50萬噸/年催化輕汽油醚化分餾塔流程模擬

摘 要：利用Aspen Plus化工流程模擬軟件，對(duì)催化輕汽油醚化分餾塔進(jìn)行模擬與研究，采用RadFrac模型。利用該模型對(duì)醚化分餾塔的TAME采出率進(jìn)行分析，分別考察了進(jìn)料位置和回流比的影響，確定了最佳進(jìn)料位置和回流比，為汽油醚化的操作優(yōu)化和工藝設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：Aspen Plus；催化輕汽油醚化；進(jìn)料位置；回流比

前言

催化汽油中烯烴含量高、安定性差、硫含量高、汽油質(zhì)量差，滿足不了更加嚴(yán)格成品油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。降低催化汽油中烯烴含量的方法有加氫處理、催化降烯烴和輕汽油醚化技術(shù)等，而催化輕汽油醚化工藝反應(yīng)條件緩和，過程環(huán)保，已被證明是提高車用汽油質(zhì)量的有效手段之一。催化輕汽油醚化將催化汽油中C4～C7叔碳烯烴與醇類發(fā)生反應(yīng)生成相應(yīng)的醚，從而降低了催化汽油中烯烴含量，提高了催化汽油辛烷值1～2個(gè)單位，降低了蒸汽壓。

通過對(duì)裝置的流程模擬，可以更加全面地來分析和判斷裝置的優(yōu)劣，還可以為工廠改造提供技術(shù)依據(jù)。文章應(yīng)用Aspen Plus對(duì)某廠50萬噸/年催化汽油醚化裝置的醚化分餾塔進(jìn)行流程模擬，用以指導(dǎo)實(shí)踐與研究。

1 汽油醚化裝置介紹

本裝置采用醚化反應(yīng)、醚化產(chǎn)物分離及甲醇回收組成的工藝路線，流程簡單易行，操作費(fèi)用低。

催化輕汽油中C4、C5、C6等叔碳烯烴與CH3OH的醚化反應(yīng)，是叔碳烯烴在強(qiáng)酸性離子樹脂催化劑的作用下，雙鍵位于叔碳原子上的烯烴與CH3OH反應(yīng)生成相應(yīng)醚化物。主要產(chǎn)物是甲基叔戊基醚（TAME）。

2 醚化分餾塔模擬

2.1 模型模擬條件

文章采用UNIQUAC熱力學(xué)模型。醚化分餾塔采用RadFrac模型。

催化輕汽油醚化原料主要為輕汽油和甲醇，通過醚化反應(yīng)器后得到醚化產(chǎn)物，進(jìn)入醚化分餾塔，其組成與進(jìn)料狀況如表1、表2所示。

2.2 醚化分餾塔模擬計(jì)算結(jié)果與分析

文章采用靈敏度分析工具對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析。通過用它可以改變一個(gè)或多個(gè)流程中的變量，并研究該變化對(duì)其它流程變量的影響，是做工況研究的一個(gè)很有用的工具。可以用靈敏度分析來驗(yàn)證一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)定的解是否在操作變量的變化范圍內(nèi)，可以用它做簡單的過程優(yōu)化，還可以用靈敏度分析模塊生成隨模塊輸入?yún)?shù)或其它輸入變量變化的模擬結(jié)果。

為確定塔的最佳操作條件，考察不同進(jìn)料位置和回流比對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

醚后分餾塔主要以TAME從塔底餾出為目的進(jìn)行模擬計(jì)算。

2.2.1 塔體溫度分布

由圖1可知，塔板溫度隨塔板數(shù)增加而不斷增高，而溫度的靈敏點(diǎn)在塔上部的第3塊塔板和塔下部的第25塊塔板上（自上而下增大），在實(shí)際的操作過程中要重點(diǎn)控制此兩塊板的溫度。

2.2.2 塔內(nèi)各塔板的負(fù)荷分布

由圖2可以看出，在進(jìn)料位置24塊之前，各塔板的氣液負(fù)荷基本不變，在進(jìn)料位置附近塔板處的氣相和液體流率出現(xiàn)明顯的變化。

2.2.3 進(jìn)料位置對(duì)TAME采出率的影響

由圖3可知，當(dāng)回流比為1.1，隨著進(jìn)料板位置增大，塔底TAME采出率增加，在24塊理論塔板時(shí)，TAME采出率達(dá)到最大。

2.2.4 回流比對(duì)TAME采出率的影響

由圖4可知，當(dāng)進(jìn)料位置為24，隨著回流比增大，塔底TAME采出率增加，在回流比1.1時(shí)，TAME采出率達(dá)到最大。

3 結(jié)束語

文章采用Aspen Plus軟件對(duì)催化輕汽油醚化的流程進(jìn)行模擬，主要對(duì)醚化分餾塔進(jìn)行靈敏度分析，考察了進(jìn)料位置和回流比的影響，確定了最佳操作條件，為汽油醚化的操作優(yōu)化和工藝設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和依據(jù)。

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