摘要 本文運用Hysys流程模擬軟件，對石油化工常壓蒸餾工藝流程進行了穩(wěn)態(tài)操作和動態(tài)操作的模擬計算。以進料流量變化為例，分析了常壓蒸餾塔在有波動干擾時，整個工藝流程的動態(tài)響應(yīng)變化過程，模擬了常規(guī)PID控制方案響應(yīng)情況，預(yù)測了常規(guī)控制方案容易出現(xiàn)的問題。

主題詞 Hysys 流程模擬 動態(tài)

多年來，穩(wěn)態(tài)流程模擬技術(shù)在石油化工過程的設(shè)計和已有生產(chǎn)裝置操作方案的優(yōu)選方面發(fā)揮了非常重要的作用，已為石油化工行業(yè)廣泛接受。近幾年，動態(tài)流程模擬技術(shù)也得到了實質(zhì)性的突破，ASPEN-TECH、HYPROTECH（現(xiàn)被ASPEN-TECH公司兼并）、SIMSCI等公司都開發(fā)出相應(yīng)的動態(tài)流程模擬軟件。其中，HYPROTECH公司的HYSYS動態(tài)流程模擬軟件是直接建立在原有的穩(wěn)態(tài)流程模擬平臺上，只需將原有的靜態(tài)流程模擬應(yīng)用進行轉(zhuǎn)換即可得到動態(tài)流程模擬應(yīng)用，它即繼承了穩(wěn)態(tài)流程模擬的預(yù)算結(jié)果，保持動態(tài)模擬的逼真程度，又簡化了應(yīng)用，并且其模擬平臺采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)開發(fā)，具有良好的擴展能力。

本文運用HYSYS軟件先對常壓蒸餾工藝進行穩(wěn)態(tài)模擬，并在穩(wěn)態(tài)模擬運算結(jié)果基礎(chǔ)上，進行進料流量的變化對常壓蒸餾塔操作影響的動態(tài)模擬運算，分析常壓蒸餾工藝流程有干擾時，常規(guī)PID控制方案的響應(yīng)動作過程，為改進的集實時優(yōu)化與先進控制于一體的控制方案設(shè)計提供依據(jù)。

圖1為HYSYS軟件模擬簡單的常壓蒸餾工藝流程PFD圖。

450℉預(yù)熱原料物流（Preheat Crude）進初步閃蒸罐（PreFlash）閃蒸，頂部分離出低分子氣態(tài)餾分，底部液態(tài)餾分經(jīng)加熱爐加熱到650℉，再與氣態(tài)餾分混合進入常壓蒸餾塔。

蒸餾塔的工藝流程部分PFD如圖2所示。蒸餾塔理論塔板數(shù)為29，塔頂有回流冷凝器，側(cè)線產(chǎn)品有石腦油、煤油、柴油和AGO，都有相應(yīng)循環(huán)加熱泵及側(cè)線抽出設(shè)備，塔底為常壓渣油物流。蒸餾塔進料在第28塊塔板上，且為過熱物流，水蒸氣進料在第29塊塔板上。

本例的物流組成及性質(zhì)采用Peng Robinson狀態(tài)方程進行模擬計算。模擬過程中，油品原料須給定足夠的分析性質(zhì)，如密度、餾程、平均分子量、API度等等或其中的幾種性質(zhì)。在例中HYSYS自動將原料按平均沸點分割成38種假組分進行計算。接下來，指定流程中特定物流組分及流量等條件和各設(shè)備操作條件，如原料的溫度和壓力、蒸餾塔塔板的壓力等。當設(shè)定滿足軟件進行模擬運算的必要條件時，軟件將自動進行模擬計算。常壓蒸餾塔的設(shè)定如圖3所示，各物流條件及運算結(jié)果如圖4所示，產(chǎn)品餾程曲線如圖5所示。

圖2 常壓蒸餾塔穩(wěn)態(tài)流程模擬PFD

由以上常壓蒸餾穩(wěn)態(tài)模擬計算過程及運算結(jié)果來看，用Hysys軟件模擬工藝流程具有良好的PFD界面，方便準確的設(shè)定方式，直觀圖形化的結(jié)果分析，可以說Hysys是非常優(yōu)秀的工藝流程模擬軟件。

圖6 常壓蒸餾塔動態(tài)模擬PFD流程

表1 常壓蒸餾塔PID控制器設(shè)置

圖7 常壓蒸餾塔波動PID控制變化曲線

圖8 常壓蒸餾塔各產(chǎn)品流量變化曲線

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