第3期鄧凱,等:丙烷丙烯分離塔操作優(yōu)化研究91·丙烷丙烯分離塔操作優(yōu)化研究鄧凱12,杜軍駐,仇汝臣(1.青島科技大學(xué)化工學(xué)院,山東青島260422諾安檢測服務(wù)(青島)有限公司,山東青島266012)摘要:介紹了丙烯的生產(chǎn)工藝方法,利用化工軟件的模擬計算結(jié)合實際生產(chǎn)標(biāo)定探索丙烷丙烯分離塔的操作優(yōu)化,并分析了丙烷丙烯分離塔生產(chǎn)波動的原因,提出了操作優(yōu)化方案關(guān)鍵詞:丙烷;丙烯;實際生產(chǎn)標(biāo)定;模擬計算;操作優(yōu)化中圖分類號:TQ221.21·2文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1008-021X(2012)03-0091-04Study on Operated optimization of propane- Propylene distillationDENG Kai,, DU Jun-zhu, QIU Ru-chen(1. College of Chemical Engineering, Qingdao University of Science and TechnologyQingdao 266042, China; 2. Sino Analytica( Qingdao Ltd, Qingdao 266012, ChinaAbstract: The methods of productive process were introduced, the operated optimization of propanepropylene distillation was studied by combining with the actual production calibration and simulatecalculation of chemical software, and the reason of productive fluctuation of the propane- propylenerectification tower were analysed. The optimization schemes were proposed to solve the problemsKey words: propane; propylene; actual production calibration; simulate calculation; operated optimization氣體分餾裝置在化工企業(yè)中的地位是非常重要新技術(shù)。的,氣體分餾裝置的操作水平和經(jīng)濟效益直接影響(1)利用歧化反應(yīng)制備丙烯化工企業(yè)的操作水平和經(jīng)濟效益。而丙烷丙烯分離國外的生產(chǎn)工藝主要有IFP公司的Meta-4工塔是氣體分餾裝置的重要生產(chǎn)單元,并且丙烯是石藝、 ABB Lummus公司的OCT工藝和Saol公司,油烴裂解過程中生成的重要產(chǎn)品之一,是重要的化 Equistar公司BASF公司,以及 Lyondell公司等研發(fā)工原料石油烴經(jīng)裂解、壓縮分離、加氫等一系列過的各種生產(chǎn)工藝。國內(nèi)中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研程后進入丙烯塔,在丙烯塔中分離得到丙烯產(chǎn)品,丙究所采用Wo3或MoO2作為活性組分和上海石油烯塔是丙烯生產(chǎn)裝置中一個很重要的設(shè)備,它的運化工研究院采用MCM-48分子篩為載體WO2為行狀態(tài)可以極大地影響整套裝置的經(jīng)濟效益。1丙烯生產(chǎn)概述活性組分,催化丁烯和乙烯進行歧化反應(yīng)進行了一1.1丙烯的生產(chǎn)工藝系列的研究。丙烯作為重要的化工原料,其需求不斷增加,丙2)催化裂解生產(chǎn)丙烯烯通常以聯(lián)產(chǎn)品或副產(chǎn)品得到。目前來看丙烯大約國外的生產(chǎn)工藝主要有Areo和KBR公司的有68%來自蒸氣裂解制乙烯的聯(lián)產(chǎn),29%來自煉油Superflex工藝、 ATOFINA和UOP公司的OCP工藝、廠催化裂化(FC)的副產(chǎn),另外還有3%來自丙烷 Exxon mobi公司的MOI工藝、Lug公司的Poyr脫氫和烯烴歧化和甲醇轉(zhuǎn)化。但石腦油為原料的蒸工藝、日本旭化成公司的Omga工藝和Sal公司氣裂解制乙烯、丙烯以及煉廠催化裂化副產(chǎn)的丙烯的烯烴催化裂解工藝等,國內(nèi)主要有中石化的深度的收率相對較低,因此,常規(guī)的蒸氣裂解和催化裂化裂解DC工藝、中石化的催化熱裂解CPP工藝、蘭難以在短時間內(nèi)解決丙烯短缺的問題。目前,國內(nèi)州石化分公司的烯烴催化裂解工藝以及北京化工研外積極開發(fā)了一系列增產(chǎn)丙烯以及擴大丙烯資源的究院的BOC中國煤化工收稿日期:2012-03-01CNMHG作者簡介:鄧凱(1983-),女,技術(shù)員,青島科技大學(xué)在職碩士。