Aspen软件培训案例

ASPENPLUS软件培训案例TOC\o"1-3"\u常压系统流程模拟计算2减压系统流程模拟计算6催化分馏塔流程模拟计算10催化吸收稳定系统流程模拟计算14MDEA

脱硫流程模拟计算20炼厂含硫污水汽提流程模拟计算27MTBE装置流程模拟计算32DMF萃取精馏流程模拟计算37丁二烯脱水流程模拟计算40甲乙酮脱水流程模拟计算43VCMPlantModel46VCMManufactureandProjectGoals48Section100–DirectChlorination51Section200–Oxychlorination53Section300–EDCPurification61Section400–EDCPyrolysis63Section500–VCMPurification67RunningAspenTechVCMModels69References71酸气碱洗流程模拟计算72乙烯裂解气碱洗流程模拟计算74水-异丁酸-丁酸间歇精馏流程模拟计算77流程优化模拟计算79冷凝器、再沸器计算及安装高度计算81非库组份物性估计82乙醇和乙酸乙酯气液平衡数据回归应用示例83模拟模型的数据拟合85应用示例85常压系统流程模拟计算一、工艺流程简述常减压装置是我国最基本的原油加工的装置之一。主要包括换热器系统、常压系统、减压系统。常压系统是原油通过换热网络换热到一定温度后，再进到常压加热炉加热到要求的温度，常压加热炉要求的出口温度及原油的性质，拔出率有关，一般要求常压炉出口汽化率大于常压塔所有侧线产品一定的比例，这个比例叫过汽化率，一般为2～5%（wt）。常压加热炉出口达到一定温度和汽化率的原油，进到常压塔的进料段，油汽往上走，常压塔侧线抽出，一至四个左右的侧线产品，为控制侧线产品的干点，抽出的侧线产品进到侧线产品汽提塔中汽提，冷却后出装置，常压塔进料产品及出料产品之间的焓差，叫剩余热，为回叫这部份热量，常压塔的各产品段有中段回流抽出，及冷原油换热后返回塔内。塔底抽出常压重油，为提高拔出率和减少塔底结焦，有塔底还通入一定量的蒸汽。常压系统分离其工流流程如图1-1所示，所涉及主要模块有原油混合器（M1）、常压塔（T101）。图1常压系统模拟计算流程图CGAS原油中瓦斯，OIL原油；W塔顶切水，GAS-常顶气，GN常顶油；CP1常一线；S1常一线汽提蒸汽CP2常二线；S2常二线汽提蒸汽；CP3常三线；S3常三线汽提蒸汽；C4常四线产品；SS常底汽提蒸汽；CB常底油二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表1.1进料数据1.进出料参数出料量Kg/h进料温度进料压力Kg/cm2进料组成WT%H2OH2N2CO2H2SCH4C2H6C2H4C3H8C3H6NC4IC4丁烯-1异丁烯顺丁烯-2反丁烯-2IC5C5=常压瓦斯268110.5720.260.0940.3432.82896.78140.6740.6360.50421.39420.54020.26950.2540.02861.76581.0678馏程IP10%30%50%70%90%EP比重产品抽出板常顶汽油53671146741061371610.7273常一线6250111331461601782040.792210常二线30667111982222542913090.843122常三线20667112603123373663780.86634常四线3250112433493954104274504880.892744减顶油155011861121672222723213540.8257减一线8333112302603003403820.8778减二线62500113173754104274504880.8927减三线14167113684344714945315690.9264减四线975011370446473501526538/750.9372减11520/13540/17.880.9798D1160数据塔底蒸汽210044011常一、二、三汽提蒸汽各100440112、单元操作参数表1.2单元操作参数T1常压分馏塔常压炉过汽化率3%(WT)操作压力Kg/cm21.3全塔压降kg/cm20.30抽出板/返回板中段回流量中段回流取热量中段回流116/1465000Kg/h1.80Mkcal/h中段回流228/2457000Kg/h4.10Mkcal/h中段回流340/3610000Kg/h1.15Mkcal/h实际板数45进料板塔底3、设计规定及模拟技巧3．1原油蒸馏数据的重要性3．2过汽化率3．3热平衡及产品分布的密切关系表1.3设计规定理论板或板效率50%热力学BK10初值设计规定常顶汽油干点180变量塔顶产品量三、软件版本ASPENPLUS软件12.1版本，文件名ERC250-C.APW减压系统流程模拟计算一、工艺流程简述常减压装置是我国最基本的原油加工的装置之一，其中主要包括原油换热系统、常压系统、减压系统。常压塔底出来的常压渣油，进到减压加热炉达到一定温度和汽化率的原油，进到减压塔的进料段，油汽往上走，减压塔侧线抽出，一至三个左右的侧线产品，有的还抽出过汽化油，抽出的侧线产品及原油换热后，冷却后出装置，减压塔进料产品及出料产品之间的焓差，叫剩余热，为回收这部份热量，减压塔的各产品段有中段回流抽出，及冷原油换热后返回塔内，为减少结焦，还有一部份不经过换热的循环冲洗油。塔底抽出减压渣油，为提高拔出率和减少塔底结焦，有的减压塔底还通入一定量的蒸汽。减压系统分离其工流流程如图2-1所示，所涉及主要模块有减压塔进料混合器（M1）、减压塔（T102）。图2-1减压系统模拟计算流程图JGAS减压瓦斯，CB常底油；1进减压炉油；JT减顶污油；J1减一线；J2减二线；J3减三线；J4减四过汽化油；JB减底渣油二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表2.1进料数据2、单元操作参数表2.2单元操作参数T1常压分馏塔减压炉过汽化率3%（WT）操作压力mmHg20全塔压降mmHg10抽出板/返回板中段回流取热量中段回流13/1温差721.39Mkcal/h中段回流27/4温差905.70Mkcal/h中段回流39/8温差947.9515Mkcal/h冲洗油9/10实际板数四段填料进料板塔底3、设计规定及模拟技巧3.1进料混合3.2产品分布及取热关系表2.3设计规定理论板或板效率15块热力学BK10初值设计规定塔顶温度75变量中段回流1热负荷4、模块及相关物流表2.4模块及相关物流模块名称代号流程图上代号入口物流号出口物流号M1减压进料混合器MixerM1T102减压塔ColumnT1三、软件版本ASPENPLUS软件12.1版本，文件名ERC250-V.APW催化分馏塔流程模拟计算一、工艺流程简述催化裂化是我国最重要的重质石油馏份轻质化的装置之一。它由反再、主分馏及吸收稳定系统三部分所组成。分馏系统的任务是把反再系统来的反应产物油汽混合物进行冷却，分成各种产品，并使产品的主要性质合乎规定的质量指标。分馏系统主要由分馏塔、产品汽提塔、各中段回流热回收系统，并为吸收稳定系统提供足够的热量。