HYSYS 精馏流程 中文NGL分馏.docx

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HYSYS精馏流程中文NGL分馏

NGL分馏

工况介绍

在天然气加工中，从天然气中回收液相天然气（NGL）是很普遍的工艺。

回收的目的通常是：

·生产可传输的气体（不含在重烃中的，也许会在管线中凝结）

·满足销售气规定

·最大化回收液体（液体产品比气体产品价值更高）

快速追踪到第4页。

HYSYS能广泛模拟不同的塔配置。

在这个模拟中，我们要搭建一个NGL厂，其中包括三个塔：

·脱甲烷塔（用一个再沸吸收塔模拟）

·脱乙烷塔（精馏塔）

·脱丙烷塔（精馏塔）

学习目的

·使用塔输入专家添加塔

·添加塔特殊规定

前提

在开始这个模块之前，你首先要完成模块1，2，3。

工艺预览

塔预览

DC1：

脱甲烷塔

DC2：

脱乙烷塔

DC3：

脱丙烷塔

搭接模拟

定义模拟基础

1.创建新工况。

2.选择PengRobinson状态方程模型。

3.添加组分：

N2，CO2，C1-C8。

4.进入模拟环境。

添加进料物流

1.添加材料物流，输入下列数据：

2.添加材料物流，输入下列数据：

添加单元操作模块

脱甲烷塔

打开工况Optional4.hsc，从脱甲烷塔开始。

使用再沸吸收塔模块模拟脱甲烷塔，共有两股材料进料和一股代表侧线加热器的能量进料物流。

1.添加能量物流，规定下列值。

框

输入

名称

ExDuty

能量流率

2.1e+06kj/h（2.0e+06Btu/hr）

2.在对象面板上双击再沸吸收塔图标，第一个塔输入专家窗口出现。

（注：

再沸吸收塔图标为

。

）

输入专家为新用户定义塔提供了逐步图解。

3.完成的窗口显示如下：

图4：

4.点击下一步按钮，继续下一页。

下一步按钮只有当这页所有必需的信息都提供完之后才可用。

5.为压力估计页提供下列信息。

如果你使用的是field单位制，那么顶板压力和再沸器压力分别为330psia2275KPA和335psia2310KPA。

图5：

6.点击下一步按钮，进行下一页。

7.输入温度估计如下。

在field单位制下，顶板温度估计为-125℉，再沸器温度估计为80℉。

图6：

塔解算并不需要温度估计，但是它们有助于收敛。

8.点击下一步按钮，继续。

9.对于这个工况，输入专家的最后一页没有信息要提供，因此，点击完成按钮。

图7：

基础的再沸吸收塔只有一个自由度，缺省规定是再沸比。

点击完成之后，HYSYS会打开塔属性窗口。

访问设计表页的监控页。

图8：

在收敛塔之前，要确保规定显示如上。

你需要输入塔顶产品流率规定值。

该值规定为1338kmole/h（2950lbmole/hr）。

这个值一旦输入，塔就开始解算并收敛。

甲烷在DC1塔顶产品中的摩尔分数是多少？

尽管塔已经收敛，但是，规定流率并不总那么实际，如果塔进料条件改变，这些规定能导致塔不收敛或产生不理想性质的产品。

还有一个方法是规定塔产品物流中组分分数或者组分回收率。

1.到塔属性窗口设计表页的规定页上。

图9：

2.在塔规定组别中点击添加按钮，创建一个新的规定。

3.从出现的列表中选择塔组分分数。

图10：

4.点击添加规定按钮。

5.按下图显示完成规定页。

图11：

6.完成后，关闭窗口。

在你已经添加了另外一个规定之后，塔属性窗口的监控页仍然显示自由度为0。

这是因为，这个规定只是被作为一个估计添加，而没有作为一个激活的规定。

7.到监控页上，失活塔顶产品流率规定，激活刚刚创建的组分分数规定。

DC1塔顶产品的流率是多少？

塔收敛之后，你可以在性能表页浏览结果。

