Aspen Plus模拟在氟化工中的应用研究.docx

Aspen Plus 模拟在氟化工中的应用研究 李盛姬;田端正;吴江平;张建君 【摘 要】 Aspen Plus is a large-scale process simulation system which is used universally in producing equipment design,steady-state simulation and optimization.Many famous engineering and manufacturing companies of chemical engineering,petro-chemical industry and%Aspen Plus 是生产装 置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。全球各大化工、石化、炼油等 过程工业制造企业及著名的工程公司都是 Aspen Plus 的用户。举例介绍了Aspen Plus 模拟在氟化工中的应用,分析可能存在的困难,并展望 Aspen Plus 模拟在氟化 工中的应用前景。 【期刊名称】 《有机氟工业》 【年(卷),期】 2011(000)002 【总页数】 5 页(P36-40) 【关键词】 Aspen;Plus;过程模拟;氟化工;应用 【作 者】 李盛姬;田端正;吴江平;张建君 【作者单位】 浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州 310023;浙江省化工研究院有 限公司,浙江杭州 310023;浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州 310023;浙江省化 工研究院有限公司,浙江杭州 310023 【正文语种】 中 文 【中图分类】 TQ342.206 1 前言 Aspen Plus 是美国 Aspen 技术公司 20 世纪 80 年代初推向市场、具有准确单元 操作模型和最新计算方法的大型工艺流程模拟计算软件。源于美国能源部 70 年代 后期在麻省理工学院(MIT)组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。该项目称 为“过程工程的先进系统”(Advanced System for Process Engineering，简称 Aspen) ，并于 1981 年底完成。 1982 年为了将其商品化，成立了 AspenTech 公 司，并称之为 Aspen Plus。该软件经过 20 多年来不断的改进、扩充和提高，已 先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百 万计。它用严格和精确的计算方法进行单元和全过程的计算，为企业提供准确的单 元操作模型，还可以寻找已有装置的优化操作条件和进行新建、改建装置的优化设 计。它还配有较完整的物性数据库，能自动生成计算顺序(sequence)、循环圈 (loop)和撕裂流(tear) ，并能进行在线前馈反馈控制、灵敏度分析及过程优化。 Aspen Plus 是化工过程建模的基础平台，没有它，其他套件就没法使用。它提供 了大量的化工单元操作模型，包括反应器、分离操作单元、换热器等;同时它还提 供了大量的物性数据，几乎包括所有的化学物质，绝大多数化学物质的物性数据都 能从它的物性数据库中查找。 Aspen Plus 单独使用可以对一般的化工过程进行模 拟分析，还能对操作参数进行优化。 全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是 Aspen Plus 的用户。本文举例介绍Aspen Plus 模拟在氟化工中的应用。 2 Aspen Plus 模拟在氟化工中的应用 2.1 Aspen Plus 软件在 NF3-CF4 体系共沸精馏中的应用 彭立培等人[ 1 ]通过对 NF3-CF4 共沸体系的深入研究，选用氯化氢(HCl)为共沸 剂，利用 Aspen Plus 软件对该体系共沸精馏过程进行了模拟，选择 RADFRAC 模 型进行模拟计算，采用 PR 方程进行物性计算。模拟流程如图 1 所示。 图 1 NF3-CF4 体系共沸精馏模拟流程 通过模拟，可以得到共沸精馏中回流比、进料比及进料位置对产品纯度的影响分别 如图 2、 3、 4 所示。 图 2 共沸精馏中回流比对产品纯度的影响 由图 2 可知，随着回流比的加大，塔底产品中 CF4 含量减少，但是在 R=15 时， 减小的趋势减弱，因此，选择最佳回流比为 15。 图 3 共沸精馏中进料比对产品纯度的影响 图 3 表明，精馏进料比越大，则在塔底得到的 NF3 产品纯度越高，但其产量却愈 小。从数据结果可以看出，精馏进料比在 0.38~0.4 之间就可以得到满足 99.999% 纯度要求的 NF3 产品。经过微调得到塔顶采出率为0.384 时，即可得到5N 级产 品。