Aspen高級班石油煉制過程的模擬

1、2022年5月17日Aspen Plus高級班高級班石油煉制過程的模擬石油煉制過程的模擬2022年5月17日高級精餾在化工領(lǐng)域的應(yīng)用 RADFRAC單元操作模型的應(yīng)用、收斂方法和參數(shù)的單元操作模型的應(yīng)用、收斂方法和參數(shù)的選?。贿x??； 三相蒸餾、萃取蒸餾、共沸蒸餾和反應(yīng)蒸餾等特殊蒸三相蒸餾、萃取蒸餾、共沸蒸餾和反應(yīng)蒸餾等特殊蒸餾過程的模擬；餾過程的模擬； 電解質(zhì)過程的模擬等。電解質(zhì)過程的模擬等。 2022年5月17日石油煉制過程的模擬方法 以一套典型的常減壓裝置為主線，講授下列以一套典型的常減壓裝置為主線，講授下列5部部分內(nèi)容：分內(nèi)容：1) 油品餾程分析數(shù)據(jù)的處理；油品餾程分析數(shù)據(jù)的處理；2)

2、初餾塔的模擬計(jì)算；初餾塔的模擬計(jì)算；3) 常壓塔的模擬計(jì)算；常壓塔的模擬計(jì)算；4) 減壓塔的模擬計(jì)算；減壓塔的模擬計(jì)算；5) 計(jì)算原油中所含雜質(zhì)硫在各種產(chǎn)品中的分布。計(jì)算原油中所含雜質(zhì)硫在各種產(chǎn)品中的分布。 2022年5月17日掌握如下新的內(nèi)容： 1) 石油煉制過程蒸餾單元的模擬步驟；石油煉制過程蒸餾單元的模擬步驟； 2) 流程模擬軟件中石油餾份的特殊處理方法；流程模擬軟件中石油餾份的特殊處理方法； 3) 掌握掌握PETROFRAC單元操作模型的使用；單元操作模型的使用； 4) 產(chǎn)品中雜質(zhì)分布的計(jì)算。產(chǎn)品中雜質(zhì)分布的計(jì)算。 2022年5月17日復(fù)習(xí)：建立流程模擬模型的基本步驟 確定模擬范圍，繪

3、制模擬流程圖；確定模擬范圍，繪制模擬流程圖； 將已知條件輸入相應(yīng)表格：將已知條件輸入相應(yīng)表格： SETUP COMPONENTS PROPERTIES STREAMS BLOKS。 運(yùn)行模擬計(jì)算運(yùn)行模擬計(jì)算 檢查結(jié)果檢查結(jié)果油品分析和虛擬組分目標(biāo):學(xué)習(xí)輸入石油分析數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)輸入石油分析數(shù)據(jù), 創(chuàng)建調(diào)和組分創(chuàng)建調(diào)和組分(油品混合油品混合), 以及表征石油餾分以及表征石油餾分Aspen Plus 參考資料: User Guide, Chapter 6, Specifying Components User Guide, Chapter 32, Petroleum Assays and Pseudoc

4、omponents2022年5月17日本章概況 表征石油流體的挑戰(zhàn)表征石油流體的挑戰(zhàn) 油品餾程數(shù)據(jù)和性質(zhì)數(shù)據(jù)的輸入油品餾程數(shù)據(jù)和性質(zhì)數(shù)據(jù)的輸入 蒸餾曲線的轉(zhuǎn)換蒸餾曲線的轉(zhuǎn)換 生成虛擬組分生成虛擬組分 油品調(diào)和油品調(diào)和 用戶自定義的虛擬組分用戶自定義的虛擬組分2022年5月17日石油的表征 石油是烴類化合物和雜質(zhì)組成的寬沸程的混合物石油是烴類化合物和雜質(zhì)組成的寬沸程的混合物. 石油或石油餾分的性質(zhì)取決于它們的組成，但是石油或石油餾分的性質(zhì)取決于它們的組成，但是其組成難以定量分析其組成難以定量分析 石油用虛擬組分石油用虛擬組分(pseudocomponents)來表征來表征, 虛虛擬組分是蒸餾曲線

