【丙烯精馏塔的模拟计算模型分析2400字】

IV丙烯精馏塔的模拟计算模型分析目录TOC\o"1-3"\h\u22452丙烯精馏塔的模拟计算模型分析 130301.1模型建立 126271.1.1物理模型简介 1190611.1.2选择物理模型 2296031.2方法选择 297881.1.3选择物性方法 44361.3总结 5在精馏模拟计算时，为了保证模拟结果的准确度，需要选择合适的物性方法，用于满足模拟时所需要的计算方法和模型。根据不同物系所具有的不同特点，如极性、压力等因素，AspenPlus提供了相应的方法和模型，其中化工热力学中的活度系数法、状态方程法应用最为广泛，几乎所有的物系都可以应用这两种物性方法。此外，应用不同的方法模拟计算同一系统，结果可能相差甚远，所以，选择合适的物性方法显得至关重要。1.1模型建立1.1.1物理模型简介活度系数模型、理想模型、状态方程模型是比较常见的计算模型，应用广泛。对于模型的选取，需要参照系统的操作条件，并根据非理想的程度进行修正选择。丙烯精馏塔的单元操作涉及汽液两相的相平衡关系，不同的计算模型对结果的准确度截然不同，因此需要多方面考虑，以选取合适的物理模型。常用的物理模型如下表所示：表3汽液平衡模型Table3Modelsforvapor-liquidbalance类型方程应用理想模型ϕ适用于在液相内溶解度很低的气体状态方程模型fϕ气液处于平衡状态；用该方程计算出ϕiV活度系数模型ϕy用活度系数计算出γi用状态方程计算出ϕiV和用蒸气压关联式计算出纯组分蒸气压pi用液相密度数据计算出修正的拉乌尔定律理想模型理想模型适用于处于理想状态的体系，理想的气体为低压高温，理想的液体相互作用很小。注意体系中包含不凝组分，需要使用亨利定律处理不凝组分，处理完成可应用理想模型。状态方程模型状态方程模型用途广泛，适用于较宽范围内的P、V、T数据，也适用于烃类体系。活度系数模型活度系数模型适用于极性强的体系，可以采用活度系数模型计算活度和逸度。1.1.2选择物理模型根据丙烯精馏塔的操作条件，物系属于高压烃类非理想体系，对于此类混合物的分离可以选择SRK、SK-SOAVE、PENG-ROB等状态方程，因此状态方程模型十分适宜该体系。1.2方法选择根据上文对选择物理模型的要求，确定了状态方程模型。1.1.1状态方程模型方法状态方程模型主要可以分为基于Lee方程、PR方程、RK方程的三种物性方法，分别对应的状态方程以及简述如下表所示：表4状态方程模型的Table4Stateequationmodel方法方程简述应用LeeLK-PLOCKLee-Kesler-Locker依据此状态方程，计算除液体摩尔体积之外的所有热力学性质，用API方法和通用模型分别计算虚拟组分、真实组分的液体摩尔体积。适用于非极性或弱极性混合物，适用于气体处理。BWR-LSBWR-Lee-Starling依据此状态方程，是Benedict-Webb-Rubin的普遍化，计算所有热力学性质。适用于中压体系，适用于气体处理。计算液体摩尔体积更准确。PRPENG-ROBPeng-Robmson依据此立方型状态方程计算除液体摩尔体积之外的所有热力学性质，用API方法和Rackett模型分别计算虚拟组分、真实组分的液体摩尔体积。适用于非极性或弱极性混合物，适用于高温、高压范围，适用于气体处理。PRMHV2Peng-RobinsonWithmodifiedHuron-Vidalmixingrules是peng-Robinson状态方程的扩展。修正的活度系数模型可以计算超额Gibbs能。适用于高压体系，在给定温度下预测的压力误差在4％以内，预测的摩尔分数误差在2％以内。RKPSRKPredictiveRedlich-Kwong-Soave是Redlich-Kwong-Soave状态方程的扩展。