【文章內(nèi)容簡介】 時，其他變量的變化趨勢如何，了解這些對方案分析非常重要。各種塔板的水力學計算：HYSYS增加了浮閥、填料、篩板等各種塔板的計算，使塔的熱力學和水力學同時解決。任意塔的計算：以前接觸的軟件中所有分餾塔都是軟件商提供的一個最全的塔，然后讓用戶自己選擇保留部分。在HYSYS中，由于采用了面向目標的編程工具，塔板、重沸器、泵、回流罐等都是相互獨立的目標，人們可以任意組合這種目標，而完成各種各樣的任意塔，十分方便。非序貫模擬技術(shù)：序貫模擬是指模擬軟件中的各種單元操作入口和出口是固定的，即數(shù)據(jù)不能在出口給定，而反算入口的狀態(tài)，即所謂的倒推式計算，由于HYSYS系統(tǒng)中的物流是智能的，物流的數(shù)據(jù)是可以沿任意方向傳遞的，所以就可以完成倒推式計算，這就是非序貫模擬技術(shù)，這種方法最普遍的實例之一就是在計算火炬放空系統(tǒng)中，已知尾部壓力而倒推出上游應具有的壓力。 HYSYS模擬計算系統(tǒng)的主要物性計算方法正確選取物性計算方法，對流程模擬的準確性和可靠性起著至關(guān)重要的作用。在實際工廠流程模擬中，對于不同的物系應選用與之相對應的物性計算方法，才能得到與實際工況比較接近的計算結(jié)果，這樣建立起的模擬平臺才是可靠和有意義的。HYSYS可提供的物性計算方法有很多，鑒于石化工廠分離組分繁雜，氣液平衡數(shù)據(jù)匱乏的情況，采用HYSYS提供的靈活可預測性的狀態(tài)方程集。HYSYS模擬系統(tǒng)的熱力學方程有：Peng Robinson方程、PRSV方程和Sour PR方程等20余種熱力學方程。該集主要針對于極性和非極性及輕氣相的混合物。這些方法對高溫、高壓，混合物接近臨界點，和液－液高壓分離的情況均能適用。HYSYS中物性包的應用可以預測理想和非理想狀態(tài)下各種混合物的物性。HYSYS提供的方程（PR和PRSV）應用于嚴格的烴類處理系統(tǒng)、重烴系統(tǒng)的蒸汽壓力模型、蒸汽相關(guān)性用于預測實際蒸汽物性等實際化工系統(tǒng)中的模型。所有這些方程有他們固有的限制條件，用戶可以根據(jù)具體條件選擇方程。 HYSYS模擬計算系統(tǒng)中的不足目前困擾氣體膜分離的重要問題是模擬計算。膜分離流程的設(shè)計和運行需要通過模擬計算的指導，因此就需要應用到化工模擬計算軟件的輔助。HYSYS因其先進的集成式工程環(huán)境、強大的動態(tài)模擬功能、內(nèi)置人工智能、數(shù)據(jù)回歸包等一系列特點而廣泛應用于化工過程的模擬計算中?，F(xiàn)已經(jīng)成為世界上最先進的化工模擬軟件之一。對于氣體膜分離過程的模擬中必須包括一些設(shè)計參數(shù)，例如原料的流量、膜兩側(cè)的壓力、各組分的摩爾分率、溫度、膜面積、滲透系數(shù)以及膜組件的種類等等。因此，這就要求模擬計算系統(tǒng)具有非常強大的能量、動量以及質(zhì)量衡算功能。HYSYS模擬系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)回歸整理包，提供了強有力的回歸工具。用實驗數(shù)據(jù)或庫中的標準數(shù)據(jù)，用戶可以選擇適用于計算特定條件下的焓、氣液平衡常數(shù)K等數(shù)學回歸方程。用這些回歸方程不但可以提高運算速度，而且在特定的條件下還可提高計算精度。HYSYS模擬系統(tǒng)還提供了一組功能強大的物性計算包，它的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于世界富有盛名的物性數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并經(jīng)過嚴格的校驗。這些數(shù)據(jù)包括16000個交互作用參數(shù)和1800多個純物質(zhì)數(shù)據(jù)，其物性預測系統(tǒng)包括了絕大部分現(xiàn)有物質(zhì)的物性數(shù)據(jù)，對于HYSYS標準庫沒有包括的組分，可通過定義組分，然后選擇HYSYS的物性計算包自動計算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[15]。因此，HYSYS動態(tài)模擬系統(tǒng)具有膜分離過程模擬計算的條件。但是，由于膜分離操作是較新的化工單元操作，人們對它在HYSYS中模擬計算問題研究的還比較潛。