5、上較小的片斷擬組分是蒸餾曲線上較小的片斷. 每一個(gè)虛擬組分的基本性質(zhì)由下列關(guān)聯(lián)式來計(jì)算每一個(gè)虛擬組分的基本性質(zhì)由下列關(guān)聯(lián)式來計(jì)算: 分子量分子量(MW) 正常沸點(diǎn)正常沸點(diǎn)(TBP) 重度或者重度或者 Watson UOP K2022年5月17日Assays 和 Blends 組分Assay Data(TBP, D86)PseudocomponentsAssay-1Assay-2BlendPseudocomponents輸入輸入輸出輸出2022年5月17日輸入油品餾程分析數(shù)據(jù)1.在在 Data Browser下面下面, 選擇選擇Components, 然然后選后選 Assay-Blend.2.在

6、在 Assay-Blend 目標(biāo)管理器下目標(biāo)管理器下, 創(chuàng)建一個(gè)創(chuàng)建一個(gè) assay 并且提供一個(gè)名稱并且提供一個(gè)名稱(ID).3. 在在BasicDataDistCurve表中，輸入蒸餾曲線表中，輸入蒸餾曲線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù).4.在在BasicDataDistCurve表中，輸入油品重度表中，輸入油品重度，或者在，或者在BasicData Gravity/UOPK表中，輸表中，輸入重度曲線或入重度曲線或UOPK曲線數(shù)據(jù)曲線數(shù)據(jù). 虛擬組分將在模擬計(jì)算之初自動(dòng)生成虛擬組分將在模擬計(jì)算之初自動(dòng)生成.2022年5月17日ASSAY組分的表征 輸入蒸餾曲線輸入蒸餾曲線 蒸餾曲線分割為很多個(gè)片段蒸餾曲線分割為

7、很多個(gè)片段 (TBP Cut points) 每一個(gè)片段生成一個(gè)虛擬組分每一個(gè)虛擬組分的性質(zhì)每一個(gè)片段生成一個(gè)虛擬組分每一個(gè)虛擬組分的性質(zhì)以下列參數(shù)的平均值為基礎(chǔ)進(jìn)行估算：以下列參數(shù)的平均值為基礎(chǔ)進(jìn)行估算： 分子量分子量 (MW) 正常沸點(diǎn)正常沸點(diǎn) (NBP) 密度或比重密度或比重 (API or SG) 虛擬組分的流率在流股結(jié)果表中報(bào)告虛擬組分的流率在流股結(jié)果表中報(bào)告.2022年5月17日Assay組分BasicData DistCurve 表2022年5月17日重度的規(guī)定 油品整體重度油品整體重度 比重比重 API 重度重度 重度曲線重度曲線 比重比重 API 重度重度 API=141.5

8、/SG-131.5 Watson UOPK 曲線曲線 NBP=(UOPK*SG)32022年5月17日Assay組分BasicData Gravity/UOPK 表2022年5月17日蒸餾曲線 蒸餾曲線類型蒸餾曲線類型: ASTM D86, D1160, D2887 實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線實(shí)沸點(diǎn)蒸餾曲線 (TBP) (重量或體積基準(zhǔn)重量或體積基準(zhǔn)) 真空蒸餾曲線真空蒸餾曲線 (重量或體積基準(zhǔn)重量或體積基準(zhǔn)) 每一個(gè)蒸餾曲線至少需要輸入每一個(gè)蒸餾曲線至少需要輸入4個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn). 報(bào)告中的蒸餾曲線為報(bào)告中的蒸餾曲線為: ASTM D86 ASTM D1160 Vacuum (liquid volume)202

9、2年5月17日 油品分析數(shù)據(jù)計(jì)算程序油品分析數(shù)據(jù)計(jì)算程序 Version 9 或更新的版本或更新的版本 Version 8 或更老的版本或更老的版本 蒸餾曲線轉(zhuǎn)換方法蒸餾曲線轉(zhuǎn)換方法 ASTM D86 至實(shí)沸點(diǎn)至實(shí)沸點(diǎn) (True boiling point) Edmister Edmister-Okamota PML D2887 至至 True boiling point API87 API94 TBPWT蒸餾曲線計(jì)算方法2022年5月17日 曲線處理選項(xiàng)曲線處理選項(xiàng) 初餾點(diǎn)初餾點(diǎn) (Initial boiling point) 0.5% (缺省缺省) 終餾點(diǎn)終餾點(diǎn) (Final boili

