應(yīng)用PROII進(jìn)行塔模擬計(jì)算時(shí)熱力學(xué)系統(tǒng)的選擇

1、應(yīng)用PRO/II進(jìn)行塔模擬計(jì)算時(shí)熱力學(xué)系統(tǒng)的選擇部分計(jì)算模塊的討論王崇智石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程研究所（102200）摘要: 本文總結(jié)了應(yīng)用PRO/II進(jìn)行煉油、石油化工裝置模擬過(guò)程中塔模擬計(jì)算時(shí)熱力學(xué)系統(tǒng)選擇的一些經(jīng)驗(yàn)，并討論了塔模擬計(jì)算時(shí)的一些基本要素和基本技巧。關(guān)鍵詞：PRO/II，塔，模擬，熱力學(xué)方法，技巧一、概述PRO/II軟件是美國(guó)SIMSCI公司推出的微機(jī)版本石油化工工藝流程模擬軟件，該軟件具備有豐富的物性數(shù)據(jù)庫(kù)和熱力學(xué)方程供用戶(hù)描述不同狀態(tài)下的流體熱力學(xué)過(guò)程，對(duì)多種煉油、化工工藝過(guò)程具有廣泛的適應(yīng)性。該軟件不僅可以作為新設(shè)計(jì)煉油、化工工藝裝置的工藝流程模擬軟件，同時(shí)作為裝置標(biāo)定

2、計(jì)算、設(shè)備核算的軟件。在實(shí)際工作中，有很多時(shí)候會(huì)遇到解決裝置“瓶徑”的問(wèn)題，而塔設(shè)備往往是需要進(jìn)行標(biāo)定或核算的重要設(shè)備之一，這時(shí)應(yīng)用PRO/II軟件提供的精餾、吸收、萃取等單元操作過(guò)程的嚴(yán)格計(jì)算方法進(jìn)行單塔模擬計(jì)算或全流程模擬計(jì)算是非常方便的。本文通過(guò)對(duì)PRO/II軟件提供的熱力學(xué)方法的初步分析，推薦了PRO/II軟件在常見(jiàn)石油化工裝置塔模擬計(jì)算中的熱力學(xué)方法。二、PRO/II熱力學(xué)方法的初步分析PRO/II軟件提供多種用于流體的氣液平衡常數(shù)、液液平衡常數(shù)、焓、熵、密度和其他傳遞性能參數(shù)等熱力學(xué)計(jì)算方法，由于每種熱力學(xué)方法有一定的適用范圍，在應(yīng)用PRO/II解決具體問(wèn)題時(shí)，選擇合適的熱力學(xué)方法

3、是能否正確模擬工藝過(guò)程的關(guān)鍵。以下分類(lèi)討論P(yáng)RO/II提供的主要的熱力學(xué)方法。2.1、普遍化方法普遍化方法主要包括用于烴類(lèi)物系計(jì)算的SRK方程、PR方程、BWRS方程、GS方程、IGS方程、BK10方程等，各方程的適用范圍如下： 熱力學(xué)方程 適用領(lǐng)域 SRK 氣體、煉油過(guò)程的烴類(lèi)物系 SRKKD 煉油過(guò)程的烴水物系，尤其高溫、高壓的氣液液過(guò)程 SRKM 烴/醇等極性/非極性物系 SRKH 酮/水等極性和高壓物系 PR 氣體、煉油過(guò)程的烴類(lèi)物系 PRM 烴/醇等極性/非極性物系的氣液液過(guò)程 PRH 酮/水等極性和高壓物系 BWRS 氣體、煉油過(guò)程的烴類(lèi)物系 GS 常壓以上的煉油物系 IGS 煉油

4、體系的氣液液過(guò)程 BK10 原油常壓、減壓蒸餾過(guò)程2.2、液相活度系數(shù)方法液相活度系數(shù)方法主要包括用化工、石油化工物系氣液、液液、氣液液平衡及相關(guān)物性參數(shù)計(jì)算的NRTL（Non-Random Two Liquid）方程、UNIQUAC方程、WILSON方程、UNIFAC方程、VANLAAR方程、FLORY方程、MARGULES方程等，各方程的適用范圍如下： 熱力學(xué)方程 適用領(lǐng)域 NRTL 有液相活度系數(shù)可以利用的化工、石油化工極性物系 UNIQUAC 沒(méi)有提供氣液、液液平衡數(shù)據(jù)的化工、石油化工極性物系 WILSON 極性物系的氣液過(guò)程 UNIFAC 任何已知組分結(jié)構(gòu)的物系 VANLAAR 化工

