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脫甲烷塔及冷箱系統(tǒng)流程模擬一、工藝流程簡述該系統(tǒng)工藝流程簡圖給出在圖1。該流程系早期的脫甲烷及冷箱系統(tǒng)流程之一。裂解氣進(jìn)料FEED進(jìn)入脫甲烷塔T1，塔頂氣相出料T1V進(jìn)入乙烯吸收塔T2，塔頂液相出料T1A經(jīng)節(jié)流伐V1節(jié)流后進(jìn)入冷箱E1，塔釜液相出料T1B送往后續(xù)裝置。塔T2利用氣液分離罐F1分出的液體F1B作為吸收劑，對物料T1V中的乙烯進(jìn)一步吸收，以減少乙烯損失。乙烯吸收塔塔頂物料T2A進(jìn)入冷箱進(jìn)行冷卻，釜液T2B則返回脫甲烷塔塔頂?shù)谝话遄鳛榛亓?。氣液分離罐F1出口的氣相F1A進(jìn)入冷箱E2，冷卻到更低溫度后，進(jìn)入氣液分離罐F2，分出氣液相，氣相F2A依次進(jìn)入冷箱E2,E1作為冷劑；液相F2B經(jīng)節(jié)流伐V2減壓后，依次進(jìn)入冷箱E2,E1作為冷劑。二、初始數(shù)據(jù)1、進(jìn)料數(shù)據(jù)裂解氣壓力為33.4kg/cm2，溫度－58℃，流量10460kg/h，質(zhì)量組成如表1所示：表1裂解氣組成組分H2CH4C2H4C2H6C2H2C3H6C3H8組成1.36219.24541.197.2651.77516.3350.483組分丙炔C4H6-1,3C4H8-1C4H10C5H12丙二烯組成0.6255.0153.1850.2080.8950.4152、各塔結(jié)構(gòu)參數(shù)表2各塔結(jié)構(gòu)參數(shù)塔脫甲烷塔T1乙烯吸收塔T2理論板數(shù)184進(jìn)料位置2，71，4操作壓力(kg/cm2)33.232
13、工藝規(guī)定表3各有關(guān)工藝規(guī)定物料T2A1F1A1F2A1F2A2T1A2溫度(℃)-112.5-164-130-110-110脫甲烷塔釜液中甲烷摩爾濃度≤0.1%；回流比≤0.6；塔頂冷凝器冷后溫度≤-98℃；節(jié)流伐V1節(jié)流后壓力3.0kg/cm2節(jié)流伐V2節(jié)流后壓力1.4kg/cm2三、流程模擬模塊及物料表4流程計算模塊及物流表模塊名稱流程圖代號入口物流號出口物流號脫甲烷塔T1FEED,T2BT1V,T1A,T1B乙烯吸收塔T2T1V,F1BT2A,T2B冷箱1E1T2A,F2A1,F2B2,T1V1T2A1,F1A2,F2B3,T1V2冷箱2E2F1A,F2A,F2B1F1A1,F2A1,F2B2氣液分離罐F1T1A1F1A,F1B氣液分離罐F2F1A1F2A,F2B節(jié)流伐V1T1VT1V1節(jié)流伐V2F2BF2B1四、主要計算結(jié)果主要計算結(jié)果給出在表5。
2五、計算評述該脫甲烷及冷箱系統(tǒng)是帶有返回物料的流程。通常有返回物料的流程須給出返回物料的溫度、壓力、流量及組成初值，這樣有助于流程收斂。在PRO/ll早期的版本，該流程返回物料如不給出初值，計算是很難收斂的。但隨著收斂技術(shù)的進(jìn)步，目前7.0版本無須任何初值即可收斂。這就給計算帶來了極大的方便，用戶無需再去尋求相關(guān)物料的初值，某些情況下這是相當(dāng)費時間的工作。帶返回物料的流程有著計算順序的問題，不同的計算順序可能返回物料的數(shù)量不同。PRO/ll軟件中有著流程自動排序功能，可以通過一定算法將流程中各單元過程的計算順序自動排出，使得返回物料的數(shù)量最小。一般來說流程的返回物料愈多，其收斂愈困難，某些情況下可能無法收斂。故通常都希望通過流程排序使得返回物料數(shù)量最少，以使收斂較為順利。茲將不同的流程計算順序及返回物料數(shù)量給出在表6。計算順序1是按照主流程順序排列的，這也是最簡單和最容易想到的計算順序，但它的返回物料數(shù)量最多，達(dá)到7股。計算順序2是經(jīng)調(diào)整后的順序，可以看出其返回物料數(shù)量減少到4股，這樣對于流程收斂是大有幫助的。計算順序3是PRO/ll自動排序得出的結(jié)果，它完全打亂了正常的流程順序，從流程中間的一個單元過程，即分離罐F2開始計算，但是返回物料數(shù)量也是最少的，僅有三股返回物料。在PRO/ll軟件中，可以選擇讓軟件自動排序，這是缺省的設(shè)置。也可以自行規(guī)定計算順序。通常來說，自動排序是可以做到使返回物料最少的，也是最常用的選擇。除非存在一些特殊情況，需要人工自行排序，但這是很少遇到的。從本算例可以看出，軟件自動排序是完全可以信賴的，它不僅無需任何返回物料的初值，收斂也十分迅速。當(dāng)然并非所有場合都是這樣的。表6流程計算順序及返回物料數(shù)量序號單元過程計算順序返回物料返回物料數(shù)量1T1,T2,E1,F1,E2,F2,V1,V2T2B,F2B,F2A1,F2B2,T1V1,F2A,F2B172T1,T2,F1,F2,V2,E2,V1,E1T2B,F2B,T2A1,F2A1,43F2,V2,F1,T2,T1,V1,E2,E1T1V,F1A1,T2A13
