專利名稱：甲醇精餾過程優(yōu)化仿真系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化工過程的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，具體地說，涉及一種大型煤化工甲醇精餾過程優(yōu)化仿真系統(tǒng)。
背景技術：
煤化工甲醇精餾系統(tǒng)操作復雜，耗能巨大，且在實際生產中，生產負荷經常波動，同時進料中各種組分的組成也會隨上游合成工段而變化。目前對大型煤化工甲醇精餾過程的控制和調控，多半是靠生產經驗來進行多次工藝調試來優(yōu)化工藝。為能更好地滿足節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的需求，本領域急需開發(fā)面向大型煤化工甲醇精餾過程的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，達到優(yōu)化節(jié)能及提高經濟效益之目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種適用于大型煤化工的甲醇精餾過程的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，達到優(yōu)化節(jié)能及提高經濟效益之目的。本發(fā)明所提供的甲醇精餾過程的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，其由甲醇精餾過程的Aspen Plus模擬文件(底層)、仿真界面(頂層)及鏈接所述Aspen Plus模擬文件和仿真界面的VisualBasic接口程序組成。在本發(fā)明中，所用的Aspen Plus對大型煤化工甲醇精餾過程進行流程模擬，選取合理的物性方法并且調整塔的各種參數(shù)使模擬結果與工廠實測數(shù)據(jù)相吻合(由于底層的Aspen Plus模擬文件是基于嚴格的機理模型，所以模擬精度高)。所提供的優(yōu)化仿真系統(tǒng)的底層是多個不同生產負荷的大型煤化工甲醇精餾過程的Aspen Plus模擬文件，在優(yōu)化仿真系統(tǒng)的總圖上可以由進料流量和組成來自動進行判斷并打開最合適的底層模擬文件，目的是為了保證模擬的精度和快速收斂。所提供的優(yōu)化仿真系統(tǒng)的仿真界面添加到Visual Basic窗體中，然后在仿真界面上合適的位置添加各種Visual Basic控件，主要有文本框控件和命令按鈕控件。所提供的仿真界面上的文本框控件可以分為兩類，一類是用來改變底層AspenPlus模擬文件輸入的文本框控件，在這類文本框控件旁邊會有一個相應名稱為“調整參數(shù)”的命令按鈕控件；另一類是用來顯示底層Aspen Plus模擬文件模擬結果的文本框控件。所提供的優(yōu)化仿真系統(tǒng)共有5個窗體，其中一個是主窗體，其它的都是主窗體的子窗體，在每個子窗體中都添加一個精餾塔仿真界面，在每個仿真界面上都有可以相互切換界面的命令按鈕控件。本發(fā)明用Visual Basic編寫接口程序來鏈接優(yōu)化仿真系統(tǒng)底層的Aspen Plus模擬文件和頂層的仿真界面，可以在仿真界面上改變底層Aspen Plus模擬文件的輸入和顯示模擬文件的模擬結果。鏈接優(yōu)化仿真系統(tǒng)底層和頂層的橋梁是Visual Basic接口程序。利用Aspen Plus的自動化服務器功能，可以用Visual Basic編寫接口程序，從而可以在仿真界面上通過各種Visual Basic控件來改變底層Aspen Plus模擬文件的輸入或顯示模擬文件的模擬結
果O本發(fā)明的有益結果是，界面友好，輸入數(shù)據(jù)和顯示優(yōu)化結果都很方便。該系統(tǒng)能使用戶在不熟悉Aspen Plus的情況下，快速尋找到優(yōu)化的工藝參數(shù)并可用來指導工業(yè)生產。同時，此系統(tǒng)的調優(yōu)操作可設計為與生產實際操作完全一致，因此也可用來作為員工工藝和生產操作培訓。此外，這種優(yōu)化仿真系統(tǒng)的開發(fā)方法可以適用于多種化工過程，應用范圍廣。


