1、PRO/II 软件应用一、PRO/II 软件简介（一）软件发展简介2013 年 7 月，法国施耐德电气（Schneider Electric）着手以 33 亿英镑（50.7 亿美元）收购英国工程公司 Invensys。Invensys（英维斯）是一家从事生产技术与能源管理的国际化公司，专门致力于帮助各企业改善效率、提高效能及增加收益。总部设在英国伦敦，在全球大约有 4 万多名雇员。主要业务分四块：Industrial Automation 控制系统Energy Controls 能源管理Appliance 设备Software 工业软件PRO/II 通用性的化工稳态流程模拟软件，归类于 Sof
2、tware 工业软件中设计类，可广泛应用于各种化学化工过程的严格的质量和能量平衡计算，从油气分离到反应精馏。PRO/II 是一个历史最悠久的通用化工稳态流程模拟软件，最早起源于 1967 年 SimSci公司开发的世界上第一个炼油蒸馏模拟器 SP05。1973 年，SimSci 推出基于流程图的模拟器，1979 年，又推出基于 PC 机的流程模拟软件 Process（即 PRO/II 的前身） ，并很快成为该领域的国际标准。自此，PRO/II 获得了长足的发展，客户遍布世界各地。目前，最新版本为 V9.2。早期的 Pro/II 是 Dos 系统操作的，看不到流程图，一切输入、输出信息都在字符段
3、里；随着计算机技术的发展和软件技术的进步，九十年代出现了可以直接看到流程图的Pro/II，为了有别于早期的 Pro/II，刚出现图面界面的 Pro/II 软件被称为 Pro/II with Provision 软件（Provision 图形界面是建立和修改流程模拟和复杂模型的理想工具，用户可以很方便地建立某个装置甚至是整个工厂的模型，并允许以多种形式浏览数据和生成报表） 。（二）PRO/II 安装正版：插入光盘后，会自动运行 Autorun.exe 安装，默认点下一步即可，安装完成后，在USB 口插入加密狗即可正常启动运行；或运行 Simsci Pro/II 程序后，出现注册窗口时，选择 Li
4、cense File，然后选择光盘授权文件下的 License.dat 即可。特别版：以下安装步骤适用于 PRO/II 9.2 版本，并不能保证每台计算机安装后都能使用。1、下载安装包，如有需要，进行解压缩；2、创建 C:Program FilesIPASSISecurityFlexlm95，复制安装包文件中的lmtools.exe，lmgrd.exe，ipassi.exe，ipassi.lic，debug.log（没有可以自己创建，注意后缀名）至该路径下；3、打开 lmtools.exe，找到 system settings 选项卡，查看 computer/hostname。并记住该名字，例
5、如“zhangsan” ；4、点击 setup.exe 进行安装，提示需先安装Microsoft.2005.C+.Redistributable、Microsoft.2008.C+.Runtime 与 DotNet.3.5.SP1三款组件，在安装包中有以上三款组件的安装文件，点击 Install 按钮可自动安装；5、待以上组件安装完毕，将弹出 PRO/II 本身的安装界面，点击 Next 继续安装；弹出安装许可协议，接受协议后点击 Next 继续安装；弹出安装路径选择，确定后点击 Next 继续安装；弹出安装类型选择，选择“Typical”后点击 Next 继续安装；弹出密保类型选择，选择“F
6、LEXlm9.5”并在下面许可服务器处填写“zhangsan”（zhangsan 为第三小节所记的计算机名） ；安装向导结束，点击 Install 确认安装；等待一段时间后点击 Finish 结束安装；6、按提示重启电脑后，打开 C:Program FilesIPASSISecurityFlexlm95，以记事本程序打开 ipassi.lic，将第一行改为 Server zhangsan Any（zhangsan 为第三小节所记的计算机名） ，保存后关闭；再次运行 lmtools.exe，按图 1 进入 Config Services 选项卡进行配置，配置完毕点击 Save Service 保
