關于丙烯精餾塔動態過程模擬研究

鄧生鑫(寧波海越新材料有限公司， 浙江 寧波 315803)

關于丙烯精餾塔動態過程模擬研究

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生的影響。

丙烯;精餾塔;動態模擬

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高，有單塔和雙塔分離流程、雙塔流程兩塔串聯操作。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的產品質量合格，塔釜的丙烯經常會出現損失過大的現象，并且丙烯精餾塔的能耗相對較高，也就導致了生產過程中會產生較大的成本，影響企業收益。

2 丙烯精餾塔動態過程模擬

通過對丙烯精餾塔進行動態模擬，分析其中影響生產的因素，最大限度的減少生產成本，以有效提升企業的經濟收益。

2.1 丙烯精餾塔動態過程模擬的初始化

傳統的丙烯精餾塔穩態模擬過程中，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。在動態模擬過程當中如利用穩態模擬的方式進行計算，會產生計算量過大的后果，難以實現動態模擬的要求。因此，在動態模擬過程中，要對穩態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，并通過線性化處理，利用這些數據對穩態模擬的結果進行初始化處理，使得初始化處理后的穩態模擬參數成為動態模擬的初始值，也就導致了動態模擬的初始值與穩態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、塔頂和塔釜的產出量、塔釜的溫度和丙烯摩爾分數等都有較大的波動，而在丙烯精餾塔運行8小時左右后，這些參數都趨于平穩，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 各個數據干擾下的動態過程模擬

(1)進料量。實驗表明，通過投入的進料量增大，對其他的操作參數均產生了不同程度的影響，對于塔頂和塔釜的產出量影響尤為明顯，而丙烯摩爾分數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波動，降低生產效果，同時提高生產成本。

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

(3)回流量。在動態過程模擬當中，在數值穩定的情況下，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、塔頂和塔釜的產出量、塔釜溫度和丙烯摩爾系數都產生了較大的影響，尤其是對塔頂和塔釜的產數量，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、塔頂和塔釜的產出量影響尤為明顯，塔頂和塔釜的產出量不但影響較大，而且反應速度也比其他參與更快，而由于塔頂的回流罐和塔釜的再沸器具有緩沖的作用，因此塔頂和塔釜的丙烯摩爾分數的反應速度較慢，并且波動持續時間較長。

經過實驗可以得知，在日常的工作當中，當產品質量出現一定問題的時候，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生較大的波動，也就加大了產品質量不合格等現象產生的可能，因此，在丙烯精餾塔工作出現問題的時候，工作人員要通過較平穩并循序漸進的方式進行解決。

3 丙烯精餾塔動態過程模擬分析結論

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

(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生相對平衡的狀態，在通過調節塔底的熱負荷、出口流量和回流量，在不進行其他操作的前提下，保持丙烯的出產量維持不變。

(3)當進料流量發生變化時，可以通過調整冷卻器的符合、穩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、丙烯產量下降的情況。而如果進料流量減少，就要降低對丙烯產品的開采力度，降低開采量，降低熱負荷和回流量，保持回流比的相對平衡，防止丙烯產品質量和產量的下降。

(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]孫衛國.丙烯精餾塔動態模擬[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。