10、ng point) 99% (default) 外延方法外延方法 Probability (缺省缺省) Quadratic 鋸齒段擬合方法鋸齒段擬合方法 Harwell (缺省缺省) Hermite 曲線處理選項(xiàng)在曲線處理選項(xiàng)在 ComponentsPetroCharacterization AnalysisOptions AssayProcedure表上表上.蒸餾曲線計(jì)算方法 (續(xù))2022年5月17日 虛擬組分從油品分析數(shù)據(jù)生成虛擬組分從油品分析數(shù)據(jù)生成. 你可以規(guī)定切割溫度或切你可以規(guī)定切割溫度或切割片段割片段(窄餾份窄餾份)的寬度的寬度. ComponentsPetroCharacte

11、rizationGenerationCuts表上，規(guī)定切割溫度等表上，規(guī)定切割溫度等. 缺省值是缺省值是40個(gè)切割點(diǎn)個(gè)切割點(diǎn):TBP Range(F)100 - 800No. of CutsIncrements(F)800 - 1200 1200 - 160028842550100切割溫度2022年5月17日蒸餾曲線的切割2022年5月17日虛擬組分性質(zhì) 用用Watson/UOP “K”和和API關(guān)聯(lián)式估算：關(guān)聯(lián)式估算： 典型地典型地10 UOPK 13此處此處 10.0 表示芳烴含量很高表示芳烴含量很高13.0 表示烷烴含量很高表示烷烴含量很高gravityspecific NBPUOPK3

12、2022年5月17日所生成虛擬組分的命名 ComponentsPetro CharacterizationGeneration 規(guī)定命名選項(xiàng)規(guī)定命名選項(xiàng) 自動(dòng)生成的名稱可以是自動(dòng)生成的名稱可以是: 實(shí)際計(jì)算出來的實(shí)際計(jì)算出來的 NBP (如如: PC864F) 沸程下限溫度沸程下限溫度 (如如: PC800F) 沸程上限溫度沸程上限溫度 (如如: PC900F) 用戶選擇的順序號用戶選擇的順序號 (如如: PC1, PC2 ) 用戶定義的名稱用戶定義的名稱2022年5月17日附加的ASSAY組分?jǐn)?shù)據(jù) 可選的性質(zhì)曲線可選的性質(zhì)曲線: 輕端組分分析輕端組分分析 (light-ends matchi

13、ng) 比重或者比重或者API重度曲線重度曲線 Watson UOPK 曲線曲線 分子量曲線分子量曲線 性質(zhì)曲線性質(zhì)曲線 (多于多于30種性質(zhì)種性質(zhì)) 絕對絕對 & 動(dòng)力粘度曲線動(dòng)力粘度曲線 如果輸入油品整體性質(zhì)，單獨(dú)的曲線數(shù)值被歸如果輸入油品整體性質(zhì)，單獨(dú)的曲線數(shù)值被歸一到整體性質(zhì)一到整體性質(zhì). 可以應(yīng)用用戶性質(zhì)曲線可以應(yīng)用用戶性質(zhì)曲線2022年5月17日Assays組分的用戶性質(zhì)曲線 在表格在表格PropertiesAdvancedUser Properties 上，建立用戶性質(zhì)曲線上，建立用戶性質(zhì)曲線. 在表格中激活在表格中激活 Assay Curve properties 選項(xiàng)

14、選項(xiàng) 在在 表格表格ComponentAssay/BlendProperty Curve上，輸入用戶性質(zhì)曲線的數(shù)據(jù)。上，輸入用戶性質(zhì)曲線的數(shù)據(jù)。 對于高度非線性調(diào)和現(xiàn)象，如馬達(dá)法辛烷值，對于高度非線性調(diào)和現(xiàn)象，如馬達(dá)法辛烷值，建議使用用戶調(diào)和子程序。建議使用用戶調(diào)和子程序。2022年5月17日性質(zhì)曲線的流股計(jì)算 性質(zhì)曲線被切割為與虛擬組分同樣多的片段。性質(zhì)曲線被切割為與虛擬組分同樣多的片段。 為每一個(gè)片段計(jì)算出平均的性質(zhì)數(shù)值為每一個(gè)片段計(jì)算出平均的性質(zhì)數(shù)值 流股的性質(zhì)數(shù)值由虛擬組分以及它們在流股中流股的性質(zhì)數(shù)值由虛擬組分以及它們在流股中的濃度做調(diào)和計(jì)算得出的濃度做調(diào)和計(jì)算得出 計(jì)算虛擬組分混合

