2011年第5期廣東化工第38卷總第217期www.gdchem.com。135.氯乙烯精餾過程的模擬及優(yōu)化劉兵，張玉寧(徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇徐州221140){摘要]利用化T流程模擬軟件 Aspen Plus,對電石乙炔法工藝中的氯乙烯精餾過程進行模擬。精餾全流程的模擬結(jié)果與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)基本吻合。對低佛塔和高佛塔的進料化置、回流比等參數(shù)進行了優(yōu)化。精餾過程的產(chǎn)品純度提高到99.67 %，低沸塔塔頂冷凝器的冷量消耗減少了17.4%， 冉沸器蒸汽消耗鍵減少了10.1 %。[關(guān)鍵詞]ASPEN PLUS;氯乙烯;精餾:模擬;優(yōu)化[文章編號107162011)05-0135-02[中圖分類號]TQx*x|文獻標識碼]ASimulation and Optimization of Vinyl Chloride Distillation ProcessesLiu Bing, Zhang Yuning,(Xuzhou Collge of Industrial and Technology, Xuzhou 221140, China)Abstract: The project have researched itillation process of the calcium carbide acetylene, the process of the Vinyl chloride rectifcation was simulated, withthe chemical process simulation software ASPEN PLUS. The process simulation results was consistent with the actual production data. Finally, the operationparamelers of the high-boiler tower and low-boiler tower, such as feed location and relux ratio were optimized, on the basis of sensitivity analysis. The productpulity of the dsillaion process have improved to 99.67 %, the cool energy of the consumption of the condenser of the low-boiler was reduced by 17.4 %, wherebythe stearm consumption of the reboiler by 10.1 %.Keywords: ASPEN PLUS; vinyI chloride; disilation; simulation; optimizationASPE PLUS是一一款功能強大的化工模擬軟件，稱為“先氯乙烯精餾過程進行了嚴格的全流程模擬,對低沸塔和高沸塔進過程工程系統(tǒng)" (ADVANCED SYSTEM FOR PROCESS進行靈敏度分析。ENGINEERING)簡稱ASPEN PLUI-21。此軟件有完備的物性2氯乙烯精餾過程模型和全面的單元操作模型,可廣泛用于各種流程的模擬及優(yōu)2.1氯乙烯精餾的工藝流程化運算1341.流程模擬的優(yōu)越性有 以下幾個方面[5]:(1)進行工藝過程的反應生成的粗氯乙烯經(jīng)水洗，堿洗后，經(jīng)過壓縮機，進入能量和質(zhì)量平衡計算。(2)預測物流的流率、組成和性質(zhì)。(3)全凝器冷卻，冷卻的氣乙烯單體(VC)液體進入低沸塔加料罐，預測操作條件、設備尺寸。(4)縮短裝置設計時間，允許設計凝下來的VC液體直接進入低塔加料槽,通過低沸塔分離低沸者快速地測試各種裝置的配置方案。(5)幫助改進當前的工藝。物C2H2等后，塔釜出料經(jīng)過緩沖桶緩沖后作為進料進入高沸(6)在給定的限制內(nèi)優(yōu)化工藝條件。(7)輔助確定一一個I藝約束塔，分離高沸物1,2-二氣乙烯(EDC)等，商沸塔塔釜產(chǎn)出EDC部位(消除瓶頸)?；み^程穩(wěn)態(tài)模擬主要應用于煉油、石油化等副產(chǎn)品，塔頂產(chǎn)出VC。