空分冷箱工藝流程模擬

上?；oL39 No 1216·Shanghai Chemical IndustryDec.2014作研究空分冷箱工藝流程模擬何一夫中石化南京工程有限公司(江蘇南京211000摘要利用 Aspen Plus軟件對空分冷箱工藝進(jìn)行模擬,并對模型狀態(tài)方程中關(guān)鍵組分的二元交互作用參數進(jìn)行修改模擬結果與設計值十分吻合。模擬結果表明:各組分含量溫度和流量的誤差均在1%之內。由此可知,優(yōu)化的模型可以較好地應用于空分冷箱工藝流程模擬。關(guān)鍵詞 Aspen Plus流程模擬空分冷箱工藝二元交互作用參數中圖分類(lèi)號TP319Aspen Plus軟件是由美國 Aspen Tech公司開(kāi)發(fā)的通用工藝模擬軟件,可用于化工產(chǎn)品生產(chǎn)、煉油等工藝流程的模擬計算。 Aspen Plus具有多種熱力學(xué)模型,含有大量的物性參數以及混合物數據與表征方法。全球各大化工、石化生產(chǎn)廠(chǎng)家及著(zhù)名工程公司大多數是 Aspen Plus的用戶(hù)?？諝夥蛛x技術(shù)是最典型的公用工程技術(shù),被廣泛應用于化工、鋼鐵等行業(yè)。近年來(lái),隨著(zhù)煤化工裝置規模的不斷擴大,煤氣化對氧氣的需求量不斷增大,在煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)下,以深冷分離為主的空氣分離技術(shù)在產(chǎn)業(yè)鏈中日趨重要冷箱作為空分裝置中最為重要的設備直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn),迄今為止用 Aspen Plus1-高壓塔;2-低壓塔;3-粗氬塔;4-純氬塔對空分冷箱工藝進(jìn)行流程模擬的文章很少有報道。圖1空分冷箱工藝模擬流程(帶氬增效裝置)1模擬計算壓縮至所需壓力再送至主換熱器復熱得到高壓氧氣,出界區供給用戶(hù)。因為氧和氬的沸點(diǎn)(分別為1.1模擬流程的建立183℃和-186℃)十分相近,為了徹底分離氧和結合 Aspen Plus的使用特點(diǎn),繪制空分冷箱(帶氬,提高氧的提取率,空分裝置中常常增加氬增效裝氬增效裝置)工藝模擬流程(如圖1所示)。置(粗氬塔和純氬塔),一方面可提高氧的提取率,另12模擬流程的說(shuō)明一方面可得到純氬產(chǎn)品。在高壓塔中,富氧液化空氣經(jīng)由過(guò)冷冷卻器冷13物性及模塊的選擇卻后節流進(jìn)入低壓塔,作為其回流液;高壓氮氣經(jīng)由空氣分離系統的主要氣體組分為N2O2和Ar,主換熱器復熱后,出界區供給用戶(hù)。而在低壓塔中,本模擬的物性模型選用狀態(tài)方程模型,物性方法擬廢氣從塔上部抽出經(jīng)由過(guò)冷冷卻器冷卻和主換熱器選用PENG-ROB但該模型中關(guān)鍵組分N2、O2Ar三復熱后,一部分作為變溫吸附器的再生氣,另一部分者之間的二元交互作用參數適用的溫度范圍很難涵作為直接接觸后冷卻器的冷源;低壓氮氣從塔頂部蓋空分冷箱工藝實(shí)際操作的溫度范圍,所以要想準抽出后經(jīng)由過(guò)冷冷卻器冷卻和主換熱器復熱后,出確模擬該工藝流程,需對其關(guān)鍵組分的二元交互作界區供給用戶(hù);低壓液氧從塔底部直接抽出,至儲存用參數進(jìn)行相應修改,相關(guān)公式如下區域備用或出界區供給用戶(hù);低壓氧氣經(jīng)由主換熱器復熱后,出界區供給用戶(hù);低壓液氧先經(jīng)由液氧泵b V(V+b)+b(Vm-b作者簡(jiǎn)介:何一夫男1982年生碩士工程師主要從事化工工藝設計和流程模擬工作第12期何一夫:空分冷箱工藝流程模擬表3單元操作模塊b=∑xb,a=∑∑xx(a)(1-k,)名稱(chēng)名稱(chēng)模塊b, fcn(T i, Pei), a fen(T, T i,Pa,.),k,=k混合器MIXER分流器FSPLIT其中,p——壓力;v—體積;R—氣體常數;7—溫度;a高壓塔RADFRAC低壓塔 RADFRACb—方程常數;k—二元交互作用參數。