《工艺流程模拟计算》.pdf

第三章 油气处理工艺设计 第一节 工艺流程模拟计算 当工艺过程确定后，就需要通过工艺模拟来对其进行解析计算，以便改进工艺流程，完 善工艺方案。通常在工艺设计、开发中所说的工艺模拟是指利用专业软件，在输入所需的数 据后，对工艺流程进行模拟演算，通过对演算结果的分析和研究，适当调整输入数据或流程 参数，使得演算结果满足工艺流程设计的要求。 一、常用工艺流程模拟软件介绍 目前，国内石油化工领域进行工程设计时常用的工艺流程模拟软件主要有 HYSYS.PROCESS 和 PRO/II。 1.HYSYS.PROCESS HYSYS.PROCESS 软件是加拿大 HYPROTECH 公司研制的仿真模拟软件 HYSYS 的子软件包。 HYPROTECH 公司是一家从事计算机仿真技术开发的世界级专业技术公司，其软件产品现已遍布 80 多个国家，有 17000 多家用户，涉及化工、石油炼制、制药、矿冶工业等多个领域。据 2000 年统计，全球 50％的石油炼制企业、90％的天然气加工企业使用 HYPROTECH 公司开发的仿真 技术。目前，HYPROTECH公司已被美国 ASPEN TECH 公司兼并。 HYSYS 软件由一系列具有专门功能的子软件包组成，包括 HYSYS.PROCESS、HYSYS.PLANT、 HYSYS.CONCEPT、HYSYS.OTS+和 HYSYS.RTO+等。这些子软件包既可单独使用，又可在同一平台 上联合使用；既适应于新的石油化工过程的设计与开发，又可用于对已有过程和装置的改善； 与工厂的控制硬件相连，还可对全厂生产实行在线优化操作；它还具有设计、优化新过程， 模拟工厂的生产过程和预测工厂可能发生的问题等功能。它既可缩短小试、中试等研究时间， 又可节省研究成本，为工艺的直接放大与提升起到决定性作用。其中的 HYSYS.PROCESS 子软 件包主要用于石油化工领域的工艺设计与开发。 2.PRO/II PRO/II 是美国 SIMSCI（SIMULATION SCIENCES INC.）公司在结合了其前身 PROCESS 软件 和 ASPEN 软件技术的基础上于 1988年推向市场的该公司第三代流程模拟软件。该软件是一个 综合系统，现已广泛用于石油/天然气加工、炼油、化学、化工、聚合物、精细化工和制药等 领域。 该软件由流程模拟程序、大型纯组分物性数据库、应用广泛的热力学性质推算包、先进 且适用性强的单元过程模块所组成，以序贯模块法模拟策略，为工程师提供了一个易于掌握、 能灵活运用的有效的设计工具。从基本的闪蒸到复杂的反应精馏，从石油炼制中的原有的初 始预热到后续的乙烯工业、聚合物的生产，PRO/II 都提供了有效的模拟方式。PRO/II 可以用 于流程的稳态模拟、物性计算、设备设计、装置改造、优化和改进装置产量和效益、费用估 算/经济评价、环保评测以及其他工程计算。软件能提供多种模型如：一般化闪蒸、精馏、换 热器、反应器、聚合物、固体和多种热力学模型等以供用户选择。用户界面直观简便，适用 于 PC 电脑和各种工作站平面。 二、模拟前的基础数据准备 在进行工艺模拟计算之前，首先要做好基础数据的准备工作。一般说来，基础数据准备 得越充分，所得到的模拟结果也就越准确。下面分别介绍油田、凝析气田、气藏气田在工艺 模拟前应准备的基础数据。 1. 油田 1）地面原油基础物性 在工艺模拟时，原油下列 6 个基础物性中最少需要知道前 4 个基础物性中的 2 个，后 2 个基础物性为参考值。 （1）分子量 作为一种 确定组成（已知混合物的分子、重量或摩尔组成）的混合物，原油的分子量可 以通过下列公式获得： MW x M ∑ （2-3-1） i i 式中：x -i 组分的摩尔分数； i M i -i 组分的分子量。 但通常需要模拟的原油都不能确定组分，靠上述这种加和的方法来计算原油的分子量是 不可能的，需要通过专门的测定方法或经验公式得到。 （2）标准密度或比重 我国国标（GB/T 1884