關(guān)于丙烯精餾塔動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬研究

鄧生鑫(寧波海越新材料有限公司， 浙江 寧波 315803)

關(guān)于丙烯精餾塔動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬研究

鄧生鑫(寧波海越新材料有限公司， 浙江 寧波 315803)

本文主要通過(guò)利用aspen dynamics軟件，對(duì)丙烯精餾塔的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行模擬研究，通過(guò)對(duì)進(jìn)料量、進(jìn)料組成和回流量等方面的計(jì)算，分析其對(duì)丙烯精餾塔操作過(guò)程所產(chǎn)生的影響。

丙烯;精餾塔;動(dòng)態(tài)模擬

1 丙烯精餾塔概述

丙烯精餾塔用于分離丙烯與丙烷。由于丙烯丙烷的分離要求塔板數(shù)高，有單塔和雙塔分離流程、雙塔流程兩塔串聯(lián)操作。單塔流程塔頂出聚合級(jí)丙烯，側(cè)線(xiàn)可抽出化學(xué)級(jí)丙烯，塔釜?jiǎng)t出丙烷。通常來(lái)說(shuō)，烯烴裝置所用的裂解原料較多，在工作過(guò)程中由于不同的原料需要進(jìn)行頻繁的切換，會(huì)導(dǎo)致烯烴裝置的進(jìn)料組成成分復(fù)雜，在進(jìn)料量方面，裂解爐的清焦處理也導(dǎo)致了丙烯的進(jìn)料量會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，提升了其操作難度。而為了保證丙烯精餾塔塔頂上出產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量合格，塔釜的丙烯經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)損失過(guò)大的現(xiàn)象，并且丙烯精餾塔的能耗相對(duì)較高，也就導(dǎo)致了生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的成本，影響企業(yè)收益。

2 丙烯精餾塔動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬

通過(guò)對(duì)丙烯精餾塔進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，分析其中影響生產(chǎn)的因素，最大限度的減少生產(chǎn)成本，以有效提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。

2.1 丙烯精餾塔動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬的初始化

傳統(tǒng)的丙烯精餾塔穩(wěn)態(tài)模擬過(guò)程中，通過(guò)對(duì)Aspen Plus軟件的運(yùn)用，可以對(duì)進(jìn)料的特性、精餾塔的氣液平衡和殼程溫度等方面進(jìn)行嚴(yán)格的模擬計(jì)算。在動(dòng)態(tài)模擬過(guò)程當(dāng)中如利用穩(wěn)態(tài)模擬的方式進(jìn)行計(jì)算，會(huì)產(chǎn)生計(jì)算量過(guò)大的后果，難以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬的要求。因此，在動(dòng)態(tài)模擬過(guò)程中，要對(duì)穩(wěn)態(tài)模擬結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的分段線(xiàn)性化處理，從中提取出進(jìn)料特性、氣液平衡和殼程溫度等方面的參數(shù)，并通過(guò)線(xiàn)性化處理，利用這些數(shù)據(jù)對(duì)穩(wěn)態(tài)模擬的結(jié)果進(jìn)行初始化處理，使得初始化處理后的穩(wěn)態(tài)模擬參數(shù)成為動(dòng)態(tài)模擬的初始值，也就導(dǎo)致了動(dòng)態(tài)模擬的初始值與穩(wěn)態(tài)模擬的結(jié)果有一定程度上的差別。

實(shí)驗(yàn)表明，在丙烯精餾塔的動(dòng)態(tài)模擬初始化過(guò)程中，如冷卻器和再沸器的負(fù)荷、塔頂和塔釜的產(chǎn)出量、塔釜的溫度和丙烯摩爾分?jǐn)?shù)等都有較大的波動(dòng)，而在丙烯精餾塔運(yùn)行8小時(shí)左右后，這些參數(shù)都趨于平穩(wěn)，因此，事先要測(cè)試的進(jìn)料量、進(jìn)料組成、回流量等影響因素，要在8小時(shí)候再進(jìn)行介入。

2.2 各個(gè)數(shù)據(jù)干擾下的動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬

(1)進(jìn)料量。實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)投入的進(jìn)料量增大，對(duì)其他的操作參數(shù)均產(chǎn)生了不同程度的影響，對(duì)于塔頂和塔釜的產(chǎn)出量影響尤為明顯，而丙烯摩爾分?jǐn)?shù)的響應(yīng)速度較為緩慢，需要進(jìn)行八小時(shí)左右的波動(dòng)才能恢復(fù)正常。這就證明了在丙烯精餾塔的工作過(guò)程中，操作參數(shù)不能輕易的進(jìn)行變動(dòng)，如果進(jìn)料量沒(méi)有大幅度變化，盡量不要對(duì)丙烯精餾塔進(jìn)行調(diào)整，否則會(huì)造成一定程度上的生產(chǎn)波動(dòng)，降低生產(chǎn)效果，同時(shí)提高生產(chǎn)成本。

