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1、ProII 学习积累1. 塔模拟的思路（PROII）个人经验总结（初级）：但对初学者及接触模拟不久的人来说还是很有参考价值的。 ! . v o7 K! q0 T7 f（请勿转载，欢迎大家跟贴共同探讨，不足处请指正）Column Design7 A b5 q4 y+ v1. 根据公用工程条件确定操作压力：操作压力可采用简单法试算，即先假设一操作压力，若塔顶/塔底温度未满足公用工程要求则调整压力，直到温度要求满足为止。*塔的操作压力计算机自动确定方法*反馈控制求取：控制目标设为塔顶或塔低的操作温度，控制变量设为进料的压力（塔压）灵敏度分析法：case study，做不同进料压力下的模块，从中选中适
2、当者 h/ 1 T# i: t4 h# I2 m1 s思考：在可操作的条件下，适当降低塔压的好处？2. 采用简化法(shortcut)，求理论塔板数和最小回流比：FENSKE MINIMUM TRAYS 为最小理论塔板数/ m! e F+ V2 GMINIMUM REFLUX RATIO 为最小回流比思考：理论塔板数与实际塔板数之间的板效率问题？+ c - h |# T: s0 L4 V3. 进料位置分析! Y: w5 o, B. E% K灵明度分析法：case study，做不同进料位置下之模块。由于设定了塔顶、塔底分离要求作为工艺规定，则回流比最小时的进料板即为最佳进料位置。优化器：目标函
3、数为回流比最小，优化变量为进料板位置，设置起始进料板位置。6 N C7 % * k G) |8 u+ 9 a + r( |% c$ s*在许多情况下，优化器计算并不能得到真正的最佳进料板位置，非常可能得到的是次优解或非最优解。故采用优化器计算时决不能掉以轻心，轻易相信所得的计算结果，必须仔细进行分析，确认得到的是真正最优解*. k5 D s7 & I b8 p. h思考：几种物料同时进料时最佳进料位置的分析？同种物料进料是否可分两个进料位置进料？+ C* T+ Q B/ o3 b! , j4 X+ 5 S% E4 T9 A! C4. 塔板数分析 4 o1 I: s n V! i; A7 y根据
4、简化法计算求得的最小理论板数 Case Study，做不同理论塔板数下之模块。由于设定了塔顶、塔底分离要求作为工艺规定，则再沸器 Duty 最小时的塔板数为最优塔板数。*这步要做投资分析，塔板数的增多势必会增加设备的造价*1 Y+ e3 b5 R F3 y7 u O: t) L _) u& B: Z! f d& r) 5. 换热网络优化/ M1 M g. f9 F. N) n+ 9 p1加热形式：对有蒸汽的工厂，优先考虑：蒸汽加热燃料油气加热电加热。2塔顶的冷凝，空冷空冷+水冷水冷。当然要考虑塔顶物料的后续用途，有的要求冷却到泡点即可，而有的则冷却到常温。思考：塔底（或塔顶）馏出物的热量利用？
5、: C( ? s & x- A h8 Q% K3 d 6 Z3 O! h5 ? b( DAttachment 1. 简化法与严格法比较:0 a d% e4 c1 l$ y! w* * u1进料板位置两种方法存在较大差异2回流比及热负荷的不同( Y a3计算准确性之异同4简化法所得的理论板数和回流比可以作为严格法的一个很好的初值，在此基础上采用严格法再作深入的计算和分析，最终得到准确的蒸馏塔工艺设计数据$ D7 N; v9 5 j! P: i5蒸馏塔的计算必须采用严格法，才能得到准确、可靠的结果Attachment 2. 塔模拟不收敛的原因分析; ! a8 s) S; T# Q& W6 M D/
