第3章　脱甲烷塔装置仿真平台的建立

要了解乙烯裂解过程中脱甲烷装置能量利用及分离的瓶颈，并研究出对于类似装置的瓶颈识别方法及流程重构的策略，在实际的工业生产装置上开展研究是最直接而有效的途径。但考虑到在实际的工业生产中，由于生产指标及操作安全等因素，不允许直接对常规运行的装置进行操作分析及大规模流程调整作业，为了准确地了解实际装置的特点，针对原始装置进行分析并得出控制方法，对实际装置进行流程模拟，建立仿真平台是较常用的方法。结合实际装置提供的生产数据及装置的设计施工参数建立脱甲烷塔装置的仿真平台，再对具有相似特点的装置模型进行研究，这种方法在实际装置上的应用具有较大的参考意义。在装置的整个生命周期内，过程装置的研究开发、设计、生产及装置的淘汰，各个阶段均离不开化工过程模拟，因此对于脱甲烷塔的节能研究可以通过装置的仿真来进行。

化工过程模拟软件是一种应用型计算机程序，用于实现单元过程以及由这些单元过程所组成的化工过程系统的模拟软件（模拟计算流程）的研发。从20世纪50年代中期开始，经过半个多世纪的发展，化工过程模拟软件已经逐步走向专业化、商业化的发展方向，模拟计算的复杂程度和准确性越来越高。Aspen Tech公司的Aspen Plus，Simulation Sciences公司的Pro-Ⅱ，加拿大Hypro Tech公司的HYSIM等是其中的重要代表。

根据各种软件实现的功能的不同，选择合适的软件进行相应的过程模拟至关重要。此外，正确的物性方法在流程模拟中扮演着重要的角色，是模拟准确与否的关键因素。化工过程模拟较为复杂的主要原因在于它包含较为复杂的物性计算过程，若能在建模的过程中选择出合适的物性计算软件，取代这些复杂的物性参数的显式计算过程，则能够降低模型的复杂程度。同时，专业的物性计算软件比直接从工具手册中得到的数据参数更加可靠。对于化工装置的模拟，应根据其化工过程的基本原理与方法进行。

为了实现对给定装置的模拟，需要根据装置的施工图了解装置内部各部分实现的功能及装置内部个操作单元之间的连接关系，进而对装置进行划分。对于一些常见操作单元的建模问题，可根据文献中是否有相关的研究来处理，若所研究的对象在文献中有所涉及，则可以借鉴其模型为装置建模服务，能有效降低系统建模的难度。对于那些未有相关报道研究或者对于自己所涉及的相关课题过于复杂的模型，可以根据化工过程的基本原理简化模型的建模，进而得到与实际装置输出较为接近的模拟结果。

考虑到流程模拟的重要意义，本章主要基于国内某乙烯厂的脱甲烷塔装置的实际运行数据及工艺流程图，讨论建立乙烯裂解过程脱甲烷塔装置的仿真平台的方法。为解决装置内部核心操作单元的建模和整个装置的建模问题，对脱甲烷塔装置平台进行动态仿真，并对仿真平台的准确性与可靠性进行验证。