石油化工流程模拟技术进展及应用PDF电子书下载

第一章 综述 3

第一节 概述 3

第二节 流程模拟技术概况 5

一、起源及发展背景 5

（一）基本概念 5

（二）技术发展史 5

（三）分类 6

（四）物性系统 11

（五）发展趋势 14

二、技术特点 18

（一）软件及其特点 18

（二）系统的选择 28

（三）几种优秀流程模拟软件的应用业绩 29

三、技术应用 30

（一）一般步骤 30

（二）物性方法选择 33

（三）某催化裂化分馏装置流程模拟 35

（四）某高压加氢裂化装置流程模拟 37

参考文献 41

第三节 流程模拟技术在中国石化的应用和效果 42

一、历程回顾 42

（一）试点应用阶段 43

（二）推广应用阶段 43

二、应用效果 45

（一）流程模拟的作用 45

（二）流程模拟效益 47

（三）流程模拟培训 51

（四）典型应用 53

第二章 炼油 65

第一节 常减压装置流程模拟 65

一、装置概况 65

（一）常减压蒸馏装置的地位 65

（二）常减压蒸馏原理 66

（三）常减压装置概况 67

二、国内外常减压蒸馏装置流程模拟技术特点 70

三、中国石化常减压蒸馏装置流程模拟技术应用效果 71

（一）已建常减压装置模型及应用 71

（二）常减压装置模型 73

四、典型应用 76

（一）安庆石化1号常减压装置 76

（二）洛阳石化常减压装置 84

参考文献 89

第二节 催化裂化装置流程模拟 90

一、装置概况 90

（一）催化裂化装置的地位 90

（二）催化裂化反应机理 90

（三）催化裂化装置概况 91

二、国内外催化裂化装置流程模拟技术特点 93

三、中国石化催化裂化装置流程模拟技术应用效果 95

（一）已建催化裂化装置模型及应用 95

（二）催化裂化装置模型 97

四、典型应用 103

（一）九江石化1号催化裂化装置 103

（二）洛阳石化2号催化裂化装置 109

参考文献 116

第三节 延迟焦化装置流程模拟 117

一、装置概况 117

（一）延迟焦化装置的地位 117

（二）延迟焦化机理 118

（三）延迟焦化装置流程 118

二、国内外延迟焦化装置流程模拟技术特点 121

三、中国石化延迟焦化装置流程模拟技术应用效果 123

（一）已建延迟焦化装置模型及应用 123

（二）延迟焦化装置模型 124

四、典型应用 131

（一）九江石化延迟焦化装置 131

（二）安庆石化延迟焦化装置 136

参考文献 141

第四节 气体分馏装置流程模拟 142

一、装置概况 142

（一）气体分馏装置的地位 142

（二）气体分馏原理 142

（三）气体分馏装置概况 143

二、国内外气体分馏装置流程模拟技术特点 144

三、中国石化气体分馏装置流程模拟技术应用效果 145

（一）已建气体分馏装置模型及应用 145

（二）气体分馏装置模型 147

四、典型应用 149

（一）洛阳石化气体分馏装置 149

（二）天津石化气体分馏装置 158

参考文献 161

第五节 加氢装置流程模拟 162

一、装置概况 162

（一）加氢装置的地位 162

（二）加氢反应机理 163

（三）加氢装置概况 164

二、国内外加氢装置流程模拟技术特点 170

三、中国石化加氢装置流程模拟技术应用效果 172

（一）已建加氢装置应用情况 172

（二）加氢装置模型 173

四、典型应用 177

（一）九江石化加氢精制装置 177

（二）建模过程 180

（三）模型验证 181

（四）分析及讨论 182

（五）模型应用 183

（六）经济效益核算 183

（七）结论及下一步打算 183

参考文献 184

第三章 化工 187

第一节 丁二烯装置流程模拟 187

一、装置概况 187

（一）装置地位 187

（二）装置基本原理 188

（三）装置概况 188

二、中国石化丁二烯装置流程模拟技术的应用 192

（一）模型结构 192

（二）第一萃取精馏部分 192

（三）第二萃取精馏部分 193

（四）DMA脱除部分 193

（五）丁二烯净化部分 193

（六）溶剂精制部分 193

（七）模型主要应用 194

三、典型应用 197

（一）某石化企业丁二烯装置 197

（二）模型建立 198

（三）模型分析 202

（四）模型应用及效益 204

参考文献 205

第二节 芳烃抽提装置 206

一、装置概况 206

（一）装置地位 206

（二）装置基本原理 206

（三）工艺概况 207

二、模型应用 210

（一）芳烃抽提部分 210