6、 Y4 M/ Fa. 传质问题-质量平衡：主要出问题的地方就是 Performance Specification 设置错误或者不合理，如塔顶产品与塔底产品规格矛盾。7 7 a& G+ G( C( r+ Kb. 传热问题 -热力学模型选择问题：这个大家都知道，不同的模型对结果准确性影响很大，甚至选错模型出现不收敛的情况。) O( H3 r: G7 B1 L. M0 ; : Xc. 其他问题：3 j7 P& W0 C: C) Y. S$ 单位错误。我在一次模拟中压力单位错误选择了绝压，这在压力比较低的情况下对模拟影响很大。 迭代次数，默认是 15，但对于较复杂的精馏，15 次往往不够。现在计算机
7、运算速度很快，建议设置大点，如 50 次，80 次，没必要太大。 阻尼因子（Dampling Factor)，默认为 1，但对于部分体系的分离，此值适当调整可以加快收敛速度，比如调为 0.75 column profile 的输入可以加快收敛速度-不收敛的情况下先看输入条件：进料，塔模型中的温度，压力，规格等参数。0 U8 F5 Z2 k+ x3 j! _3 Z7 R7 T-不收敛情况下检查最重要的工具是 View results。这里可以看到很多重要的参数：各塔盘的温度，压力，以及 Reboiler /Condenser 的 Duty，气液组成及其他输入参数。这个根据实际情况加以对比，看是输
8、入错误，还是计算的热力学模型有问题。9 A( T( C F6 V2 S: b-Steam Table 看进料，塔顶，塔底产品的组成和流量，分析出现错误的原因。 9 + _ a注：上述 View results 和 Steam Table 在不收敛的情况下部分数据是错误的！1 : T; t& B! n4 G# r. K1 ( E调收敛的方法最主要是：+ U. O$ q4 z- E9 7 j+ W2 Q1 j% O: 4 e) q+ 调整 Performance Specification,一般回流比+ 塔顶（底）产品流量最容易收敛，塔顶，塔底某组分组成及某组分的回收率难收敛。 调整塔的压力，有些
9、分离压力还是很敏感的。 可用最易收敛的方法获得一些参数，作为严格模拟的条件，比如各塔盘的压力，塔顶、塔底的温度等。2. 收敛的技巧我个人感觉，就是在设置塔的 specification 时，尽量利用以下的搭配：1.回流比+塔顶温度2.回流比+塔顶抽出量或者塔顶流出量以上两种情况比较容易收敛，但是很可能和你的产品分离要求不一致，这就需要你改变这两个参数达到分离要求了。不推荐：1.分离要求+分离要求除此之外还是推荐先用简化塔（shortcut） ，根据你设定的分离要求（简化塔里需要设定分离要求）计算出理论塔板数、进料位置、回流比等，然后把这些条件代入复杂塔（distillation)，一般按照简化
10、塔给出的回流比和温度作 specification，得出的分离要求会和你设定的差不多。但是还是有时候会有比较大的差别，需要注意。3. 保证 pro11 精馏塔收敛的方法1 保证所设值的基础参数合理（根据实际的应用情况）2 选择合适的热力学方法（参考相关热力学方法的资料）3 选择容易收敛的性能规定参数组合（如系统默认的塔顶采出与回流比组合）4 初始估计值的生成方法的选择和调整（选择合适的方法）5 改变或者调整求解算法(Algorithm)注意：收敛的结果不一定是正确的结果，就和模拟结果不一定和生产情况一致相同的道理，但是收敛是前提。4. damping factor 的来历5. 侧线采出塔的收敛
11、技巧很多的塔都有侧线采出，在模拟操作中需要注意一下几点：1、尽量不要在动态模拟下设置首次设定2、侧线采出尽量不要设置质量控制指标和较多的控制，以免干扰相关的采出的模拟计算，造成离散。3、注意物料平衡。这是常常容易犯的错误。昨天我看了一个网友的关于一个吸收的模拟，主要是因为物料不平衡导致计算离散。. K6 r% q6 u 4、注重实际。这点很重要，模拟其实就是真实事件的沙盘推演。6. 初始估计值的方法1.Simple适用于：汽提塔、吸收塔、萃取塔2.Conventional适用于：大多数精馏体系3.Refinery适用于：多股出料、侧线汽提塔（石油炼制过程） 、常压精馏、真空精馏、FCC 裂解器