山化SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2012年第41卷(3)丙烷脫氫制丙烯確地找出生產(chǎn)波動的原因,可以切實地解決工廠的國外的生產(chǎn)工藝主要有 Catofin工藝、STAR工實際生產(chǎn)難題?；つM軟件中 ChemCAD高度集藝、 Linde工藝 Oleflex工藝、和 Snamprogetti與成、界面友好、操作簡單,并且附帶了多個系統(tǒng)和模Yarsintez公司合作開發(fā)的丙烷脫氫制丙烯技術(shù)等。塊,只需稍作修改便可使用,可滿足一般用戶的需其中 Oleflex和 Catofin工藝工業(yè)應(yīng)用較多。要,可根據(jù)需要,新建一個用戶自定義模塊,按需設(shè)4)甲醇制烯烴置好參數(shù)便可使用2。文獻3也較為詳細地介紹國外的生產(chǎn)工藝主要有 Exxon mobil公司的了 ChemCAD的在精餾方面的應(yīng)用。本文作者應(yīng)用MTO工藝、UOP和 Hydro公司的MO工藝和 Lurgi ChemCAD進行與實際生產(chǎn)標(biāo)定相結(jié)合的模擬計算。公司的MTP工藝,其中有突破性進展的是UOP公2丙烷丙烯分離塔的操作優(yōu)化司以SAPO-34為催化劑的MTO工藝。丙烷丙烯分離塔是氣體分餾裝置的重要生產(chǎn)單1.2丙烷丙烯分離塔的優(yōu)化分析元,丙烷丙烯分離塔的穩(wěn)定性直接影響丙烯產(chǎn)品的丙烯塔的進料為丙烷-丙烯二元混合物,由于產(chǎn)量和質(zhì)量。在生產(chǎn)實際中分餾單元丙烯塔的產(chǎn)量二者的相對揮發(fā)度接近1,較難分離,因此,為了達和產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生較大的生產(chǎn)波動的原因主要有:到工藝要求的分離效果,丙烯塔所需的塔板數(shù)較多,(1)塔底液位不能正?？刂?液位較低,產(chǎn)生波動回流比較大,能量消耗也較高。既使在此情況下,丙(2)塔底產(chǎn)品中丙烯含量高,使大量丙烯都損失掉,烯塔塔釜流出物中的丙烯含量仍有可能達到很髙的影響了丙烯的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。比例。由于丙烯是最終產(chǎn)品,具有很高的經(jīng)濟價值,為了解決上述生產(chǎn)中存在的問題,找出丙烷丙而丙烷的利用價值卻較低,對于大多數(shù)裝置來說,丙烯分離塔生產(chǎn)波動的原因,作者對丙烯塔及其附屬烷都是作為原料回到裂解爐進行回?zé)?因此,如果塔系統(tǒng)進行多次生產(chǎn)標(biāo)定,并從中選出兩套生產(chǎn)數(shù)據(jù)釜中含有過高含量的丙烯,將意味著會有很大一部作為模擬計算的依據(jù)。通過流程模擬軟件對這兩套分丙烯產(chǎn)品在回?zé)掃^程中損失掉。因此,降低丙烯標(biāo)定數(shù)據(jù)進行嚴格的工藝計算,從中選出工藝標(biāo)定塔釜流出物中的丙烯含量,對提高企業(yè)的整體經(jīng)濟計算結(jié)果與標(biāo)定數(shù)據(jù)差別大的生產(chǎn)數(shù)據(jù),并將這套效益具有很重要的意義。標(biāo)定數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)波動的原因探索及改造方案計算1.3用于分離優(yōu)化的化工模擬軟件的原始數(shù)據(jù),從而找到丙烷丙烯分離塔生產(chǎn)波動的目前應(yīng)用廣泛的化工流程模擬軟件有 ASPEN原因,并在此基礎(chǔ)上提出丙烷丙烯分離塔的操作優(yōu)技術(shù)公司的 Aspen Plus和 Hysys、 SimSci公司的化方案。PRO/Ⅱ和 CHEMSTATIONS公司的 Chem CAD等。對篩選出的兩套標(biāo)定數(shù)據(jù)用流程模擬軟件進行但在實際生產(chǎn)中,丙烯塔的生產(chǎn)波動比較大,因此,工藝計算,簡要結(jié)果匯總見表1表2。通過實際生產(chǎn)標(biāo)定和化工軟件的模擬計算結(jié)合,準(zhǔn)表1第一套工藝標(biāo)定數(shù)據(jù)計算結(jié)果Tablel The first set of calculating technical demarcated data塔頂產(chǎn)品塔底產(chǎn)品序號計算值標(biāo)定值相對誤差計算值標(biāo)定值相對誤差流量/(kg/h)1003722974.35E-06溫度/℃0.010189292210.00487甲烷( Methane)9.34627E-1145E-110.1060671.27728E-201.52E-200.15968乙烷( Ethane)0.1608070.0720472.90790E-163.05E-160.04659乙烯( Ethylene)0.312230.2489392.13204E-201.86E-200.