（二）芳烃精馏部分 212

（三）溶剂油系统 218

三、典型应用 219

（一）洛阳石化芳烃抽提装置 219

（二）模型建立 220

（三）模型及装置现状分析 223

（四）模型应用 224

（五）结语 225

参考文献 226

第三节 丙烯腈装置 227

一、装置概况 227

（一）装置地位 227

（二）装置基本原理 228

（三）装置概况 229

（四）Sohio法技术生产丙烯腈的流程描述 231

二、模型应用 232

（一）分析急冷塔，以获得最佳的下段循环液pH值 233

（二）回收塔温度分布模拟值与实际测量数据的比较 233

（三）回收塔油水分层器冷后温度对油水分离效果的影响 233

（四）考察塔釜中氢氰酸含量的变化 234

三、典型应用 235

（一）安庆石化丙烯腈装置 235

（二）模型建立 236

（三）模型及装置现状分析 236

（四）经济效益评估 239

参考文献 240

第四节 乙烯装置 241

一、装置概况 241

（一）装置地位 241

（二）装置基本原理 242

（三）装置概况 244

二、模型应用 250

（一）模型结构 251

（二）模型应用 253

三、典型应用 257

（一）脱乙烷塔的优化 257

（二）丙烯精馏塔的优化 261

参考文献 263

第四章 聚合物 267

第一节 聚乙烯装置 267

一、装置概况 267

（一）聚乙烯生产工艺 267

（二）中国石化聚乙烯装置概况 272

二、流程模拟技术特点 273

（一）描述聚合组分的方法 273

（二）聚合物性方法 273

（三）动力学 277

三、中国石化聚乙烯装置流程模拟技术应用效果 286

（一）模型应用 286

（二）模型分析 287

参考文献 290

第二节 聚丙烯装置 291

一、装置概况 291

（一）聚丙烯综述 291

（二）聚丙烯生产工艺 292

（三）中国石化聚丙烯装置 301

二、聚丙烯装置流程模拟技术特点 302

（一）描述聚合组分的方法 302

（二）聚合物性方法 302

三、聚合动力学 307

四、中国石化聚丙烯装置流程模拟技术应用效果 308

（一）模型应用 308

（二）模型分析 308

参考文献 312

第五章 工程设计与科研应用 317

第一节 流程模拟在工程设计中的应用综述 317

一、应用回顾 317

二、在工程设计中的应用 318

（一）工艺设计方案的计算和优化 319

（二）工艺包消化 319

（三）新工艺开发 319

（四）标定核算 320

第二节 稳态流程模拟技术应用 321

一、稳态流程模拟技术特点 321

二、稳态流程模拟应用效果 321

（一）分析优化工艺方案 323

（二）缩短设计周期，满足业主需要 323

（三）提高设计质量，参与国际竞争 323

（四）开发工艺包，消化吸收国外技术 323

（五）新工艺开发 324

（六）促进集成化设计 324

三、典型应用 325

（一）环丁砜芳烃抽提装置设计 325

（二）MTBE装置设计 327

（三）催化裂化装置分馏塔设计 330

（四）减黏装置技术改造设计 337

第三节 动态流程模拟技术应用 340

一、动态流程模拟技术特点 340

二、基本原理与应用过程 341

（一）动态过程简例 341

（二）化工过程基本方程的形式 342

（三）动态模型开发一般过程 342

三、典型应用 343

（一）安全阀描述的数学模型 343

（二）安全阀动态模型的建立 348

（三）聚丙烯排放系统 350

（四）结论 356

参考文献 357

第四节 流程模拟在科研中的应用 358

一、芳烃抽提工艺中的应用 359

（一）芳烃抽提工艺简介 359

（二）流程模拟系统的建立 360

（三）应用实例 367

二、乙苯成套技术开发 373

（一）工艺概述 373

（二）化学反应机理及乙苯工艺特点 374

（三）液相循环烷基化工艺小试及中试开发 375

（四）结论 381

三、生物柴油项目开发 382

（一）生物柴油反应机理 382

（二）组分及组分定义 383

（三）热力学性质 385

（四）生物柴油流程模拟系统的应用 385

四、加氢反应动力学模型及其应用 386

（一）工艺简述 386

（二）加氢反应动力学 387

（三）加氢反应动力学模型的应用 392

（四）小结 394

参考文献 395

第六章 生物柴油的全厂流程模拟与产品设计 399

一、前言 399

二、酯交换反应生产生物柴油的工艺流程 399

三、文献回顾与分析 400

四、碱催化酯交换反应动力学 401