催化分馏系统分离其工流流程如图3-1所示，所涉及主要模块有进料混合罐（M1）、催化分馏塔（T2014）。图3-1催化分馏系统模拟计算流程图FEED进分馏塔油汽；SS塔底汽提蒸汽；GAS塔顶气；COIL轻柴油，SS1柴油汽提蒸汽；HOIL回炼油；YJ油浆；二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表3.1进料数据表1进出料参数出料量Kg/h进料温度进料压力Kg/cm2进料组成WT%H2OCOCO2AIRCH4C2H4C3H8C3H6IC4NC4丁烯-1异丁烯顺丁烯-2反丁烯-2IC5NC5C5=NC6H2S富气293000.93.81043.02馏程IP10%30%50%70%90%EP比重产品抽出板粗汽油673204054761031381791980.723轻柴油550001892222472743053473620.906810吸收返回柴油170001892222472743053473620.9068回炼油297002903954355380.936628油浆8930226407468538/870.9927进料中蒸汽121204922.7塔底汽提蒸汽量88028011汽提蒸汽量100280112、单元操作参数表3.2单元操作参数T201催化分馏塔操作压力Kg/cm22.50全塔压降Kg/cm20.30抽出板/返回板中段流量中段回流14/1230000Kg/h11.0Mkcal/h中段回流214/12198000Kg12.8Mkcal/h中段回流326/2425000Kg/h1.08Mkcal/h中段回流432/32300000Kg/h18.82Mkcal/h实际板数32进料板油气塔底富柴油6号板3、设计规定及模拟技巧表3.3设计规定理论板或板效率50%热力学BK10初值设计规定塔顶温度115变量中段回流1热负荷4、模块及相关物流表3.4模块及相关物流模块名称代号流程图上代号入口物流号出口物流号M1进料油汽混合器MixerM1催化馏塔DistillationT201三、软件版本采用ASPENPLUS软件12.1版本，文件名CHT201.APW催化吸收稳定系统流程模拟计算一、工艺流程简述催化裂化是我国最重要的重质石油馏份轻质化的装置之一。它由反再、主分馏及吸收稳定系统三部分所组成。分馏系统的任务是把反再系统来的反应产物油汽混合物进行冷却，分成各种产品，并使产品的主要性质合乎规定的质量指标。分馏系统主要由分馏塔、产品汽提塔、各中段回流热回收系统，并为吸收稳定系统提供足够的热量，不少催化装置分馏系统取热分配不合理，造成产品质量不稳定、吸收稳定系统热源不足。吸收稳定系统对主分馏塔来的压缩富气和粗气油进行加工分离，得到干气、液化气及稳定汽油等产品。一般包括四个塔第一塔为吸收塔，用初汽油和补充稳定汽油吸收富气中的液化气组份，吸收后的干气再进入到再吸收塔，用催化分馏塔来的柴油吸收其中的较轻组份，再吸收塔顶得到含基本不含C3组份的合格干气，再吸收塔底富柴油回到分馏系统。吸收塔底富吸收液进到解吸塔，通过加热富吸收液中的比C2轻的组份基本脱除从解吸塔顶出来再回到平衡罐，再进到吸收塔内；解吸塔底脱除C2组份的液化气和汽油组份再进到稳定塔，通过分离稳定塔顶得到C5合格的液化气组份，塔底得到蒸汽压合格的汽油，合格汽油一部分作为补充吸收剂到吸收塔，一部分作为产品出装置。吸收稳定系统分离其工流流程如图4-1所示，所涉及主要模块有吸收塔（C10301）、解吸塔（C10302）、再解吸塔（C10303）、稳定塔（C10304）。解吸塔进料预热器（E302）、稳定塔进料换热器（E303），补充吸收剂冷却器（C39）,平衡罐（D301）。图4-1催化吸收稳定系统模拟计算流程图GGGAS干气；LLPG液化气；GGOIL稳定汽油；PCOIL贫柴油；PGAS干气；FCOIL富柴油；二汽油；LPG液化气；WDGOIL5稳定汽油产品；D301平衡罐；C10301吸收塔，C10302解吸塔，C10303再吸收塔，C10304稳定塔二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表4.1进料数据表4-1装置进料数据进料量Kg/h进料温度进料压力MPa.g进料组成mol%H2N2O2COCO2CH4C2H6C2H4C3H6C3H8IC4NC4BUT1IBTE反丁烯-2顺丁烯-2NC5干气14500K421.2115.28813.4330.60.7952.57930.68211.79421.222.6740.5030.2180.0150.0590.0920.0170.0030.078液化气85000K421.211.00.6940.667.6711.963.619.09.559.396.01馏程IP10%30%50%70%90%EP比重稳定汽油115000Kg421.2139.55277.5163.51950.716贫柴油40000302.21192219.5253.53093380.9018323/952、单元操作参数表4.2单元操作参数F1进料闪蒸罐汽化率温度℃0.4615748C10301吸收塔C10302脱吸塔C10303再吸收塔C10304稳定塔分流器SP1操作压力MPa.G1.171.271.151.05WDGOIL2流量60000Kggh全塔压降MPa0.040.040.040.05分流器SP2D301平衡罐温度℃压力Mpa.G351.19中段回流1抽出板/返回板流量Kg/h返回温度℃3/3（理论）900002712流量55000KgghF2平衡罐温度℃压力Mpa.G482.22中段回流2抽出板/返回板流量Kg/h返回温度℃5/5（理论）12000027E302出口温度55P301压力Mpa.G效率%1.3570中段回流3抽出板/返回板流量Kg/h返回温度℃7/7（理论）12000028E303冷流出口温度117P303压力Mpa.G效率%1.9070中段回流4抽出板/返回板流量Kg/h返回温度℃9/9（理论）12000028C39出口温度30压降0.02MPaP305压力Mpa.G效率%2.3970实际板数/理论板进料板30/12油塔顶/气塔底30/12油塔顶/气塔底30/9油塔顶/气塔底50/37153、设计规定表4.3设计规定C10301吸收塔C10302脱吸塔C10303再吸收塔C10304稳定塔热力学BK10BK10BK10BK10设计规定1塔底C2-(mol)〈0.5%塔顶产品量（88208Kg/h）设计规定2回流2.3变量1塔顶产品量（初值33024Kg/h）冷凝器温度404、灵敏度分析的应用应用方案研究功能研究，考察贫汽油流量、贫柴油流量对贫气中C3含量、液化气中C2含量的影响。 变量：1.贫汽油流量 2.贫柴油流量 考察参数：1.贫气中C3含量 2.液化气中C2含量 三、软件版本采用ASPENPLUS软件12.1版本，文件名XST301.APWMDEA