到目前為止尚未見到HYSYS模擬計算系統(tǒng)中開發(fā)多組分氣體膜分離單元模塊的報道。 設(shè)計的總體構(gòu)想針對化工生產(chǎn)中遇到“干氣不干”等問題，對某廠進行模擬。模擬主要分兩個部分進行：第一部分使干氣組分的C2增加，LPG的損失減小。這部分的設(shè)計會使原來干氣不干等問題得到解決，可以得到較純凈的干氣，另外還會減少LPG的損失量，更好的回收LPG等有用組分。第二部分使CLPG等有用組分盡可能的在新增塔多吸收?，F(xiàn)在工業(yè)對C2等有用組分的需求越來越大，所以盡可能的多吸收C2等有用組分會提高該廠的整體經(jīng)濟效益。為了能優(yōu)化設(shè)備，在原來設(shè)備的基礎(chǔ)上新增加了精餾塔等設(shè)備對CLPG等有用組分進行回收。具體的步驟如下面的框圖：焦化富氣流程改進及模擬焦化富氣原流程模擬焦化富氣流程改進干氣C3+降低流程優(yōu)化CLPG作為產(chǎn)品產(chǎn)出流程優(yōu)化第2章 流程模擬 設(shè)計任務 為了提高該廠的經(jīng)濟效益，針對兩部分任務：（1）讓干氣盡可能的純凈，解決干氣不干等問題（2）盡可能多的回收CLPG等有用組分。為了得到最優(yōu)的設(shè)計方案，在原設(shè)備上新增了個精餾塔，得到的新流程。新流程和原流程進行比較，并選出最好的設(shè)計方案。 原流程圖的介紹。由分餾塔頂分離出來的富氣，經(jīng)富氣壓縮機（K100）壓縮后，與富氣洗滌水泵（P1）來的富氣洗滌水混合，進入富氣冷卻器（E1）冷卻到40℃，進料平衡罐（V1）。經(jīng)氣液平衡后分離出來的氣體進入吸收塔底（T1）；V1分離出來的凝縮油經(jīng)換熱到70℃進入解吸塔頂部。V102來的粗汽油送到吸收塔的第27層作為吸收劑，吸收塔第30層回由穩(wěn)定汽油泵抽送穩(wěn)定汽油作補充。吸收塔頂部出來的貧氣（、40℃）進入再吸收塔（T3），用柴油作再吸收劑，以回收吸收塔塔頂攜帶出來的汽油組分。再吸收塔底出來的富吸收油經(jīng)換熱后，返分餾塔第25層；再吸收塔頂干氣送到脫硫部分。吸收塔底的凝縮油，自壓冷卻至40℃，再進入平衡罐（V1）。為了保證吸收塔的吸收效果，吸收塔設(shè)兩個中段回流，分別從24層、8層抽出，以取走在吸收過程中放出的熱量（在吸收塔各段溫度滿足工藝指標時，可不開一中、二中）。解吸塔（T2/下）底重沸器以分餾來的柴油回流供熱，通過解吸以除去凝縮油中被過度吸收下來的炭二組分，解吸塔頂?shù)慕馕鼩饨?jīng) 冷卻至40℃后進入平衡罐（V1）。解吸塔底脫乙烷汽油進入穩(wěn)定塔（T4）第119或23層。穩(wěn)定塔底重沸器以分餾來的中段回流為熱源，塔底穩(wěn)定汽油被加熱至188℃左右以脫除汽油中的CC4組分。有穩(wěn)定塔底出來的穩(wěn)定汽油經(jīng)換熱后，進汽油空冷器、穩(wěn)定汽油后冷器冷卻至40℃，然后分兩路，一路出裝置，另一路經(jīng)升壓后送到吸收塔30層作為補充吸收劑。穩(wěn)定塔頂出來的液態(tài)烴經(jīng)空冷器，冷卻后，進入穩(wěn)定塔頂回流罐，再由抽出，一部分作為穩(wěn)定塔頂回流，另一部分送至脫硫系統(tǒng)，脫硫后出裝置。 原吸收穩(wěn)定系統(tǒng) 流程中各塔介紹塔名塔徑塔體積塔板的組成塔溫塔壓產(chǎn)品吸收解析塔Φ1600/Φ1800*56456*16/20/26??上：浮閥塔盤30層下：復合DJ塔盤26層上45/45℃下90/165℃下 Mpa油氣、富氣再吸收塔Φ1200*16152*12?浮閥塔盤14層頂47℃底54℃ Mpa Mpa干氣、柴油穩(wěn)定塔Φ1400/Φ1600*36756*14/1655?浮閥塔盤14層復合DJ塔盤23層頂72℃底241℃ Mpa Mpa液態(tài)烴、汽油在吸收塔中脫除大部分LPG的不凝氣中含有較多的汽油組成，進入柴油再吸收塔。干氣自柴油再吸收塔頂采出輸往脫硫裝置等。塔底富吸收柴油返回分餾塔。吸收塔底富液冷卻至40℃進入氣液平衡罐。平衡罐中的液相加熱至90℃進入解析塔脫除過量的輕組分如甲烷、乙烷等。解析氣經(jīng)水洗并冷卻后進入平衡罐，與富氣一起進入吸收塔。解析塔底脫除大部分乙烷及輕組分的富汽油預熱后進入穩(wěn)定塔，吸收的LPG組分大部分被解析并在塔頂冷凝，塔頂液相產(chǎn)品去脫硫裝置生產(chǎn)合格的液化石油氣。塔釜產(chǎn)出穩(wěn)定汽油，部分返回吸收塔作為吸收劑。 