15、物的性質(zhì)，有各種調(diào)和計(jì)算計(jì)算虛擬組分混合物的性質(zhì)，有各種調(diào)和計(jì)算選項(xiàng)。選項(xiàng)。2022年5月17日石油性質(zhì)的調(diào)和 石油性質(zhì)調(diào)和方法石油性質(zhì)調(diào)和方法: 標(biāo)準(zhǔn)體積標(biāo)準(zhǔn)體積 (StdVol) 摩爾摩爾 (Mole) 質(zhì)量質(zhì)量 (Mass) 用戶用戶 (User) 用于性質(zhì)計(jì)算的用戶調(diào)和子程序：用于性質(zhì)計(jì)算的用戶調(diào)和子程序： 用戶子程序名稱為用戶子程序名稱為 BLDPPU. “調(diào)和選項(xiàng)調(diào)和選項(xiàng)”可以規(guī)定可以規(guī)定. 性質(zhì)可以外延與否性質(zhì)可以外延與否. 在在 Components Petro CharacterizationAnalysis OptionsBlend Options 上，調(diào)和規(guī)則可以修改。上

16、，調(diào)和規(guī)則可以修改。2022年5月17日Assay(石油)數(shù)據(jù)庫 軟件內(nèi)置的軟件內(nèi)置的Assay 數(shù)據(jù)庫，包含數(shù)據(jù)庫，包含 194 種石油種石油的分析數(shù)據(jù)的分析數(shù)據(jù), 其中有其中有:- 來自來自Phillips 石油數(shù)據(jù)庫的石油數(shù)據(jù)庫的10 種石油種石油 -來自文獻(xiàn)的來自文獻(xiàn)的184種石油種石油 在在 Component SpecificationsPetroleum表表，查找，查找Assay 庫文件。庫文件。 和和Phillips Petroleum 石油分析數(shù)據(jù)庫的接口石油分析數(shù)據(jù)庫的接口，其中收集了超過，其中收集了超過250種石油的數(shù)據(jù)種石油的數(shù)據(jù) *需要與需要與Phillips Pet

17、roleum簽訂簽訂License協(xié)議。協(xié)議。2022年5月17日Assay(石油)數(shù)據(jù)庫 每一種石油至少提供如下信息每一種石油至少提供如下信息: 餾程分析餾程分析 重度重度 和和/或或 重度曲線重度曲線 某些石油有附加的性質(zhì)曲線某些石油有附加的性質(zhì)曲線: 苯胺點(diǎn)苯胺點(diǎn) 閃點(diǎn)閃點(diǎn) 凝固點(diǎn)凝固點(diǎn) 硫含量硫含量 金屬含量金屬含量 硫醇硫醇 研究法研究法/馬達(dá)法馬達(dá)法 辛烷值辛烷值 烷烴烷烴 環(huán)烷烴環(huán)烷烴 芳烴芳烴 雷諾蒸汽壓雷諾蒸汽壓2022年5月17日訪問Assay數(shù)據(jù)庫2022年5月17日創(chuàng)建Blends組分 通過規(guī)定通過規(guī)定blend 中每個(gè)中每個(gè)assay 的百分?jǐn)?shù)，由的百分?jǐn)?shù)，由assa

18、y創(chuàng)建創(chuàng)建blend. 調(diào)和可以是調(diào)和可以是 Mole, Mass, 或或 StdVol基準(zhǔn)基準(zhǔn). 要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)blend，至少規(guī)定，至少規(guī)定2個(gè)個(gè)assay組分組分. 一個(gè)一個(gè)blend中的中的 assay的數(shù)量沒有上限的數(shù)量沒有上限. 報(bào)告中的蒸餾曲線為報(bào)告中的蒸餾曲線為: ASTM D86 ASTM D1160 Vacuum (liquid volume)2022年5月17日輸入 Blend組分1.在數(shù)據(jù)瀏覽器在數(shù)據(jù)瀏覽器 Data Browser, 選擇組分選擇組分 Components, 然后選擇然后選擇 Assay-Blend.2.In the Assay-Blend 目標(biāo)

