反应放热量以Hess定律为基础，即反应热是生成物与反应物的标准生成热之差。氧化反应器的应用应用设计规定模块Feedback

Controller规定计算出来的热负荷，改变燃料量；规定热回收后烟气排放温度，改变燃料量。、、、反应器模块的模型原理，见Reference

Manual中第129、135页内容。图形画面输入反应器模块的方法，见User’s

Guide中第9章250、254页内容。关键字输入反应器模块的方法，见Keyword

Manual中第92、93章477、489页内容。(注:黑体英文字符表示在图形画面中相应按钮的名称)十、换热器的应用化工单元操作中最常见的就属换热过程了，如何在模拟计算中巧用换热模块，将会帮助你对工艺传热过程有更深刻的了解。首选使用单侧换热模块HX，输入简单且容易收敛使用Heating/CoolingCurves模块，无需在已有流程中再插入 换热模块，即可计算热负荷利用单侧换热模块HX中另一侧的公用工程输入参数，无需再联接 另一侧流股，即可计算公用工程量对于校核型严格换热计算，直接在PRO/II中使用HXRIG模块可省 去物性传递、热力学不一致的烦恼、、、换热器的应用注意：在模拟流程中使用两个单侧换热模块HX，先后模拟计算一个两股物流换热过程，收敛后要注意这两个相关的HX计算结果中传热温差是否合理？HXRIG只能做校核型尺寸计算，要想设计一个新的换热器，必须用HTFS或HTRI等专用软件、、、换热器的应用传热的合理性：如果对数传热温差校正系数FT被PRO/II设置为0.0001，则要考虑采用多管程式换热器，或更改工艺流程在压力降损失允许的情况下，应尽量增大流速以增大界膜传热系数在有相变的情况下，应尽量增大另一侧界膜传热系数注意两侧界膜传热系数在总传热系数中的比例、、、换热器的应用换热器模块的模型原理，见Reference

Manual中第

106页内容。图形画面输入换热器模块的方法，见User’sGuide中第9章211、213、221页内容关键字输入换热器模块的方法，见KeywordManual中第81、82、83、123章417、433、459、621页内容(注:黑体英文字符表示在图形画面中相应按钮的名称)十一、处理固体的模块虽然不常用，了解一下也可对稳态模拟流程软件所能处理的范畴加深印象。Solidsdryer固体干燥器：连续的固体干燥过程，热气流与被干燥固体逆向流动以减少其中的液体(通常是水)含量，类似闪蒸过RotarydrumFilter转鼓式过滤机：过程同上，可以做设备尺寸校核计算(压降、滤饼厚度、平均滤饼饱和度、产品流量)和设计计算(给定压降下的转鼓直径、宽度)FilteringCentrifuge离心式过滤机：过程同上，形式不同CountercurrentDecanter逆流倾析器：固液混合物通过几个串联的沉降槽得到浓缩，顶流澄清液体返回前一个槽用做洗液，底流固体浆液去下一个槽进一步浓缩处理固体的模块Dissolver溶解器：固体溶解到液体中的传质过程，连续搅拌罐式操作Crystallizer结晶器：将溶质组分从溶液中转变为固态的分离过程，固液平衡按溶解度计算，对于溶剂蒸发的结晶系统，要考虑汽液平衡Melter熔化器：固体熔化过程，固体组分转化成液体组分Freezer冻结器：液体冷冻过程，液体组分转化成固体组分(注:黑体英文字符表示在图形画面中相应按钮的名称)处理固体的模块固体计算模块的模型原理，见Reference

Manual中第148、149、150、154、158、162、168、175页内容。图形画面输入固体计算模块的方法，见User’sGuide中第9章184、187、198、256、265关键字输入固体计算模块的方法，见KeywordManual中第535、537、543、549、555、561、567、575、581、583十二、减压单元模块的应用虽然不常用，了解一下也可对非稳态模块的计算方法有所了解。当一个含有液体、气体或者汽液混合物的容器借于一个减压阀或者控制阀进行减压操作时，就可以调用此模块来计算时间－压力－温度的关系。用户也可以输入阀的流动特性曲线。还可以计算存储容器中的有关制冷问题。由于此模块是非稳态模块，产品物流可以根据一个用户任选项而生成，但要等到输出时才计算。用户也可以输入一个热量来模拟通过燃烧或者其他过程的容器减压操作。减压单元模块的应用从PFD模板上拖出Depressure模块到ProVision画面中，双击此模块后，进入数据输入画面

