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        利用Aspen Plus模擬液氮洗深冷工藝

        2020-06-15 07:24:34蘇珊珊王喬毅中石油華東設(shè)計院有限公司山東青島66000山東三維石化工程股份有限公司山東青島66000
        化工管理 2020年15期
        關(guān)鍵詞:工藝流程工藝設(shè)計

        蘇珊珊 王喬毅(. 中石油華東設(shè)計院有限公司,山東 青島66000;. 山東三維石化工程股份有限公司,山東 青島66000)

        0 引言

        Aspen Plus 是大型通用流程模擬系統(tǒng),源于美國能源部七十年代后期在麻省理工學(xué)院(MIT)組織的會戰(zhàn),開發(fā)新型第三代流程模擬軟件。該項目稱為“過程工程的先進(jìn)系統(tǒng)”(Advanced System for Process Engineering,簡稱ASPEN),并于1981年底完成。1982 年為了將其商品化,成立了AspenTech 公司,并稱之為Aspen Plus。該軟件經(jīng)過20多年來不斷地改進(jìn)、擴(kuò)充和提高,已先后推出了10多個版本,成為舉世公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)大型流程模擬軟件,應(yīng)用案例數(shù)以百萬計。合成氨工廠為防止氨合成裝置中毒,需運(yùn)用低溫液氮洗裝置將合成氣脫除CO。因此,液氮洗工藝在煤化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

        1 液氮洗工藝流程

        液氮洗工藝主要分為兩部分,一部分是分子篩脫附過程,另一部分是冷箱內(nèi)的液氮洗滌過程。通過分子篩脫除CO2以達(dá)到脫防止冷箱凍堵的目的。借助Aspen Plus可以完成冷箱的工藝流程。

        圖1為典型的的液氮洗工藝流程,進(jìn)入冷箱內(nèi)的合成氣經(jīng)過降溫至-189℃后進(jìn)入液氮洗滌塔,脫除CO 后的合成氣再經(jīng)過換熱器組復(fù)熱并配氮氣后進(jìn)入氨合成裝置。某項目進(jìn)料組成見表1。

        2 模擬計算

        低溫液氮洗所處理的氣體組分主要包括H2、N2、CO、AR、CH4等非極性分子,確定選取修正的PR 方程【1】進(jìn)行液氮洗工藝過程模擬計算。通過比對文獻(xiàn)【2】中的實驗數(shù)據(jù),修正PR方程相關(guān)物性,確認(rèn)該物性方法對液氮洗各組分的物性計算有較好的吻合度。通過Aspen中相應(yīng)的單元模塊組織建立模擬流程如圖1,模擬結(jié)果見表2.

        從表2可以看出,模擬結(jié)果與設(shè)計值較為一致。由于氫氣與氮氣的相平衡數(shù)據(jù)存在少量偏差,使得循環(huán)氫氣的模擬量比設(shè)計值稍小。

        3 結(jié)語

        文章在設(shè)計工況各操作單元模擬準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上,各操作設(shè)備逐步聯(lián)立,建立了全流程工藝模型,計算結(jié)果顯示模擬值與設(shè)計值符合良好,認(rèn)為該模型建立準(zhǔn)確,可以用來對液氮洗工藝的研究。

        表1 液氮洗裝置100%工況進(jìn)氣組成

        表2 Aspen Plus模擬結(jié)果與設(shè)計值對比

        圖1 液氮洗模擬流程圖

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