五、进料油、生物柴油的表征与热物理性质的估算 406

（一）建立流程模拟所需的热物理性质 406

（二）三酸甘油酯 406

（三）进料动植物油脂的表征 409

（四）脂肪酸甲酯 411

六、热力学模型的选择 412

七、生物柴油的油品质量指标估算 413

（一）密度 414

（二）黏度 414

（三）十六烷值 416

八、建立碱催化酯交换反应生产生物柴油的全厂流程模拟 417

（一）建模方法 417

（二）组分集总简化器和原组分还原器 418

（三）反应器模型 419

（四）分离与纯化装置 419

（五）生物柴油的油品质量计算 420

（六）模型结果 420

（七）模型应用-产品设计 421

九、结论 423

参考文献 425

附录 433

附录A热物理性质的估算方法 433

A1 Tb，Tc，pc，ω：Constantinou&Gani法（所需数据：化学结构） 433

A2 Tc：Wilson&Jasperson法（所需数据：Tb及化学结构） 433

A3 Tb，Tc，pc：Dohrn&Brunner法A（所需数据：Tb，VL，20） 433

A4 Tb，Tc，pc，ω：Dohrn&Brunner法B 434

A5 pvap：Ambrowse&Walton法 435

A6 pvap：Ceriani&Meirelles法 436

A7 ρL：Halvorsen法（仅适用于三酸甘油酯） 436

A8 CP，L：Morad法（仅适用于三酸甘油酯） 438

A9 ΔHvap：同时利用Vetere法与Watson方程式（所需数据：Tb、Tc及pc） 439

参考文献 439

附录B NIST TDE收录计算热物理性质的方程式 440

B1 VL：NIST Rackett方程式 440

B2 VL：NIST ThermoML方程式 440

B3 CP，IG：NIST Aly-Lee方程式 440

B4 CP，L：NIST ThermoML方程式 441

B5 CP，L：NIST TDE方程式 441

B6 pvap：NIST Wagner方程式 442

B7 ΔHvap：NIST Watson方程式 442

附录C Aspen流程模拟软件术语翻译 443

C1全局设计规定（setup） 443

C1.1整个窗口 443

C1.2Specifications 444

C1.3Units-Sets（单位系统） 445

C1.4Report Options（报告选项） 446

C2组分规定（Components） 447

C2.1总体窗口 447

C2.2Specifications（组分规定） 448

C2.3 Assay／Blend（油品分析／油品调合） 450

C2.4 Light-End Properties（轻端组分性质） 454

C2.5 Petro Characterization（石油组分性质） 454

C2.6 Pesudcomponents（虚拟组分） 456

C2.7 Henry Comps（亨利组分） 456

C2.8 Polymers（聚合物） 457

C3物性（Properties） 458

C3.1总体窗口 458

C3.2 Specification（规定） 459

C3.3 Estimation（物性估算） 460

C3.4 Molecular Structure（分子结构） 460

C3.5 Parameters（参数） 461

C3.6 Data（数据） 461

C3.7 Analysis（物性分析） 462

C3.8 Prop-Set（物性集） 462

C4 Streams（物流） 463

C5单元操作模块（Blocks） 465

C5.1 Mixers／Splitters 466

C5.2 Separators（分离器） 467

C5.3 Heat Exchangers（热交换器） 474

C5.4 Column（塔） 481

C5.5 Reactor（反应器） 495

C5.6 Pressure Changers（压力变换器） 500

C6 Reactions（反应） 506

C7 Flowsheeting Options（流程选项） 508

C7.1 Design Spec（全局设计规定） 508

C7.2 Calculator（计算模块） 513

C8 Model Analysis Tools（模型分析工具） 514

C8.1 Sensitivity（灵敏度分析） 514

C8.2 Optimistic（优化） 516

C8.3 Constraints（约束条件） 517