脱硫流程模拟计算一、工艺流程简述炼厂气和乙烯裂解气都含有一定量H2S和CO2等酸性气体，为防止设备腐蚀和最终产品的合格，在加工过程中都需要H2S和CO2等酸性气体脱除，胺类吸收剂性能好，并可再生循环使用，在炼厂气和乙烯裂解气脱除酸性气体中得到文泛应用。但胺类吸收剂吸收H2S和CO2等酸性气体过程为强非理想过程，一般的软件和热力方法对该过程的模拟，结果都欠佳，ASPENPLUS软件中有胺类吸收剂脱酸性气体的专用数据包（KMDAE、MDEA），对于该过程的模拟较适用。甲基二乙醇胺（MDEA）由于具有选择性，能吸收大部分的H2S而对CO2的吸收较少，因而广泛用于炼厂气的脱酸性气体中。本例题就是用MDEA脱除炼厂气中的酸性气体模拟计算，其工流流程如图6-1所示，界区来的炼厂气进到吸收塔（T301），该塔没有再沸器和冷凝器，贫胺液从塔顶进入，酸性气从塔底进入，贫胺液和酸性气再塔内逆流接确，脱除酸性气体后的贫气从塔顶出来，吸收了酸性气体的富胺液从塔底出来及到再生塔底出来的贫胺换热后进入到再生塔；胺液再生塔（T302），该塔有再沸器和冷凝器，由吸收塔底出来的富胺液进到该塔，酸性气体从塔顶出来，脱除酸性气体后的贫胺液及富胺液换热，再冷却后，回到吸收塔（T301）。所涉及主要模块有吸收塔（T301）、胺液再生塔（T302），贫胺液泵P1。图6-1MDEA脱硫装置模拟计算流程图GAS含酸炼厂气进料；MDEA贫胺液；PGAS1贫气；L1富有胺液；LMDEA再生后贫胺液；H2S酸气；MA-MDEA补充MDEA；MA-H2O补充水；循环MDEA贫胺液二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表6.1装置进料数据进料量Kg/h进料温度进料压力atm进料组成H2OCO2H2n2CH4C2H6C2H4C3H8C3H6IC4NC4IBTEIC5COH2SmdeaGAS3000m3/h401.50VOL%0.138.7589.891.23PMDEA20000401.50WT%8020.02、单元操作参数表6.2单元操作数据t301t302操作压力atm1.501.30全塔压降kg/cm20.30.30理论板数1211进料板塔顶/塔底1板效率%3、设计规定表6.3设计规定T301塔T302塔计算模块C—1热力学ELECNRTLELECNRT计算所需补充在水和MDEA量设计规定1贫气GAS中H2S10ppm(mol)塔顶产品735Kg/h设计规定2变量1MDEA流量变量2三、软件版本采用ASPENPLUS软件12.1版本,文件保KMDEA.APW四、例题2图2MDEA脱硫装置模拟计算流程图装置进料数据FMGASGAS1LPGLPG1M1M2M11M22PMSOURTemperatureC35.540414039404043.539.1121.440Pressureatm9.6749.879.38415.415.49.879.879.67416.41.9621.575VaporFrac0.0071100000001MoleFlowkmol/hr1375.922218.584202.434183.143159.815553.011783.433569.162806.761277.63598.287MassFlowkg/hr30560.495836.365251.5958564.067588.337120001700012584.7717975.7227939.922620.571VolumeFlowl/min878.5689204.219022.436279.398247.609200.072287.782215.369311.652493.68726309.33EnthalpyMMkcal/hr-93.86-2.309-1.817-2.082-2.002-38.56-54.726-39.053-54.807-87.096-3.884MassFlowkg/hrH2O23161031.48506.3589599.5213599.329568.03513592.9622139.511021.486MDEA5799.0340000.6762399.883399.832399.883399.1545799.0090.025H2S436.673246.220.755190.260.5010.60.85246.065190.6091.397435.276CO6.51123.89117.3800006.51006.51CO2234.502259.5425.0380000234.50200234.502AIR9.8961457.21447.30400009.896009.896CH435.6181050.641015.022000035.6180035.618C2H630.0841188.111158.026000030.0840030.084C2H433.218995.96963.3450.950.3460032.6150.604033.218C3H888.6537.7136.6671506.011418.403001.04387.607088.65PROPY-01606.105158.82154.5323813.763211.943004.288601.8170606.105ISOBU-0130.355113.12108.3331198.341172.772004.78725.568030.355N-BUT-0111.08747.9945.259391.38383.024002.7318.356011.0871-BUT-0129.63949.6347.32471.63444.301002.3127.329029.639ISOBU-023.8490068.9265.0710003.84903.849TRANS-0123.90446.3243.688436.54415.268002.63221.272023.904CIS-2-0119.00761.2157.441312.72297.482003.76915.238019.007N-PEN-011.3600173.55172.190001.3601.362、单元操作参数表单元操作数据C-401C-402C-403操作压力atm9.38415.401.575全塔压降kg/cm20.31.00.40理论板数201021进料板塔顶/塔底塔顶/塔底4初值1初值2塔顶产品2200kg/h回流比2.503、设计规定C-401C-402C-403热力学ELECNRTL真实组份收剑方法：标准阻尼：中UNIFAC-LLELECNRTL真实组份收剑方法：宽沸程阻尼：中设计规定1冷凝器温度40设计规定2塔底贫液中H2S50ppm变量1塔顶产品1200-2800kg/h变量2回流比0.5-3.0三、软件版本采用ASPENPLUS软件12.1版本,文件名C-401MDEA.APW炼厂含硫污水汽提流程模拟计算一、工艺流程简述炼厂加工装置，都排放一定的污水，污水中含有H2S和CO2、NH3等酸性气体，这些污水不能直接排放到污水厂，需经过汽提脱除其中的酸性气体，一般汽提后污水中H2S含量≤30mg/l的要求，NH3≤80mg/l的要求，净化合格后的污水才能排放。但水、H2S和CO2、NH3等酸性气体过程为强非理想过程，一般的软件和热力方法对该过程的模拟，结果都欠佳，ASPENPLUS软件中有脱除水中酸性气体的专用数据包（APISOUR），对于该过程的模拟较适用。