适用于含轻气体的非极性和极性组分的混合物，应用于高温、高压体系。RKSWSRedlich-Kwong-SoavewithWong-Sandlermixingrules是Redlich-Kwong-Soave状态方程的扩展。应用于高压体系，在给定温度下预测的压力误差在3％以内，预测的摩尔分数误差在2％以内。RKSMHV2Redlich-Kwong-SoaveWithmodifiedHuron-Vidalmixingrules是Redlich-Kwong-Soave状态方程的扩展。用修正的UNIFAC模型计算超额Gibbs能。应用于高压体系，在给定温度下预测的压力误差在4％以内，预测的摩尔分数误差在2％以内。RK-ASPENRedlich-Kwong-ASPEN是Redlich-Kwong-Soave状态方程的扩展。适用于含轻气体的非极性混合物，应用于高温、高压体系。RK-SOAVERedlich-Kwong-Soave计算除液体摩尔体积之外的所有热力学性质，使用API方法和通用模型分别计算虚拟组分、真实组分的液体摩尔体积。适用于非极性或弱极性混合物，适用于气体处理、炼油及石化应用，适用于高温、高压范围。

1.1.2在石化方面应用的物性方法丙烯、乙烯等化工产品属于石油化工范畴，AspenPlus中有针对石油化工烯烃精馏生产方面的热力学方程，因此对石化方面的方程进行修正十分必要。表5应用于石油混合物的方法Table5Methodsapplicabletopetroleummixtures方法模型应用液体逸度（低、中压体系）BK10BraunK10适用于减压和低压体系（至几个大气压）。CHAO-SEAChao-Seader液体逸度适用于原油塔和部分乙烯工艺。GRAYSON/GRASON2Grayson-Streed液体逸度适用于原油塔、减压塔和部分乙烯工艺，推荐应用于包含氢气的体系。MXBONNELMaxwell-Bonnell适用于所有烃类虚拟组分使用。（高压体系）HYSSRKHYSYSSoave-Redlich-Kwong应用范围较窄，使用时将HYSYS数据库放置在搜索顺序最前面。PENG-ROBPeng-Robinson适用于非极性或弱极性混合物，适用于高温、高压范围，适用于气体处理。RK-SOAVERedlich-Kwong-Soave适用于非极性或弱极性混合物，适用于气体处理、炼油及石化应用，适用于高温、高压范围。SRKSoave-Redlich-Kwong用体积修正了液体摩尔体积，适用范围与PENG-ROB和RK-SOAVE相同。SRK-KDSRK-Kabadi-Danner可以模拟烃-水体系的不溶性。1.1.3选择物性方法丙烯精馏塔进料组成主要包含了C4以下的烷烃、烯烃混合物，丙烯和丙烷占了原料组成的大部分，属于轻烃混合物体系。而且丙烯精馏塔内温度分布属于低温分布，塔顶、塔釜压力在2MPa左右，属于低温高压的烃类混合物体系。上文已经筛选出适合丙烯精馏塔模拟体系的物性方法有SK-SOAVE、PENG-ROB、SRK等状态方程，现在对这三种方程的特点进行进一步的分析对比，选择出最适合该体系的物性方法。（1）SK-SOAVE方程：p=RTaTb=0.08664aF=0.48+1.574ω−1.76SK-SOAVE方程适合于计算烃类混合物体系的气液平衡，有很高的精度。（2）SRK方程：SRK模型是在RK-SOAVE模型基础上的进一步改进，提高了方程的计算速度。Aspen物性系统中包含了大量适用于SRK方程二元体系的二元交互参数。（3）PENG-ROB方程：p=RTaTb=0.077796RTcaaTt为对比温度F=0.37464+1⋅54226ω−0.26992其中PENG-ROB方程的临界压缩因子为0.307，相比RK方程的0.333有明显改进。PENG-ROB方程计算饱和蒸气压、气液平衡等数据的准确度高于SRK方程。通过