CN102890639B - 甲醇精馏过程优化仿真系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型煤化工甲醇精馏过程优化仿真系统，能够为大型煤化工甲醇精馏过程的优化提供理论指导。本优化仿真系统包括3个部分，其底层是大型煤化工甲醇精馏过程的Aspen Plus模拟文件，提供过程机理模型和计算平台；顶层是仿真界面，提供人机交互窗口；二者通过Visual Basic接口程序链接。在仿真界面上，既可更改底层模拟文件的输入参数，也可在线获得和显示模拟结果。使用此系统，可快速寻找到优化的工艺参数，且误差在5％内。同时，优化仿真系统的调优操作和工厂的实际操作基本相同，可供培训员工使用。此外，这种优化仿真系统的开发方法可用于不同的化工过程，具有广泛的适用性。

Description

甲醇精馏过程优化仿真系统
技术领域
本发明涉及一种化工过程的优化仿真系统，具体地说，涉及一种大型煤化工甲醇精馏过程优化仿真系统。
背景技术
煤化工甲醇精馏系统操作复杂，耗能巨大，且在实际生产中，生产负荷经常波动，同时进料中各种组分的组成也会随上游合成工段而变化。目前对大型煤化工甲醇精馏过程的控制和调控，多半是靠生产经验来进行多次工艺调试来优化工艺。
为能更好地满足节能减排和可持续发展的需求，本领域急需开发面向大型煤化工甲醇精馏过程的优化仿真系统，达到优化节能及提高经济效益之目的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种适用于大型煤化工的甲醇精馏过程的优化仿真系统，达到优化节能及提高经济效益之目的。
本发明所提供的甲醇精馏过程的优化仿真系统，其由甲醇精馏过程的Aspen Plus模拟文件(底层)、仿真界面(顶层)及链接所述Aspen Plus模拟文件和仿真界面的VisualBasic接口程序组成。
在本发明中，所用的Aspen Plus对大型煤化工甲醇精馏过程进行流程模拟，选取合理的物性方法并且调整塔的各种参数使模拟结果与工厂实测数据相吻合(由于底层的Aspen Plus模拟文件是基于严格的机理模型，所以模拟精度高)。
所提供的优化仿真系统的底层是多个不同生产负荷的大型煤化工甲醇精馏过程的Aspen Plus模拟文件，在优化仿真系统的总图上可以由进料流量和组成来自动进行判断并打开最合适的底层模拟文件，目的是为了保证模拟的精度和快速收敛。
所提供的优化仿真系统的仿真界面添加到Visual Basic窗体中，然后在仿真界面上合适的位置添加各种Visual Basic控件，主要有文本框控件和命令按钮控件。
所提供的仿真界面上的文本框控件可以分为两类，一类是用来改变底层AspenPlus模拟文件输入的文本框控件，在这类文本框控件旁边会有一个相应名称为“调整参数”的命令按钮控件；另一类是用来显示底层Aspen Plus模拟文件模拟结果的文本框控件。
所提供的优化仿真系统共有5个窗体，其中一个是主窗体，其它的都是主窗体的子窗体，在每个子窗体中都添加一个精馏塔仿真界面，在每个仿真界面上都有可以相互切换界面的命令按钮控件。
本发明用Visual Basic编写接口程序来链接优化仿真系统底层的Aspen Plus模拟文件和顶层的仿真界面，可以在仿真界面上改变底层Aspen Plus模拟文件的输入和显示模拟文件的模拟结果。
链接优化仿真系统底层和顶层的桥梁是Visual Basic接口程序。利用Aspen Plus的自动化服务器功能，可以用Visual Basic编写接口程序，从而可以在仿真界面上通过各种Visual Basic控件来改变底层Aspen Plus模拟文件的输入或显示模拟文件的模拟结果。
本发明的有益结果是，界面友好，输入数据和显示优化结果都很方便。该系统能使用户在不熟悉Aspen Plus的情况下，快速寻找到优化的工艺参数并可用来指导工业生产。同时，此系统的调优操作可设计为与生产实际操作完全一致，因此也可用来作为员工工艺和生产操作培训。此外，这种优化仿真系统的开发方法可以适用于多种化工过程，应用范围广。
附图说明
图1是本发明所提供的甲醇精馏过程的优化仿真系统结构图。
图2是本发明所提供的甲醇精馏过程的优化仿真系统总图。
图3是本发明所提供的甲醇精馏过程的优化仿真系统的加压精馏塔仿真界面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
煤化工甲醇精馏过程有多种工艺流程，本实例以甲醇四塔精馏工艺流程为例来阐述优化仿真系统的开发过程和使用方法。甲醇四塔精馏工艺流程由预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔组成。预精馏塔用于除去粗甲醇中的轻组分杂质。加压精馏塔塔顶的甲醇蒸汽送入常压精馏塔的再沸器作为其热源，冷凝液作为加压精馏塔的回流和产品，两塔之间形成双效精馏模式以达到节能的目的。四塔流程又分为高压流程和低压流程。高压流程是把常压塔的侧线采出作为甲醇回收塔的进料。低压流程是常压塔不设侧线采出，塔底废水中维持一定的甲醇含量，作为甲醇回收塔的进料。本发明涉及高压四塔流程。
大型煤化工甲醇精馏过程优化仿真系统的开发步骤如下：
(1)使用化工流程模拟软件Aspen Plus对大型煤化工甲醇四塔精馏工艺进行模拟。选取合理的物性方法和调整塔的各种参数使模拟结果与工厂实测数据相吻合。对不同生产负荷的工况进行模拟得到多个模拟文件。
(2)在Visual Basic中创建5个窗体，设定其中一个为主窗体，其它的都是主窗体的子窗体。然后在每个子窗体中添加一个精馏塔的仿真界面。在每个仿真界面上都有许多Visual Basic文本框控件和命令按钮控件。仿真界面上的文本框控件可以分为两类，一类是用来改变Aspen Plus模拟文件输入的文本框控件，在这类文本框控件旁边会有一个相应名称为“调整参数”的命令按钮控件；另一类是用来显示Aspen Plus模拟文件模拟结果的文本框控件。对于甲醇四塔精馏工艺流程，需要改变输入的变量主要是进料的流量、温度和组成以及精馏塔的塔釜加热蒸汽流量和回流比。
(3)用Visual Basic编写Aspen Plus模拟文件与仿真界面的接口程序，可通过Aspen Plus自动化服务器功能来实现。
煤化工甲醇精馏过程仿真系统的使用方法：
(1)首先运行Visual Basic，进入大型煤化工甲醇精馏过程优化仿真系统总图，总图如图2。在总图中输入粗甲醇进料的质量流量、温度和组分组成，然后点击“选择文件”命令按钮控件，由Visual Basic程序自动进行判断并打开合适的底层Aspen Plus模拟文件。打开底层的Aspen Plus模拟文件后，再点击“改变进料输入”命令按钮控件，这样就可以改变底层Aspen Plus模拟文件的粗甲醇进料物流的输入。在总图的右侧是用于切换界面的命令按钮控件，点击“预精馏塔”控件就可以切换到大型煤化工甲醇精馏过程优化仿真系统的预精馏塔仿真界面，点击“加压塔”控件可以切换到加压精馏塔仿真界面，点击“常压塔”控件可以切换到常压精馏塔仿真界面，点击“回收塔”控件可以切换到回收塔仿真界面。
(2)以在加压精馏塔仿真界面上的操作为例，加压精馏塔仿真界面如图3。在加压精馏塔仿真界面的上部的文本框中，既可以输入塔釜加热蒸汽流量的值，也可以输入塔的回流变量(如回流比或回流量)的值，然后点击“调整参数”命令按钮控件，这样就能改变Aspen Plus模拟文件加压精馏塔的输入。然后点击界面左侧“运行文件”命令按钮控件，这样Aspen Plus模拟文件就可以自动运行并得到可用结果，同时用于显示模拟结果的文本框控件就会显示这次模拟运行得到的结果。通过不断调整精馏塔的塔釜加热蒸汽流量和回流比使模拟结果达到控制指标。其他3个精馏塔仿真界面的操作与其相同。
(3)通过四个塔界面的协同操作，最终寻找到优化的工艺参数。

Claims (4)

1.一种甲醇精馏过程的优化仿真系统，其特征在于，所述的优化仿真系统由甲醇精馏过程的Aspen Plus模拟文件、仿真界面及链接所述Aspen Plus模拟文件和仿真界面的Visual Basic接口程序组成；
优化仿真系统的底层是多个不同生产负荷的大型煤化工甲醇精馏过程的Aspen Plus模拟文件，在优化仿真系统中可以由进料流量和组成来自动进行判断并打开所述AspenPlus模拟文件，保证模拟的精度和快速收敛；
优化仿真系统的仿真界面添加到Visual Basic窗体中，然后在仿真界面上合适的位置添加各种Visual Basic控件，所述Visual Basic控件包括文本框控件和命令按钮控件；
仿真界面上的文本框控件可以分为两类，一类是用来改变底层Aspen Plus模拟文件输入的文本框控件，在这类文本框控件旁边会有一个相应名称为“调整参数”的命令按钮控件；另一类是用来显示底层Aspen Plus模拟文件模拟结果的文本框控件。
2.如权利要求1所述的优化仿真系统，其特征在于，用化工流程模拟软件Aspen Plus对大型煤化工甲醇精馏过程进行流程模拟，选取合理的物性方法并且调整塔的各种参数使模拟结果与工厂实测数据相吻合。
3.如权利要求1所述的优化仿真系统，其特征在于，优化仿真系统共有5个窗体，其中一个是主窗体，其它的都是主窗体的子窗体，在每个子窗体中都添加一个精馏塔仿真界面，在每个仿真界面上都有可以相互切换界面的命令按钮控件。
4.如权利要求1所述的优化仿真系统，其特征在于，用Visual Basic编写接口程序来链接优化仿真系统底层的Aspen Plus模拟文件和顶层的仿真界面，可以在仿真界面上改变底层Aspen Plus模拟文件的输入和显示模拟文件的模拟结果。
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《Aspen Plus服务器在软件集成中的应用》;孔祥冰，岳金彩，谭心舜，焦巍;<计算机与应用化学>;20070228;第24卷(第2期);第255-258页 *
《基于拟二元反应精馏设计方法的研究》;单延亮;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20080330;全文 *
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