7、存配置；之后按图 2 进入 Start/Stop/Reread 选项卡进行配置，先点击 Start Server，再点击 ReRead License File，下方显示 Reread Server License File Completed 后完成全部配置，关闭 lmtools.exe 后即可正常使用PRO/II 9.2 版本。二、PRO/II 使用基础（一）启动界面PRO/II 界面有一个独到的特点，按钮、图表以及某些情况下整个屏幕，都被红、绿、蓝、黄、灰、黑六种颜色之一圈住。这些颜色，表示不同的状态。每种颜色的含义如表一所示：红色：表示必须输入的数据、状态等绿色：默认数据，可选择输入蓝
8、色：用户已输入的数据黄色：有问题的数据，警告所输入的数据超出正常范围灰色：不可用数据黑色：无需输入数据（二）菜单介绍1、进入软件后，初始菜单大多处于未激活状态，需要新建或打开流程后才能激活；2、点击“File/New”或 新建流程；点击 “File/Open”或 查找路径打开已有流程；3、新建流程后，其他菜单按钮均变为激活状态，各个按钮呈不同颜色，其中绿色按钮处于默认数据，有些需要根据使用习惯或操作要求进行更改，红色按钮需要输入数据；4、单位窗口单位按钮呈绿色，默认为英制单位；点击 initialize from UOM Library 后有英制单位、公制单位和国际制单位三种可供选择，可按使用
9、习惯选择，选择后也可对个别单位自定义调整；5、组分窗口组分按钮呈红色，须输入组分；在组分输入位置输入所需组分后点击 Add 即可完成组分输入；天然气常用组分定义：依次输入 C1（甲烷） 、C2（乙烷） 、C3（丙烷） 、IC4 （异丁烷） 、NC4 （正丁烷） 、IC5（异戊烷） 、NC5（正戊烷） 、NC6（正已烷） 、NC7（正庚烷） 、O2（氧气） 、N2（氮气） 、CO2 （二氧化碳） 、H2O （水） ；输入后显示如下：6、热力学窗口热力学按钮呈红色，须自行选择；一般热力学方程及适用场合如下：SRKM，PRM ， SRKS：含有水，甲烷及其它极性组分的物系GLYCOL：TEG 脱水，
10、治理芳烃排放AMINE：天然气脱硫 SRK， PR：所有类型的化工装置,低温过程SRKK，IGS，SRKM，SRKS：适用于轻组分在水中的溶解度尤为重要的场合一般常用的热力学方程为 SRK：选择“Most Commonly Used”下的“Soave-Redich-Kwong”，选择后后显示如下；7、 PFD 面板PFD 面板按钮呈黑色，里面包括各种流程模块，按需要可输入至少一条物流或一套复杂的装置；其下又分多个种类：常规、压变、塔器、反应器、换热器等，其中物流线在各个面板中都有，物流线是连接各个模块的必要部分，根据流程需要，一套流程至少要定义一条原料物流线，定义内容包括温度、压力流量及组成，
11、连接各模块的物流线不需要定义，在流程中各模块全部设定好后可自动计算生成；1）常规面板常规面板中包括框图、闪蒸罐、混合器以及分配器。框图中可包括多种单元，一般是为了使流程图条理更清晰时使用；闪蒸罐用于物流在不同条件下的多相分离，设定条件包括温度、压力、露点、泡点等，也可单纯作为改变温度压力的单元（出口仅单个物流）使用；混合器用于将不同物流混合在一起；分配器用于将单股物流分为不同流量的多股物流。2）压变面板压变面板中包括压缩机、膨胀机、泵、阀及管线。压缩机用于模拟压力改变过程中的单级等熵压缩，对于多级等熵压缩可用串联的单级等熵压缩模拟，压缩机可设定出口压力、压力增量、功耗或是输入特性曲线，并通过设
