化工过程模拟在清洁生产中的应用研究

李 勇

云南省节能技术开发经营有限责任公司 云南 昆明 650000

1 前言

化工行业一直以来都给人以高污染、高能耗的印象，在不断发展的过程中如何满足目前日益严格的污染物排放要求，降低产品原辅料及能源消耗，是目前化工企业在告诉发展过程中的期待与要求。现代信息技术的引入无疑将为化工行业注入新的活力，推动其现代化。因此，在此背景下，过程模拟具有重要的意义，在化工生产中为降低污染物排放、降低能源消耗起着非常重要的作用。

2 过程模拟的概念及其在清洁生产中的应用现状

通常来说过程模拟泛指稳态模拟。稳态过程模拟是利用计算机模拟软件，根据过程中的工艺参数和工艺流程，对实际生产过程进行模拟。这一过程只是对现实生产环境进行的一种模拟，不需要现实世界中的任何材料和设备进行真正的参与，这样一来可以由相关技术人员进行随意的发挥，摆脱了实际流程中诸多因素的限制与制约。

过程模拟目前已经在化工企业产品开发生产的各个环节当中充当着重要的角色，起着至关重要的作用。目前在全球范围内应用最广泛的化工过程模拟软件是aspenplus，这款软件是有一家美国企业开发出来的目前已经得到了近四十年的市场检验。这款软件具有功能强大、性能稳定、分析度准确、灵敏度高等特点，已经得到了国际市场的普遍认可，是以稳态化学模拟为基础进行设计的。软件部分包括物理数据库、单元操作模块和系统实现策略。物性数据库是该软件的核心组成部分，由于过程仿真软件包含了行业内最适用、最完整的物理属性系统，因此可以得到普遍的认可，发展良好。物理数据的正确选择对仿真结果有着至关重要的影响，决定着其结果的可靠性。单元操作模块作为改款模拟的环境，为该软件的完美运行提供了可靠的支持。此外，该公司针对该款软件开发了几个辅助模块，来为该软件提供仿真的工业生产操作过程。这些模块建立在aspenplus平台上，为软件提供支持。目前改款软件的发展前景广阔，已经得到了化工相关产业的广泛应用。该仿真软件已应用于甲基叔丁基醚化工厂等专业领域。

3 化工产业过程模拟在清洁生产中的应用

3.1 Aspenplus模拟在甲基叔丁基醚工厂中的应用 为了分析甲基叔丁基醚的生产条件，通过aspenplus过程模拟建立了MTBE过程模拟模型、软件、模拟系统条件。结果表明，仿真数据与实际数据吻合良好。此外，在不降低主产品质量的前提下，中石化济南分公司还决定了催化精馏塔的最佳运行条件，为汽油-甲基叔丁基醚热电联产的清洁生产方案提供了理论依据。为下一步进行深度热萃取，从而降低了甲基叔丁基醚的单位产品生产能耗指标提供了理论基础。

3.2 AspenPlus模拟在己内酞胺聚合过程中的应用 使用模拟软件来模拟聚合过程，以分析工艺参数(例如减少挤出物含量，提高材料利用率和改变生产条件)对聚合过程的影响。使用AspenPlus软件模拟了质量流量，引发剂用量和温度对聚合物相对分子量和可萃取物含量的影响。为了验证模型的可靠性，模拟了22t/d生产记录的温度值。仿真结果表明转化率和环状二聚体含量与实测值吻合良好。模拟结果还表明，增加引发剂的用量可以缩短聚合时间，但也可以降低聚合物的MLL和EV含量。因此，在实际化学过程中应合理调整引发剂的用量。工艺后期的温度波动对产品也有很大的影响。随着温度参数的增加，纤维素含量减少。因此，应尽可能避免尾部温度升高。通过过程模拟提出的增加引发剂用量、减少温度波动的清洁生产方案有利于聚合物产生，提高产品一次成品率。

3.3 生产设备的调整、优化 在生产设备优化以及调整当中，过程模拟优化技术具备非常重要的作用。利用模拟化工工艺流程，可以进一步实现化工生产的降耗以及节能。和传统化的优化方法进行比较，发现利用计算机实施设备选型优化，可以获得非常良好的工艺参数，生产效率可以得到保障。

当前，过程模拟优化技术逐渐实现了实时优化以及动态模拟。但是，其基础仍然属于一种稳态模拟。只有利用稳态模拟完成各项数值的确定，才可以实施动态模拟的展开。通过利用这两种模拟优化技术，可以不断调整复杂装置，进而促使其更加优化。

3.4 aspenplus模拟在反应精馏中的应用 反应精馏是将化学反应与单元操作相结合的精馏过程。以实验数据为基础，利用aspenplus软件对乙酸甲酯精馏过程进行了模拟，并对精馏过程中存在的问题进行了探讨。结果表明，反应精馏法可以代替传统的乙酸甲酯法。通过工艺模拟和参数优化，确定反应精馏塔的最佳操作条件为:操作压力101.325kpa，回流比1.9，酸醇比1.6，这些操作条件为醋酸甲酯生产企业在开展清洁生产过程中降低物耗，降低能源消耗提供了设计依据。

4 结束语

综上所述，现阶段化工过程模拟在清洁生产中的应用还要受到生产体系、工业流程设计、工作人员素质以及技术水平等多个方面的影响和限制，而且这些方面或多或少都存在一定的问题，制约了模拟软件在清洁生产中应用效果的提升。基于此，笔者针对目前过程模拟在化工企业开展清洁生产过程中应用的现状展开分析，从软件应用的优势进行分析，通过多角度、动态平衡等分析建立模拟数据模型，有利于化工企业开展清洁生产过程中寻找节能、降耗、减污、增效的空间，以期加强过程模拟在化工生产方面的发展。