3圖1某脫甲烷系統(tǒng)T1－脫甲烷塔，T2－乙烯吸收塔E1,E2－冷箱，F(xiàn)1,F2－氣液分離罐
4六、主要計算結(jié)果表5主要計算結(jié)果StreamName FEEDT1VT1BT2BT2AT2A1F1BF1A Description Phase MixedVaporLiquidLiquidVaporMixedLiquidVaporTemperatureC-58.000-98.0008.059-99.894-107.568-112.500-112.500-112.500Pressure KG/CM233.40033.00033.40032.10032.00032.00032.00032.000MolecularWeight 23.17511.67732.65619.52111.65611.65616.02810.694ComponentMolarRatesKG-MOL/HR H2 70.66770.7180.0000.41871.49971.4991.19970.300 METHANE 125.477127.8330.24815.402150.200150.20037.769112.430 ETHYLENE 161.0357.535153.8727.0321.8531.8531.3490.503 ETHANE 25.2720.04525.1900.0450.0010.0010.0010.000 ACTL 7.1310.0637.0370.0630.0020.0020.0020.000 PRLN 40.6040.00040.6040.0000.0000.0000.0000.000 PROPANE 1.1500.0001.1500.0000.0000.0000.0000.000 PRPY 1.6320.0001.6320.0000.0000.0000.0000.000 13BD 9.6980.0009.6980.0000.0000.0000.0000.000 BUT1 5.9380.0005.9380.0000.0000.0000.0000.000 NC4 0.3740.0000.3740.0000.0000.0000.0000.000 NC5 1.2980.0001.298 ALEN 1.0830.0001.0830.0000.0000.0000.0000.000Total KG-MOL/HR451.359206.195248.12422.961223.555223.55540.320183.234
5表5主要計算結(jié)果StreamName F1A1F2AF2BF2A1F2B2F2A2F2B3T1A Description Phase MixedVaporLiquidVaporVaporVaporVaporLiquidTemperatureC-164.000-164.000-164.000-130.000-138.374-110.000-111.300-98.000Pressure 32.00032.00032.00032.00032.0001.40032.0001.40033.000MolecularWeight 10.6942.61715.7112.61715.7112.61715.71119.888ComponentMolarRatesKG-MOL/HR H270.30067.1943.10667.1943.10667.1943.1060.368 METHANE112.4303.007109.4233.007109.4233.007109.42312.798 ETHYLENE0.5030.0000.5030.0000.5030.0000.5036.659 ETHANE0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.082 ACTL0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.093 PRLN0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000 PROPANE0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000 PRPY0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000 13BD0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000 BUT10.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000 NC40.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000 NC5 0.000 ALEN0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000Total 183.23470.201113.03270.201113.03270.201113.03220.000