12、定出口温度或效率，拟合实际工况；压缩机模块中还有个简单的热交换模型 后冷器，使得压缩机出口的物流温度和压力达到所规定的要求；膨胀机用于气体的膨胀，可设定出口压力、压力比、压降、功耗及绝热效率；泵的主要用途是提供把液体从一个位置送到另一个位置所需的能量，作用的结果即提升液体的位置高度、提高液体的流速或增大液体的压力；阀门模型有种应用方式：一是绝热闪蒸到指定出口压力，一是指定压降；管线用于计算单元设备之间的压降或根据压降决定所需管道的尺寸；主要计算方法：（1 ）给定管道尺寸，计算压降（从进口开始计算） ；（2 ）给定管道尺寸，计算压降（从出口逆向计算） ；（3 ）选择合适的管道尺寸，使得满足规定的
13、管道压降或速度限制等条件。3）塔器面板塔器面板中包括分馏塔、侧线及简易塔。分馏塔功能最全，可用于精确计算精馏塔、吸收塔（板式塔或填料塔） 、 萃取塔的分离能力和设备参数，该模块同时联解物料平衡，能量平衡和相平衡关系，用逐板计算方法求解给定塔设备的操作结果；侧线用于补足分馏塔，当塔器较为复杂时使用；简易塔用于根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比最小理论板数、给定回流比下的理论板数和加料板位置。4）换热面板换热面板中包括简单换热器、严格换热器、空气换热器、液化天然气换热器及火焰加热器。简单换热器用于加热或冷却一股流体，或进行两股流体之间的热量交换，即进行简单的热量衡算，而不涉及换热器的具体结
14、构；简单换热器可定义冷侧流体、热侧流体，冷侧流体、热侧流体的压降，冷侧流体、热侧流体的热力学模型，冷侧流体或热侧流体的热状态，换热器的热交换形式(逆流、并流)和换热器的结构(壳程数、管程数 )或对数平均温差校正因子等。严格换热器用于对管壳式换热器的单相、冷凝或蒸发等过程进行热量衡算，计算类型分为预测型、设计型：预测型：已知单元换热面积、热阻，计冷热流体的出口温度和换热器的热负荷；设计型：指定换热器的热负荷或冷（热）体的温度，根据热阻计算换热器的换热面积或根据换热面积计算热阻；严格换热器除了可定义简单换热器的内容外，还可以定义换热面积、管束结构、换热器材质等数据。空气换热器以空气为冷却介质，空气
15、走壳程；液化天然气换热器模拟低温过程的换热，如空气分离等，也可作为两个以上物流换热的换热器使用；火焰加热器模拟利用燃料加热流体的过程；一般应用以上四类单元模块即可搭建出适用于分公司的流程图，其余面板中仅有少量在涉及高级应用时才会用到。三、PRO/II 应用实例根据以上对模块的了解，下面开始搭建一套浅冷装置的流程图，浅冷装置的范例流程如图 5-3-1 所示。这是一套丙烷制冷的浅冷流程，现在规定初始条件：装置处理量为 30 万方/天，来气温度为 20，压力 50kPa，组分见下表检验项目 检验结果C1 %(V/V) 79.78C2 %(V/V) 4.61C3 %(V/V) 4.63iC4 %(V/
16、V) 0.66nC4 %(V/V) 2.13iC5 %(V/V) 0.47nC5 %(V/V) 0.77C6 %(V/V) 0.56C7 %(V/V) 0.12O2 %(V/V) N2 %(V/V) 2.70CO2 %(V/V) 3.57H2O 待加入设定各段管线没有压降，换热器、闪蒸罐压降统一定为 10kPa，压缩机一级出口压力为 380kPa，二级出口压力为 1500kPa，压缩机效率为 70%，空冷器出口温度为 40，水冷器出口温度为 25，丙烷蒸发器出口温度为-35，外输气温度为 5，轻烃换热温度为10 ，轻烃闪蒸压力为 1000kPa，轻烃泵出口压力为 1500kPa。级 间 分 离
17、 器 机 后 空 冷 器 2#级 间 空 冷 器 1#级 间 空 冷 器 入口分离器入口分离器来 气 分 离 器来 气 分 离 器 1#天 然 气 压 缩 机 2#天 然 气 压 缩 机 水 冷 器级 间 分 离 器天 然 气 来 自 界 区去 站 外 排 污 池湿 气 放 空 去 火 炬 二 级 三 相 分 离 器 收 集 器P-201/3P-201/P-201/烃 气 换 热 器贫 富 换 热 器轻 烃 闪 蒸 罐一 级 三 相 分 离 器冷 凝 器经 济 器蒸 发 器循 环 冷 却 回 水循 环 冷 却 水乙 二 醇 闪 蒸 罐 2#乙 二 醇 泵MM1#乙 二 醇 泵再 沸 器乙 二