19、管理器目標(biāo)管理器, 創(chuàng)建一個(gè)創(chuàng)建一個(gè) blend 并且提供名稱并且提供名稱(ID ).3.在在Mixture Specifications表上，輸入各表上，輸入各 assay 組分的調(diào)和分?jǐn)?shù)組分的調(diào)和分?jǐn)?shù). 虛擬組分將在模擬計(jì)算之初自動(dòng)生成虛擬組分將在模擬計(jì)算之初自動(dòng)生成.2022年5月17日Blend組分之 MixtureSpecifications表2022年5月17日Assay/Blend 結(jié)果 Assay/blend 的計(jì)算結(jié)果的計(jì)算結(jié)果 可以在表格可以在表格 ComponentsAssay-Blend Results查看查看. 每一個(gè)每一個(gè)assay 或或 blend 組分有自己單獨(dú)

20、的結(jié)果組分有自己單獨(dú)的結(jié)果表格表格(results form).2022年5月17日GenerationCuts 表格2022年5月17日虛擬組分的生成 缺省情況缺省情況, 一套完整的虛擬組分由輸入的所有一套完整的虛擬組分由輸入的所有 assay組組分生成分生成. 在表格在表格ComponentsPetro Characterization Generation Specifications上，用戶可以規(guī)定生成上，用戶可以規(guī)定生成虛擬組分時(shí)，包括虛擬組分時(shí)，包括/不包括特別的不包括特別的assay. 只有在表格只有在表格 GenerationSpecifications上選出的上選出的assa

21、ys和和 blends ，才用于生成虛擬組分。，才用于生成虛擬組分。 在表格在表格 GenerationSpecifications上未選用的上未選用的Assays or blends，將不被使用，將不被使用， 它們的它們的IDs 不在不在 流股輸入表格上顯示流股輸入表格上顯示. 2022年5月17日虛擬組分命名 虛擬組分的命名約定虛擬組分的命名約定 計(jì)算出的沸點(diǎn)計(jì)算出的沸點(diǎn) (例如：例如： PC125, PC136, ) 規(guī)定起始編號規(guī)定起始編號 切割溫度上限切割溫度上限 (例如：將例如：將225-250F 窄餾份命名為窄餾份命名為PC250) 切割溫度下限切割溫度下限 (例如：將例如：將2

22、25-250F 窄餾份命名為窄餾份命名為PC225) 用戶定義的名稱列表用戶定義的名稱列表 在表格在表格 Components Petro CharacterizationGenerationNaming Options 上，規(guī)定命名約定上，規(guī)定命名約定. 如果你要將如果你要將Aspen Plus 生成的虛擬組分與反應(yīng)器生成的虛擬組分與反應(yīng)器或者分離模塊關(guān)聯(lián)，應(yīng)使用用戶定義的名稱列表。或者分離模塊關(guān)聯(lián)，應(yīng)使用用戶定義的名稱列表。2022年5月17日GenerationNamingOptions表格2022年5月17日1. 在表格在表格 ComponentsSpecificationsSelec

23、tion上，上， 輸入組分輸入組分 IDs 并且選擇并且選擇 Pseudocomponent類型。類型。2.在表格在表格 ComponentsPseudocomponentsSpecifications 上上, 至至少提供下列參數(shù)中的兩個(gè)：少提供下列參數(shù)中的兩個(gè)： 正常沸點(diǎn)正常沸點(diǎn) NBP, 重度重度 Gravity (Specific gravity, API gravity, or Liquid density), 分子量分子量 Molecular weight Aspen Plus 可以估算第可以估算第3性質(zhì)性質(zhì).3.可選地可選地, 輸入與溫度相關(guān)的性質(zhì)數(shù)據(jù)輸入與溫度相關(guān)的性質(zhì)數(shù)據(jù): 液

24、相粘度液相粘度 Liquid viscosity 水溶解度水溶解度 Water solubility 飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓 Vapor pressure定義用戶虛擬組分2022年5月17日虛擬組分規(guī)定表格2022年5月17日虛擬組分物性方法方法名稱描述API-METHCOAL-LIQLKAPI-TWUAPI procedureCorrelations for coal-liquid fractionsLee Kesler correlationsAPI procedure with Twu correlationsfor critical propertiesASPEN (default)AP

25、I procedure with Aspen modifications注意: 不要將虛擬組分物性方法與流程模擬物性方法混淆， 前者只是用于虛擬組分石油性質(zhì)參數(shù)的計(jì)算。2022年5月17日虛擬組分計(jì)算結(jié)果 生成的虛擬組分在表格生成的虛擬組分在表格 Components Petro CharacterizationResults上瀏覽檢查。上瀏覽檢查。2022年5月17日表格Analysis OptionsAssay Procedure2022年5月17日石油性質(zhì)模型 基本的虛擬組分性質(zhì)模型基本的虛擬組分性質(zhì)模型 分子量分子量 Molecular Weight 臨界溫度臨界溫度 Critical