組成丙烷( Propane)3.05531E-42.85E-40.0720390.76653810.850.098190.5176536frac)0.203610.23343870.556258異丁烷(1- Butane)2.98388E-163.25E-16-0.081882E-53.42E-050.33733正丁烷(N- Butane)5.12673E-204.55E-200.126754中國煤化工0.112271合計CNMHG0.162384第3期鄧凱,等:丙烷丙烯分離塔操作優(yōu)化研究93表2第二套工藝標(biāo)定數(shù)據(jù)計算結(jié)果Table2 The second set of calculating technical demarcated data塔頂產(chǎn)品塔底產(chǎn)品序號項目計算值標(biāo)定值相對誤差計算值標(biāo)定值相對誤差流量/(kgh)2467.01324680.0004677.9846770.001454溫度/℃0.00851261.979630.00033乙烷( Ethane2.97572E-32.36E-31.01873E-171.86E-17丙烷( Propane)5.61561E-34.83E-30.16260.94609230.0346丙烯( Propylene)0.0013220.5118786異丁烷(I- Butane)9.55467E-216.85E-210.3948422.29438E-32.56E-030.10376組成正丁烷(N- Butane)1.56739E-212.25E-210.303382.16843E-51.28E-050.6940883 (molefa)1-丁烯(1-Bun)2.1434E-222.58E-22-0.16253.7861E-42.3E-040.496802反丁烯( Trans-2- Butene)1.02597E-21.62E-221.69009E-52.28E-05順丁烯(Cis-2- Butene)5,67574E-224.25E-220.3354688.78923E-66.57E-060.337782正戊烷(N- Pentane)3.72210E-223.16E-220.177881.19578E-102.75E-100.56517平均相對誤差0.2413750.351332由表1和表2可知,第一套工藝標(biāo)定計算結(jié)果變的情況下,固定塔底再沸器的熱負荷,改變塔頂冷與標(biāo)定數(shù)據(jù)相符合,因此,選用第二套的標(biāo)定數(shù)據(jù)作凝器熱負荷計算了10套結(jié)果,然后固定塔頂冷凝為原始數(shù)據(jù)。器,改變塔底再沸器計算了10套結(jié)果,簡要計算結(jié)以第二套標(biāo)定數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù),在進料條件不果見表3、表4。表3冷凝器熱負荷的變化對產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的影響Table3 Condenser thermal load changes in the product yield and quality冷凝器熱負荷序號塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量/(kg/h)塔底產(chǎn)品產(chǎn)量/(kg/h)塔頂產(chǎn)品中丙烯含量/(kg/h)/(k/h)變化率/%-8.071E7-0.696412294.465646107338.0712E7-0.6939412282.88985461.068-8.075E70.647212268.297265.8310546l.06118.080E-0.585712055,90867278.21956460.95868.088911620.78655713.1026956460.72718.1022E70.312511088.70571245422476460.3945-8.1276E76131.0878-8.132E70.05419864.266872469.860895959.3240-8.1425E70.18339558.800412775.32735655.085-8.1506E70.2830中國煤化工448.2016E70.91057280.9756HCNMHG6453注序號6為正常操作時的數(shù)據(jù),再沸器熱負荷為8544213E7k/h94SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2012年第41卷表4再沸器熱負荷的變化對產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的影響Table4 