18、醇 换 热 器H-401压 力 排 污 罐循 环 冷 却 水循 环 冷 却 回 水循 环 冷 却 回 水循 环 冷 却 水 天 然 气 出 装 置轻 烃 去 罐 区 轻 烃 罐 区压 缩 机下面开始搭建流程：1、新建流程；2、修改单位为国际制，温度及压力单位自定义为与 kilopascal（gauge） ，由于天然气分公司气相标准状态采用 20、101.33kPa，而不是正常标准状态的 0、101.33kPa，故Standard Conditions 中的标准温度须由 273.15K 改为 293.15K；3、定义组分，如上一节所述输入；4、选择热力学方程，选择 SRK；5、将图 5-3-3
19、中的主要设备全部加入，并列设备按单个处理（乙二醇系统由于计算热力学方程与浅冷不同，故不列入主要设备中）：加入 8 个闪蒸罐，包括来气分离器、入口分离器、级间分离器、一级三相分离器、二级三相分离器、轻烃闪蒸罐、压力排污罐、轻烃储罐加入 1 个框图，内部作为丙烷制冷单元加入 2 个分配器，一个用作入口气放空分流、一个用作制冷单元分流加入 1 个混合器，用作制冷单元分流汇合加入 2 个压缩机，作为天然气压缩机一级压缩与二级压缩加入 1 个泵，作为轻烃泵加入 5 个简单换热器（仅涉及热负荷计算时） ，包括级间空冷器、机后空冷器、水冷器、贫富换热器、烃气换热器完成以上步骤后显示如下：6、按流程将各设备用
20、物流线连接起来；连完之后显示如下其中框图需要双击进入建立丙烷制冷系统，双击进入后显示如下：丙烷制冷系统包括压缩机模块 2 个（经济器出口气相进入压缩机中段，故将压缩机分为二级压缩） 、换热器模块 2 个、闪蒸罐模块 1 个，加入模块后用物流线将各模块连接好显示如下：7、流程图完成后，图中呈红色的模块都需要输入数据：1）物流线需要输入数据的物流线有 3 个，原料气物流、水物流以及丙烷制冷系统中的循环丙烷物流；原料气由于原料气化验结果中没有水，但实际生产中有水，需要单独加入水的物流，原料气中含水为当前温度下的饱和水，因来气分离器有分水功能，可在此多输入一些水，非饱和状态的水会从来气分离器分离掉。丙
21、烷制冷系统中的丙烷理论上为循环物流，在存在损失的情况下每隔一段时间补充部分丙烷，模拟计算时按照没有损失考虑，这里需先以非循环模式输入组分，即在下图情况下输入：2）闪蒸罐大部分闪蒸罐仅起到分离作用，没有压力温度变化，这种情况下仅需要设定参数为Duty 为零即可，如下图而例如轻烃闪蒸罐，存在压力温度变化，即可设定温度或压力。3）换热器换热器需要按照工艺参数进行设定，例如烃气换热器设置情况如下图烃气换热器的冷热物流都为工艺介质，而部分换热器的冷物流不需要画出，如空冷器、水冷器，此种换热器只需要设定如物流出口温度即可。4）压缩机压缩机需要设定的数据显示如下图5）泵压缩机需要设定的数据显示如下图6）分配
22、器分配器有两种分配方式：一是满足每个设定直到供料耗尽，一是按设定比例分配。如果明确知道每股物流的流量，可按第一种分配方式分配，不然可采用第二种。这里采用第二种，分配贫富换热器分流 75%，烃气换热器分流 25%（75 、25 仅为显示比例，填入3、 1 也可达到一样效果） 。具体显示如下：7）混合器混合器可将多股物流汇合，无需设定。8、全部设定完成后显示如下图各呈红色的模块全部变为黑色，此时运行按钮由 变为 ，点击即可运行流程，等待数秒后，流程流通，显示如下图为了使流程图更清晰，可右键模块选择“Display”将换热器形状、闪蒸罐形状做部分改动，右键模块选择“Rotate”或“Flip”将模块方向进行调整，还可以左键点击模块，在出现缩放图标时改变模块大小。通过做上述调整，流程整体可显示得更紧凑、更清晰明确，改变后显示如下图：至此，一套浅冷流程编辑完毕，右键点击物流或模块可选择 View Results 查看计算结果。