26、 Temperature 臨界壓力臨界壓力 Critical Pressure 臨界體積臨界體積 Critical Volume 偏心因子偏心因子 Accentric Factor 飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓 Vapor Pressure 液相摩爾體積液相摩爾體積 Liquid Molar Volume 水溶解度水溶解度 Water Solubility 粘度粘度 Viscosity 基本的虛擬組分性質(zhì)模型可以在表格基本的虛擬組分性質(zhì)模型可以在表格ComponentsPetro CharacterizationProperties MethodsBasic 上修改。上修改。2022年5月17日石油性

27、質(zhì)模型 (續(xù))虛擬組分熱力學(xué)性質(zhì)模型虛擬組分熱力學(xué)性質(zhì)模型 理想氣體熱容理想氣體熱容 Ideal Gas Heat Capacity 汽化焓汽化焓 Enthalpy of Vaporization 標(biāo)準(zhǔn)生成焓標(biāo)準(zhǔn)生成焓 Standard Enthalpy of Formation 標(biāo)準(zhǔn)生成自由能標(biāo)準(zhǔn)生成自由能 Standard Free Energy of Formation 基本的虛擬組分性質(zhì)模型可以在表格基本的虛擬組分性質(zhì)模型可以在表格ComponentsPetro Characterization Properties MethodsThermodynamic上修上修改改.2022年5月

28、17日石油性質(zhì)模型 (續(xù))虛擬組分狀態(tài)方程虛擬組分狀態(tài)方程(EOS)性質(zhì)模型性質(zhì)模型 RKS Interaction Parameters BWR Orientation Parameter BWR Critical Temperature BWR Critical Volume 基本的虛擬組分性質(zhì)模型可以在表格基本的虛擬組分性質(zhì)模型可以在表格ComponentsPetro Characterization Properties MethodsEOS上修改上修改.2022年5月17日石油交互作用參數(shù) 虛擬組分與下列常規(guī)組分的交互作用參數(shù)虛擬組分與下列常規(guī)組分的交互作用參數(shù)Kijs : H2S

29、N2 CO2 CO H2 CH42022年5月17日物性方法的修改 用戶可以建立自己的虛擬組分石油性質(zhì)方法用戶可以建立自己的虛擬組分石油性質(zhì)方法. 各種性質(zhì)的計(jì)算模型可以改變各種性質(zhì)的計(jì)算模型可以改變. 大多數(shù)虛擬組分性質(zhì)可以應(yīng)用子程序大多數(shù)虛擬組分性質(zhì)可以應(yīng)用子程序. 在線幫助中有每一種性質(zhì)方法的簡要說明在線幫助中有每一種性質(zhì)方法的簡要說明2022年5月17日流程模擬計(jì)算 在流程模擬計(jì)算期間在流程模擬計(jì)算期間, 不區(qū)分虛擬組分和真實(shí)不區(qū)分虛擬組分和真實(shí)組分組分. 產(chǎn)品流股中的虛擬組分調(diào)和在一起，并且生成產(chǎn)品流股中的虛擬組分調(diào)和在一起，并且生成蒸餾曲線蒸餾曲線 產(chǎn)品終餾點(diǎn)產(chǎn)品終餾點(diǎn) (即即 D

30、86 95% point) 或者初餾點(diǎn)或者初餾點(diǎn) (D86 5% point) 可以規(guī)定為單元操作的性能指可以規(guī)定為單元操作的性能指標(biāo)：標(biāo)： 塔內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)定塔內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)定 用于其它單元操作的外部設(shè)計(jì)規(guī)定用于其它單元操作的外部設(shè)計(jì)規(guī)定2022年5月17日檢查蒸餾塔各產(chǎn)品之間的分離效果(重疊度)Petroleum Properties and Property SetsObjective:Become familiar with petroleum properties and learn the use of stream analysisAspen Plus References: Use

31、r Guide, Chapter 32, Petroleum Assays and Pseudocomponents2022年5月17日Petroleum Properties Reid vapor pressure API and specific gravity Watson UOP K factor Aniline point Pour point Flash point Cetane number Carbon to hydrogen ratio Gross heating value2022年5月17日Petroleum Properties (Continued) Mean and

