中科慧智（北京）科技有限公司：总裁曹建喜先生、技术总监刘小飞先生、资深工艺工程师陈劲霞女士
中钢集团：资深工艺工程师刘西琨先生
北京石大圣铭科技有限公司：总经理陈礼明先生
为本文创作提供了背景素材和相关技术支持
一、PRO/II简介1.1、概述PRO/II软件是美国SIMSCI公司推出的微机版本石油化工工艺流程模拟软件，该软件具备有丰富的物性数据库和热力学方程供用户描述不同状态下的流体热力学过程，对多种炼油、化工工艺过程具有广泛的适应性
该软件不仅可以作为新设计炼油、化工工艺装置的工艺流程模拟软件，同时作为装置标定计算、设备核算的软件
PRO/II软件在我国的应用十分广泛，其中DOS系统的V3.3、V4.02版本和WINDOWS操作系统的V4.13 WITH PROVISION V2.0以上版本是比较常用的
PRO/II软件是很多炼油、化工等设计院进行工艺设计的首选工艺模拟软件之一，同时也是炼油、化工等生产单位进行装置标定计算、设备核算的首选工艺模拟软件之一
在实际工作中，有很多时候会遇到解决装置“瓶径”的问题，而塔设备往往是需要进行标定或核算的重要设备之一，这时应用PRO/II软件提供的精馏、吸收、萃取等单元操作过程的严格计算方法进行单塔模拟计算或全流程模拟计算是非常方便的
1.2、主要计算模块或计算单元简介序号 模块名称 主要功能1.2.1、常用模块1 FLASH/闪蒸 进料计算、气液分离、多相分离计算
2 DISTILLATION/精馏 精馏、吸收、萃取等分离过程的严格法计算
3 SIDE COLUMN/侧线汽提 用于复杂塔的侧线汽提塔计算
4 MIXER/混合器 用于物流混合过程计算，拟混合的物流数不限
5 SPLITTER/分流器 物流分流计算
6 SIMPLE HX/简单换热器 无结构参数限制的换热器计算
7 RIGOROUS HX/严格换热器 含结构校核的换热器计算
8 COMPRESSOR/压缩机 气体提高压力计算
9 EXPANDOR/膨胀机 气体膨胀制冷计算
10 PUMP/泵 液体输送计算
11 VALVE/阀 减压或液体节流计算
12 CONTROLLER/控制器 控制工艺参数值计算，如：进料温度等
13 OPTIMIZER/优化器 优化工艺参数，如进料位置等
14 CALCULATOR/计算器 物流、工艺参数的分布和分配计算
15 STREAM CALCULATOR/物流计算器 物流中组份分布和分配计算
16 CON. REACTOR/转化反应器 按照计量系数完成反应的摩尔数变化量计算
1.2.2、其它模块17 EQU. REACTOR/平衡反应器 按照平衡常数、反应热等完成反应计算
18 FLASH WITH SOLID/含固体闪蒸计算单元
19 PIPE/管线计算（如：压降、流速等）
20 DEPRESSOR/减压阀（减压计算）
21 MULTIVARIABLE CONTROLLER/多变量控制器
22 PLUG FLOW REACTOR/平推流反应器
23 GIBBS REACTOR/GIBBS 反应器
24 POLYMER REACTOR/聚合物反应器
二、PRO/II热力学方法的初步分析PRO/II提供多种用于流体的气液平衡常数、液液平衡常数、焓、熵、密度和其他传递性能参数等热力学计算方法
每种热力学方法有一定的适用范围，在应用PRO/II解决具体问题时，选择合适的热力学方法是能否正确模拟工艺过程的关键
2.1、普遍化方程普遍化方法主要包括用于烃类物系计算的SRK方程、PR方程、BWRS方程、GS方程、IGS方程、BK10方程等
2.2、液相活度系数方程液相活度系数方程主要包括用于化工、石油化工物系气液、液液、气液液平衡及相关物性参数计算的NRTL（Non-Random Two Liquid）方程、UNIQUAC方程、WILSON方程、UNIFAC方程、VANLAAR方程、FLORY方程、MARGULES方程等
