工業(yè)拉術乙烯工業(yè)2012,24(3)26ETHYLENE INDUSTRY丙烯精餾系統(tǒng)模擬與優(yōu)化鐘英,李兵,李懷玉(中國石油蘭州石化分公司,甘肅蘭州730060)摘要:基于丙烯精餾系統(tǒng)的實際運行教據(jù),利用 Aspenplus模擬軟件建立了能夠良姸描述裝置實際運行工況的模型,實現(xiàn)了對丙烯精餾過程的流程模擬。利用所建模型,研究了進料負荷、進料組威的變牝對丙烯產品產量、丙烷中丙烯濃度控制指標的影響以及對塔頂丙烯產品純度和丙炕中丙烯濃度指標所引起的冷凝器和再沸器負荷的變化做靈敏度分析,分別從控制回流比、嚴格控制產品質量純度和改變丙烷中丙烯的濃度指標方面提出了優(yōu)化建議。關鍵詞:丙烯丙烷模擬優(yōu)化丙烯精餾塔是乙烯裝置中較為特殊的一個1號丙烯精餾塔塔,因為丙烯和丙烷的相對揮發(fā)度非常小,分離要精餾塔不凝氣去脫「最進料來自丙烷塔求較高,丙烯精餾塔在整個分離過程中塔板數(shù)最多、回流比最大,其能量消耗也較高。在實際生產中,進料負荷或進料組成的變化以及外界干擾給丙烯精餾塔的穩(wěn)定操作和優(yōu)化帶來了極大不便。本文利用 Aspenplus模擬軟件建立丙烯精餾系統(tǒng)實際工況模型硏究丙烯精餾塔的進料負荷、進料去裂解爐聚合級丙烯產品組分的變化對丙烯產品產量和循環(huán)丙烷帶走的丙烯損失的影響,對塔頂丙烯產品純度和循環(huán)丙烷烯精餾系統(tǒng)流程示意中丙烯含量所引起的冷凝器和再沸器負荷的變化1.2實際運行情況做靈敏度分析,對丙烯精餾系統(tǒng)工藝變量進行尋隨著節(jié)能降耗工作的開展,裝置逐漸優(yōu)化裂解原料的投油結構,改善原料品質,提高了裂解爐優(yōu)輕質原料投用比例。目前輕質原料比例最高可達48.72%,且氣相原料通道由開車初期的3組,增1丙烯精餾系統(tǒng)簡介1流程簡介加至目前的7組。原料變輕,裂解氣輕組分增多,中國石油蘭州石化分公司(以下簡稱蘭化公特別是在滿負荷下投用IPG原料增加時,裂解氣司)460kta乙烯裝置丙烯精餾塔為雙塔系統(tǒng),包中的丙烷含量較高。受外界干擾,進料量一般在括2號丙烯精餾塔(605E1)和Ⅰ號丙烯精餾塔29~40th間變化,進料中的丙烯含量為82%~93%,丙烷含量在6%~17%間變化,影響丙烯精(605E2),605E1有129塊塔板,605E2有137塊塔餾塔的穩(wěn)定操作。板。來自MAPD反應器(601D)的進料(99.9%為碳三組分),從605E1的第38塊塔板進入。605E2第11板側線抽出純度為99.6%丙烯產品,塔釜丙中國煤化工作者石油大學化學工程與烷返回裂解爐作為裂解原料,丙烷中丙烯含量要YHCNMHG理工作,現(xiàn)為乙烯廠乙求控制在3%以下。流程見圖1。烯車間工藝技術員,工程師第24卷鐘英等.丙烯精餾系統(tǒng)模擬與優(yōu)化272丙烯精餾系統(tǒng)流程模擬據(jù),從而將設計工況模型轉換成實際工況模型。應用 Aspenplus.Ⅰ流程模擬軟件對丙烯精模型進料組成見表1,模型輸入數(shù)據(jù)見表2,模擬餾系統(tǒng)進行模擬,采用SRK物性法,精餾塔選用結果與現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)對比見表3。Petrofrac模塊。為準確模擬乙烯裝置丙烯精餾系表1進料組成輸入數(shù)據(jù)統(tǒng),采用兩步走的方法,即先采用根據(jù)專利商提供數(shù)值數(shù)值的物流、熱量平衡數(shù)據(jù)建立裝置設計數(shù)據(jù)模型,保氫氣0.055丙二烯0.016甲烷0.00890.411證建立的模型與設計工況吻合。