5、、石油化工極性物系的氣液、液液過(guò)程 FLORY 化工、石油化工極性物系的氣液、液液過(guò)程 MARGULES 化工、石油化工極性物系的氣液、液液過(guò)程2.3、專(zhuān)用數(shù)據(jù)包方法PRO/II專(zhuān)用數(shù)據(jù)包用于計(jì)算指定物系的氣液、液液平衡及相關(guān)物性參數(shù)，主要包括GLYCOL數(shù)據(jù)包、SOUR WATER數(shù)據(jù)包、ALCOHOL數(shù)據(jù)包、AMINE數(shù)據(jù)包等，各專(zhuān)用數(shù)據(jù)包的適用范圍如下： 專(zhuān)用數(shù)據(jù)包 適用領(lǐng)域 GLYCOL 含有水、乙二醇、三甘醇和氣體組分物系的脫水過(guò)程。 溫度26204；壓力13.6MPa SOUR WATER 含有H2S、NH3、CO2、H2O物系的計(jì)算。溫度20150；壓力0.345MPa （原始關(guān)

6、聯(lián)式）；壓力19.3MPa（修正Van Der Waals方程計(jì)算氣相逸度） ALCOHOL 含有醇、H2O和其他極性物系氣液、液液、氣液液過(guò)程。 溫度50110；壓力10.2MPa AMINE 含有MEA、DEA、DGA、DIPA、MDEA物系的相關(guān)計(jì)算三、PRO/II在石油化工裝置塔模擬中的熱力學(xué)方法石油化工裝置種類(lèi)繁多，以下將分類(lèi)介紹PRO/II軟件在部分裝置塔模擬計(jì)算推薦采用的平衡常數(shù)的熱力學(xué)計(jì)算方法和相應(yīng)的數(shù)據(jù)包。3.1、煉油裝置 常見(jiàn)煉油裝置塔模擬計(jì)算推薦采用的平衡常數(shù)的熱力學(xué)計(jì)算方法和相應(yīng)的數(shù)據(jù)包如下。 裝置名稱(chēng) 塔名稱(chēng) 熱力學(xué)方法 數(shù)據(jù)包 備注 常減壓裝置 初餾塔 GS SIM

7、SCI 常壓塔 GS SIMSCI 常壓汽提塔 GS SIMSCI 減壓塔 BK10 SIMSCI 催化裂化裝置 分餾塔 BK10 SIMSCI 柴油汽提塔 BK10 SIMSCI 吸收塔 SRK、PR SIMSCI 解吸塔 SRK、PR SIMSCI 再吸收塔 SRK、PR SIMSCI 穩(wěn)定塔 SRK、PR SIMSCI 催化重整裝置 脫輕塔 SRK、PR SIMSCI 脫重塔 SRK、PR SIMSCI 抽提塔 NRTL ALCOHOL 非芳水洗塔 NRTL ALCOHOL 汽提塔 NRTL ALCOHOL 溶劑回收塔 NRTL ALCOHOL 苯塔 BK10 SIMSCI 甲苯塔 BK

8、10 SIMSCI 二甲苯塔 BK10 SIMSCI 延遲焦化裝置 分餾塔 BK10 SIMSCI 柴油吸收塔 BK10、GS SIMSCI 加氫裂化裝置 分餾塔 BK10、GS SIMSCI 脫乙烷塔 SRK、PR SIMSCI 脫丁烷塔 BK10、GS SIMSCI 石腦油汽提塔 BK10、GS SIMSCI 加氫裝置 汽提塔 SRK SIMSCI 穩(wěn)定塔 SRK SIMSCI MTBE裝置 催化蒸餾塔 NRTL SIMSCI 催化精餾流程 碳四分離塔 NRTL SIMSCI 兩器四塔流程 甲醇萃取塔 NRTL ALCOHOL 甲醇回收塔 NRTL ALCOHOL 酸水汽提裝置 酸水汽提塔