12、等4.Chemical适用于：共沸精馏、萃取精馏、反应精馏等5.Electrolytic适用于：存在含水的电介质体系7. 蒸馏塔模拟，全冷凝和部分冷凝的区别分凝器：用于多组分冷凝，最终冷凝温度高于混合组分泡点，仍有部分组分未冷凝，以达到再一次分离的目的；另一种为含有惰性气体的多组分冷凝，排出的气体含有惰性气体和未冷凝组分全凝器：多组分冷凝器的最终冷凝温度等于或低于混合组分的泡点，所有组分全部冷凝，为了达到存储目的可将冷凝液再过冷8. PRO/II 常用热力学方程的选择依据教材，简单翻译一下，方便使用，现提供如下。SRK 方程，用于气体及炼油过程，可计算 K 值，焓，熵，气体密度，液体密度（不好
13、） ，通常不用于高度非理想体系，支持自由水，不支持 VLLE。PR 方程，主炼油过程，可计算 K 值，焓，熵，气体密度，不适用于高度非理想体系，支持自由水，不支持 VLLE。修正的 SRK 及 PR 方程，可计算 K 值，焓，熵，气体密度，适用于非理想体系，不支持自由水，可用于 VLLE。Uniwaals 方程，可计算 K 值，焓，熵，气液体密度，如果基团贡献参数由数据库或用户提供时，可很好地用于高度非理想体系。用于低中压系统，不支持自由水，支持 VLLE。BWRS 方程，可计算 K 值，焓，熵，气液体密度，可用于炼油厂的轻重烃组分。但不支持严格的双液相行为。支持自由水，不支持 VLLE。六聚
14、物方程，适用于 HF 烷基化及致冷剂合成，可计算 K 值，焓，熵，气体密度，支持严格的双液相行为。适用于仅一个六聚物组分且无水。LKP 方程，可计算 K 值，焓，熵，气液体密度，主要用于轻烃及含大量氢气的重整系统。可用于VLLE 体系，不适用于自由水。NRTL 液体活度方程，用于 VLE 或 VLLE 体系，不支持自由水。通常用于非理想体系，特别是不混合体系。用于计算 K 值。, * n0 v0 g6 DUniquac 液体活度方程，用于 VLE 或 VLLE 体系，不支持自由水。通常用于高度非理想体系，特别是不混合体系。用于计算 K 值。3 . | i9 6 j7 Q1 m K9 b# y9
15、 Unifac 液体活度方程，用于 VLE 或 VLLE 体系，不支持自由水。 Unifac 基团贡献法通常用于低压、非理想体系。通常限制组分少于，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。计算 K 值。/ |; l; Z7 j u7 b7 |修正的 Unifac 液体活度方程，用于 VLE 或 VLLE 体系，不支持自由水。Unifac 基团贡献法通常用于低压、非理想体系。通常限制组分少于，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。计算 K 值。0 d- H t& c4 d& . S: d0 B MWilson 方程，用于 VLE 体系，不支持自由水。适用于轻度非理想体系。计算 K 值。Va
16、n laar 方程，用于 VLE 及 VLLE 体系，不支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算 K 值。$ |. k; I o1 z$ NMargules 方程，用于 VLE 及 VLLE 体系，不支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算 K 值。Regular Solution，用于 VLE 及 VLLE 体系，支持自由水。通常用于轻度非理想体系。计算K 值。Flory-Huggins 方程，用于 VLE 及 VLLE 体系，不支持自由水。当体系混合物的尺寸相差较大时，例如聚合物溶液，较适用。计算 K 值。1 w7 b6 E6 L0 H2 - X- D用于非压缩组分的亨利定律亨利定律用于预测气体溶解度，特别是利用液体活度方法来