工和化工領(lǐng)域，如常減壓、加氫、催化裂化、氣體分餾、芳烴2.2生產(chǎn)數(shù)據(jù)分離、乙烯、環(huán)氧乙烷、天然氣、油田氣分離及合成氨等裝置。.粗氯乙烯中除了主要成分氯乙烯(85 %)以外，還有乙炔在醫(yī)藥、農(nóng)藥、環(huán)保等行業(yè)也有一定的應用氯乙烯精餾的過程中，低佛塔除去低沸物，高沸塔除去高(0.4 %)、氯化氯(8 %)、氮氣(6.3 %),二氟二氣甲烷、以及水沸物，從而實現(xiàn)氯乙烯的精制。文章利用ASPEN PLUS,對蒸汽(0.2 %)等。精制單體純度>99.28 %。低沸塔和高沸塔的塔板數(shù)分別為35和42,低沸塔和高沸塔的回流比分別為6和0.5。-四四-四g-0四◆←四四四。四- >s化L0-r女四[9四。圖1氯乙烯精餾過程的流程Fig.1 Vinyl chloride ditillation processes3流程模擬低沸塔進料量為112.63 kmol/h,其中塔頂為30.658 kmol/h對于氯乙烯精餾體系，選擇NRTL物性方法。選取壓縮的出的出料最進入高機、全凝器、尾凝器、換熱器、低沸塔和高沸塔等模塊，建立中國煤化工的壓力為0, 566 MPa,氯乙烯精餾模擬流程。對低沸塔和高沸塔組成的精餾過程進行塔項CNMHG:37.6 C.3.1低沸塔模擬結(jié)果高佛塔塔頂含氯乙烯99.348 %，高沸塔進料為91.974kmolh,其中塔頂為90.135 kmol/h的產(chǎn)品出料,塔釜為1.8395|收稿日期] 2011-02-22[作者簡介]劉(1961-), 男，山西應縣人，本科，蒯教授，主要研究方向為化I過程模擬與優(yōu)化。廣東化工2011年第5期.136.www.gdchem.com第38卷總第217期kmol/h的高沸物，塔頂?shù)膲毫?.302 MPa, 塔釜的壓力為擇一組最優(yōu)的操作參數(shù)，可以得到最優(yōu)的結(jié)果。0.395 MPa,塔頂?shù)臏囟葹?6 C,塔釜的溫度為31.8 C。整體優(yōu)化的結(jié)果為:在產(chǎn)量不變的情況下，高沸塔塔頂?shù)?操作參數(shù)的優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量提高到99.67%，低沸塔塔頂冷凝器的冷最消耗減少利用ASPEN PLUS軟件,在保持產(chǎn)品質(zhì)量- -定的情況下，了17.4%，再沸器蒸汽消耗量減少了10.1%。高沸塔操作費對進料位置、回流比作靈敏度分析，尋找進料位置和回流比的用基本不變。對于低沸塔，改變進料位置和問流比對分離效果影響不大，4.1低沸塔回流比的優(yōu)化但對塔頂冷凝器和塔釜冉沸器的影響卻很大。所以，低沸塔的操確定進料位置為第二塊塔板，回流比的范圍取3~10,做作優(yōu)化的關(guān)鍵是保持分離要求的前提下，降低生產(chǎn)操作費用。對回流比對出料VC質(zhì)量分率的靈敏度分析。由圖2可以看出，于高沸塔，改變進料位置對塔分離效果影響較大，而生產(chǎn)操作費回流比在6-9的范圍，對塔爸的產(chǎn)品純度影響較大。保證產(chǎn)用變化不大。這些對氯乙烯精餾的操作調(diào)節(jié)有很好的指導性。品質(zhì)量的前提下，選擇最小的回流比為最佳回流比，因此選擇表1優(yōu)化結(jié)果最佳回流比為8。Tab.1 Optimization results低佛塔回旋比的靈敏度分析項目優(yōu)化前優(yōu)化后產(chǎn)品的產(chǎn)最/(kmolh')90.1252產(chǎn)品質(zhì)量分率%99.3599.67低佛塔板進料儀置2高拂塔板進料儀置2618低佛塔塔頂餾出比33544.55556676578.599510高佛塔塔頂餾出比0.98低拂塔頂?shù)幕亓鞅?圖2低沸塔回流比 靈敏度分析高佛塔釜的網(wǎng)流比).50.45Fig.2 Reflux ratio sensitivity analysis of the low boiling tower低拂塔冷凝器的負荷-0.906-0.723/(MMkca:h*')4.2低沸塔進料位置的優(yōu)化低沸塔再凝器的負荷進料位置的變化范圍為2~12,利用ASPEN PLUS軟件對/(MMkcalh')0.9170.816低沸塔的進料板位置進行貝敏度分析。分析結(jié)果為:隨著進料低沸塔塔質(zhì)的溫度/C21.2121.07位置下移，塔頂VC含量逐漸下降。