流程模拟技术流程模拟技术(Aspen Plus)培训班培训班 辅助教材辅助教材 Version 1.0 中国石化燕山仿真培训中心中国石化燕山仿真培训中心 2006 年年 10 月月 目目 录录 一、软件基本应用3 二、物性系统的应用27 三、常用词汇表40 2一、软件基本应用一、软件基本应用 练习一：异丙苯工厂练习一：异丙苯工厂(文件：CAD0001.Bkp)文件：CAD0001.Bkp) 利用教材 P28 页条件，模拟异丙苯工厂。 题目介绍：苯和丙烯在反应器中发生烃化反应生成异丙苯，丙烯的转化率为 90%，反应产物经冷却器冷到 130进入闪蒸罐在 1 个大气压下绝热闪蒸，罐顶气相循环至反应器入口，液相为产品。物性方法：RK-SOAVE REAC-OUTCOOL-OUTRECYCLEPRODUCTFEEDCOOLSEPREACTORT = 220F P = 36Psia Benzenz:40lbmol/hr Propylene:40lbmol/hrQ = 0 Btu/Hr Pdrop = 0 PsiT = 130 F Pdrop = 0.1PsiP = 1atm Q = 0 Btu/Hr主要掌握内容： 1、 选择模板，进入软件。 2、 绘制模拟流程并进行修饰。 3、 选择单位制。 4、 订制报告内容。 5、 定义组分。 6、 选择物性方法。 7、 定义物流条件。 8、 定义单元设备操作条件。 39、 查看计算结果。 10、 通过习题掌握建立模拟的基本步骤。 练习二：苯分离练习二：苯分离(文件：CAD0002.Bkp)文件：CAD0002.Bkp) 利用教材 P66 页条件，模拟苯分离流程。 题目介绍：含有氢气、甲烷、苯、甲苯的混合物经过一个冷却器及两个闪蒸罐分离苯溶液中的轻组分。物性方法：PEN-ROB FEEDCOOLVAP1LIQ1VAP2LIQ2COOLFL1FL2T = 1000 F P = 550 Psia 氢气： 405 lbmol/hr 甲烷: 95 lbmol/hr 苯： 95 lbmol/hr 甲苯：5lbmoi/hrT = 200 F 压降: 0T = 100 F P = 500 PsiaP = 1 atm Q = 0主要掌握内容： 1、选择模板，进入软件。 2、绘制模拟流程并进行修饰。 3、选择单位制。 4、订制报告内容。 5、定义组分。 6、选择物性方法。 7、定义物流条件。 8、定义单元设备操作条件。 49、查看计算结果。 10、通过习题掌握建立模拟的基本步骤。 练习三： 分馏塔简捷设计与严格核算模型的应用：练习三： 分馏塔简捷设计与严格核算模型的应用： (文件： DSTWU1.Bkp)文件： DSTWU1.Bkp) 题目介绍：拟分离由丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷组成的混合物，要求塔顶正丁烷的摩尔回收率达到 99.08%，异戊烷的摩尔回收率 1.124%，用冷却水作塔顶全凝器的冷却介质；操作压力 4.4 个大气压， 根据上述条件设计一个分离流程。 其他条件见 P81页。物性方法：PEN-ROB FEEDOVHDBTMCOLUMN气化分率 0 P 4.4 atm 流量（lbmol/hr) 丙烷 5 异丁烷 10 正丁烷 30 异戊烷 20 正戊烷 15 正己烷 20RR = 1.32 RRmin P = 4.4 atm 正丁烷在塔顶回收率 0.9908 异戊烷在塔顶回收率 0.01124主要掌握内容： 1、 正确选择模型。 2、 了解分馏塔简捷设计和严格核算模型的区别及应用范围。 3、 学会两种模型的基本应用。 4、 利用初步设计结果进行严格核算。 5、 学会使用设计规定完善设计。 56、 学会通过绘图判断适宜的进料位置。 7、 学习绘制分布图。 