利用Aspen Plus模拟液氮洗深冷工艺

2020-06-15苏珊珊王乔毅中石油华东设计院有限公司山东青岛66000山东三维石化工程股份有限公司山东青岛66000

化工管理 2020年15期

苏珊珊王乔毅（. 中石油华东设计院有限公司，山东青岛66000；. 山东三维石化工程股份有限公司，山东青岛66000）

0 引言

Aspen Plus 是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十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多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了10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。合成氨工厂为防止氨合成装置中毒，需运用低温液氮洗装置将合成气脱除CO。因此，液氮洗工艺在煤化工领域应用广泛。

1 液氮洗工艺流程

液氮洗工艺主要分为两部分，一部分是分子筛脱附过程，另一部分是冷箱内的液氮洗涤过程。通过分子筛脱除CO2以达到脱防止冷箱冻堵的目的。借助Aspen Plus可以完成冷箱的工艺流程。

图1为典型的的液氮洗工艺流程，进入冷箱内的合成气经过降温至-189℃后进入液氮洗涤塔，脱除CO 后的合成气再经过换热器组复热并配氮气后进入氨合成装置。某项目进料组成见表1。

2 模拟计算

低温液氮洗所处理的气体组分主要包括H2、N2、CO、AR、CH4等非极性分子，确定选取修正的PR 方程【1】进行液氮洗工艺过程模拟计算。通过比对文献【2】中的实验数据，修正PR方程相关物性，确认该物性方法对液氮洗各组分的物性计算有较好的吻合度。通过Aspen中相应的单元模块组织建立模拟流程如图1，模拟结果见表2.

从表2可以看出，模拟结果与设计值较为一致。由于氢气与氮气的相平衡数据存在少量偏差，使得循环氢气的模拟量比设计值稍小。