鄧生鑫(寧波海越新材料有限公司， 浙江 寧波 315803)

關于丙烯精餾塔動態(tài)過程模擬研究

鄧生鑫(寧波海越新材料有限公司， 浙江 寧波 315803)

本文主要通過利用aspen dynamics軟件，對丙烯精餾塔的動態(tài)過程進行模擬研究，通過對進料量、進料組成和回流量等方面的計算，分析其對丙烯精餾塔操作過程所產(chǎn)生的影響。

丙烯;精餾塔;動態(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丙烯，側線可抽出化學級丙烯，塔釜則出丙烷。通常來說，烯烴裝置所用的裂解原料較多，在工作過程中由于不同的原料需要進行頻繁的切換，會導致烯烴裝置的進料組成成分復雜，在進料量方面，裂解爐的清焦處理也導致了丙烯的進料量會出現(xiàn)較大的波動，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)品質量合格，塔釜的丙烯經(jīng)常會出現(xiàn)損失過大的現(xiàn)象，并且丙烯精餾塔的能耗相對較高，也就導致了生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生較大的成本，影響企業(yè)收益。

2 丙烯精餾塔動態(tài)過程模擬

通過對丙烯精餾塔進行動態(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)濟收益。

2.1 丙烯精餾塔動態(tài)過程模擬的初始化

傳統(tǒng)的丙烯精餾塔穩(wěn)態(tài)模擬過程中，通過對Aspen Plus軟件的運用，可以對進料的特性、精餾塔的氣液平衡和殼程溫度等方面進行嚴格的模擬計算。在動態(tài)模擬過程當中如利用穩(wěn)態(tài)模擬的方式進行計算，會產(chǎn)生計算量過大的后果，難以實現(xiàn)動態(tài)模擬的要求。因此，在動態(tài)模擬過程中，要對穩(wěn)態(tài)模擬結果進行相應的分段線性化處理，從中提取出進料特性、氣液平衡和殼程溫度等方面的參數(shù)，并通過線性化處理，利用這些數(shù)據(jù)對穩(wěn)態(tài)模擬的結果進行初始化處理，使得初始化處理后的穩(wěn)態(tài)模擬參數(shù)成為動態(tài)模擬的初始值，也就導致了動態(tài)模擬的初始值與穩(wěn)態(tài)模擬的結果有一定程度上的差別。

實驗表明，在丙烯精餾塔的動態(tài)模擬初始化過程中，如冷卻器和再沸器的負荷、塔頂和塔釜的產(chǎn)出量、塔釜的溫度和丙烯摩爾分數(shù)等都有較大的波動，而在丙烯精餾塔運行8小時左右后，這些參數(shù)都趨于平穩(wěn)，因此，事先要測試的進料量、進料組成、回流量等影響因素，要在8小時候再進行介入。

2.2 各個數(shù)據(jù)干擾下的動態(tài)過程模擬

(1)進料量。實驗表明，通過投入的進料量增大，對其他的操作參數(shù)均產(chǎn)生了不同程度的影響，對于塔頂和塔釜的產(chǎn)出量影響尤為明顯，而丙烯摩爾分數(shù)的響應速度較為緩慢，需要進行八小時左右的波動才能恢復正常。這就證明了在丙烯精餾塔的工作過程中，操作參數(shù)不能輕易的進行變動，如果進料量沒有大幅度變化，盡量不要對丙烯精餾塔進行調整，否則會造成一定程度上的生產(chǎn)波動，降低生產(chǎn)效果，同時提高生產(chǎn)成本。

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

(3)回流量。在動態(tài)過程模擬當中，在數(shù)值穩(wěn)定的情況下，通過提升丙烯精餾塔的回流量，可以得知冷卻器和再沸器的負荷、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，尤其是對塔頂和塔釜的產(chǎn)數(shù)量，影響巨大。

綜上所述，進料量、進料組成和回流量都會對丙烯精餾塔的工作產(chǎn)生較大的影響，其中對冷卻器和再沸器的負荷、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數(shù)的反應速度較慢，并且波動持續(xù)時間較長。

經(jīng)過實驗可以得知，在日常的工作當中，當產(chǎn)品質量出現(xiàn)一定問題的時候，工作人員通常會立刻對其進行相應的調整，這樣雖然能夠在短時間內使產(chǎn)品質量有所好轉，但會導致接下來一段時間丙烯精餾塔工作產(chǎn)生較大的波動，也就加大了產(chǎn)品質量不合格等現(xiàn)象產(chǎn)生的可能，因此，在丙烯精餾塔工作出現(xiàn)問題的時候，工作人員要通過較平穩(wěn)并循序漸進的方式進行解決。

3 丙烯精餾塔動態(tài)過程模擬分析結論

(1)在進料方面，進料溫度發(fā)生變化時，可以通過對再沸器的負荷進行調整，而不用對其他參數(shù)進行調整，就可以保證丙烯精餾塔在不發(fā)生參數(shù)改變的前提下，進行穩(wěn)定運行。

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

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

(4)要盡量少對丙烯精餾塔進行干預，在沒有較大的變動情況下，盡量不要對其進行人為的改造，如果必須要進行改造，也要對整個精餾塔的工作過程有所了解，通過最少的操作達到最好的效果。

[1]鐘自強,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.丙烯精餾塔過程模擬[J].石化技術與應用,2007,5(12)：133-134.

[3]孫衛(wèi)國.丙烯精餾塔動態(tài)模擬[J].石化技術與應用,2008,26(2)：223-224.

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