练习四：两塔的分离流程练习四：两塔的分离流程(文件：DSTWU2.Bkp)文件：DSTWU2.Bkp) 题目介绍：拟分离由丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷以及 PC（虚拟组分）组成的混合物，要求塔一塔顶正丁烷的摩尔回收率达到 99%，异戊烷的摩尔回收率 15%；塔二塔顶正十一烷的摩尔回收率达到 98%，正十二烷的摩尔回收率 2%。其他条件见 P155158 页。物性方法：RK-SOAVE 234567918DEC4FRACVALVEOCLRHEATX进料条件：温度 100 压力 200 psi 组分流量（lbmol/hr） 丙烷（C3H8） 2336 异丁烷（C4H10-2）361 正丁烷（C4H10-1）592 异戊烷（C5H12-2）132 正戊烷（C5H12-1）185 正己烷（C6H14-1）39 正庚烷（C7H16-1） 46 正辛烷（C8H18-1） 39 正壬烷（C9H20-1） 25 正癸烷（C10H22-1）19 正十一烷（C11H24）13 正十二烷（C12H26） 15 6正十三烷（C13H28） 12 正十四烷（C14H30） 8 PC（虚拟组分） 31 PC（虚拟组分）数据：平均沸点 602.8 ，API 度 48.6 分子量 254.48。 模块条件：热交换器：热物流出口温度 120。 一塔：压力 195 psia，实际回流比是最小回流比的 1.3 倍， 轻关键组分（正丁烷）在塔顶摩尔回收率 0.99。 重关键组分（异戊烷）在塔顶摩尔回收率 0.15。 二塔：压力 75 psia，实际回流比是最小回流比的 3 倍， 轻关键组分（正十一烷）在塔顶摩尔回收率 0.98。 重关键组分（正十二烷）在塔顶摩尔回收率 0.02。 阀门：模型 HEATER ，压力 75 psia ，气化分率 0。 主要掌握内容： 1、 正确选择设备模型。 2、 学会虚拟组分的规定。 3、 利用简捷设计模型结果作严格核算。 4、 复习设计规定。 5、 练习灵敏度分析工具的使用。 6、 复习画图。 7练习五：丙酮与水的分离练习五：丙酮与水的分离(文件：PP0001.Bkp)文件：PP0001.Bkp) 题目介绍：拟分离丙酮和水，要求塔顶丙酮的摩尔回收率为 99.5%，水的摩尔回收率为0.5%。 分别用IDEAL、 NATL、 UNIFAC、 PENG-ROB四种物性方法计算需要的平衡级数。其他条件见 P185186 页。 主要掌握内容： FEEDOVHDBTMSCOLUMNT : 65 C P : 1 atm F ：5000 lbmol/hr 组成（摩尔）： 丙酮（C3H6O-1) :0.1 水（H2O): 0.9P : 1atm Rd = 1.2 Rd,min 丙酮在塔顶的摩尔回收率0.995 水在塔顶的摩尔回收率0.0051、 物性方法的重要性。 2、 物性方法对计算结果的影响。 3、 学习流程拷贝。 4、 学习定义模块的物性方法。 5、 复习分馏塔简捷设计模型的应用。 8练习六：轻质气体在液相中的溶解度练习六：轻质气体在液相中的溶解度(文件：PP0002.Bkp)文件：PP0002.Bkp) 题目介绍：水和氮气、氧气组成的混合气体经过一个闪蒸罐，计算罐底液相产品中氮气、氧气的含量。 1234FLASHT : 10 C P : 1 atm F(H2O): 1000 lb/hrT : 10 C P : 1 atm F(N2): 76 lb/hr F(O2): 24lb/hrT : 37.8 C P : 1 atm主要掌握内容： 1、 定义亨利组分。 2、 应用亨利定律。 3、 查看结果。 练习七、利用物性集在流股报告中报告物性。练习七、利用物性集在流股报告中报告物性。(文件：CAD0001A.Bkp)文件：CAD0001A.Bkp) 题目介绍：在 CAD0001 流程的物流报告中报告混合物恒压热容（CPMX） 、混合物密度（RHOMX） 、混合物的粘度（MUMX） 、饱和蒸汽压（PL） 、汽化热（DHVL） 。 