(2)進(jìn)料組成。通過(guò)提升進(jìn)料組成中的丙烷摩爾分?jǐn)?shù)，可以得知，在進(jìn)料組成發(fā)生變化后，冷卻器和再沸器的負(fù)荷、塔釜溫度、塔頂和塔釜的產(chǎn)出量、塔釜的丙烯摩爾分?jǐn)?shù)都產(chǎn)生了較大的波動(dòng)，但塔頂?shù)谋┠柗謹(jǐn)?shù)響應(yīng)速度緩慢，這段時(shí)間仍然是超過(guò)了8小時(shí)。

(3)回流量。在動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬當(dāng)中，在數(shù)值穩(wěn)定的情況下，通過(guò)提升丙烯精餾塔的回流量，可以得知冷卻器和再沸器的負(fù)荷、塔頂和塔釜的產(chǎn)出量、塔釜溫度和丙烯摩爾系數(shù)都產(chǎn)生了較大的影響，尤其是對(duì)塔頂和塔釜的產(chǎn)數(shù)量，影響巨大。

綜上所述，進(jìn)料量、進(jìn)料組成和回流量都會(huì)對(duì)丙烯精餾塔的工作產(chǎn)生較大的影響，其中對(duì)冷卻器和再沸器的負(fù)荷、塔釜溫度、塔頂和塔釜的產(chǎn)出量影響尤為明顯，塔頂和塔釜的產(chǎn)出量不但影響較大，而且反應(yīng)速度也比其他參與更快，而由于塔頂?shù)幕亓鞴藓退脑俜衅骶哂芯彌_的作用，因此塔頂和塔釜的丙烯摩爾分?jǐn)?shù)的反應(yīng)速度較慢，并且波動(dòng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得知，在日常的工作當(dāng)中，當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)一定問(wèn)題的時(shí)候，工作人員通常會(huì)立刻對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這樣雖然能夠在短時(shí)間內(nèi)使產(chǎn)品質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，但會(huì)導(dǎo)致接下來(lái)一段時(shí)間丙烯精餾塔工作產(chǎn)生較大的波動(dòng)，也就加大了產(chǎn)品質(zhì)量不合格等現(xiàn)象產(chǎn)生的可能，因此，在丙烯精餾塔工作出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，工作人員要通過(guò)較平穩(wěn)并循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行解決。

3 丙烯精餾塔動(dòng)態(tài)過(guò)程模擬分析結(jié)論

(1)在進(jìn)料方面，進(jìn)料溫度發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)對(duì)再沸器的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，而不用對(duì)其他參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，就可以保證丙烯精餾塔在不發(fā)生參數(shù)改變的前提下，進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)在進(jìn)料壓力方面，可以通過(guò)調(diào)整塔壓的方式，讓塔頂壓力與進(jìn)料壓力的變化值產(chǎn)生相對(duì)平衡的狀態(tài)，在通過(guò)調(diào)節(jié)塔底的熱負(fù)荷、出口流量和回流量，在不進(jìn)行其他操作的前提下，保持丙烯的出產(chǎn)量維持不變。

(3)當(dāng)進(jìn)料流量發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整冷卻器的符合、穩(wěn)定塔壓等方式進(jìn)行解決。如果進(jìn)料流量加大，要對(duì)塔中央的和塔底的再沸器負(fù)荷進(jìn)行提高，增加其回流量，對(duì)丙烯產(chǎn)品的開(kāi)采力度進(jìn)行一定程度的增加，就可以防止丙烯質(zhì)量不足、丙烯產(chǎn)量下降的情況。而如果進(jìn)料流量減少，就要降低對(duì)丙烯產(chǎn)品的開(kāi)采力度，降低開(kāi)采量，降低熱負(fù)荷和回流量，保持回流比的相對(duì)平衡，防止丙烯產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的下降。

(4)要盡量少對(duì)丙烯精餾塔進(jìn)行干預(yù)，在沒(méi)有較大的變動(dòng)情況下，盡量不要對(duì)其進(jìn)行人為的改造，如果必須要進(jìn)行改造，也要對(duì)整個(gè)精餾塔的工作過(guò)程有所了解，通過(guò)最少的操作達(dá)到最好的效果。

[1]鐘自強(qiáng),盧光明.丙烯精餾塔的工藝操作模擬分析[J].新疆石油科技,1999,9(1)：73-74.

[2]孫衛(wèi)國(guó).丙烯精餾塔過(guò)程模擬[J].石化技術(shù)與應(yīng)用,2007,5(12)：133-134.

[3]孫衛(wèi)國(guó).丙烯精餾塔動(dòng)態(tài)模擬[J].石化技術(shù)與應(yīng)用,2008,26(2)：223-224.

鄧生鑫(1981- )，男，漢,寧波北侖人，工程師，研究方向：化學(xué)工程與工藝。