利用Aspen Plus模擬液氮洗深冷工藝

蘇珊珊 王喬毅（. 中石油華東設計院有限公司，山東 青島66000；. 山東三維石化工程股份有限公司，山東 青島66000）

0 引言

Aspen Plus 是大型通用流程模擬系統，源于美國能源部七十年代后期在麻省理工學院（MIT）組織的會戰，開發新型第三代流程模擬軟件。該項目稱為“過程工程的先進系統”（Advanced System for Process Engineering，簡稱ASPEN），并于1981年底完成。1982 年為了將其商品化，成立了AspenTech 公司，并稱之為Aspen Plus。該軟件經過20多年來不斷地改進、擴充和提高，已先后推出了10多個版本，成為舉世公認的標準大型流程模擬軟件，應用案例數以百萬計。合成氨工廠為防止氨合成裝置中毒，需運用低溫液氮洗裝置將合成氣脫除CO。因此，液氮洗工藝在煤化工領域應用廣泛。

1 液氮洗工藝流程

液氮洗工藝主要分為兩部分，一部分是分子篩脫附過程，另一部分是冷箱內的液氮洗滌過程。通過分子篩脫除CO2以達到脫防止冷箱凍堵的目的。借助Aspen Plus可以完成冷箱的工藝流程。

圖1為典型的的液氮洗工藝流程，進入冷箱內的合成氣經過降溫至-189℃后進入液氮洗滌塔，脫除CO 后的合成氣再經過換熱器組復熱并配氮氣后進入氨合成裝置。某項目進料組成見表1。

2 模擬計算

低溫液氮洗所處理的氣體組分主要包括H2、N2、CO、AR、CH4等非極性分子，確定選取修正的PR 方程【1】進行液氮洗工藝過程模擬計算。通過比對文獻【2】中的實驗數據，修正PR方程相關物性，確認該物性方法對液氮洗各組分的物性計算有較好的吻合度。通過Aspen中相應的單元模塊組織建立模擬流程如圖1，模擬結果見表2.

從表2可以看出，模擬結果與設計值較為一致。由于氫氣與氮氣的相平衡數據存在少量偏差，使得循環氫氣的模擬量比設計值稍小。

3 結語

文章在設計工況各操作單元模擬準確的基礎上，各操作設備逐步聯立，建立了全流程工藝模型，計算結果顯示模擬值與設計值符合良好，認為該模型建立準確，可以用來對液氮洗工藝的研究。

表1 液氮洗裝置100%工況進氣組成

表2 Aspen Plus模擬結果與設計值對比

圖1 液氮洗模擬流程圖