主要掌握内容： 1、 学会建立物性集。 92、 学会选择需要的物性。 3、 在流股报告中报告物性。 练习八：调用软件数据库中的物性参数。练习八：调用软件数据库中的物性参数。(文件：CAD0001B.Bkp)文件：CAD0001B.Bkp) 题目介绍：利用软件提供的工具调用数据库中的物性参数。 主要掌握内容： 1、 调用物性参数。 2、 利用报告的形式报告物性参数。 练习九：环己烷工厂练习九：环己烷工厂(文件：CAD0006.Bkp)文件：CAD0006.Bkp) 题目介绍：氢气和苯进料经过预热进入反应器，发生化学反应生成环己烷，反应产物进入闪蒸罐进行气液分离，其中气相大部分(92% )循环回反应器，其余放空，液相 30%循环回反应器，其余进入精馏塔进行产品精制。 调整塔釜产品的流量，满足环己烷的摩尔回收率 99.99%。其他条件见 P261 页。物性方法：RKSOAVE 10H2INBZINH2RCYCHRCYRXINRXOUTVAPLIQCOLFDLTENDSPRODUCTPURGEFEED-MIX REACTHP-SEPCOLUMNVFLOWLFLOWC6H6+ H2 = C6H12-1总流量：330 lbmol/hr 摩尔分数：H2:0.975CH4:0.02N2:0.005 T : 120 F P : 335 PsiT : 100 F P : 15 Psi 流量： C6H6 : 100 lb,ol/hrT : 330 F P : 330 Psi T : 400 F Pdrop : 15 Psi 转化率（C6H6) : 0.998T : 120 F Pdrop : 5 Psi平衡级数 ：12 进料位置 ：8 回流比（摩尔）：1.2 塔釜流量 ：99 lbmol/hr P : 200 Psi流量分数：92 %流量分数：30 %主要掌握内容： 1、 复习建立模拟流程的基本步骤。 2、 正确选择模型。 3、 合理使用物性方法。 4、 复习设计规定。 5、 学习塔的有关收敛问题的处理。 练习十：甲醇与水的分离练习十：甲醇与水的分离 (文件：CAD0004.Bkp)文件：CAD0004.Bkp) 题目介绍：甲醇与水的分离，通过本习题学习严格蒸馏模型(RADFRAC)的部分功能。 11FEEDOVHDBTMSCOLUMN进料：压力 18 psi, 进料状态：饱和液相 总流量：120000 lb/hr 进料组成（质量分数） ：甲醇：36.8% 水：63.2% 塔：平衡级数：38 （加上冷凝器、再沸器共 40） 进料位置：23 塔顶为液相产品 顶板压力： 16.1 Psia 每板压降 ：0.1 Psia 塔顶馏出物流量： 1245 lbmol/hr 摩尔回流比：1.3 物性方法：NRTL B 部分：部分：设计规定 质量指标：甲醇在塔顶馏出物的质量纯度 99.95% 水在塔釜馏出物的质量纯度 99.90% 调节变量：塔顶馏出物流量 8001700 lbmol/hr 12摩尔回流比 0.82 C 部分：部分：板效率应用 默弗里效率：冷凝器、再沸器 90%， 实际塔板板效率：65%。 D 部分部分：塔板设计 塔板类型：泡罩 降液管数：1 板间距：2 in 限制条件：液泛因子不大于 0.8 E 部分：部分：塔板核算 塔板类型：泡罩 降液管数：1 直径：7.5 ft 板间距：2 in F 部分：冷凝器/再沸器负荷曲线 主要掌握内容： 1、 复习设计规定 2、 查看控制面板信息 3、 学习板效率的应用 4、 学习塔板设计 5、 学习塔板核算 6、 学习冷凝器/再沸器负荷曲线 练习十一：液液萃取的模拟练习十一：液液萃取的模拟 (文件：EXTRACT.Bkp)文件：EXTRACT.Bkp) 题目介绍：用甲基异丁基酮（MIBK）作溶剂，用萃取工艺除去水中的苯酚。物