DepressureUnit,在CalculationOptions选项里规定在每个时间步长中，用于收敛容器内物料体积的相对允差，最大步长数目。在ValveData选项里选择计算阀的流动特性曲线模型。超音速流动模型Supersonic

Flow亚音速流动模型Subsonic

Flow恒速流动模型Constant

Flow用户规定模型User

Model减压单元模块的应用以及阀常数C，上述各模型都是根据通过阀的气体流量而建立，并假定阀上游压力与容器压力相同。在Vessel

Data选项里选择容器体积计算。球形容器水平柱形容器立式柱形容器不确定形状容器减压单元模块的应用在Heat

Input选项里选择热输入计算：API2000模型，建议用于低压容器Scaled

API2000模型，由上式按比例缩放API

RP520模型，建议用于在地面上不绝热的容器Scaled

API

RP520模型，由上式按比例缩放Isothermal等温模型，进料压力作为泄放压力GasBlowdown气体放空模型，流体等熵膨胀/泄压时做功Fire

Relief燃烧泄压模型减压单元模块的应用 减压单元计算模块的模型原理，见ReferenceManual中第230页内容。 图形画面输入减压单元计算模块的方法，见

User’s

Guide中第9章193页内容。 关键字输入减压单元计算模块的方法，见

Keyword

Manual中第729页内容。(注:黑体英文字符表示在图形画面中相应按钮的名称)十三、工况研究在模拟计算中它是一个可以执行的功能，而不是一个单元模块。当对一个可以执行、并且已经收敛的流程中某些操作参数进行修改、对照比较时，常使用此功能。此模块只是更改现有流程中单元模块的有关参数，以这些新值进行参数研究当它不允许替换基础工况流程里的单元操作或者物流，基础工况的计算结果可以作为研究工况的初始值设置。使用同一组固定的组分，同一组固定的热力学方法。PROvision画面模式也支持此功能。关键字文件输入跟在所有单元操作和循环数据之后的最后部分里。可以有任意多个工况研究。工况研究当你模拟一个较大、较复杂的、尤其是在基本模块配置不变的前提下，而其中操作参数值多变的流程时，利用此功能可以省去你很多时间。当单击此按钮即可进入CasestudyData的数据输入窗口。进入Input下拉菜单中CasestudyData的数据输入窗口里，输入你要更改的参数，以及你想要对照比较的结果。输入工况研究计算模块的方法，见User’s

Guide中第10章311页内容。关键字输入工况研究计算模块的方法，见KeywordManual中第699页内容。十四、流程优化Optimizer模块是优化某个单元操作或者整个工艺流程操作条件的一个强有力的工具，其优化算法的典型应用是公用工程消耗最小或者经济效益最大。当要求用户定义一个目标，并且至少定义一个优化变量

(流股量、单元操作参数、计算器的结果)对每一个变量必须要规定上/下限，在工艺上合理，以节约计算时间所定义的约束数目与变量数目无关，约束条件只是为工艺流程定义其优化范围，而不是优化变量对可能求解的优化问题的大小没有限制,尤其适用于有回路收敛流股的复杂流程操作参数调优。实例应用如果将精馏塔进料、侧线抽出、加热/冷却器的位置作为优化变量的话，那么流量和热负荷就不能也作为优化变量。优化变量应该选择最简单的规定，以节约计算时间。对于流股分割操作单元的优化，将流股量这一基本的规定作为优化变量时，Optimizer模块对其进行调整、优化，直至达到流程优化的新解。但若以流股中某组分量的规定作为优化变量时，虽然仍然可以得到优化的解，但要增加计算时间。将精馏塔的规定作为优化变量时上述问题尤为突出，要想求解更快、更容易收敛，最好选择回流或者回收率作为优化变量。可能引起优化问题收敛失败的原因流程中的另一个单元操作模块求解失败塔、反馈控制器或者循环回路的数目不够优化问题不合理求解优化计算模块的模型原理，见ReferenceManual中第220页内容。图形画面输入优化计算模块的方法，见User’sGuide中第9章206页内容。关键字输入优化