原流程的設(shè)計參數(shù) 為目前該廠干氣的組成20088420088520088620088720088820088112008812氫氣空氣甲烷乙烷乙烯丙烷丙烯異丁烷正丁烷正異丁烷反丁烯順丁烯C5H2SCO2CO空氣+甲烷+COC2+CO2C3+的總含量，％左右沒有達到規(guī)定的標準，這樣就造成了干氣組分的不純凈。從目前現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)顯示，由于實際操作中的富氣和粗汽油的處理量遠大于設(shè)計能力，導致吸收塔，解析塔的分離效率遠低于設(shè)計值，雖將塔板形式進行了改進，仍達不到理想的效果。目前系統(tǒng)效果差主要表現(xiàn)在兩方面：干氣不干，該吸收穩(wěn)定系統(tǒng)產(chǎn)出的干氣中液化氣（LPG）組分嚴重超標，干氣中LPG濃度平均在10%左右，遠超過設(shè)定濃度指標。解析塔底富液中C2含量超標，導致穩(wěn)定塔塔頂產(chǎn)生大量不凝氣。穩(wěn)定塔頂不凝氣流量約1700 Nm3/h，含有大量的LPG組成，返回壓縮機前入口。分四部分進行模擬：（1） 富氣進料的模擬利用HYSYS對富氣進料進行模擬。 富氣進料圖富氣以40℃、150kpa進料，經(jīng)壓縮機升壓到1500kpa同洗滌水一同冷卻到40℃。 富氣的組成CompositionMole FractionsHydrogenNitrogenMethaneEthaneEthylenePropanePropeneiButanenButane1ButeneiPentaneCOCO2H2SH2O(2)平衡罐的模擬利用HYSYS對富氣進料進行模擬。 平衡罐進料圖富氣和洗滌水的混合物經(jīng)換熱后以40℃、1450kpa進入平衡罐，另一部分洗滌水也進入平衡罐，洗滌水最終從平衡罐底流出。從平衡罐出來兩股組分，氣體組分3進入吸收塔，液體組分7進入下一單元。（3）吸收塔的模擬利用HYSYS對吸收塔富氣進料進行模擬， 吸收塔富氣進料，一股進料是從平衡罐出來的氣體組分3進入吸收塔底，一股是從灌區(qū)來的粗汽油，還有一股是下一單元回流的汽油組分。吸收塔的出料只有一股，從塔頂出去的氣體組分進入在吸收塔。另外吸收塔還有兩個回流組成。（4）再吸收塔的模擬，再吸收塔有2組進料和2組出料。一股進料是來至吸收塔頂?shù)臍怏w組分，另一股通入再吸收塔的柴油組分。而再吸收塔的2股出料分別是從塔頂出去的干氣和從塔底出去的CYCOil。 再吸收塔富氣進料圖（5）解吸塔的模擬 吸收塔的模擬，解吸塔有1股進料和2股出料。來至平衡罐的液體9組分進入平衡罐的頂部，同時從解吸塔頂部出去的氣態(tài)組分10返回平衡罐。從解吸塔底出去的混合物一部分經(jīng)回流返回解吸塔，另一部分混合物12則通過泵P5進如下一單元。（6）穩(wěn)定塔的模擬。，穩(wěn)定塔有1股進料和3股出料。來至解吸塔的混合物經(jīng)換熱器E8進入穩(wěn)定塔。穩(wěn)定塔底流出的物料一部分經(jīng)回流返回到穩(wěn)定塔，一部分物料17經(jīng)換熱器E8返回穩(wěn)定塔。穩(wěn)定塔的出料15返回到平衡罐，出料16則是要回收的組分。 穩(wěn)定塔的模擬。 總體模擬圖根據(jù)該廠提供DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)。 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)物料平衡表（模擬/原流程/mol%）ComponentRich GDry GR13459Hydrogen Nitrogen Methane Ethane Ethene Propane Propylene iButane nButane 1Butene iPentane Carbon monoxide Carbon dioxide Sulfureted Hydrogen Water Gasoline SimulationT ℃ P kPa15011201501350123013301600F kmol/h372336445505360676761F kg/h97507779129341471791385877962831F Nm3/h8810795810535119578515LL/GDCSF kmol/h———————F kg/h—————6174066670F Nm3/h8800