本例题就是用汽提脱除炼厂酸性水中的气体模拟计算，其工流流程如图7-1所示。图7-1污水汽提模拟计算流程图SW含酸炼厂污水；QW净化污水；SVAP2酸性水二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表7.1进料数据2、单元操作参数表7.2单元操作数据C-2511回流罐D101操作压力KPA250温度35全塔压降kg/cm20.30.1理论板数15进料板3初值塔顶产品3795kg/h3、设计规定表7.3设计规定C-2511塔热力学APISOUR收敛方法：正常设计规定1设计规定2变量1变量2三、软件版本采用ASPENPLUS软件12.1版本,文件保hl-sour.APW四、例题2文件名：SOUR-CX.APW模拟流程MTBE装置流程模拟计算一、工艺流程简述MTBE（甲基叔丁基醚）是理想的高辛烷值汽油添加剂，是近20年长盛不衰、销售量最大、发展最快的化学品。含10％MTBE的汽油能使燃料消耗下降7％左右。除了增加汽油含氧量外，还可以促进清洁燃烧，减少汽车有害气体排放对大气的污染。但是MTBE极易溶解于水，当地下储油罐泄漏或汽油溢撒至地面时，MTBE分子会比汽油中的其他成分更快地穿过土壤进入地下水，即使在浓度很低的情况下，也会导致水质恶臭。美国地质调查表明，使用新配方汽油的地区中20％地下水检测到MTBE，而未使用新配方汽油的地区只有约2％的地下水检测到MTBE。近年来美国联邦研究部门展示MTBE是可能对人类致癌的物质。美国加利福尼亚州已决定在2002年12月31日后禁止使用MTBE。根据这一趋势，美国其它州也可能在不久的将来限用或禁用。欧洲的汽油储罐主要为地上罐，及美国的情况不同，所以一直未采取限制措施。我国国内MTBE的需求，主要受国内外高标号汽油需求的影响。2000年国家公布了新标准汽油的质量标准，其中增加了苯含量，芳烃含量和烯烃含量的测定项目，规定汽油中烯烃含量不大于35％，另外还有氧含量的指标要求。目前，国内新标准清洁汽油的产量还不高，因此要全面适应2003年1月1日起在全国范围内实施新标准清洁汽油的要求，就需要大量生产新标准清洁汽油的添加剂，所以近几年内作为高辛烷值汽油主要调和组分MTBE的需求量还会有所增加。自1973年世界上第一套年产10万吨的MTBE装置在意大利建成投产以来，我国从上世纪70年代末80年代初开始进行合成MTBE技术的研究。至1984年，我国第一套以固定床列管式反应器为基础的年产5500吨工业实验装置在齐鲁石化公司橡胶厂建成投产，经过多年生产实践和不断的技术改进，目前我国MTBE生产技术有：固定床技术、膨胀床技术、催化蒸馏技术、混相床和混合反应蒸馏等多种生产技术。生产规模也从年产千吨扩大到年产14万吨，先后有6种生产技术成功地用于我国的近40套MTBE装置，技术水平达到当前世界先进水平。而且全部设备实现国产化，整个生产过程采用DCS控制，产品质量稳定。当前国内外较先进的MTBE工艺为反应精馏工艺，其生产装置由醚化反应器、甲醇净化及反应精馏、甲醇回收三个生产单元构成。反应精馏生产技术工艺过程为：混合碳四及甲醇按一定比例混合，进入装有净化剂的离子过滤器过滤掉阳离子和水，再经预热后，首先进入反应器进行反应，在反应器中绝大部分的异丁烯及甲醇反应生成MTBE。从反应器的底部出来的物料再进入反应塔，使在反应器内未转化完的异丁烯在反应塔内进一步反应。醚化反应后的物料由反应塔底部流出，经换热器换热、冷却后得MTBE产品，醚后碳四及甲醇从反应精馏顶部馏出去水洗塔由水萃取后去甲醇回收塔回收甲醇。本模拟例题为MTBE反应精馏工艺全装置模拟；在本例题中用到了PRO/II的转化率反应器、一般精馏塔、液-液萃取塔等基础模块，还用到了计算模块、单变量、多变量控制器等高级模专块。其流程如图8-1所示，所涉及主要模块有转化率反应器（R501、R503）、普通精馏塔（C501、C503）、液-液萃取（C502）、计算模块（C-1、C-2）、物流计算器（D102）。图8-1MTBE装置模拟计算流程图501碳四进料；502预反甲醇进料；508反应精馏塔甲醇进料；510MTBE产品；512水洗水；513醚后碳四；V1不凝气；516回收甲醇；517回用水洗水二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表8.1进料数据501502508512TemperatureC25252540PressurekPag298.675100700150VaporFrac0000MoleFlowkmol/hr74.7081315.166941.31110355.45984MassFlowkg/hr4250485.093841.940851000VolumeFlowl/min122.23310.192560.88127117.0349MassFlowkg/hrC3=4.25000C321.25000IC41292.425000NC4405.875000IC4=807.075000NC4=595000TC4=645.15000CC4=449.2250001,3C4==0000IC529.75000MA0483.953841.851292H2O01.140.08956998TBA0000MTBE0000DME0000MSBE00002、单元操作参数表8.2单元操作参数E501进料预热器出口温度45R501预反-绝热反应转化率基准组份异丁烯+甲醇——》MTBE90%异丁烯异丁烯+水——》TBA85%水2甲醇——》二甲醚+水0.1%甲醇R502反应精馏-绝热反应异丁烯+甲醇——》MTBE90%异丁烯2甲醇——》二甲醚+水2.5%甲醇异丁烯+甲醇——》MSBE5%异丁烯表8.3单元操作参数C501反应精馏塔C502水洗塔C503甲醇回收塔操作压力Mpa.G0.550.500.01全塔压降Mpa0.150.020.04实际板数603045进料板3030理论板数321029理论进料板1619表8.4单元操作参数计算模块C-1用计算模块计算反应器501进料中醇/烯摩尔比1．05计算模块C-2用计算模块计算反应器503进料中醇/烯摩尔比2．50物流分离器D102碳四全从气相V1出3、初值及设计规定表8.5设计规定C501反应精馏塔C502水洗塔c503甲醇回收塔热力学NRTL-RKVLE，unifac填充VLLE，unifac填充VLE，unifac填充初值1回流比1.0回流比10初值2塔顶产品/进料比0.738塔顶产品/进料比0.08519设计规定1塔底MTBE99%（wt）塔顶甲醇98.5%(wt)设计规定2变量1回流比塔顶产品/进料比变量2注：由于缺少反应动力学数据，用转化率反应器R503和精馏塔C501来模拟反应精馏塔三、软件版本采用ASPENPLUS软件12.1版本,文件保MTBER501.APWDMF萃取精馏流程模拟计算一、工艺流程简述本例题利用DMF作为夹带剂利用萃取精馏，来分离混合碳四中的单烯烃和二烯烃，其工流流程如图9-1所示。