32、 volume average boiling point Hydrate formation pressure and temperature Refractive index Liquid viscosity index D86 temperatures at (0, 5, 10, 95%) D1160 temperatures at (0, 5, 10, 95%) D2887 temperatures at (0, 5, 10, 95%) TBP temperatures Vacuum temperatures2022年5月17日Petroleum Properties (Continu

33、ed) Properties (curves) from Assay Analysis Points Aniline, cloud, flash, freeze, smoke Contents Aromatic, olefin, paraffin, naphthalene, mercaptan C, H, O, N Impurities: S, V, Fe, Ni Indices: Antiknock, vapor knock, refractive, warm-up Numbers: Motor and research octane Luminometer Viscosity Genera

34、lly input curves for assays to generate these curves for product streams is needed.2022年5月17日Distillation Curves Volume and weight basis ASTM D86 ASTM D1160 ASTM D2887 (weight percent only) Vacuum TBP API Gravity Gravity MW2022年5月17日Property Sets A property set (Prop-Set) is a way of accessing a col

35、lection, or set, of properties as an object with a user-given name. Only the name of the property set is referenced when using the properties in an application. Use property sets to report thermodynamic, transport, and other property values. Current property set applications include: Design specific

36、ations, Fortran blocks, sensitivity Stream reports Physical property tables (Property Analysis) Tray properties (RadFrac, PetroFrac, etc.) Heating/cooling curves (Flash2, MHeatX, etc.)2022年5月17日Properties included in Prop-Sets Properties commonly included in property sets include: API- API gravity S

37、GSTD - Standard specific gravity (60 F, 1 atm) REIDVP- Reid vapor pressure D86T - D86 temperature MUMX - Viscosity Available properties include: Thermodynamic properties of components in a mixture Pure component thermodynamic properties Transport properties Electrolyte properties Petroleum-related p

38、ropertiesReference: Aspen Plus Physical Property Data Reference Manual, Chapter 4, Property Sets has a complete list of properties that can be included in a property set.2022年5月17日Defining Property Sets Specifications for a property set include: Property name and units Temperature and pressure at wh

39、ich to calculate Include or exclude water phase qualifier (V, L, L1, L2, T, S) 2022年5月17日Specifying Property Sets Use the Properties Prop-Sets form to specify properties in a property set. The Search button can be used to search for a property. All specified qualifiers apply to each property specifi

40、ed, where applicable. Users can define new properties on the Properties Advanced User-Properties form by providing a Fortran subroutine.2022年5月17日Predefined Property SetsSome simulation Templates contain predefined property sets. The following table lists predefined property sets and the types of pr

41、operties they contain for the General Template:Predefined Property SetTypes of PropertiesHXDESIGNHeat exchanger designTHERMALMixture thermal (HMX, CPMX,KMX)TXPORTTransportVLEVapor-liquid equilibrium(PHIMX, GAMMA, PL)VLLEVapor-liquid-liquid equilibrium2022年5月17日Predefined Petroleum Prop-Sets (Continu

42、ed) Predefined Prop-Sets with the Petroleum Application template:PREDEFINEDPROPERTY SETTYPES OF PROPERTIESCUTS - E Volumetric flow rate of petroleum cuts at 100F intervals D86 - 5 ASTM D86 temperature at 5% liquid volume distilled D86 - 95 ASTM D86 temperature at 95% liquid volume distilledGAS - PRO

43、PS Compressibility, volumetric flow rate, heat capacity ratio KINVISC Liquid kinematic viscosity at 100F and 212F LIGHT Petroleum characteristics for light distillates MIDDLE Petroleum characteristics for middle distillates PETRO Volumetric flowrate, gravity, Watson K, distillation curves TBP-5 True

44、 boiling point temp. at 5% liquid volume distilled TBP-95 True boiling point temp. at 95% liquid volume distilled2022年5月17日Petroleum Prop-Sets Most petroleum properties are calculated from input property curves. Some petroleum properties are calculated from correlations (FLSH-API, POUR-API) Properti

45、es are accessed and used in exactly the same way as other prop-set properties2022年5月17日Stream Results Options On the Setup Report Options Stream sheet, use: Flow Basis and Fraction Basis check-boxes to specify how stream composition is reported Property Sets button to specify names of property sets

