PRO/II在油气加工与处理应用介绍

PRO/II即是一个历史最久的、通用性的化工流程模拟软件，也是目前全球业界公认的标准。化工过程稳态模拟，即根据化工过程的稳态数据，如物料的压力、温度、流量、组成和相关的工艺操作条件、工艺规定、产品规定及一定的设备参数如蒸馏塔的板数、进料位置等，采用适当的模拟软件如PRO/II，用计算机模拟实际的生产过程，得出详细的物料平衡和热量平衡。其中包括人们最为关心的原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产量、质量等重要数据。简言之，化工过程模拟就是在计算机上“再现”实际的生产过程。由于这一再现不涉及实际装置的任何管线、设备及能源的变动，因而给了人们最大的自由度，可以在计算机上“为所欲为”地进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。并且所需的成本以及完成一定任务所需的时间也是任何实验方法所无法比拟的，因而已成为研发、设计、挖潜增效、节能降耗、生产指导以至于企业生产管理等工作必不可少的工具。

PRO/II流程模拟系统广泛地应用各种化学化工过程的严格的质量和能量平衡，从油气分离到反应精馏，PRO/II提供了最全面的、最有效、最易于使用的解决方案。

PRO/II拥有完善的物性数据库、强大的热力学物性计算系统，以及40多种单元操作模块。它可以用于流程的稳态模拟、物性计算、设备设计、 费用估算/经济评价、环保评测以及其他工程计算。现已广泛用于油气加工、炼油、化学、化工、聚合物、精细化工/制药等行业。

Provision图形界面是建立和修改流程模拟和复杂模型的理想工具。Provision系统更是为用户提供了一个基于Windows的、完全交互式的图形用户界面，用户可以很方便地建立某个单元操作乃至整个工厂的模拟。在图形界面下，可以很方便地以多种形式浏览数据和生成报表。

PRO/II现已可以模拟整个生产厂从包括管道、阀门到复杂的反应与分离过程在内的几乎所有装置和流程。 PRO/II在生产企业可广泛应用于工厂设计、工艺方案比较、老装置改造、开车指导、可行性研究、脱瓶颈分析、工程技术人员和操作人员的培训等领域。 PRO/II的推广使用，可达到优化生产装置、降低生产成本和操作费用、节能降耗等目的，能产生巨大的经济效益。

与气体处理相关的应用有：天然气脱硫、三甘醇脱水、多级压缩与冷却、轻烃分离与精制、气体分馏、水合物形成预测与抑止、冷冻循环、透平膨胀机优化等等。

 

用PRO/II取得经济效益的案例

PRO/II自诞生之日起已有几十年时间，对流程工业的发展起了巨大的推动作用。用PRO/II为天然气处理、炼油、石化、化工等相关行业带来可观经济效益的例子比比皆是、不胜枚举。下面仅简单列举几个实例，供参考。

 

实例一、天然气处理厂浅冷装置换热网络改进

装置问题：

该天然气浅冷装置生产中存在较多的问题，主要是换热器操作不正常，换热温度不合理，经常达不到设计冷却效果，液态烃回收率低下。

解决方案：

为解决实际生产中出现的问题，采用美国SimSci公司的化工流程模拟软件PRO/II对该换热网络进行模拟分析，结果表明原换热网络设计存在一系列不合理因素。通过计算机模拟优化技术，提出流程改进和设备改造方案，其效果明显。 

实际效益：

取当地价格轻烃1500元/吨，天然气0.65元/Nm3，循环水3.45元/吨，电0.48元/度；设年操作8000小时；则取消水冷器，年节水128000吨，效益为44.16万元；循环水泵取消，年节电64000kw，效益为3.1万元；轻烃回收每小时增加315kg，相当于每年增产2520吨。每公斤天然气相当于1.085Nm3，轻烃回收增加315kg/h，则天然气产量减少315kg/h。轻烃增产部分净增效益378-177.7＝200.3万元；

因此，优化工况年净增经济效益为247.56万元。

 