图12：

添加泵

使用泵把脱甲烷塔塔底产品输送到脱乙烷塔。

安装泵并输入下列信息：

（注：

泵图标为

。

）

（注：

泵连接为

。

）

脱乙烷塔

脱乙烷塔被模拟为精馏塔，共有16块塔板，14块塔盘，再加上再沸器和冷凝器，操作压力为2760kPa（400psia）。

塔的生产目标是塔底产品中乙烷和丙烷的比率为0.01。

1.在对象面板中双击精馏塔图标，输入下列信息。

（注：

精馏塔图标为

。

）

2.点击运行按钮，运行塔。

DC2塔底产品中乙烷和丙烷的流率是多少？

C2，C3，C2/C3

3.在规定页，点击添加按钮，创建一个新的规定。

4.选择塔组分比作为规定类型，提供下列信息：

5.在监控表页，失活塔顶气相流率规定，激活刚创建的C2/C3规定。

DC2塔顶流率是多少？

添加阀

在DC2塔底物流进入最后一个塔，脱丙烷塔，之前，用阀来降低其压力。

添加泵并输入下列信息：

（注：

阀图标为

。

）

（注：

阀连接为

。

）

脱丙烷塔

脱乙烷塔用精馏塔模拟，共有25块塔板，塔顶24块塔盘，再加上再沸器（注意，全凝器不计作塔板），操作压力为1620kPa（235psia）。

该塔有两个生产指标，一是塔顶产品中n-C4和i-C4的摩尔分数不超过1.5%，二是塔底产品中丙烷的摩尔浓度不超过2.0%。

1.添加精馏塔，输入下列信息。

（注：

精馏塔图标为

。

）

2.运行该塔。

C3在塔顶和塔底产品中的摩尔分数是多少？

C3，C3

3.创建两个新的塔组分分数规定。

塔顶气相流率等于0规定使冷凝器成为全凝器，所以它必须保留为激活。

4.失活精馏流率和回流比规定。

5.激活刚刚创建的i-C4、n-C4和C3规定。

注意保存工况！

选做内容：

把工况转换成模板并保存！

高级模拟

塔是HYSYS中的一个特殊类型的子流程。

子流程包含设备、物流以及通过与父系流程想连接的物流交换的信息。

在主环境中，塔作为一个有多个进料、多个产品的单个模块出现，在大多数工况中，你可以以这种方式看待塔。

塔子流程有许多优点：

·单独的塔解算器。

塔搭建环境允许你不用重新计算整个流程，就可以对塔进行修改。

·可使用不同的流体包。

HYSYS允许你为塔子流程规定单独的流体包（不同于主环境）。

这在当不同的流体包更适合于塔时很有用，（如使用PR方程的气体厂也许要用一个需要胺包的氨萃取塔），或者当塔并不使用所有主流程使用的组分时，可以通过换流体包削减塔中组分数，加速塔收敛。

·自定义模板结构。

除可以用作模板的缺省的塔配置之外，你可以定义不同复杂程度的塔设置。

你可以在一个子流程中通过结合使用各种子流程设备来模拟复杂的自定义塔和多塔。

自定义塔例子包括，用换热器代替标准的冷凝器，或用热虹吸式再沸器代替釜式再沸器。

·能够同时解算多个塔。

塔子流程使用同时解算器，这样，子流程中所有的模块都同时解算。

同时解算器允许用户在子流程中安装多个相互关联的塔，而不需要循环模块。

你可以通过点击塔属性窗口中的塔环境图标进入塔子流程。

进入到塔环境中之后，你可以通过点击塔运行器窗口的父系环境按钮或工具栏中的进入父系模拟环境图标返回到父系环境。

（注：

进入父系模拟环境图标为

。

）

深入模拟

挑战

在模拟了脱甲烷塔之后，你不得不使用HYSYS来确定脱甲烷塔再沸器的UA。

假设壳侧是1000kgmole/h的100psi的饱和蒸汽，该侧压降为5psi，塔顶甲烷必须满足0.96的摩尔分数规定。

记住，你需要向组分列表中添加水，因为脱甲烷塔子流程中需要，还要将解算类型改为ModifiedHYSIMInside-Out。

工具栏中出现绿色“向上箭头”图标，环境：

名称（COL1），这表明你处在塔子流程当中。