在此基礎上,根據(jù)實際數(shù)據(jù)對模型進行修正,利用 Aspenplus v70.027碳四0.00263×10-6中 caculator的 Input變量讀取實際生產的工業(yè)數(shù)表2模型輸入數(shù)據(jù)變量輸人數(shù)據(jù)變量輸人數(shù)據(jù)進料量/(th-1)36.16丙烷產品采出605E1塔塔釜進料溫度℃605E2塔頂壓力/MPa進料壓力/MP2.7605E2塔壓差/MPa0.084605El塔頂壓力/MPa605E2不凝氣流量/(t·h-1)605EI塔壓差/MPa丙烯中內烷的質量分數(shù),%進料板位置605E1塔第38板丙烷中丙烯的質量分數(shù),%丙烯產品采出605E2塔第11板表3模型計算結果項目計算值實際值計算值值605E1塔頂溫度/℃43.0605F2塔釜溫度/℃605E塔釜溫度/℃丙烯產品流量/(t·h-1)31.30循環(huán)丙烷采出量/(th)3.74塔頂不凝氣流量/(t·h-1)605E1回流量/(t·h-)605E2回流量/(t·h-)435.74605E2塔塔頂溫度/℃605E2回流量溫度/℃34.9模型模擬結果和現(xiàn)場數(shù)據(jù)吻合良好,模型能3對丙烯精餾塔的實際操作參數(shù)進行模擬分析夠用于預測實際生產過程、研究相關操作變量對3.1進料流量對塔頂丙烯產量和塔釜丙烷中丙產品質量指標和能耗的影響,指導裝置參數(shù)優(yōu)化烯含量的影響表4為進料量變化的計算結果。表4進料量變化的計算結果進料負荷/塔釜丙烷中丙塔頂丙烯再沸器丙烯產量/回流量(t·h-1)烯含量(w),%純度,%負荷/MW負荷/MW(th-1)回流比0.6799.6538.6625.76421.66.3726.670.9738.621.8399.6538.2.329999999999425.6528.47427.7615.0343231.15434.613.9599.6538.5932.9439.6413.3633.74442.32從表4可看出,在進料組成一定,塔釜加越大;丙烯產品V中國煤化工良好的熱負荷受限,并且維持塔頂丙烯產品純度一定線性變化關系CNMHG料量的時,隨著進料負荷的增加,循環(huán)丙烷中丙烯濃增加,所需的回流比呈下降趨勢,冷凝器負荷度增加,且進料負荷越高,丙烯損失增加幅度略有降低。乙烯工業(yè)第24卷若在進料量增加時,維持丙烯產品純度及丙塔頂丙烯產量烷中丙烯的濃度不變,計算結果見表5從表5可看出,要同時滿足丙烯產品純度及丙烷中丙烯的濃度要求,隨著進料量的增加,需加答22塔釜丙烷中丙烯損失器10大再沸器和冷凝器的負荷,同時提高回流量,回流0232342362382402比的變化不如塔釜加熱負荷一定時變化顯著,但進料負荷h2)隨著進料量的增加,呈上升趨勢。圖2進料負荷對丙烯產量及塔釜丙烷中將表4和表5結合分析可知,當?shù)拓摵蛇M料時,丙烯含量的影響可適當提高回流比,降低塔釜丙烷中丙烯含量表5進料量變化的計算結果進料負荷/塔釜丙烷中丙塔頂丙烯再沸器冷凝器丙烯產量回流量(1·h1)烯含量(),%純度,%負荷/MW負荷/MW(t·h-1)回流比301.599.6534.4934.1525.73372.4614.481.5386.711.536.7836.4214.571.599.6537.9228.44415.7514.62430.525671.540.191.599.6541.32890231.13460.7414.8076.5532.1.599.65-44.3733.89508.7515.01當進料量達到38th時,要同時滿足丙烯產烯的含量會升高。品純度及丙烷中丙烯的濃度要求,所需的回流量3.2進料組分對丙烯產品產量和塔釜丙烷中丙需達到492t/h,已超過塔設計的要求。