2.3、专用数据包方程PRO/II专用数据包用于计算指定物系的气液、液液平衡及相关物性参数，主要包括GLYCOL数据包、SOUR WATER数据包、ALCOHOL数据包、AMINE数据包等
对于多数极性物系的模拟计算，需要获得各组分的交互作用系数
部分交互作用系数可以从文献中检索收集到，对于无法获得交互作用参数的物系，可以应用PRO/II软件的数据输出中功能自动输出软件自身默认的交互作用参数，再经过回归计算得到的交互作用参数
对于有经验的用户，可以直接修正交互作用参数来得到比较准确的各组分的交互作用参数
对于这些参数，由于是按照热力学方法计算得到的，有时还不能完全满足计算的要求，如果在COMP DATA卡中采用这些参数，尚需要进行人为修正
通常修正的方法是进行交互作用系数的拟合，然后采用拟合后的参数进行模拟计算，再根据计算结果进行再修正，直到满意为止
三、部分计算模块讨论3.1、RECYCLE模块多数装置模拟需要采用RECYCLE进行工艺计算，在具有循环物流的计算中，正确的确定循环物流的初值、参考物流的温度或流量和循环加速对于模拟计算是必要的
模拟中应用RECYCLE模块的装置很多
例如：环丁砜抽提芳烃装置有六个循环物流；催化裂化的分馏—吸收稳定中有四个循环物流等
3.2、CALCULATOR模块对于有多股物流的工艺过程，PRO/II提供的类似FORTRAN语言的CALCULATOR模块能够方便地计算各物流的组合工况或物流性质，灵活运用CALCULATOR模块对于完成全流程模拟计算是一个有效手段
例如：丁二烯抽提、气体脱硫、甘醇脱水、MTBE等装置的模拟需要应用CALCULATOR模块
3.3、OPTIMIZER模块OPTIMIZER模块是进行全流程或单元优化计算的有效工具
对于塔的模拟，可以进行进料位置、进料温度、塔顶压力、热负荷等工艺参数的优化
OPTIMIZER模块几乎在全部塔的模拟中得到应用
但在最终确定塔内流体负荷时，必须将OPTIMIZER模块从流程中删除
3.4、CONTROLLERSCONTROLLERS模块广泛应用于需要精确控制过程参数的模拟计算，调节流程上游的控制变量，以实现工艺单元或工艺物流所期望的结果
CONTROLLERS的使用范围广泛、应用灵活，在模拟中是否采用CONTROLLERS模块对于模拟的精确程度有重要影响，例如：丙烯腈装置吸收塔底温度、HDS装置进料中的H2含量、合成氨装置反应器的进料温度、环己烷装置反应器进料温度、乙烯装置油冷塔和水冷塔的洗涤物流温度等需要应用CONTROLLERS计算模块
最新的利用LNG冷能回收-单塔空分工艺采用了多达10个CONTROLLERS计算模块
3.5、FLASH模块通常在计算过程中，FLASH模块被认为是一个简单计算模块，但PRO/II没有象PROCESS那样提供三相闪蒸的计算模块
例如：环丁砜芳烃抽提的模拟，需要计算汽提塔和回收塔塔顶回流罐的游离水，采用FLASH模块并应用含有VLLE方法的热力学方程可以较好地解决游离水的计算问题
3.6、DISTILLATION模块蒸馏计算模块是模拟计算软件的核心计算模块
通过蒸馏计算模块，可以获得不同组份的物流（产品）
3.7、REACTOR模块反应计算模块是模拟计算软件的核心计算模块
通过反应计算模块，可以使物流组份发生变化，从而完成装置的全流程模拟计算
四、PRO/II的计算误区4.1、碳五分离过程由于高纯度环戊烷（CP）产品的附加值高，更多人拟采用精馏方法加以分离，对于含有2,2-二甲基丁烷（22MB）的原料，因为CP和22MB的沸点差极小，所以不能相信所计算的环戊烷纯度，以此计算结果所得到的设备涉及结果将会严重的不适应性
4.2、偏三甲苯分离过程应用“拔头去尾”两塔精馏流程，可以从重芳烃中分离出高纯度的偏三甲苯
但当原料中的特丁苯（叔丁苯）含量较高（超过0.5%）时，计算的产品纯度的可信度降低，工艺计算的回流比、回流量等工艺参数也不可信，不能以此计算结果进行设备计算
工程上解决问题的方法是按照规定的回流比计算物流参数和工艺参数（包括塔的负荷），产品纯度在估计的较低值上下进行调整