9、 SOUR SIMSCI 脫硫裝置 干氣脫硫塔 AMINE&SRK SIMSCI 液化氣脫硫塔 AMINE&SRK SIMSCI 溶劑再生塔 AMINE&SRK3.2、石油化工裝置 常見(jiàn)石油化工裝置塔模擬計(jì)算推薦采用的平衡常數(shù)的熱力學(xué)計(jì)算方法和相應(yīng)的數(shù)據(jù)包如下。 裝置名稱(chēng) 塔名稱(chēng) 熱力學(xué)方法 數(shù)據(jù)包 備注 乙烯裝置 油洗塔 SRK、PR SIMSCI 水洗塔 SRK、PR SIMSCI 脫甲烷塔 SRK、PR SIMSCI 脫乙烷塔 SRK、PR SIMSCI 加入Kij 乙烯塔 SRK、PR SIMSCI 加入Kij 脫丙烷塔 SRK、PR SIMSCI 加入Kij

10、丙烯塔 SRK、PR SIMSCI 加入Kij 脫丁烷塔 SRK、PR SIMSCI 環(huán)氧乙烷裝置 吸收塔 NRTL SIMSCI 解吸塔 NRTL SIMSCI 回收塔 NRTL SIMSCI 精制塔 NRTL SIMSCI 乙二醇裝置 脫水塔 NRTL ALCOHOL 乙二醇塔 NRTL ALCOHOL 二甘醇塔 NRTL ALCOHOL 三甘醇塔 NRTL ALCOHOL 乙苯裝置 吸收塔 SRK SIMSCI 穩(wěn)定塔 SRK SIMSCI 循環(huán)苯塔 BK10、SRK SIMSCI 脫甲苯塔 BK10、SRK SIMSCI 乙苯精餾塔 BK10、SRK SIMSCI 多乙苯塔 BK10、

11、SRK SIMSCI 苯乙烯裝置 苯-甲苯塔 BK10、SRK SIMSCI 乙苯回收塔 BK10、SRK SIMSCI 苯乙烯精餾塔 BK10、SRK SIMSCI 殘液精制塔 BK10、SRK SIMSCI 醋酸乙烯裝置 醋酸吸收塔 NRTL、SRKM SIMSCI 洗滌塔 NRTL、SRKM SIMSCI 二氧化碳吸收塔 NRTL、SRKM SIMSCI 二氧化碳再生塔 NRTL、SRKM SIMSCI 初餾塔 NRTL、SRKM SIMSCI 脫水塔 NRTL、SRKM SIMSCI 脫輕塔 NRTL、SRKM SIMSCI 脫重塔 NRTL、SRKM SIMSCI 醋酸裝置 醋酸吸收

12、塔 NRTL、SRKM SIMSCI 洗滌塔 NRTL、SRKM SIMSCI 二氧化碳吸收塔 NRTL、SRKM SIMSCI 二氧化碳再生塔 NRTL、SRKM SIMSCI四、PRO/II中的重要計(jì)算模塊1、RECYCLE模塊的應(yīng)用 很多裝置的模擬需要采用RECYCLE進(jìn)行工藝計(jì)算，如：帶外部冷回流的分餾過(guò)程、萃取蒸餾單元、吸收解吸過(guò)程、洗滌再生過(guò)程等。在具有循環(huán)物流的計(jì)算過(guò)程中，正確的確定循環(huán)物流的初置、參考物流的溫度或流量和循環(huán)加速對(duì)于模擬計(jì)算是必要的。2、CALCULATOR模塊的應(yīng)用對(duì)于有多股物流的工藝過(guò)程，PRO/II提供的CALCULATOR模塊能夠方便的計(jì)算各物流的組合工況

13、或物流性質(zhì)，靈活運(yùn)用CALCULATOR模塊對(duì)于完成全流程模擬計(jì)算的是一個(gè)有效的手段。3、OPTIMIZER模塊的應(yīng)用 ROCESS SIMULATION COMPARISON on the TWO STAGES EXTRACTION DISTILLATION to SEPERATE cis-BUTADIENE UNITWang ChongzhiUniversity （Beijing）Petrochemical Engineering Co. Ltd. （102200）ABSTRACT：In the paper, process of two stages extraction distillation to separate cis-butadiene unit in which acetonitrile is to be used as solvent has been established and simulated by PRO/II and HYSIM software. the results of PRO/II