培训目标
(1)理解煤直接液化粗油(coal-derived oil)的组成特点及提纯工艺路线;
(2)掌握在 Aspen Plus 中定义非常规/虚拟组分及选择合适的物性方法;
(3)能独立搭建加氢精制-分馏全流程,并完成反应器、精馏塔等核心设备的模拟。
(4)学会使用设计规定、灵敏度分析等工具优化工艺参数。
培训内容
第一天:基础构建与预处理单元模拟
模块一:Aspen Plus 流程模拟基础与组分定义
目标: 熟悉界面,掌握煤液化粗油的虚拟组分定义方法。
界面与基本操作: 工艺流程搭建、单位制设置、全局设定
组分定义方式:真实组分(萘、四氢萘、酚、喹啉、甲酚等)与常规烃类;虚拟组分:通过蒸馏曲线(ASTM D86/D1160)生成石油馏分切割;非常规组分(如灰分、固体颗粒)的处理策略(简单用分流器代替)
模块二:基本单元操作建模(上)
目标: 掌握流体输送、换热、闪蒸等模型的搭建与联用。
泵、压缩机(Pump/Compr)的模拟与效率设定
加热器/冷却器(Heater/Cooler)与严格换热器(HeatX)的选用
气液闪蒸罐(Flash2/Flash3)的搭建
分流器(FSplit)与混合器(Mixer)的应用
模块三:基本单元操作建模(下)+ 预处理段模拟
目标: 完成原料预处理段的完整模拟。
搭建原料罐 → 进料泵 → 预热器 → 闪蒸罐流程
依据给定工况,使气/液两相分离,移除部分溶解气及轻烃
精馏塔入门:简捷法设计(DSTWU)快速估算塔板数、回流比
故障排查基础: 常见收敛问题与撕裂流脱(Tear Stream)初步处理
模块四:加氢反应器模型建立
目标: 模拟粗油加氢脱酚、脱氮、脱硫反应。
反应器类型选择:化学计量反应器(RStoic)、收率反应器(RYield)及严格反应器(RPlug/RCSTR)的适用场景
脱杂原子反应方程的编写:加氢脱氧(酚类)、加氢脱氮(喹啉)、加氢脱硫、烯烃饱和
实操: 使用 RStoic 搭建加氢精制反应器,定义各反应转化率;或给定产品收率表用 RYield
循环氢的引入与混合器设置(为第二天全流程打基础)
第二天:全流程集成、精馏与工艺优化
模块五:严格精馏塔的建模与设计
目标: 能使用 RadFrac 进行加氢后产品的分馏,并满足产品规格。
DSTWU 结果向 RadFrac 的转换
RadFrac 配置详解:塔板数、进料位置、冷凝器/再沸器类型、压力分布
塔收敛技巧:改进初值、调节收敛算法(Newton、Azeotropic 等)
实操: 搭建常压蒸馏塔或预闪蒸-分馏双塔,切割出石脑油、柴油和塔底重油
模块六:循环与全流程集成
目标: 实现含循环氢气的全流程闭环模拟,确保流程收敛。
循环流股的建立(氢气循环)
撕裂流设置与收敛顺序的优化
补充清流(Make-up)的配置
实操: 将预处理-加氢反应器-高压分离器-氢气循环回路-分馏塔串成完整流程,运行并收敛
模块七:工艺参数分析与优化
目标: 运用模型工具优化操作条件,探讨提纯效果。
设计规定:通过调节补充氢量或塔顶回流量,使产品硫/氮含量达标或某馏分干点达标
灵敏度分析:研究反应温度、压力、氢油比对脱氮率及产品分布的影响
案例研究:
1. 变化加氢反应温度,绘制脱酚率与产品油收率的关系曲线
2. 变化分馏塔侧线采出量,观察柴油馏程的变化,数据导出与图表绘制
模块八:经济分析与评估(新增)
目标: 使用 Aspen Plus 的经济分析工具,将流程模拟结果转化为投资与成本数据,进行项目初步经济评价。
(1)经济分析功能激活与设置
激活 Aspen Process Economic Analyzer (在 Aspen Plus 中映射设备)
选择经济基年、项目周期、税率、折旧方法等基本参数
(2)设备成本估算
由模拟中的塔、反应器、换热器、泵、压缩机等自动生成设备尺寸
将设备映射到成本模型(碳钢/不锈钢等材质选择)
校验关键设备(加氢反应器、高压换热器)的成本合理性
(3)公用工程与运行成本计算
输入公用工程价格(电、冷却水、蒸汽、燃料气、氢气等)
从模拟结果自动提取公用工程消耗量
设置原料油及产品(石脑油、柴油)价格,计算毛利润
(4)经济指标分析
生成总投资(ISBL、OSBL)、年运行成本、项目资本成本报表
计算简单投资回收期、净现值(NPV)、内部收益率(IRR)初值
(5)案例实操
基于自己搭建的全流程,完成一套投资与效益估算;
对比不同转化率方案的经济性,辅助工艺决策;