圖I是本發(fā)明所提供的甲醇精餾過程的優(yōu)化仿真系統(tǒng)結構圖。圖2是本發(fā)明所提供的甲醇精餾過程的優(yōu)化仿真系統(tǒng)總圖。 圖3是本發(fā)明所提供的甲醇精餾過程的優(yōu)化仿真系統(tǒng)的加壓精餾塔仿真界面圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。煤化工甲醇精餾過程有多種工藝流程，本實例以甲醇四塔精餾工藝流程為例來闡述優(yōu)化仿真系統(tǒng)的開發(fā)過程和使用方法。甲醇四塔精餾工藝流程由預精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔和甲醇回收塔組成。預精餾塔用于除去粗甲醇中的輕組分雜質。加壓精餾塔塔頂?shù)募状颊羝腿氤壕s塔的再沸器作為其熱源，冷凝液作為加壓精餾塔的回流和產品，兩塔之間形成雙效精餾模式以達到節(jié)能的目的。四塔流程又分為高壓流程和低壓流程。高壓流程是把常壓塔的側線采出作為甲醇回收塔的進料。低壓流程是常壓塔不設側線采出，塔底廢水中維持一定的甲醇含量，作為甲醇回收塔的進料。本發(fā)明涉及高壓四塔流程。大型煤化工甲醇精餾過程優(yōu)化仿真系統(tǒng)的開發(fā)步驟如下(I)使用化工流程模擬軟件Aspen Plus對大型煤化工甲醇四塔精餾工藝進行模擬。選取合理的物性方法和調整塔的各種參數(shù)使模擬結果與工廠實測數(shù)據(jù)相吻合。對不同生產負荷的工況進行模擬得到多個模擬文件。(2)在Visual Basic中創(chuàng)建5個窗體，設定其中一個為主窗體，其它的都是主窗體的子窗體。然后在每個子窗體中添加一個精餾塔的仿真界面。在每個仿真界面上都有許多Visual Basic文本框控件和命令按鈕控件。仿真界面上的文本框控件可以分為兩類，一類是用來改變Aspen Plus模擬文件輸入的文本框控件，在這類文本框控件旁邊會有一個相應名稱為“調整參數(shù)”的命令按鈕控件；另一類是用來顯示Aspen Plus模擬文件模擬結果的文本框控件。對于甲醇四塔精餾工藝流程，需要改變輸入的變量主要是進料的流量、溫度和組成以及精餾塔的塔釜加熱蒸汽流量和回流比。(3)用Visual Basic編寫Aspen Plus模擬文件與仿真界面的接口程序,可通過Aspen Plus自動化服務器功能來實現(xiàn)。煤化工甲醇精餾過程仿真系統(tǒng)的使用方法(I)首先運行Visual Basic，進入大型煤化工甲醇精餾過程優(yōu)化仿真系統(tǒng)總圖，總圖如圖2。在總圖中輸入粗甲醇進料的質量流量、溫度和組分組成，然后點擊“選擇文件”命令按鈕控件，由Visual Basic程序自動進行判斷并打開合適的底層Aspen Plus模擬文件。打開底層的Aspen Plus模擬文件后，再點擊“改變進料輸入”命令按鈕控件，這樣就可以改變底層Aspen Plus模擬文件的粗甲醇進料物流的輸入。在總圖的右側是用于切換界面的命令按鈕控件，點擊“預精餾塔”控件就可以切換到大型煤化工甲醇精餾過程優(yōu)化仿真系統(tǒng)的預精餾塔仿真界面，點擊“加壓塔”控件可以切換到加壓精餾塔仿真界面，點擊“常壓塔”控件可以切換到常壓精餾塔仿真界面，點擊“回收塔”控件可以切換到回收塔仿真界面。(2)以在加壓精餾塔仿真界面上的操作為例，加壓精餾塔仿真界面如圖3。在加壓精餾塔仿真界面的上部的文本框中，既可以輸入塔釜加熱蒸汽流量的值，也可以輸入塔的回流變量(如回流比或回流量)的值，然后點擊“調整參數(shù)”命令按鈕控件，這樣就能改變Aspen Plus模擬文件加壓精餾塔的輸入。然后點擊界面左側“運行文件”命令按鈕控件，這樣Aspen Plus模擬文件就可以自動運行并得到可用結果，同時用于顯示模擬結果的文本框控件就會顯示這次模擬運行得到的結果。通過不斷調整精餾塔的塔釜加熱蒸汽流量和回流 比使模擬結果達到控制指標。其他3個精餾塔仿真界面的操作與其相同。(3)通過四個塔界面的協(xié)同操作，最終尋找到優(yōu)化的工藝參數(shù)。