图9-1DMF-碳四萃取精馏模拟计算图二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表9.1进料数据物料号101TemperatureC40Pressurekg/sqcm4.523MassFlowkg/hr30340VolumeFlowcum/hr52.321EnthalpyMMkcal/hr2.266MassFlowkg/hrH2O0C3H60.592C3H80.561IC4518.338IBTE6402.283BUT14637.4713BD13411.33NC42554.235TRANS-011410.813CIS-2-011046.731C3H441.37812BD69.7811BUTYNE47.533VAC（乙烯基乙炔）197.717C80IC50DMF1.2392、单元操作参数表9.2单元操作数据C101操作压力MPA.G0.34全塔压降kg/cm21理论板数98进料板5/51初值塔顶产品16200kg/h回流比1.453、设计规定及热力学表9.3设计规定及热力学C101热力学液相活度系数法收敛方法：强非理想设计规定1设计规定2变量1变量2三、软件版本采用ASPENPLUS软件12.1版本,文件保C4DMF.APW丁二烯脱水流程模拟计算一、工艺流程简述本例题利用共沸精馏，脱除1,3-丁二烯中的少量的水方法来模拟，其工流流程如图10-1所示，图中T304A用不带冷凝器的塔、外加一倾析器来模拟该脱水过程。图中T304B用带冷凝器的塔来模拟该脱水过程。考察两种方法的差别，并考察不同热力学方法对模拟结果的影响。了解V-L体系，V-L-W体系，V-L-L体系，L-L体系的概念，及所用热力学方法的差异。图10-1模拟计算流程图二、需要输入的主要参数1、装置进料数据表10.1进料数据物流号305TemperatureC35.5Pressurekg/sqcm3.88MassFlowkg/hr2441.031MassFlowkg/hrH2O4.491AIR01-BUT-019.606TRANS-01102.293CIS-2-01127.5721,3-B-012161.3522,2-D-0135.6032-MET-010.0733-MET-010.039N-HEX-010.001TBC0ETHYL-0102、单元操作参数表10.2单元操作数据T304AT304B操作压力MPA.G0.260.26全塔压降kg/cm20.20.2理论板数3232进料板44初值塔顶产品2213kg/h塔顶产品0.1kg/h回流量2213kg/h3、设计规定表10.3设计规定T304AV101T304B热力学V-L体系?收敛方法：正常L-L体系?V-L-W体系?收敛方法：正常设计规定1设计规定2变量1变量2三、软件版本采用ASPENPLUS软件12.1版本,文件保BD13-H2O.APW甲乙酮脱水流程模拟计算一、工艺流程简述本例题利用共沸精馏，脱除甲乙酮中的少量的方法来模拟，其工流流程如图10-2所示，图中T1551A用不带冷凝器的塔、外加一三相闪蒸罐来模拟该脱水过程。图中T1551B用带冷凝器的塔来模拟该脱水过程。考察两种方法的差别，并考察不同热力学方法对模拟结果的影响。图10-2甲乙酮脱水模拟流程二、需要输入的主要参数装置进料数据表10.4进料数据物流号3ATemperatureC45PressureMPa0.25MassFlowkg/hr14940.43MassFlowkg/hrH2O60.005H20.002IC4=0C4=10NC40TC4=0CC4=0TBA0.017MEK9916.758SBA4913.641SBE0.006NC60C80C8T0HCOM502、单元操作参数表10.5单元操作数据T1551AV1251AT1551B操作压力MPA0.100.100．10全塔压降kg/cm20.5400.5理论板数3031进料板56初值塔顶产品8000kg/h塔顶产品0.1kg/h回流量11638kg/h3、设计规定表10.6设计规定T1551AV1251AT1551B热力学V-L体系?收敛方法：强非理想V-L-L体系?V-L-W体系?收敛方法：正常设计规定1塔底水0.03%(wt)设计规定2变量1塔顶产品量500-12800kg/h变量2三、软件版本采用ASPENPLUS软件12.1版本,文件保MEK-H2OA.APWVCMPlantModelMay2002TableofContentsVCMManufactureandProjectGoals 48Section100–DirectChlorination 51Section200–Oxychlorination 53Section300–EDCPurification 61Section400–EDCPyrolysis 63Section500–VCMPurification 67RunningAspenTechVCMModels 69VCMManufactureandProjectGoals DirectChlorination CH2=CH2+Cl2ClCH2CH2Cl (1) EDCPyrolysis 2ClCH2CH2Cl2CH2=CHCl+2HCl (2)Oxychlorination CH2=CH2+2HCl+½O2ClCH2CH2Cl+H2O (3) Overallreaction 2CH2=CH2+Cl2+½O22CH2=CHCl+H2O (4)InatypicalbalancedplantproducingVCMfromEDC,alltheHClproducedintheEDCpyrolysisisusedasthefeedfortheoxychlorination.Onthisbasis,EDCproductionisaboutevenlysplitbetweendirectchlorinationandoxychlorination,andthereisnonetproductionorconsumptionofHCl.Thethreeprincipalreactionstepsandtheassociatedseparationandheat-integrationstepsareshowninFigure1.Figure1.PrincipalStepsinaBalancedVinylChlorideProcessIntheplant,theprinciplestepsaredesignatedassectionnumbersasfollows:SectionProcessStepSection100DirectChlorinationSection200OxychlorinationSection300EthyleneDichloride(EDC)PurificationSection400EDCPyrolysisSection500VinylChloride(VCM)PurificationSection100–DirectChlorinationDirectchlorinationofethyleneisconductedinliquidEDCinabubblecolumnreactor.EthyleneandchlorinedissolveintheliquidphaseandcombineinahomogeneouscatalyticreactiontoformEDC.Undertypicalprocessconditions,thereactionrateiscontrolledbymasstransfer,withabsorptionofethyleneasthelimitingfactor.Thecatalyst,ferricchloride,ishighlyefficientforthechlorinationreaction.Theproductisextractedfromthevaporphase.IntheAspenPlusmodeldevelopedinthisprojectthereactorismodeledsimplyasanRSTOICmodelinwhichtheconversiontoEDCandthevarioussideproductsisspecified.ThecomponentsusedintheSection100modelareasfollows:IDComponentnameFormulaC2H4ETHYLENEC2H4C2H6ETHANEC2H6C3H6PROPYLENEC3H6-2CL2CHLORINECL2O2OXYGENO2HCLHYDROGEN-CHLORIDEHCLH2HYDROGENH2N2NITROGENN2LIGHTSETHYL-CHLORIDEC2H5CLEDC1,2-DICHLOROETHANEC2H4CL2-2C2H3CL31,1,2-TRICHLOROETHANEC2H3CL3HEAVIES1,1,2,2-TETRACHLOROETHANEC2H2CL4-D2H2OWATERH2OC2CL4TETRACHLOROETHYLENEC2CL4ThephysicalpropertymethodNRTL-RKisused.ThismethodusestheNRTLactivity-coefficientmodeltodescribethenonidealityoftheliquidphaseandtheRedlich-Kwongmodeltodescribethenonidealityofthevaporphase.ItisappropriateforthemixturesandconditionsoftheDirectChlorinationsection.TheDirectChlorinationreactorhasbeendescribedusinganRSTOICmodelwiththefollowingreactionsandspecifiedconversions:RxnNo.StoichiometryKeyComponentFractionalConversion1C2H4+CL2-->EDCCL20.99842C2H4+4CL2-->C2CL4+4HCLCL20.00023EDC+CL2-->C2H3CL3+HCLCL20.00142C2H4+2CL2-->LIGHTS+C2H3CL3CL20.0004ThefirstreactionintheabovetableisEquation(1)inChapter1.Theotherreactionsdescribethemainsidereactions.ThereactionsandconversionswerechosenbasedupontheinformationpublishedinVCMreferences(CowferandGorensek,1996;Ullmann’s,1999)andtheexperienceoftheAspenTechandpersonnel.UsingtheDirectChlorinationreactordescribedabove,anAspenPlusmodelforSection100oftheplantwasdevelopedasshowninFigure2.Section200–OxychlorinationIDComponentnameFormulaHCLHYDROGEN-CHLORIDEHCLC2H2ACETYLENEC2H2VCMVINYL-CHLORIDEC2H3CLEDC1,2-DICHLOROETHANEC2H4CL2-2C4H5CLCHLOROPRENEC4H5CLLBETHYL-CHLORIDEC2H5CLTEC1,1,2-TRICHLOROETHANEC2H3CL3HB1,1,2,2-TETRACHLOROETHANEC2H2CL4-D2NAOHSODIUM-HYDROXIDENAOHH2OWATERH2ONA+NA+NA+H3O+H3O+H3O+OH-OH-OH-CL-CL-CL-NACLSODIUM-CHLORIDENACLNA2CO3SODIUM-CARBONATENA2CO3NACLO3SODIUM-CHLORATENACLO3NA2SO4SODIUM-SULFATENA2SO4H2SO4SULFURIC-ACIDH2SO4CO2CARBON-DIOXIDECO2HSO4-HSO4-HSO4-HCO3-HCO3-HCO3-CLO3-CLO3-CLO3-CO3--CO3--CO3-2SO4--SO4--SO4-2N2NITROGENN2O2OXYGENO2COCARBON-MONOXIDECOC2H4ETHYLENEC2H4C3H8PROPANEC3H8C3H6PROPYLENEC3H6-2H2HYDROGENH2C2H6ETHANEC2H6CO2-INCARBON-DIOXIDECO2Threephysical-propertymodelsareusedinthissection:NRTL-RK,ELECNRTL,andSTEAMNBS.NRTL-RKusestheNRTLactivity-coefficientmodeltodescribethenonidealityoftheliquidphaseandtheRedlich-Kwongmodeltodescribethenonidealityofthevaporphase.ItisappropriateforthemixturesandconditionsoftheOxychlorinationsectioncontainingnon-electrolytemixtures.Formixturescontainingelectrolytes,theELECNRTLoptionisused.ThisoptionissimilartotheNRTL-RKmodel,butisalsoabletodescribemixturescontainingions.ELECNRTLdefaultstoNRTL-RKwhentheconcentrationofionicspeciesbecomeszero.TheSTEAMNBSmodelisahighlyaccuratemodelforpurewaterandisusedforthecoolingcircuitofthereactor.ThemainreactionofoxychlorinationisgivenbyEquation(3)ofChapter1.Severalotherby-productsarealsoformedinthisreactor.Wehavechosenthefollowingsevenreactionsbasedupontherecentliterature(CowferandGorensek,1996;Ullmann,1999;CarrubbaandSpencer,1970;WachiandAsai,1994;Prasad,PrasadandAnanth,2001;Al-Zahrani,2001):C2H4+2HCL+.5O2EDC+H2OC2H4+3HCL+O2TEC+2H2OC2H4+HCLLBC2H4+4HCL+1.5O2HB+3H2OC2H4+3O22CO2+2H2OC2H4+2O22CO+2H2OC2H4+HCL+.5O2VCM+H2OC2H4+2HCL+.5O2EDC+H2OC2H4+3HCL+O2TEC+2H2OC2H4+HCLLBC2H4+4HCL+1.5O2HB+3H2OC2H4+3O22CO2+2H2OC2H4+2O22CO+2H2OC2H4+HCL+.5O2VCM+H2OSection300–EDCPurificationIDComponentNameFormulaC2H4ETHYLENEC2H4C2H3CLVINYL-CHLORIDEC2H3CLC2H5CLETHYL-CHLORIDEC2H5CLP-CCL21,1-DICHLOROETHYLENEC2H2CL2-D1F-CCL2TRANS-1,2-DICHLOROETHYLENEC2H2CL2-D3C4H5CLCHLOROPRENEC4H5CL1,1EDC1,1-DICHLOROETHANEC2H4CL2-11,1,1-011,1,1-TRICHLOROETHANEC2H3CL3-D0CHCL3CHLOROFORMCHCL3CH2CL2DICHLOROMETHANECH2CL2CCL4CARBON-TETRACHLORIDECCL4CIS-1-01CIS-1,2-DICHLOROETHYLENEC2H2CL2-D2C6H6BENZENEC6H6C2HCL3TRICHLOROETHYLENEC2HCL31,2-EDC1,2-DICHLOROETHANEC2H4CL2-2C2CL4TETRACHLOROETHYLENEC2CL41,1,2-021,1,2-TRICHLOROETHANEC2H3CL3H2OWATERH2OHCLHYDROGEN-CHLORIDEHCLN2NITROGENN2ThephysicalpropertymethodNRTL-RKisused.ThismethodusestheNRTLactivity-coefficientmodeltodescribethenonidealityoftheliquidphaseandtheRedlich-Kwongmodeltodescribethenonidealityofthevaporphase.ItisappropriateforthemixturesandconditionsoftheEDCPyrolysissection.Section400–EDCPyrolysisIDComponentnameFormulaHCLHYDROGEN-CHLORIDEHCLC2H2ACETYLENEC2H2VCMVINYL-CHLORIDEC2H3CLEDC1,2-DICHLOROETHANEC2H4CL2-2C4H5CLCHLOROPRENEC4H5CLLBETHYL-CHLORIDEC2H5CLTEC1,1,2-TRICHLOROETHANEC2H3CL3HBTETRACHLOROETHYLENEC2CL4H2OWATERH2OCO2CARBON-DIOXIDECO2N2NITROGENN2O2OXYGENO2COCARBON-MONOXIDECOC2H4ETHYLENEC2H4C3H8PROPANEC3H8C3H6PROPYLENEC3H6-2H2HYDROGENH2C2H6ETHANEC2H6BENZBENZENEC6H6CARBONCARBON-GRAPHITECNC4N-BUTANEC4H10-1IC4ISOBUTANEC4H10-2ARGONARGONAREDCVCM+HCL6.00E-12EDCC2H2+2HCL1.00E-14EDC+H25.00E-18EDC+2HCLHB+3H21.00E-202EDCC4H5CL+3HCL3.00E-213EDCBENZ+6HCL1.00E-20EDC+HCLTEC+H21.00E-20ThephysicalpropertymethodNRTL-RKisused.ThismethodusestheNRTLactivity-coefficientmodeltodescribethenonidealityoftheliquidphaseandtheRedlich-Kwongmodeltodescribethenonidealityofthevaporphase.ItisappropriateforthemixturesandconditionsoftheEDCPyrolysissection.Section500–VCMPurificationIDComponentnameFormulaHCLHYDROGEN-CHLORIDEHCLC2H2ACETYLENEC2H2VCMVINYL-CHLORIDEC2H3CLEDC1,2-DICHLOROETHANEC2H4CL2-2C4H5CLCHLOROPRENEC4H5CLLBETHYL-CHLORIDEC2H5CLTEC1,1,2-TRICHLOROETHANEC2H3CL3HBTETRACHLOROETHYLENEC2CL4NAOHSODIUM-HYDROXIDENAOHH2OWATERH2ONA+NA+NA+H3O+H3O+H3O+OH-OH-OH-CL-CL-CL-NACLSODIUM-CHLORIDENACLNA2CO3SODIUM-CARBONATENA2CO3NACLO3SODIUM-CHLORATENACLO3NA2SO4SODIUM-SULFATENA2SO4H2SO4SULFURIC-ACIDH2SO4CO2CARBON-DIOXIDECO2HSO4-HSO4-HSO4-HCO3-HCO3-HCO3-CLO3-CLO3-CLO3-CO3--CO3--CO3-2SO4--SO4--SO4-2Twophysical-propertymodelsareusedinthissection:NRTL-RKandELECNRTL.NRTL-RKusestheNRTLactivity-coefficientmodeltodescribethenonidealityoftheliquidphaseandtheRedlich-Kwongmodeltodescribethenonidealityofthevaporphase.ItisappropriateforthemixturesandconditionsoftheOxychlorinationsectioncontainingnon-electrolytemixtures.Formixturescontainingelectrolytes,theELECNRTLoptionisused.ThisoptionissimilartotheNRTL-RKmodel,butisalsoabletodescribemixturescontainingions.ELECNRTLdefaultstoNRTL-RKwhentheconcentrationofionicspeciesbecomeszero.RunningAspenTechVCMModelsTheVCMplantmodelscontainbkporapwfilesandassociatedFortransubroutinessupplyingtheusermodels(typicallythekineticsofheat-transfermodels).InthiscaseonlytheEDCPyrolysisreactorhasauserFortransubroutine,theheat-transfermodelcalledEDCHT.Inordertorunanyoneofthemodels,savethesetoffilesintoachosendirectory.Notethatthebkpandapwfilesareequivalent.bkpfilesareupwardlycompatiblewithnewversionsofAspenPlus,whiletheapwfilesarenot.apwfilesretainmoregraphicalinformationthanthebkpfiles.Itisrecommendedthatbothbkpandapwfilesberetained.CompiletheFortransubroutinesusingstandardAspenPlusprocedures.Nowrunthebkptheapwfile.ItisusuallyeasiertocreatedllfilesthatcontaintheFortransubroutines.A.dlldistributionofFortransubroutinestocustomerswhodonothaveaFortrancompiler.Thecustomersimplyfollowstheinstructionsoutlinedbelowunder"InstructionsforUsingMYDLL.DLL”inordertocallthesubroutinefromhismodelwithintheAspenPlusGUI.Creatinga.dllaFortrancompiler.Youdonotneedtodothisstepifa.dllalreadybeencreated.Followtheseinstructionstocreatea.DLLfile:Openthe“AspenPlusSimulationEngine”window.Thisisdonethroughthe“Start”buttoninWindows.Thisactionsetsthecorrectenvironmentvariablesanddefaultdirectories.CompiletheFortransubroutinesyouwantincludedsoastocreatethecorresponding.OBJfiles.Example:

ASPCOMPMYSUBR.FORcreatesMYSUBR.OBJPlaceallyour.OBJfilesinadirectoryandfromthereexecutethefollowingcommand:

ASPLINKMYDLLThesecommandscreate,whichincludesall.OBJthecurrentdirectory.AftersuccessfulcompletionofStep3,MYDLL.DLLisreadyfordistributionanduse.MYDLL.DLLisaallowstheuseofcompiledFortranwithoutacompiler.Forexample,MYDLL.DLLmightcontainsubroutine"USRKIN"thatcalculatesreactionkinetics.FollowthesestepstosetupyoursystemtoincludeMYDLL.DLLinyourAspenPlussimulation:CreateanewtextthenameRUN.OPT.InRUN.OPTtypethepathwhereMYDLL.DLLresides.Example:

c:\MyData\MySimulations\MYDLL.DLLInASPEN-PLUSgotoRUN/SETTINGSandtypethepathpointingtoRUN.OPTinthefieldlabeled"LinkerOptions".Example:

c:\MyData\MySimulations\RUN.OPT

Notethatlinesstartingwith“#”aretreatedascommentlines.Also,RUN.OPTmayhavemultiplelinesidentifyingseveralDLL’susedinthesimulation.YouarenowreadytorunyourAspenPlussimulationthatmakesuseofMYDLL.DLL.AspenTechhascreateddll’scontainingtheVCMmodelsfor’suse.Thiscallededcpyr.dll.Theuseofthedll’sisthepreferredwaytorunthesimulationmodels.ReferencesAl-Zahrani,S.M.;Aljodai,A.M.;Wagialla,K.M.,“ModellingandSimulationof1,2-DichloroethaneProductionbyEthyleneOxychlorinationinFluidized-BedReactor,”Chem.Eng.Sci.,56,621(2001).Carrubba,R.V.;Spencer,J.L.,“KineticsoftheOxychlorinationofEthylene,”Ind.Eng.Chem.Proc.Des.Dev.,9,414(1970).Cowfer,J.A.;Gorensek,M.B.;“VinylChloride,”Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology,4thEdi