在計算過烯含量的影響程中發(fā)現(xiàn),要同時滿足丙烯產品純度及丙烷中丙丙烯精餾塔進料組成隨裂解原料的變化而變烯的濃度要求,因受塔自身限制,丙烯精餾塔進料化,丙烷含量(w)通常在6%~17%的范圍內變流量有一最大值。當進料流量超過最大值時,要化。丙烷含量的變化勢必會導致塔內部分離效果保持丙烯產品純度,此時就要降低丙烯收率,使得的變化。塔釜再沸器負荷為39MW,且在保證丙較多的丙烯隨丙烷采出,從而引起丙烷中的丙烯烯產品純度為9965%條件下,在模型中通過靈敏含量增加。計算結果與生產實際相吻合,在實際度分析尋找進料組分的變化對丙烯產量以及塔釜生產中當進料負荷超過38th時,塔釜丙烷中丙損失的影響,計算結果見表6表6進料組分發(fā)生變化的計算結果進料中丙烯進料中丙烷塔釜丙烷采塔釜丙烷中丙烯產量回流比凝器含量(w),%含量(),%出量/(t·h1)丙烯含量(u),%(th1)負荷MW91.41813.44538.81690.413.52331.9838.8123.91231.59113.77338.8083.3114.I1985.4114.493.47514.483-38.7923.53029.25114.86638.78417.493.584」中國煤化工—-8從表6可看出,進料中丙烷的含量對塔釜丙Uh時CNMH維持丙烯產品純烷中丙烯濃度的影響很大。進料中丙烷含量越度為99.65%及丙烷中丙烯的濃度為1.5%的情高,塔釜丙烯損失越大。表7為當進料負荷為37況下的計算結果。第24卷鐘英等.丙烯精餾系統(tǒng)模擬與優(yōu)化表7進料組分發(fā)生變化的計算結果井料中丙烯進料中丙烷塔釜丙烷釆丙烯產量再沸器凝器含量(v),%含量(v),%出量/(t·h)(t·h-1)回流比負荷/MW負荷/MW91.4l32.39614.51242,11641.93342.21910.493.84942.30342.1124.60630.88215.32642.414-42.21630.12584.415.74342.46142.25183.416.12229,37016.12242.44942.2346.50016.32142.424注:進料負荷37th從表7可知,進料組分發(fā)生變化時,進料中表8丙烯和丙烷產品純度對再沸器、冷凝器負荷的影響丙烷含量越高,丙烯產量越低,回流比增大,冷塔頂丙烯丙烷中丙烯冷凝器純度,%含量(u),%負荷/MW負荷/MW凝器負荷減小。但無論組分如何變化,再沸器99.600.52.22負荷和冷凝器負荷變化均較小,此時滿足塔頂-45.75丙烯產品質量要求主要是通過加大塔釜丙烷的99.60122341,6042.02采出量41.003.3丙烯和丙烷產品純度的改變引起的再沸器、99,6039.67冷凝器負荷的變化53.83(1)在負荷一定的條件下丙烯和丙烷產品純99.65-47,08度對再沸器、冷凝器負荷的影響。對丙烯和丙烷產品純度的改變引起的再沸99.6541.6942.11器、冷凝器負荷的變化做靈敏性分析研究的主要40.71目的是嘗試找到產品純度(塔頂和塔底)與冷凝器3.599.6539.80及再沸器負荷之間的關系。丙烯精餾塔是耗能大48.7249.14戶,此靈敏性分析研究可為產品純度和能耗之間99.7099.70平衡的優(yōu)化提供指導。以進料負荷39Uh為例分99.7043.0343.46析研究結果見表8從表8可看出,塔頂丙烯純度以及塔釜丙烷41.5699.7041.0341.46中丙烯的濃度是影響能耗的關鍵參數(shù)。通過模擬計算在進料流量為36t/h時,如果表9進料量為36th時模擬計算結果將丙烯產品純度控制為965%,塔釜丙烯損失沸器負器采出量烯含量(x),含量從1%改為2%來計算(結果見表9),再沸器、冷(kg·h-1)39,9039.50340368.06凝器負荷分別可節(jié)省3.95MW,而塔釜丙烯損失3.85由33.64kg/h增加到68.06kg/h。