PROII常用热力学方程地选择.docx

PROII常用热力学方程地选择.docx

《PROII常用热力学方程地选择.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PROII常用热力学方程地选择.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PROII常用热力学方程地选择

PROII常用热力学方程的选择

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），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。

Uniquac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。

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１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。

计算K值。

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１０，或较少的基团，且系统含有低分子量的聚合物。

计算K值。

Wilson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。

Vanlaar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。

Margules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。

RegularSolution方程：

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。

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模拟超临界组分。

特别适用于环境条件下的微量烃溶于水中。

计算K值。

不适用于自由水。

HOCV方程：

预测气体逸度，蒸汽焓、熵及密度。

特别适用于气相中有二聚物，例如羧酸体系。

液体活度方法必须与HOCV一起使用。

不适用于自由水，可用于VLLE。

TruncatedVirial气相逸度：

用于预测蒸汽逸度。

特别适用于气相中有二聚物，例如羧酸体系。

液体活度方法必须与HOCV一起使用。

不适用于自由水，可用于VLLE。

Idimer气相逸度：

预测气体逸度，气相焓、熵及密度。

特别适用于气相中有二聚物，例如羧酸体系。

液体活度方法必须与IDIMER一起使用。

不适用于自由水，可用于VLLE。

RK，Gamma混合热，用于校正理想焓数据。

必须与液体活度系数方法共用。

不适用于自由水与VLLE。

特殊包：

乙醇，用于预测VLE及LLE体系。

不适用于自由水。

用于处理包含醇，水及其它极性物系。

通常用于含醇的体系，特别是酒精厂脱水的共沸精馏。

计算K值。

不支持自由水，支持VLLE。

乙二醇，用于预测VLE及LLE体系。

不支持自由水。

利用特殊的SKRM双作用数据及a参数来计算售乙二醇、水及其它组分的体系。

该方程常用于三乙二醇，或二乙二醇及乙二醇。

特别适用于TEG脱水工厂。

计算K值。

酸水方程，用于预测VLE及LLE体系。

不支持自由水。

利用API/EPASWEQ（酸水平衡）方法来模拟酸水组分NH3，H2S，CO2及水。

通常用于酸组分低于30%（重量比）的酸水。

计算K值。

GPA酸水，用于预测VLE及LLE体系。

不支持自由水，它利用气体处理相关的GPSWAT方法模拟含有水、NH３，H2S、CO，CS2，MeSH,EtSH及CO2的酸水。

SRKM用于其它所有组分。

比Sour包具有更广的使用范围。

计算K值。

氨方程，预测VLE及LLE体系。

不支持自由水。

使用K-E方法模拟MEA、DEA及DIPA的反应平衡，及MDEA与DGA的停留时间的校正。

通过对理想液体焾的校正来计算反应热。

氨方程主要用于单氨体系的气体加湿处理。

计算K值。

用户自定义

用户自定义程序可以计算平衡K值，且产生气液焓值、气液熵及密度值。

固体溶解方法

范特霍夫溶解度，使用范特霍夫理想溶解方程，计算接近理想非电解体系的固液平衡K值。

输送及特殊性质

输送性质，用于提供输送性质，包括气液粘度，导热率以及液体表面张力。

通过选择Diffusivity可以计算液体扩散率

一、轻烃储存和运输过程    

应用领域                                推荐计算方法

Reservoirsystems                          PR-BM,RKS-BM

Platformseparation                      PR-BM,RKS-BM

Transportationofoilandgasbypipeline    PR-BM,RKS-BM

二、炼油过程    

应用领域                    推荐计算方法

低压领域（几个大气压）

减压塔,原油常压塔                          BK10,CHAO-SEA,GRAYSON

中压领域（几十个大气压）

焦化主分馏塔,催化主分馏塔  CHAO-SEA,GRAYSON,PENG-ROB,RK-SOAVE  

富氢领域

重整，加氢裂化          GRAYSON,PENG-ROB,RK-SOAVE  

润滑油装置，溶剂脱沥青装置    PENG-ROB,RK-SOAVE

三、气体加工    

Application                            RecommendedPropertyMethods

Hydrocarbonseparations,Demethanizer,  C3-splitter    PR-BM,RKS-BM,PENG-ROB,RK-SOAVE

Cryogenicgasprocessing  ,Airseparation    PR-BM,RKS-BM,PENG-ROB,RK-SOAVE

Gasdehydrationwithglycols        PRWS,RKSWS,PRMHV2,RKSMHV2,PSRK,SR-POLAR

Acidgasabsorptionwith

  Methanol（RECTISOL）            

  NMP（PURISOL）    PRWS,RKSWS,PRMHV2,RKSMHV2,PSRK,SR-POLAR

Acidgasabsorptionwith            

  Water

  Ammonia  

  Amines  

  Amines+methanol（AMISOL）  

  Caustic  

Lime  

  Hotcarbonate    ELECNRTL

Clausprocess    PRWS,RKSWS,PRMHV2,RKSMHV2,PSRK,SR-POLAR

四、石油化工过程    

Application                      RecommendedPropertyMethods

Ethyleneplant                

    Primaryfractionator    CHAO-SEA,GRAYSON

Lighthydrocarbons          

    Separationtrain  

    Quenchtower    PENG-ROB,RK-SOAVE

Aromatics

    BTXextraction    WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirariances

Substitutedhydrocarbons          

    VCMplant              

Acrylonitrileplan    PENG-ROB,RK-SOAVE

Etherproduction                

MTBE,ETBE,TAME    WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances

Ethylbenzeneandstyreneplants    PENG-ROB,RK-SOAVE  or

WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances

Terephthalicacid      WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances  

（withdimerizationinaceticacidsection）

五、化工过程    

Application      RecommendedPropertyMethods

Azeotropicseparations            

Alcoholseparation    WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances

Carboxylicacids                  

    Aceticacidplant    WILS-HOC,NRTL-HOC,UNIQ-HOC

Phenolplant    WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances

Liquidphasereactions

    Esterification    WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances

Ammoniaplant    PENG-ROB,RK-SOAVE

Fluorochemicals    WILS-HF

InorganicChemicals                  

    Caustic  

    Acids  

    Phosphoricacid  

    Sulphuricacid  

    Nitricacid  

    Hydrochloricacid    ELECNRTL

Hydrofluoricacid    ENRTL-HF

六、煤加工    

Application      RecommendedPropertyMethods

Sizereductioncrushing,grinding    SOLIDS

Separationandcleaningsieving,

cyclones,precipitation,washing    SOLIDS

Combustion    PR-BM,RKS-BM（combustiondatabank）

Acidgasabsorptionwith            

    Methanol（RECTISOL）            

    NMP（PURISOL）    PRWS,RKSWS,PRMHV2,RKSMHV2,PSRK,SR-POLAR

Acidgasabsorptionwith            

  Water

  Ammonia  

  Amines  

  Amines+methanol（AMISOL）  

  Caustic  

  Lime  

  Hotcarbonate    ELECNRTL

七、发电过程    

Application      RecommendedPropertyMethods

Combustion

  Coal  

  Oil    PR-BM,RKS-BM（combustiondatabank）  

Steamcycles

  Compressors

  Turbines    STEAMNBS,STEAM-TA

八、合成燃料    

Application      RecommendedPropertyMethods

Synthesisgas    PR-BM,RKS-BM

Coalgasification    PR-BM,RKS-BM

Coalliquefaction      PR-BM,RKS-BM,BWR-LS

九、环境    

Application      RecommendedPropertyMethods

Solventrecovery    WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances

（Substituted）hydrocarbonstripping    WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances

Acidgasstrippingfrom

  Methanol（RECTISOL）

  NMP（PURISOL）

    PRWS,RKSWS,PRMHV2,RKSMHV2,PSRK,SR-POLAR

Acidgasstrippingfrom:

  Water

  Ammonia

  Amines

  Amines+methanol（AMISOL）    

  Caustic    

  Lime    

  Hotcarbonate

    ELECNRTL

Acids

  Stripping

  Neutralization    ELECNRTL

十、水和蒸汽    

Application      RecommendedPropertyMethods

Steamsystems

    Coolant    STEAMNBS,STEAM.TA  

十一、采矿和冶金    

Application      RecommendedPropertyMethods

Mechanicalprocessing:

  Crushing

  Grinding

  Sieving

  Washing    SOLIDS

Hydrometallurgy

  Mineralleaching    ELECNRTL

Pyrometallurgy

  Smelter

  Converter    SOLIDS

应用PRO/II进行塔模拟计算时热力学系统的选择

部分计算模块的讨论

王崇智

石油大学（北京）化学工程研究所（102200）

摘要:

本文总结了应用PRO/II进行炼油、石油化工装置模拟过程中塔模拟计算时热力学系统选择的一些经验，并讨论了塔模拟计算时的一些基本要素和基本技巧。

关键词：

PRO/II，塔，模拟，热力学方法，技巧

一、概述

PRO/II软件是美国SIMSCI公司推出的微机版本石油化工工艺流程模拟软件，该软件具备有丰富的物性数据库和热力学方程供用户描述不同状态下的流体热力学过程，对多种炼油、化工工艺过程具有广泛的适应性。

该软件不仅可以作为新设计炼油、化工工艺装置的工艺流程模拟软件，同时作为装置标定计算、设备核算的软件。

PRO/II软件在我国的应用十分广泛，其中DOS系统的V3.3、V4.02版本和WINDOWS操作系统的V4.13WITHPROVISIONV2.0以上版本是比较常用的。

PRO/II软件是很多炼油、化工等设计院进行工艺设计的首选工艺模拟软件之一，同时也是炼油、化工等生产单位进行装置标定计算、设备核算的首选工艺模拟软件之一。

在实际工作中，有很多时候会遇到解决装置“瓶径”的问题，而塔设备往往是需要进行标定或核算的重要设备之一，这时应用PRO/II软件提供的精馏、吸收、萃取等单元操作过程的严格计算方法进行单塔模拟计算或全流程模拟计算是非常方便的。