權利要求
1.一種甲醇精餾過程的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的優(yōu)化仿真系統(tǒng)由甲醇精餾過程的Aspen Plus模擬文件、仿真界面及鏈接所述Aspen Plus模擬文件和仿真界面的Visual Basic接口程序組成。
2.如權利要求I所述的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，其特征在于，用化工流程模擬軟件AspenPlus對大型煤化工甲醇精餾過程進行流程模擬，選取合理的物性方法并且調整塔的各種參數(shù)使模擬結果與工廠實測數(shù)據(jù)相吻合。
3.如權利要求I所述的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，其特征在于，優(yōu)化仿真系統(tǒng)的底層是多個不同生產負荷的大型煤化工甲醇精餾過程的Aspen Plus模擬文件，在優(yōu)化仿真系統(tǒng)中可以由進料流量和組成來自動進行判斷并打開最合適的底層模擬文件，保證模擬的精度和快速收斂。
4.如權利要求I所述的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，其特征在于，優(yōu)化仿真系統(tǒng)的仿真界面添加到Visual Basic窗體中,然后在仿真界面上合適的位置添加各種Visual Basic控件,主要有文本框控件和命令按鈕控件。
5.如權利要求I所述的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，其特征在于，仿真界面上的文本框控件可以分為兩類，一類是用來改變底層Aspen Plus模擬文件輸入的文本框控件，在這類文本框控件旁邊會有一個相應名稱為“調整參數(shù)”的命令按鈕控件；另一類是用來顯示底層Aspen Plus模擬文件模擬結果的文本框控件。
6.如權利要求I所述的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，其特征在于，優(yōu)化仿真系統(tǒng)共有5個窗體，其中一個是主窗體，其它的都是主窗體的子窗體，在每個子窗體中都添加一個精餾塔仿真界面，在每個仿真界面上都有可以相互切換界面的命令按鈕控件。
7.如權利要求I所述的優(yōu)化仿真系統(tǒng)，其特征在于，用VisualBasic編寫接口程序來鏈接優(yōu)化仿真系統(tǒng)底層的Aspen Plus模擬文件和頂層的仿真界面，可以在仿真界面上改變底層Aspen Plus模擬文件的輸入和顯示模擬文件的模擬結果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型煤化工甲醇精餾過程優(yōu)化仿真系統(tǒng)，能夠為大型煤化工甲醇精餾過程的優(yōu)化提供理論指導。本優(yōu)化仿真系統(tǒng)包括3個部分，其底層是大型煤化工甲醇精餾過程的Aspen Plus模擬文件，提供過程機理模型和計算平臺；頂層是仿真界面，提供人機交互窗口；二者通過Visual Basic接口程序鏈接。在仿真界面上，既可更改底層模擬文件的輸入?yún)?shù)，也可在線獲得和顯示模擬結果。使用此系統(tǒng)，可快速尋找到優(yōu)化的工藝參數(shù)，且誤差在5％內。同時，優(yōu)化仿真系統(tǒng)的調優(yōu)操作和工廠的實際操作基本相同，可供培訓員工使用。此外，這種優(yōu)化仿真系統(tǒng)的開發(fā)方法可用于不同的化工過程，具有廣泛的適用性。
文檔編號G06F9/455GK102890639SQ201110199578
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權日2011年7月18日
發(fā)明者漆志文, 宋維仁, 葉銀梅, 陳立芳, 朱建寧, 孟慶軍 申請人:華東理工大學, 上海焦化有限公司