热泵精馏模拟细节和策略.docx

热泵模拟细节和策略在ASPEN PLUS中直接搭建完整的流程进行模拟一般难以收敛,建议先完成常 规精馏的模拟,再利用其数据进行热泵精馏模拟以塔顶气相压缩式热泵为例,分三 步进行热泵精馏模拟:第一步,利用常规工艺模拟的数据,进行无塔模拟热泵部分的模拟（如图1此步 骤无精馏塔的模拟，物流3为常规精馏塔第1块塔板在ASPEN中为冷凝器的气相 进料，物流10为精馏塔最后一块塔板在aspen中为再沸器，这两股物流的数据直接 由常规精馏塔模拟结果的“Profi获取压缩机和换热器的模拟都很常规，但 ASPEN 中的换热器并不能模拟釜式再沸器的效果，釜液换热后并不能将气液相分开， 所以附加一个绝热闪蒸器，将物流11气液相分开，液相出料，气相返回精馏塔分离 器S1实现回流当这一步的模拟按工艺设计要求收敛后（一般是压缩机出□压力不 够导致换热器H2换热量达不到要求，模荒液4撐維出料H2图i塔顶气和压缩式热泵粘憎模拟步陳一塔顶出料3二第二步，增加塔体进行模拟（如图2在第一步基础上，增加塔体（RadFrac模块中 无冷凝器和再沸器的塔单元，根据原工艺输入进料数据和塔的操作数据，同时物流9 作为回流液返回塔的第一块塔板,物流12作为再沸蒸气返回塔的最后一块塔板。

此 步骤先不将塔顶蒸气14作为热泵蒸气输入（物流3,也不将釜液物流15作为换热器 的冷液输入（物流10,进行模拟（一般容易收敛检查塔和产品出料的数据是否跟常 规模拟的一致,同时检查物流3和物流14是否一致,物流10与物料15是否一致w茫液4閏d 琳ma■姐R7细十抽陌帰他能州—塔顶出料再蒯危厂I叫流液 O—塔顶裁气£料第三步,完整的热泵精馏模拟（如图3在步骤二的基础上,将物流3接到精馏塔 塔顶（删除物流14,作为精馏塔第1块塔板蒸气出料,模拟收敛后再将物流10接到精 馏塔塔底（删除物流15,作为精馏塔最后一块塔板液相出料此处应注意,保留物流3 和物流10原本在步骤二中的输入数据（Input这些数据在迭代时将作为初值进行计 算,保留这两股物流的数据让流程更容易收敛此流程需要规定撕裂物流（Tear可以 设置塔顶蒸气物流（物流3和釜液物流（物流14作为撕裂物流（模拟时也试过只设定 釜液物流为撕裂物流,收敛也成功当收敛失败时,可把迭代次数由30次提高到100 次（Convergence〉〉Methos>>Wegstei再不行的话可尝试把迭代方法由Wegstein改 为 New to n（Convergence>> Defau lt s>>>> Defau Its Met hos >>Tears>>Newto般都 能收敛。

如果顶蒸气物流（物流3和釜液物流（物流14模拟计算的值与输入的值相 差较大，需重新检查流程;如果相差不大，建议把撕裂物流的模拟结果（Resul t输入到 Input中,下次模拟时能更快收敛检查整个流程,确认无误后完整的塔顶气相压缩开 式热泵精馏模拟就完成了，可进一步改变操作参数来优化热泵精馏StreamToleranceTraceState variables10Q.OOD1Pr^s^ure 阻 erthalpy►30.0001Fres^ure Sc en.halpi峯4ReecticncCcnvergence Conv Opt EO ConvTearConv已rgE zTear-stieams图斗撕裂物流的设置l"i流液T1塔顶蒸气图4 撕裂物流的设置对于另外两种比较常见的热泵模拟,釜液节流开式（图 5和闭式（图6,方法跟塔顶 气相压缩开式的差不多,撕裂物流和迭代方法仍然是关键釜液节流开式也是冷凝 器与再沸器是同一个换热器,策略一样闭式热泵精馏因为其热泵工质（中、高温下 可选择水不与塔内物料进行交换,模拟就更简单了在闭式热泵模拟中,只要能满足 冷凝器和再沸器的热负荷精馏操作就能进行,此处就没必要再进行精馏塔的模拟,但 要注意的是，物流1（Inpu和物流7（Result的数据应该一致，不然闭式热泵就不是一 个循环过程。