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        丙烷脫氫裝置脫乙烷塔系統(tǒng)操作優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2022-03-07 12:11:18丁長(zhǎng)喜惠生工程中國(guó)有限公司北京分公司北京100032
        化工設(shè)計(jì) 2022年1期
        關(guān)鍵詞:脫乙烷汽提塔精餾塔

        丁長(zhǎng)喜 惠生工程(中國(guó))有限公司北京分公司 北京 100032

        張 健 凱萊英生命科學(xué)技術(shù)有限公司 天津 300450

        丙烷脫氫技術(shù)(PDH)是丙烯生產(chǎn)的主流技術(shù)之一。目前,全世界已工業(yè)化的丙烷脫氫裝置主要采用UOP的Oleflex工藝和Lummus 的Catofin工藝,前者丙烷脫氫反應(yīng)器采用移動(dòng)床技術(shù),后者丙烷脫氫反應(yīng)器采用固定床技術(shù)[1,2]。本文介紹的某60萬t/a PDH裝置采用了UOP的Oleflex工藝。

        1 丙烷脫氫工藝流程簡(jiǎn)介

        PDH工藝流程簡(jiǎn)圖見圖1。

        圖1 PDH工藝流程簡(jiǎn)圖

        丙烷在冷箱系統(tǒng)配氫氣后,經(jīng)換熱進(jìn)入加熱爐加熱后進(jìn)入反應(yīng)器脫氫,脫氫產(chǎn)物經(jīng)過壓縮,脫氯、干燥后進(jìn)入冷箱分離系統(tǒng),分離出來的C2+液體產(chǎn)品,輸送至脫乙烷塔系統(tǒng)進(jìn)行分離,脫乙烷汽提塔塔底液相進(jìn)入丙烯-丙烷分離塔,采用熱泵系統(tǒng)得到丙烯產(chǎn)品。

        2 脫乙烷塔系統(tǒng)工藝流程

        脫乙烷塔系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖見圖2。

        圖2 脫乙烷塔系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖

        UOP的Oleflex工藝的脫乙烷塔系統(tǒng)主要由脫乙烷汽提塔、脫乙烷精餾塔、丙烯壓縮機(jī)組成,脫乙烷汽提塔塔頂氣相經(jīng)脫乙烷汽提塔冷凝器(空冷器)冷凝后進(jìn)入脫乙烷精餾塔塔底部,脫乙烷精餾塔塔底物流回流至脫乙烷汽提塔,塔頂經(jīng)脫乙烷精 餾塔冷凝器冷凝后進(jìn)入回流罐,回流至脫乙烷精餾塔。脫乙烷精餾塔冷凝器由丙烯壓縮機(jī)提供冷態(tài)丙烯,汽化后返回丙烯壓縮機(jī)入口。

        3 脫乙烷塔系統(tǒng)優(yōu)化模擬分析

        脫乙烷汽提塔冷凝器采用空冷器設(shè)計(jì),空冷器的電機(jī)一半為定頻,一半為變頻,可以通過調(diào)整變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速或者變頻電機(jī)投用的臺(tái)數(shù)來調(diào)節(jié)空冷器工藝介質(zhì)出口的溫度,此溫度的調(diào)整將造成以下影響:

        (1)脫乙烷汽提塔再沸器的熱負(fù)荷變化將影響塔底再沸器蒸汽量的變化。

        (2)進(jìn)入脫乙烷精餾塔工藝介質(zhì)的液相分率發(fā)生變化,從而影響脫乙烷精餾塔塔頂冷凝器的熱負(fù)荷,影響丙烯壓縮機(jī)的功率。

        空冷器電機(jī)功率、脫乙烷汽提塔再沸器低壓蒸汽消耗量、脫乙烷汽提塔冷凝器的負(fù)荷、脫乙烷精餾塔冷凝器熱負(fù)荷隨脫乙烷汽提塔冷凝器(空冷器)出口溫度的變化見表1。

        表1 脫乙烷汽提塔冷凝器出口溫度對(duì)脫乙烷系統(tǒng)的影響

        以第一列脫乙烷汽提塔冷凝器(空冷器)工藝介質(zhì)出口溫度為橫坐標(biāo),其它五列變量為縱坐標(biāo)繪圖,結(jié)果見圖3。

        從表1和圖3中可以看出,隨著脫乙烷汽提塔冷凝器(空冷器)工藝介質(zhì)出口溫度的降低:①脫乙烷汽提塔冷凝器(空冷器)功率增加;②脫乙烷汽提塔再沸器熱負(fù)荷增加,脫乙烷汽提塔再沸器低壓蒸汽用量增多;③脫乙烷精餾塔冷凝器熱負(fù)荷降低,丙烯機(jī)的功率降低,丙烯機(jī)循環(huán)水用量減少。

        圖3 脫乙烷汽提塔冷凝器出口溫度的影響

        從而可知,脫乙烷汽提塔冷凝器(空冷器)工藝介質(zhì)出口溫度存在最優(yōu)值。

        4 脫乙烷塔系統(tǒng)操作費(fèi)用分析

        考慮到脫乙烷塔系統(tǒng)的能量消耗主要包括:低壓蒸汽、電能、循環(huán)水,三者單位價(jià)格不同,故存在最低的操作費(fèi)用。

        脫乙烷塔系統(tǒng)操作費(fèi)用基于低壓蒸汽、電能、循環(huán)水(丙烯機(jī)用)的單價(jià)見表2。

        表2 低壓蒸汽、電能、循環(huán)水單價(jià)

        以脫乙烷汽提塔冷凝器(空冷器)工藝介質(zhì)出口溫度59.5℃時(shí)的操作費(fèi)用為基準(zhǔn),從59℃到40℃各操作溫度分別與59.5℃的對(duì)比分析,脫乙烷塔系統(tǒng)操作費(fèi)用的變化結(jié)果見表3。

        表3 空冷器工藝介質(zhì)出口溫度與操作費(fèi)用

        從表3可知,當(dāng)脫乙烷汽提塔冷凝器(空冷器)工藝介質(zhì)出口溫度為56℃時(shí),脫乙烷塔系統(tǒng)的操作費(fèi)用的增加值最小。

        5 結(jié)語(yǔ)

        丙烷脫氫裝置的脫乙烷系統(tǒng)的操作費(fèi)用受脫乙烷汽提塔冷凝器工藝介質(zhì)出口溫度的影響,當(dāng)出口溫度為56℃時(shí),脫乙烷塔系統(tǒng)的操作費(fèi)用最小。

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