46、containing additional properties to be reported for each stream2022年5月17日Prop-sets Discussion1. Give two reasons that a property set is needed.2. How do you define a property set?3. A user defined a prop-set for viscosity and then ran the simulation. After the simulation was complete, he opened the

47、stream results. To his surprise, he did not see viscosity. What happened?PetroFracObjective:Introduce the features of the PetroFrac model and its use in simulating a crude towerAspen Plus References: Unit Operation Models Reference Manual, Chapter 4, Columns2022年5月17日Characteristics of Refining Proc

48、ess Wide boiling range fluids Large temperature gradients along column Most fluid compositions are unknown but their distillation analysis is known Three phase with free water Side strippers and pumparounds Petroleum specific physical properties High degree of heat integration Metal and sulfur conte

49、nts2022年5月17日Petroleum Refining ApplicationsPetroFrac is a distillation model specifically designed for petroleum refining applications: preflash tower crude unit vacuum unit vacuum lube fractionator FCC main fractionator delayed coker main fractionator quench tower/primary fractionator 2022年5月17日Pe

50、troFrac Features Integration of furnace, column, side stripper and pumparound ADA/PCS for assay input, crude blend and breakdown Conversion between different ASTM curves User specification of cuts Petroleum oriented specifications Tray and packing sizing and rating Other features Initialization and

51、convergence2022年5月17日Example Crude TowerGASDECANT WATERNAPHTHAJET FUELKEROSENEDIESEL GAS OILRESIDCRUDE FEEDSTEAM2022年5月17日PetroFrac - ConnectivityVapor DistillateBottomsFeedsFeedsOverflashPumparoundPumparoundStripper BottomsLiq ReturnSide ProductsOverheadLiquid DistillateWater DistillateFeedHeatBott

52、om Stage orReboiler Heat DutyTop Stage or Cond. Heat DutyHeat or Reboiler Heat DutySteam Feed2022年5月17日PetroFrac - Flowsheet Connectivity Any number of pumparounds and side strippers Steam or reboiler strippers Stripper hot liquid return Multiple feeds to strippers Total pumparound and product drawo

53、ffs Interstage water decanters Heat streams for pumparound coolers Pseudostreams2022年5月17日PetroFrac - Model Specifications Setup form (required)Number of stagesCondenser and ReboilerDistillate rate, Bottoms rate, Condenser duty, Reboiler duty, or Reflux Ratio Feed/Product (required)Feed convention:

54、furnace, on-stage, above-stage Pres-Profile (required) Pumparounds Strippers2022年5月17日PetroFrac - Pumparound Specifications Draw and return stage locations (required) For total drawoffs, specify one of the following: return temperature temperature change (negative if cooled) duty (negative if cooled

55、) For partial drawoffs, specify liquid flow rate and one of the above.2022年5月17日PetroFrac - Side Stripper Specifications Stage Number For each stripper, the trays are numbered from top to bottom starting with stage 1. Steam Stripper Specifying a steam-to-product ratio will override the steam flow ra

56、te. Reboiler Stripper Specify a reboiler duty.2022年5月17日PetroFrac - Side Stripper Conventions Liquid draw always goes to the stripper top stage.Vapor always returns to the main column Other Specifications A fraction of the stripper bottoms can be returned to the main column Multiple drawoffs from di

57、fferent stages as feeds to the same stripper are allowed 2022年5月17日PetroFrac - Other Specifications Steam to product flow ratio (mass) Feed overflash Furnace outlet temperature Liquid runback from a stage ASTM temps and gaps Petroleum properties (RVP, flash point, pour point, etc) Murphree efficienc

58、y Multiple property option specifications Free water calcs in the condenser or on all trays Blocks PetroFrac Properties form to specify internal stages checked for free water - condenser is checked automatically Tray/packing2022年5月17日PetroFrac - Design Specifications Meet product property by varying

59、: stripping steam flow rate/reboiler duty product flow rate pumparound flow rate or return temperature furnace temperature Meet a particular stage temperature by varying: furnace outlet temperature pumparound flow rate or return temperature Meet product flow rate by varying: furnace outlet temperatu

60、re2022年5月17日PetroFrac - Definitions Runback Liquid flow rate from a stage to a lower stage, equivalent to stage liquid flow rate less side draws The Runback form is used to specify the runback from a stage. The manipulated variable is the pumparound duty or flow rate Liquid Flow In PetroFrac, stage liqu