reboiler heat load changes in the product yield and quality再沸器熱負荷序號塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量/(kg/h)塔底產(chǎn)品產(chǎn)量/(kg/h)塔頂產(chǎn)品中丙烯含量/(kg/h)/(kI/h)變化率/%3755E+078387.6747.24768.3905E+071.8004401.98887932.11667502.73868.4410E+071.2095951.570051.92248.5180E+00.30799242.9773091.12868.5313E+070.15239955.8926050.4128.5443E+072297.0646130.948.5880E+070.511310376.4351957.676449.1238.6200E+070.885910414.0941920.0126457,598.6850E+071701.91626460.0023108.7050E+07l.88110642.1851691.9216460.02注:序號6為正常操作時的數(shù)據(jù),冷凝器的熱負荷為:-8.5443E7kJ/h由表3和表4可以看出再沸器熱負荷較冷凝器的方法,保證模擬計算數(shù)據(jù)與生產(chǎn)實際的緊密聯(lián)系的熱負荷波動范圍大,經(jīng)分析可知丙烷丙烯分離塔實時準(zhǔn)確地反映生產(chǎn)的實際狀況,提出解決問題的塔底液位控制不住的主要原因是塔底再沸器供熱熱方案,為實際生產(chǎn)提供依據(jù)。源的波動相對較大造成的。根據(jù)計算可以知道,丙參考文獻烯塔塔底再沸器的熱負荷的波動范圍應(yīng)在±0.5%[1]陳濱乙烯工學(xué)[M]北京化學(xué)工業(yè)出版社,199:373以內(nèi),才能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和塔底液位的可控制-378.性,因此,要解決此類問題,可以考慮改進再沸器的[2]李孟君蔡邦宏一款化工設(shè)計和流程模擬軟件自控系統(tǒng),采用先進的自動控制系統(tǒng),以滿足比較苛ChemCAD[J].廣東化工,2005(8):47-48刻的工藝生產(chǎn)條件;改進流程,以適應(yīng)穩(wěn)定性的生產(chǎn)[3]賈蓉羅金生,應(yīng)用 ChemCAD軟件模擬反應(yīng)精餾過程要求;選擇比較穩(wěn)定的供熱熱源,要求熱源的波動在[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2003,10(5)±1%以內(nèi);再沸器與熱源之間加一種緩沖型的換熱[4]李安林,張換平,杜慧 ChemCAD軟件中的簡捷精餾模設(shè)備和換熱劑,并配套相應(yīng)的控制儀表設(shè)施使熱源型的原理與應(yīng)用[J].化工設(shè)計通訊,2006,32(1):32的波動對再沸器的供熱負荷影響降低等方案。3總結(jié)(本文文獻格式:鄧凱,杜軍駐,仇汝臣.丙烷丙烯分離塔操作優(yōu)化研究[J].山東化工,2012,41(3):立足于生產(chǎn)實際,拋開脫離實際的純理論探討,通過生產(chǎn)標(biāo)定和模擬計算準(zhǔn)確地找出生產(chǎn)波動的原91-94.)因。在模擬計算的過程中釆取實時跟蹤和動態(tài)計算濱化集團化工分公司整體搬遷暨綜合環(huán)經(jīng)濟一體化模式。濱化“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出了技術(shù)改造項目開工儀式隆重舉行“調(diào)整原料結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu),實施產(chǎn)業(yè)提升,大力發(fā)2012年2月17日,濱化集團化工分公司整體展精細化工和化工新材料”的總體發(fā)展方向,并啟搬遷及綜合技術(shù)改造項目開工儀式的隆重舉行,標(biāo)動了化工分公司整體搬遷及綜合技術(shù)改造工作,總志著以開發(fā)國際最先進的綠色環(huán)保制冷劑、節(jié)能新投資約35個億。“以開發(fā)國際最先進的新型綠色材料新型工程材料的原材料為目標(biāo),建設(shè)8萬ta環(huán)?；瘜W(xué)品、節(jié)能新材料為核心的、上下游產(chǎn)業(yè)一體四氯乙烯裝置和8萬ta聚醚裝置配套36萬噸/化、原料減量田和咨湎化”為基本思路年離子膜燒堿裝置6萬a氯丙烯裝置、12萬va的化工產(chǎn)業(yè)中國煤化工發(fā)展模式,全環(huán)氧丙烷裝置4萬ta精細化學(xué)品裝置、10萬∽a面推進產(chǎn)CNMHG片堿裝置、十條新型建筑材料生產(chǎn)線,形成良好的循(魯化宣)