本文通过对PRO/II软件提供的热力学方法的初步分析，推荐了PRO/II软件在常见石油化工装置塔模拟计算中的热力学方法。

二、PRO/II热力学方法的初步分析

PRO/II软件提供多种用于流体的气液平衡常数、液液平衡常数、焓、熵、密度和其他传递性能参数等热力学计算方法，由于每种热力学方法有一定的适用范围，在应用PRO/II解决具体问题时，选择合适的热力学方法是能否正确模拟工艺过程的关键。

以下分类讨论PRO/II提供的主要的热力学方法。

2.1、普遍化方法

普遍化方法主要包括用于烃类物系计算的SRK方程、PR方程、BWRS方程、GS方程、IGS方程、BK10方程等，各方程的适用范围如下：

热力学方程适用领域

SRK气体、炼油过程的烃类物系

SRKKD炼油过程的烃水物系，尤其高温、高压的气液液过程

SRKM烃/醇等极性/非极性物系

SRKH酮/水等极性和高压物系

PR气体、炼油过程的烃类物系

PRM烃/醇等极性/非极性物系的气液液过程

PRH酮/水等极性和高压物系

BWRS气体、炼油过程的烃类物系

GS常压以上的炼油物系

IGS炼油体系的气液液过程

BK10原油常压、减压蒸馏过程

2.2、液相活度系数方法

液相活度系数方法主要包括用化工、石油化工物系气液、液液、气液液平衡及相关物性参数计算的NRTL（Non-RandomTwoLiquid）方程、UNIQUAC方程、WILSON方程、UNIFAC方程、VANLAAR方程、FLORY方程、MARGULES方程等，各方程的适用范围如下：

热力学方程适用领域

NRTL有液相活度系数可以利用的化工、石油化工极性物系

UNIQUAC没有提供气液、液液平衡数据的化工、石油化工极性物系

WILSON极性物系的气液过程

UNIFAC任何已知组分结构的物系

VANLAAR化工、石油化工极性物系的气液、液液过程

FLORY化工、石油化工极性物系的气液、液液过程

MARGULES化工、石油化工极性物系的气液、液液过程

2.3、专用数据包方法

PRO/II专用数据包用于计算指定物系的气液、液液平衡及相关物性参数，主要包括GLYCOL数据包、SOURWATER数据包、ALCOHOL数据包、AMINE数据包等，各专用数据包的适用范围如下：

专用数据包适用领域

GLYCOL含有水、乙二醇、三甘醇和气体组分物系的脱水过程。

温度26—204℃；压力≤13.6MPa

SOURWATER含有H2S、NH3、CO2、H2O物系的计算。

温度20—150℃；压力≤0.345MPa

（原始关联式）；压力≤19.3MPa（修正VanDerWaals方程计算气相逸度）

ALCOHOL含有醇、H2O和其他极性物系气液、液液、气液液过程。

温度50—110℃；压力≤10.2MPa

AMINE含有MEA、DEA、DGA、DIPA、MDEA物系的相关计算

三、PRO/II在石油化工装置塔模拟中的热力学方法

石油化工装置种类繁多，以下将分类介绍PRO/II软件在部分装置塔模拟计算推荐采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数据包。

3.1、炼油装置

常见炼油装置塔模拟计算推荐采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数据包如下。

装置名称塔名称热力学方法数据包备注

常减压装置初馏塔GSSIMSCI

常压塔GSSIMSCI

常压汽提塔GSSIMSCI

减压塔BK10SIMSCI

催化裂化装置分馏塔BK10SIMSCI

柴油汽提塔BK10SIMSCI

吸收塔SRK、PRSIMSCI

解吸塔SRK、PRSIMSCI

再吸收塔SRK、PRSIMSCI

稳定塔SRK、PRSIMSCI

催化重整装置脱轻塔SRK、PRSIMSCI

脱重塔SRK、PRSIMSCI

抽提塔NRTLALCOHOL

非芳水洗塔NRTLALCOHOL

汽提塔NRTLALCOHOL

溶剂回收塔NRTLALCOHOL

苯塔BK10SIMSCI

甲苯塔BK10SIMSCI

二甲苯塔BK10SIMSCI

延迟焦化装置分馏塔BK10SIMSCI

柴油吸收塔BK10、GSSIMSCI

加氢裂化装置分馏塔BK10、GSSIMSCI

脱乙烷塔SRK、PRSIMSCI

脱丁烷塔BK10、GSSIMSCI

石脑油汽提塔BK10、GSSIMSCI

加氢装置汽提塔SRKSIMSCI

稳定塔SRKSIMSCI

MTBE装置催化蒸馏塔NRTLSIMSCI催化精馏流程

碳四分离塔NRTLSIMSCI两器四塔流程

甲醇萃取塔NRTLALCOHOL

甲醇回收塔NRTLALCOHOL

酸水汽提装置酸水汽提塔SOURSIMSCI

脱硫装置干气脱硫塔AMINE&SRKSIMSCI

液化气脱硫塔AMINE&SRKSIMSCI

溶剂再生塔AMINE&SRK

3.2、石油化工装置

常见石油化工装置塔模拟计算推荐采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数据包如下。

装置名