实例二、油气田天然气轻烃回收装置节能降耗

装置问题：

该装置最初由外方公司设计，国内设计单位没有进行严格的分析，投产后发现其生产能耗非常高（约1320 MJ/1000m3），很不合理。

解决方案：

采用PRO/II对该装置整个流程进行模拟分析，发现当时设计中选择C3的收率为99.5%，不仅使装置能耗过高，而且流程变得过于复杂，设备投资和操作成本均增加了。

通过对工艺进行分析，发现丙烷收率超过97％时，系统消耗功率上升加快，因此，97％是一个拐点，以前工艺要求99.5%的回收率不合理，从工业生产的角度出发，最终确定丙烷收率为95％时更合适。

实际效益：

通过优化和对原设计的改进，丙烷制冷系统每年节省电费约为630万元，而由于丙烷收率的降低而减少的收入仅为319万元/年，仅成本一项每年可节省约311万元。如果考虑了固定资产投资，一次可节省约1000万元。

 

实例三、轻烃分离装置的脱瓶颈分析

装置概况：

对来自常压塔和初馏塔的石脑油进行处理，获得液化气和脱液化气石脑油产品，装置由吸收塔、解吸塔和脱丁烷塔组成，副产品为干气，作为燃料气使用。 

装置问题：

液化气产量波动大、脱丁烷塔经常无液化气产出，液化气收率低下。干气中液化气组分损失严重，C3、C4组分总计浓度达60％之多。

解决方案：

对整个装置或者装置的某个部分（由若干单元过程组成的大系统），利用SimSci公司的PRO/II软件，用其中的计算器将各产品的收益总和减去原材料能耗及其它成本，建立工厂经济最优化目标函数，再以优化模块找出最高经济效益的流程操作条件。

值得指出的时，必须依靠先进的计算机模拟和优化，才能对工艺条件作出如此大幅度的调整。单凭经验或理论知识是无法、也不敢作出这样大的工艺指标改进；

经济效益：

厂方要求2002年增产液化气1000吨，即达到年产5700吨。实际2002年产液化气12632吨，比2001年增产7791吨。液化气价格按2699.78元/吨计，燃料气价格为1166.60元/吨；优化后操作费用增加为3万元/年，年经济效益净增达1191.50万元。

 

实例四、某处理量2,000万ft3的天然气加工厂提高整厂效益

解决方案：

利用PRO/II的计算器将整厂各产品的收益总和减去原材料能耗及其它成本，建立工厂经济最优化目标函数，再以优化模块找出最高经济效益的流程操作条件。

优化结果：

将吸收油的温度与循环流量调整到最佳点时，丙烷的回收率从原有的80％提高到89％。

经济效益：

PRO/II不仅能对工艺的目标做最优化，还能利用特殊的功能做整个工厂的整体经济效益做最优化。丙烷回收量的增加使得该天然气加工厂每年增加了50万美元的收益。

 

 

 

实例五、烷基化工厂提高工厂产量

装置问题：

该厂处理量10000桶，由于反应器的循环流中含有过高的丙烷，因此限制了工厂的产量。

解决方案：

利用PRO/II优化整个流程，发现同时调整脱异丁烷塔冷凝器温度和脱丙烷塔的回流量就能大量的降低丙烷在循环流中的含量。在新的最优化操作条件下，脱丙烷塔塔顶的丙烷产量大增，因而减少了循环流中的丙烷含量，整个工厂因此提高了20％的处理量（12000桶）。

实际效益：

20％的增产造成烷基化厂每年增加了1500万美元的收益。

 

小结：

以上这些例子说明，对于生产企业来讲，由于各种原因，在现有流程中，很多生产装置并非处于优化的状态，还存在诸多瓶颈和问题，每天都在不知不觉中白白浪费了大量的能源和原材料；而采用科学方法，选择PRO／II软件，运用先进的模拟技术对现有工艺和设备进行分析和优化，从而成功解决此类问题的例子比比皆是，带来的经济效益也是相当可观。