MTBE裝置甲醇回收塔模擬優化

陳婷婷

摘 要：應用Aspen Hysys 軟件，對MTBE裝置甲醇回收塔進行模擬，并嘗試在保證餾出口質量的前提下降低塔底蒸汽消耗，分別對塔溫控制、塔壓控制和回流溫度控制這3個因素進行分析，尋找調整前回流比降低后，塔頂循環甲醇中水含量經常出現>0.5%（wt）的情況的原因，解決循環甲醇的質量不滿足工藝指標要求的情況。

關鍵詞：MTBE；流程模擬；甲醇回收；Aspen Hysys

中圖分類號：TQ223 文獻標志碼：A

0 引言

本文中采用Aspen Hysys軟件對某廠MTBE裝置甲醇回收塔進行模擬研究，嘗試在保證餾出口質量的前提下降低塔底蒸汽消耗，分別對塔溫控制、塔壓控制和回流溫度控制這3個因素進行分析，尋找調整前回流比降低后，塔頂循環甲醇中水含量經常出現>0.5%（wt）的情況的原因，解決循環甲醇的質量不滿足工藝指標要求的情況。通過模擬得到了優化的工藝參數，為同類裝置的設計和優化提供了重要依據。

1 工藝流程模擬

某廠MTBE甲醇回收塔進料為剩余C4組分萃取塔塔底的甲醇水溶液，甲醇回收塔塔頂餾出為回收甲醇至甲醇原料罐，塔底為甲醇水溶液至萃取塔。

2 模擬結果

建立模型所用的數據和模擬結果見表1及表2。

在設定進料（組成、溫度及流量）、塔操作條件（塔壓、回流溫度及流量）等參數后進行模擬計算，然后將模擬結果與實際值進行對比：

工況1的模擬結果中，最大誤差為塔頂循環甲醇流量39t/h，誤差率為3.25%，其次是塔底溫誤差為1.3℃，誤差率為1.04%；工況2的模擬結果中，最大誤差為塔頂循環甲醇流量16t/h，誤差率也僅為1.45%，其余各參數誤差率均小于1.0%，此結果證明了此模型能夠較準確地對甲醇回收塔的實際工況進行模擬。

3 新工況分析

選擇“降回流后-工況2”作為基礎工況，分別從塔溫、回流溫度、塔壓3個控制參數進行工況分析。

3.1 塔溫控制分析

（1）塔溫控制方案分析

目前，甲醇回收塔溫度的控制方式為：用再沸器蒸汽用量來調節塔底溫度。通過分析發現，此種控制方法不能對全塔的溫度分布進行有效的控制，主要原因是：甲醇回收塔屬于甲醇水共沸分離塔，當塔底壓力達到平衡時，塔底溫度不可能高于共沸溫度，不能隨著蒸汽用量的增加而明顯提高，而蒸汽用量增加后，塔底汽化率增加，塔負荷增加，導致整個塔的平均溫度提高，在其他操作條件不變的情況下，就會造成塔頂循環甲醇水含量增加。

對于降低回流量后，塔底溫度降低的分析如下：

回流量降低后，塔負荷就會相應減少，塔板壓降減小，從而導致塔底壓力減小，共沸物沸點降低，塔底溫度降低。而此時如果增加再沸器蒸汽用量，塔負荷會有所增加，塔底壓力升高，共沸物沸點（塔底溫度）略有提高，但整個塔的操作溫度升高，就會造成塔頂水含量增加。

（2）塔溫控制建議

通過了解發現，C-103設計的塔溫控制方式為：塔底再沸器蒸汽流量與25塊塔板（靈敏板）溫度串級控制。此種控制方法可避免塔底溫控制的不足，可對整個塔的操作溫度進行有效的控制。所以，建議裝置投用靈敏板溫度與塔底蒸汽流量的串級控制。

（3）塔溫控制模擬分析

模型中，以“工況-2”為基礎工況，選取進料板上第二塊塔板溫度為溫度控制點，并模擬其溫度變化對塔關鍵參數和產品質量的影響。

從表2中可得出以下結論：

①塔操作溫度越高，塔頂循環甲醇含水越多，反之，降低操作溫度，循環甲醇含水減少。

②溫控點降低6℃后，塔底貧醇水甲醇濃度開始增加，降低8℃后，塔頂循環甲醇流量開始明顯減少，降低9℃時，塔底貧醇水甲醇濃度降低至93.42%，塔底頂循環甲醇流量減少至0.3t/h，此時，已經不能滿足生產要求。

③最佳的溫控點溫度為較“工況-2”降低4℃。此時循環甲醇水含量有了明顯下降，同時，塔底貧醇水濃度沒有發生變化。

3.2 塔壓控制分析

甲醇回收塔為常壓操作塔，壓力范圍為50Kpag至250Kpag，但由于操作壓力的增大會增加塔操作成本，所以分析塔頂壓力從50Kpag至100Kpag時，塔頂循環甲醇水含量的變化情況。操作壓力的增大有利于減少塔頂循環甲醇水含量。但塔壓增大的同時他的操作成本，尤其是塔底再沸負荷會增加，所以不建議增加塔壓。

3.3 回流溫度分析

在基礎工況中，保持其他控制參數不變的情況下，回流溫度從35℃增加至45℃，模擬結果顯示，在此溫度變化范圍內，回流溫度的變化對循環甲醇水含量影響不大，都沒有超過或低于0.29%，塔底再沸負荷相差僅68kW。

所以，回流溫度按現控制方案進行控制即可。

結語

（1）由模擬結果可知裝置投用靈敏板溫度與塔底蒸汽流量的串級控制，溫度控制值為“工況-2（12月20日裝置提供，101℃）”的基礎上降低4℃。

（2）塔頂壓力、回流溫度控制方案不變。

（2）降低回流操作時，回流量每降低0.5t/h，靈敏板溫度控制值減小0.5℃?；亓髁拷档椭?t/h后，要注意塔底貧醇水純度是否滿足工藝指標要求。

參考文獻

[1]李學.碳四餾分分離技術研究進展[J].煉油與化工，2011，22（6）：13-15.

[2]劉國勝，謝濤.MTBE裝置擴能改造技術路線的選擇及分析[J].中外能源，2009，14（6）：82-86.

[3]金波，葉啟亮，李玉安，等.MTBE裝置的全流程模擬與優化，現代化工，2015（7）：146-150.