6表5主要計算結(jié)果StreamName T1A1T1A2F2B1 Description Phase MixedMixedMixedTemperatureC-137.539-110.000-165.936Pressure KG/CM23.0003.0001.400MolecularWeight 19.88819.88815.711ComponentMolarRatesKG-MOL/HR H2 0.3680.3683.106 METHANE 12.79812.798109.423 ETHYLENE 6.6596.6590.503 ETHANE 0.0820.0820.000 ACTL 0.0930.0930.000 PRLN 0.0000.0000.000 PROPANE 0.0000.0000.000 PRPY 0.0000.0000.000 13BD 0.0000.0000.000 BUT1 0.0000.0000.000 NC4 0.0000.0000.000 NC5 0.0000.000 ALEN 0.0000.0000.000Total KG-MOL/HR20.00020.000113.032
7七、輸入文件$GeneratedbyPRO/IIKeywordGenerationSystem$Generatedon:SunAug2809:39:482005TITLEPRINTINPUT=SEQUENCE,MBALANCE,ION=NONEDIMENSIONMETRIC,STDTEMP=0,STDPRES=1.03323SEQUENCESIMSCICALCULATIONTRIALS=30,RVPBASIS=APIN,TVP=37.778,RECYCLE=ALLCOMPONENTDATALIBID1,H2/2,METHANE/3,ETHYLENE/4,ETHANE/5,ACTL/6,PRLN/7,PROPANE/&8,PRPY/9,13BD/10,BUT1/11,NC4/12,NC5/13,ALEN,&BANK=PROCESS,SIMSCITHERMODYNAMICDATAMETHODSYSTEM=SRK,SET=SRK01,DEFAULTSTREAMDATAPROPERTYSTREAM=FEED,TEMPERATURE=-58,PRESSURE=33.4,PHASE=M,&RATE(WT)=10460,COMPOSITION(WT)=1,1.362/2,19.245/3,43.19/&4,7.265/5,1.775/6,16.335/7,0.485/8,0.625/9,5.015/10,3.185/&11,0.208/12,0.895/13,0.415UNITOPERATIONSFLASHUID=F2FEEDF1A1PRODUCTV=F2A,W=F2BADIABATIC
8VALVEUID=V2FEEDF2BPRODUCTM=F2B1OPERATIONPRESSURE=1.4FLASHUID=F1FEEDT2A1PRODUCTL=F1B,V=F1AADIABATICCOLUMNUID=T2PARAMETERTRAY=4,IODAMPING=0.7FEEDT1V,4/F1B,1PRODUCTBTMS(M)=T2B,7.99999,OVHD(M)=T2ACONDENSERTYPE=PARTDUTY1,1,,CONDENSER/2,4,,REBOILERPSPECPTOP=32,DPCOLUMN=0.1PRINTPROPTABLE=PARTREBOILERTYPE=KETTLECOLUMNUID=T1PARAMETERTRAY=18,IOFEEDFEED,7/T2B,2PRODUCTOVHD(M)=T1V,95,BTMS(M)=T1B,LDRAW(M)=T1A,1,20CONDENSERTYPE=MIX,PRESSURE=33DUTY1,1,,CONDENSER/2,18,,REBOILERPSPECPTOP=33.2,DPCOLUMN=0.2PRINTPROPTABLE=PARTSPECSTREAM=T1B,FRACTION,COMP=2,WET,VALUE=0.001
9SPECTRAY=1,TEMPERATURE(C),VALUE=-98VARYDUTY=1,2REBOILERTYPE=KETTLEVALVEUID=V1FEEDT1APRODUCTM=T1A1OPERATIONPRESSURE=3.0LNGHXUID=E2COLDFEED=F2B1,M=F2B2,NUMBER=1,CELL=CELL1COLDFEED=F2A,M=F2A1,TEMP=-130,NUMBER=2,CELL=CELL2HOTFEED=F1A,M=F1A1,TEMP=-164,NUMBER=3,CELL=CELL3LNGHXUID=E1COLDFEED=T1A1,M=T1A2,TEMP=-110,NUMBER=1,CELL=CELL1COLDFEED=F2B2,M=F2B3,NUMBER=2,CELL=CELL2COLDFEED=F2A1,M=F2A2,TEMP=-110,NUMBER=3,CELL=CELL3HOTFEED=T2A,M=T2A1,TEMP=-112.5,NUMBER=4,CELL=CELL4END