經過能量換(2)在不同進料負荷條件下丙烯和丙烷產品算1.48th的低壓蒸汽可提供1MW的負荷,因純度對再沸器、冷凝器負荷的影響。此3.95MW的再沸器負荷等于節(jié)省了5.85t/h圖3為不同進料負荷下塔釜丙烷中丙烯含量的低壓蒸汽。低壓蒸汽價格為119.8元/t,丙烯對冷凝器負荷的影響,圖4為不同進料負荷下塔市場價格為1100,可算出調整后產生的經釜丙烷中丙烯含中國煤化工濟效益為333元/h。從以上計算結果看,適當放從圖3、圖YHCNMHG,要降低寬塔釜丙烷中丙烯的濃度可降低能耗,增加經濟再沸器和冷凝器負荷,在保持塔頂丙烯純度不變效益。的條件下,需進一步放寬塔釜丙烷中丙烯的含量。30乙烯工業(yè)第24卷減少塔釜采出量,逐漸減小丙烯產品采出量,適當51進料負荷為39th進料負荷為36W降低冷凝器及再沸器的負荷,維持丙烯產品中丙烷濃度不變,盡可能將循環(huán)丙烷中丙烯濃度控制在較低值,充分回收丙烯產品。在高負荷的情況下(大于37th),負荷受塔自身的限制,此時可維3io-1s2025303540°45持回流比不變,為保持丙烯產品的純度,可放寬塔塔釜丙烷中丙烯含量(w),%釜丙烷中丙烯含量(w)至3%-4%,同時可節(jié)約圖3不同進料負荷下塔釜丙烷中低壓蒸汽的用量丙烯含量對冷凝器負荷的影響(2)在實際操作中,操作人員通常以丙烯進料負荷為39th精餾塔塔頂丙烷的含量和塔釜丙烯的含量作為進料負荷為36th調整工藝參數(shù)的依據(jù)。為保證產品質量,一般將丙烯產品的純度控制在99.65%~99.70%,以避免因進料流量、進料組成的波動而影響丙385-1015202530354045烯產品的質量。若要避免生產超純丙烯產品,塔釜丙烷中內烯含量(w).%降低操作費用,就要根據(jù)601D出口在線分析圖4不同進料負荷下塔釜丙烷中儀中丙烯含量的變化來推測丙烷含量的變化及丙烯含量對再沸器負荷的影響時調整工藝操作參數(shù)。在進料流量穩(wěn)定的情況下,進料中丙烷含量上升,減小丙烯的產出量,結論適當提高回流量,提高回流比,可保持塔釜加熱1)當進料負荷在34~37Uh之間變化時,可不變,通過加大塔釜丙烷的采出量,控制丙烯產確?；亓鞅瓤刂圃?4~15,相應提高回流量和采品質量。出量,調整冷凝器和再沸器負荷,盡量將丙烯產品純度控制在99.60%~99.65%,將塔釜丙烷中丙參考文獻烯含量(w)控制在約2%。若進料負荷低(小于1]李克明,葉貞成丙烯精餾過程模型及模擬優(yōu)化J33t/h),可增大回流比,將回流比控制在15-16,化工進展,2010,29(4):3-5ooooooooeoeoooeoeoooooooooooooooeOeoOcOooCoOoOoOOoooOoooooooeoOoOeoOOoOCooOCOOODOoooo乙在全球最大兩乙烯裂解裝置制造商或將合并據(jù)國外媒體5月28日報道,法國工程公司德希尼布( Technip)目前正在以3億美元的價格收購美國紹爾集團的能源和化學品業(yè)務部斯通韋伯斯特(Sone& Webster)過程技術公司。此項收購案將把全球最大的兩個乙烯裂解裝置制造商合并。收購完成后,行業(yè)壟斷將進一步加劇。據(jù)了解,目前全球260套裂解裝置中的120套都是由斯通韋伯斯特公司設計或制造的。此外,許多聚合物生產廠包括聚乙烯廠也是由該公司設計或制造的。這筆3億美元的交易還包括紹爾集團在其與?？松篮醯暮腺Y企業(yè)貝格許可( Badger licensing)公司中所故許可八司主要為用戶提供包中國煤化工括苯乙烯和雙酚A等在內的芳烴產品生產技術。此外,德希能源和精煉業(yè)務相CNMHG關的技術,如氣液轉化及催化裂解技術等。摘自《中國化工報》2012-06-05