因此，第二塊塔板就是最低佛塔塔釜的溫度/C37.6佳的進料位置I 比的優(yōu)化高沸塔冷凝器的負倚-0.671/(MMkcalHh')對餾出比作靈敏度分析，分析的結(jié)果為:隨著塔頂餾出比高佛塔再凝器的負荷的增加，塔釜出料的VC含量先增加后基本不變，故最佳餾出(MMkealh')0.6120.610比為>0.25高佛塔塔頂?shù)臏囟?C164.4高沸塔回流比的優(yōu)化商佛塔塔簽的溫度C37.6537.63確定進料位置為第15塊塔板，回流比的范圍取0.1~2.0,做回流比對塔頂VC含量的靈敏度分析，分析的結(jié)果為:隨著5結(jié)論回流比增加，塔頂出料VC純度提高，相應的再沸器和冷凝器利用ASPEN PLUS軟件對由精餾、壓縮、冷凝和再沸器的換熱量也逐漸增大，但回流比大于0.5之后塔頂VC純度變等組成的氯乙烯精餾程進行了嚴格的全流程模擬計算。?；淮?，考慮到冷凝器和再沸器負倘,為了減少高沸塔的操作擬結(jié)果與生產(chǎn)數(shù)據(jù)基本吻合。通過ASPEN PLUS的靈敏度分費用，故最住回流比為0.5。4.5高沸塔進料位置的優(yōu)化析等優(yōu)化功能，分析了影響VC精餾塔的回流比、進料位置、對于高沸塔，塔質(zhì)的出料即最后的產(chǎn)品,塔頂出料中的餾出率等操作參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，優(yōu)化目標為產(chǎn)品質(zhì)量和vC含量可以作為衡量塔分離效果的指標。操作費用。對各操作參數(shù)分別進行了優(yōu)化。用優(yōu)化后的一會操作參數(shù)，進行模擬運算結(jié)果表明:產(chǎn)品高拂塔進料位置對塔頂產(chǎn)品的靈敏度分析質(zhì)量提高，操作費用降低。參考文獻C : -vc [1]張建候，許錫恩.化工過程分析與計算機模擬[MI.北京:化學工業(yè)出版社，1989; 56-61.[2]劉保柱，于鳳文，朱菊香. ASPEN PLUS應用于化工原理課程設計的實踐]?；じ叩冉逃?007, (2): 23-25.[3)盧群輝。設備故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀及應用探討[].石油機械，2003， (13): 119.[4)胡林，顏運昌.設備狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)及故障診斷系統(tǒng)簡介[J].機械制造,2002,高佛坯進料位置(11); 50-51.團3高沸塔進料位 置的靈敏度分析[5]趙琛琛. 工業(yè)系統(tǒng)流程模擬利器-ASPEN PLUS[J].電站系統(tǒng)工程, 203,0Fig.3 Feed position sensitivity analysis of the low boiling tower19(2): 56-58.[6]陸恩錫,張慧娟，尹清華?；み^程模擬及相關(guān)高新技術(shù)小.化工進展，從圖3可以看出，隨著進料位置下移,塔頂VC含量是增加的，199, (4): 63-64.考慮到再沸器的操作費用，進料位置選在12-28都是合理的。[7]王彩紅，林雄超，董敏，等. ASPEN PLUS在化工實驗教學和科研中4.6高沸塔餾出比的優(yōu)化的應用[J]化工時刊, 2009, (6): 73-75.對餾出比作靈敏度分析，分析的結(jié)果如下:當塔頂餾出比3}謝揚，并步場ASPFN PIIS化τ蠟劃至結(jié)在精餾過程中的應用[].化增加時，塔質(zhì)vc含量先增大，當餾出比大于0.98時，塔質(zhì)工生產(chǎn)與中國煤化工中VC含量達到最大值，通過分析得知，塔頂餾出比過小會導[9]陳林FJn. 揚子石油化工, 1990.致產(chǎn)品的產(chǎn)率降低，塔釜的殘液中VC含量增大。因此，為了滿[10)李群0HC N M H G精餾過程的模擬月.科研足生產(chǎn)要求和減少操作熱負荷,將餾出比確定為0.95 -0.98合適。與生產(chǎn)，2008，36(): 1-.13.4.7優(yōu)化的結(jié)果最后，確定優(yōu)化的目的是為了提高產(chǎn)品的質(zhì)最和降低低沸(本文文獻格式:劉兵，張玉寧.氯乙烯精餾過程的模擬及優(yōu)塔高佛塔的操作費用，參考以上單項靈敏度分析的結(jié)果，選化J 廣東化工, 2011, 38(5): 135-136)