第3章　脫甲烷塔裝置仿真平臺的建立

要了解乙烯裂解過程中脫甲烷裝置能量利用及分離的瓶頸，并研究出對于類似裝置的瓶頸識別方法及流程重構的策略，在實際的工業生產裝置上開展研究是最直接而有效的途徑。但考慮到在實際的工業生產中，由于生產指標及操作安全等因素，不允許直接對常規運行的裝置進行操作分析及大規模流程調整作業，為了準確地了解實際裝置的特點，針對原始裝置進行分析并得出控制方法，對實際裝置進行流程模擬，建立仿真平臺是較常用的方法。結合實際裝置提供的生產數據及裝置的設計施工參數建立脫甲烷塔裝置的仿真平臺，再對具有相似特點的裝置模型進行研究，這種方法在實際裝置上的應用具有較大的參考意義。在裝置的整個生命周期內，過程裝置的研究開發、設計、生產及裝置的淘汰，各個階段均離不開化工過程模擬，因此對于脫甲烷塔的節能研究可以通過裝置的仿真來進行。

化工過程模擬軟件是一種應用型計算機程序，用于實現單元過程以及由這些單元過程所組成的化工過程系統的模擬軟件（模擬計算流程）的研發。從20世紀50年代中期開始，經過半個多世紀的發展，化工過程模擬軟件已經逐步走向專業化、商業化的發展方向，模擬計算的復雜程度和準確性越來越高。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。

根據各種軟件實現的功能的不同，選擇合適的軟件進行相應的過程模擬至關重要。此外，正確的物性方法在流程模擬中扮演著重要的角色，是模擬準確與否的關鍵因素。化工過程模擬較為復雜的主要原因在于它包含較為復雜的物性計算過程，若能在建模的過程中選擇出合適的物性計算軟件，取代這些復雜的物性參數的顯式計算過程，則能夠降低模型的復雜程度。同時，專業的物性計算軟件比直接從工具手冊中得到的數據參數更加可靠。對于化工裝置的模擬，應根據其化工過程的基本原理與方法進行。

為了實現對給定裝置的模擬，需要根據裝置的施工圖了解裝置內部各部分實現的功能及裝置內部個操作單元之間的連接關系，進而對裝置進行劃分。對于一些常見操作單元的建模問題，可根據文獻中是否有相關的研究來處理，若所研究的對象在文獻中有所涉及，則可以借鑒其模型為裝置建模服務，能有效降低系統建模的難度。對于那些未有相關報道研究或者對于自己所涉及的相關課題過于復雜的模型，可以根據化工過程的基本原理簡化模型的建模，進而得到與實際裝置輸出較為接近的模擬結果。

考慮到流程模擬的重要意義，本章主要基于國內某乙烯廠的脫甲烷塔裝置的實際運行數據及工藝流程圖，討論建立乙烯裂解過程脫甲烷塔裝置的仿真平臺的方法。為解決裝置內部核心操作單元的建模和整個裝置的建模問題，對脫甲烷塔裝置平臺進行動態仿真，并對仿真平臺的準確性與可靠性進行驗證。