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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B434

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

C1.2Specifications444

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／Splitters466

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