粗氬塔RADFRAC純氬塔RADFRAC修改后的PENG-ROB模型中二元交互作用參過(guò)冷冷卻器 MHEATX液氧泵PUMP數詳見(jiàn)表1和表2,建模過(guò)程中主要設備采用的Aspen Plus內置模塊詳見(jiàn)表3。塔有45塊理論塔板,低壓塔有80塊理論塔板;(2)14假設粗氬塔有150塊理論塔板,純氬塔有40塊理論塔為簡(jiǎn)化模擬過(guò)程作出以下幾點(diǎn)假設:(1)高壓板;(3)高壓塔塔頂冷凝器吸收的熱量全部傳遞給表1修改后的PENG-ROB模型低壓塔和高壓塔中低壓塔塔釜再沸器。二元交互作用參數2模擬結果低壓塔高壓塔關(guān)鍵物流的模擬結果詳見(jiàn)表4和表5,溫度和組分訪(fǎng)O2ArN2O2流量的相對誤差都很小,在1%內;物流組分的相對N2-00119-0002600095-00026誤差基本上也在1%內;個(gè)別微量組分的相對誤差00210-0011900104-00095稍大,但絕對誤差也在1×106內,究其原因,是其自Ar0.02100.00260.01040.0026身含量太低(106級別)。由此可知,修改后的模型可表2修改后的PENG-ROB模型粗氬塔和純塔中二元交互作用參數以較好地應用于空分冷箱工藝流程模擬。粗塔純塔3結論組分訪(fǎng)O2本文在 Aspen Plus的操作平臺上建立了空分冷N(xiāo)2-00119-00026-0011900026箱工藝模型,并對模型狀態(tài)方程中關(guān)鍵組分的二元00048-0011900160-00119交互作用參數進(jìn)行了修正,模擬結果與設計值十分Ar000480.002600160026吻合。模擬結果表明:各組分含量,溫度和流量的誤表4關(guān)鍵物流模擬結果(低壓塔和高壓塔款低壓塔塔頂低壓氮氣餐壓塔塔蓋液氧高壓塔塔頂液氯漢高壓塔塔簽粗組分設計值模擬值設計值模擬值設計值模擬值設計值模擬值N-099990999900.999809998060890608924x10623x1060.99730997280x1067.6×1060.375703758903×1039.13x1050.002700028000020015400153溫度K7990798793.4194.8694.8399219929流量Nmh)1586499158640056000560003418906375189063001224044712240400表5關(guān)鍵物流模擬結果(粗氬塔和純氬塔)粗氨塔塔頂粗氳氣悲粗氳塔塔益粗液氧純純氨塔塔釜純氤組分設計值模擬值設計值模擬值設計值模擬值000475.91x105586x1035x104x109x109x10709199091979×10710x1060995209953008000080210000溫度K892189209287928889208900流量/Nm2h)1899.331898.8258360.175836167298l.66298388上?；さ?9卷差均在1%內。由此可知,優(yōu)化后的模型可以較好地2馬金亮. AspenPlus軟件模擬計算空分設備流程的修正應用于空分冷箱工藝流程模擬。深冷技術(shù),20053:19-21參考文獻3]李曉黎,亢萬(wàn)忠.大型空分裝置在煤化工中的應用與發(fā)[]王靜康.化工設計LM北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995展化肥工業(yè),2011,38(5):8-11276-290收稿日期:2014年8月Process Simulation for Cold Box of Air Separation UnitHe yifuAbstract: Simulates the cold box process of air separation unit model by Aspen Plus software, and modifies thection parameters of key components in the simulated equation of state. The simulation results perfectlycoincide with the design values. The simulation results indicate that the errors between component