4.3、芳烃分离过程对于苯－甲苯体系的分离，应用SRK方程将使精馏计算的回流比大大高于实际回流比，原因是该体系计算时应该采用IDEAL方程
4.4、碳三体系分离过程对于丙烯－丙烷体系的分离，应用SRK方程、PR方程计算时，为了使模拟计算与实际生产工况接近，往往将塔板效率考虑为90%以上，有时甚至超过100%，与板效率的定义矛盾
由于软件的物性表征的误差，尤其是液相密度、蒸汽压等物性参数的误差，导致碳三体系精馏计算的误差较大
采用给定二元交互作用参数的PR方程，可以对计算过程进行部分修正，但仍有误差
应用BWRS方程时，应注意板效率不能高于85%，否则会使精馏塔的理论板数不足
五、工艺计算的几点注意5.1、对于沸点接近的组份分离，应注意比较关键组份的软件计算常压沸点和实际常压沸点的误差、操作工况下沸点和实际沸点的误差
如果误差较大（相对误差超过10%以上）则应当考虑对计算结果的修正
5.2、对于循环物流的计算，应考虑增加微量的计算参量，使计算能够正常进行
例如：对于吸收－解吸过程，可以在吸收塔顶增加计算参量
5.3、软件计算中的设备结构计算（如：严格换热器、浮阀塔板、规整填料、散堆填料等）仅作为设备初步计算结果，实际设备结构的设计应通过专业计算过程完成
5.4、对于新接受的计算任务，首先考虑对实际运行的相同或相近流程的装置进行工艺计算，当计算的工艺参数与实际操作工艺参数一致时，所建立的计算流程可以作为新接受任务的计算基础
六、联合芳烃装置简介6.1、以PX为目标产品的芳烃联合装置原则流程以PX为目标产品的芳烃联合装置具有工艺流程长、设备复杂、生产方案灵活等特点
根据芳烃联合装置界区外能够提供原料和中间产品的能力的不同，联合装置可以在界区内组成不同的生产装置
主要生产装置包括：催化重整装置、芳烃抽提装置、芳烃分离装置、甲苯歧化装置、吸附分离装置、XY异构化装置
对于需要处理加氢裂解汽油的联合装置，可以增加集中处理XY和重芳烃的XY分离装置
重整装置的主要原料是石脑油，可以作为重整装置原料的石脑油来源较多，包括：常减压装置的直馏石脑油、柴油加氢精制装置的稳定石脑油、加氢裂化装置的重石脑油等
对于原料不是来源于联合装置界区内的情况，一般需要增加石脑油预处理装置
催化重整装置为联合装置提供芳烃来源，是联合装置的龙头之一
C6、C7组分作为芳烃抽提装置原料，C8以上组分作为XY分离装置原料
加氢裂解汽油是芳烃的补充来源（提供的总量受乙烯装置处理量的限制）之一
C6、C7组分作为芳烃抽提装置原料，C8以上组分作为XY分离装置原料
芳烃抽提装置为甲苯歧化装置提供甲苯原料，同时生产成品苯，是联合装置的重要中间装置
甲苯歧化装置以来自芳烃抽提装置的甲苯和来自XY分离装置的C9芳烃为原料经过烷基转移，使原料转化为苯和XY，其中XY作为XY分离装置的原料，同时副产产品苯
XY分离装置以来自重整装置、裂解汽油加氢装置、甲苯歧化装置的混合C8以上芳烃为原料，分离出的C8芳烃作为吸附分离装置的原料，C9芳烃作为甲苯歧化装置的原料，同时可以副产产品OX
吸附分离装置以混合C8芳烃为原料，分离出目标产品PX和OX、MX，OX和MX作为异构化装置的原料
异构化装置以OX和MX为原料，经过异构反应，转化为PX、OX和MX的混合产物而作为吸附分离装置的原料
6.2、裂解汽油加氢装置工艺计算流程图6.3重整稳定部分工艺计算流程图6.4、芳烃抽提工艺计算流程图6.5、芳烃分离工艺计算流程图6.6、歧化装置工艺计算流程图6.7、吸附分离工艺计算流程图6.8、异构化装置工艺计算流程图6.9、XY精馏装置工艺计算流程图七、结束语§ 合理采用PRO/II提供的热力学方程是模拟计算是否准确的关键
§ 极性物系的计算需要关键组分的交互作用系数
§ 合理利用计算模块能够有效解决模拟计算问题
§ 对于有循环物料的分离过程，产生循环物料的分离设备总是关键设备
关键设备的工艺计算和塔设备计算的准确性是装置能否达到设计要求的关键
§ 对于无循环物料的分离过程，前序的分离设备总是关键设备