contents, temperaturesand flows are within one percent. It can be seen that the optimized model can be well applied in the simulation for coldbox of air separation unit.Key words: Aspen Plus; Process simulation; Air separation; Cold box process; Binary interaction parameter共話(huà)行業(yè)發(fā)展同謀綠色未來(lái)中化國際攜下屬企業(yè)首席贊助米其林必比登挑戰賽2014年11月11日,以“可持義、中化國際總經(jīng)理張增根等專(zhuān)程帶灌木草地生態(tài)的最佳系統,對維續交通、成就美好生活”為主題的赴蓉參加必比登挑戰賽。賽事舉辦護熱區生態(tài)平衡發(fā)揮重要作用。第12屆“米其林必比登挑戰賽”在期間,中化國際組織了“輪胎行業(yè)作為行業(yè)可持續發(fā)展的倡導成都拉開(kāi)帷幕,并持續至15日。作的可持續發(fā)展”專(zhuān)題研討會(huì ),同時(shí)者和踐行者之一,江蘇圣奧始終將為賽事首席贊助商,中化國際(控參與“領(lǐng)導者論壇”等賽事各項活綠色環(huán)保理念貫穿于研發(fā)和生產(chǎn)股)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中化動(dòng),與米其林、福特等業(yè)界領(lǐng)袖企過(guò)程中,在改進(jìn)工藝流程、實(shí)現“三國際)攜旗下新加坡GMG業(yè)以及中國橡膠工業(yè)協(xié)會(huì )等機構廢”零排放的冋時(shí),積極開(kāi)發(fā)安全GLOBAL(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GMG)和全球團體一起,共同商討行業(yè)的綠色、環(huán)保、高性能、高技術(shù)含量的橡膠領(lǐng)先的橡膠化學(xué)品供應商江蘇圣循環(huán)和可持續發(fā)展?；瘜W(xué)品。由其自主研發(fā)的產(chǎn)品被業(yè)奧化學(xué)科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)江與此同時(shí),中化國際通過(guò)設立界贊為“輪胎看不見(jiàn)的功臣”,已被蘇圣奧)一起,向全球道路交通行在展館內的主題為“成就綠色里米其林等世界主要輪胎制造商所業(yè)展示天然橡膠及橡膠化學(xué)品領(lǐng)程”展臺,向公眾展示熱帶森林生使用,是推進(jìn)道路交通可持續發(fā)展域的最新技術(shù)解決方案,與合作客態(tài)系統、三廢零排放等循環(huán)經(jīng)濟創(chuàng )不可或缺的重要力量。戶(hù)共同探討應對道路交通可持續新解決方案和可持續發(fā)展技術(shù)。米其林必比登挑戰賽”是以發(fā)展所面臨的挑戰。這也是該項賽GMG目前管理著(zhù)位于非洲的實(shí)現清潔、安全、便利、連接暢通和事創(chuàng )立十余年來(lái)首次出現中國本48億m3的天然橡膠種植園,同時(shí)經(jīng)濟實(shí)用的交通為目標的創(chuàng )新型土汽車(chē)輪胎原材料供應商的身影,擁有位于東南亞和非洲總年產(chǎn)能“思想與行動(dòng)”智庫,自1998年創(chuàng )將從更大程度上推動(dòng)行業(yè)視野向達到52.7萬(wàn)t的12家橡膠加工辦以來(lái),一直以世界巡回的形式舉產(chǎn)業(yè)鏈前端聚焦,助力產(chǎn)業(yè)空間的廠(chǎng)。天然橡膠林是可持續發(fā)展的熱辦。今年是該項賽事笫三次來(lái)到中縱深發(fā)展帶森林生態(tài)系統,是無(wú)污染可再生國,也是第一次落戶(hù)中國西部地中國中化集團公司總裁蔡希的自然資源,被聯(lián)合國人與生物圈區。有、副總裁兼中化國際董事長(cháng)潘正委員會(huì )贊譽(yù)為取代低質(zhì)低效的熱(Grace