第43卷第7期應(yīng)用化工Vol.43 No. 72014年7月Applied Chemical IndustryJul. 2014%應(yīng)用技術(shù)g氯乙烯精餾過程Aspen模擬韓飛(長安大學(xué)理學(xué)院,陜西西安710064 )摘要:運用化工流程模 擬軟件Aspen Plus對氣乙烯 精餾裝置低沸塔和高沸塔的操作變量進(jìn)行靈敏度分析。結(jié)果顯示,低沸塔進(jìn)料位置在第二塊板時比之前第八塊板可以得到更高純度的餾出液,低沸塔餾出比由0.25優(yōu)化到0.3,回流比由0.5優(yōu)化到0.8。高沸塔最終優(yōu)化結(jié)果為第四塊板進(jìn)料,餾出比從0.93優(yōu)化到0.95,回流比從0.8優(yōu)化到0.9。關(guān)鍵詞:氯乙烯精餾;模擬;優(yōu)化中圖分類號:TQ 014文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文 章編號:1671 - 3206( 2014 )07 - 1356 -03The distillation process of vinyl chloridesimulated by AspenHAN Fei( Collge of Science , Chang' an University ,Xi' an 710064 , China )Abstract :Though Aspen Plus software , the analysis of operating variables ’sensitivity about vinyl chloridedistillation device shows that :as for low boiling tower , feeding in second plate can get higher purity thanthe eighth plate ; ditillatle ratio should be optimized from 0. 25 to 0.3;eflux ratio can be improved from0.5 to 0.8. While , high boiling tower' s results shows that : feeding in the fourth plate is optimal , ditillateratio should rise from 0. 93 to 0.95 and reflux ratio from0.8 to0. 9.Key words :vinyl chloride distillation ; simulation; optimization近些年來,隨著工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,市場對聚氯算的物性的精確度10],甚至?xí)绊懙侥M結(jié)果的精乙烯(PVC)的需求快速增加,應(yīng)用范圍也在逐步提確程度。AspenPlus軟件提供的有通用化學(xué)方程高,國內(nèi)的PVC產(chǎn)量已經(jīng)逐漸不能迎合市場的需(UNIQUAC)、有規(guī)雙液方程(NRTL)以及威爾遜方求1，而改良生產(chǎn)PVC的裝置成為--個可行的突破程( Wilson)。該體系的分離模擬計算,以上3種?？?]。在生產(chǎn)PVC的時候,尤其是氯乙烯的精餾，型 都適用，而利用NRTL模型計算的結(jié)果最佳。是非常關(guān)鍵的一個過程3。以往的科學(xué)家為了討表1低沸塔及高沸塔輸入數(shù)據(jù)論不同的熱力學(xué)模型,用了很多不同的化工流程模Table 1 The input data of low boiling tower andhigh boiling tower擬軟件,做了精餾塔物料衡算及精餾塔熱量的衡算[47],可極少有人對操作參數(shù)是否會影響整個系統(tǒng)項目低沸塔高沸塔做出研究分析。塔板數(shù)/塊本文將以化工過程模擬軟件AspenPlus為工冷凝器Partial-VaporTotal再沸器.Kettle具,研究氯乙烯分離工藝,建立粗氯乙烯的流程模擬回流比0.50.8系統(tǒng)[89]。分析討論操作參數(shù)是否會影響整個系統(tǒng)。餾出物與進(jìn)料比0.250.931精餾塔的模擬分析進(jìn)料位置/塊.恰當(dāng)?shù)倪x擇- - 個熱力學(xué)模型,可以大大提高計中國煤化工0.2YHCNMH G收稿日期:2014-04-02修改稿日期:2014-05-15基金項目:陜西省自然科學(xué)基金(2013gm5013)作者簡介:韓飛( 1991 - ), 男,陜西西安人,長安大學(xué)在讀碩士研究生,師從王虎教授,從事工程力學(xué)的研究。電話:13809155931 ,E - mail:674623368@ qq. com通訊聯(lián)系人:王虎,長安大學(xué)理學(xué)院教授,主要研究工程力學(xué)。第7期韓飛:氯乙烯精餾過程ASPEN模擬1357圖1為氯乙烯精餾工藝流程簡圖。r1T2一5>B0回中一中圖1精餾塔 工藝流程圖Fig. 1 The process flow diagram of disillation column粗氯乙烯首先進(jìn)人低沸塔(TI),從塔釜輸出經(jīng)99.0緩沖槽( B )進(jìn)人高沸塔( T2)。進(jìn)料液中VC摩爾分98.598.0數(shù)為98. 76% ;重組分為1,2-二氯乙烷( EDC),摩爾97.5分?jǐn)?shù)為0.53%;輕組分為乙炔( C2H2 ),摩爾分?jǐn)?shù)97.0為0.11%;其余為水。其中C2H2等低沸點雜質(zhì)通* 96.5過T1首先從塔頂被采出,EDC等高沸點雜質(zhì)經(jīng)高96.095.5沸塔從塔釜吸收，最后精VC由高沸塔塔頂產(chǎn)出。95.0 L使用AspenPlus中的靈敏度分析模塊,可以方便的0.60.8確定過程對關(guān)鍵操作變量和設(shè)計變量的對應(yīng)關(guān)系。低沸塔餾出比和塔釜氯乙烯}摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線Fig.3 Relation between distillate to feed ratio and VC content其中涉及到的靈敏度參數(shù)有回流比R、餾出比D/Fat the tower bottom for the low-boiler tower以及進(jìn)料位置F。1.1.3回流比R規(guī)定塔板數(shù)和進(jìn)料位置,回流比1.1低沸塔 靈敏度分析增加,將導(dǎo)致塔釜溫度降低影響塔底產(chǎn)品的純度;減1.1.1 餾出比和塔頂氯乙烯摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系 由小回流比R,會導(dǎo)致氣液相間傳質(zhì)推動力減小，無法圖2可知，隨著餾出比的增加,塔項氯乙烯摩爾分?jǐn)?shù)保證產(chǎn)品質(zhì)量,低沸塔選定在第二塊板進(jìn)料,對冷凝快速上升,并在0. 3處達(dá)到最高,之后氯乙烯含量趨器再沸器換熱量的靈敏度分析表明,最佳回流比為).8。于穩(wěn)定,不再增加。1.1.4 進(jìn)料位置F隨著進(jìn)料板的位置下降,塔釜99.60VCM含量逐漸增加,塔頂VCM含量逐漸減小，但再99.55沸器熱負(fù)荷逐漸增加。因此,在保證塔釜出料純度的前提下,盡量降低低沸塔的操作費用,選擇在第二99.50塊塔板進(jìn)料是最合適的。生99.451.2 高沸塔靈敏度分析99.401.2.1 D/F和高沸塔塔頂氯乙烯摩爾分?jǐn)?shù)關(guān)系99.35見圖4。10099.300.20.41.099.999 95D/F圖2低沸塔餾出比和塔頂氯乙烯摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線99.999 90Fig.2 Relation between distllate to feed ratio and VC content是999985at the tower top for the low-boiler tower1.1.2 餾出比和塔釜出料氯乙烯摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系中國煤化工見圖3。由圖3可知,隨著餾出比增加,塔釜VC的摩爾;YHCNM HG99.9997分?jǐn)?shù)短暫的.上升,D/F =0.3時達(dá)到最大值,然后隨0.75 0.800.85 0.90 0.95 1.0著D/F的增大而不斷減小。故餾出比0.3時為最圖4高沸塔餾出比和塔頂氯乙烯摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線Fig.4 Relation between distillate to feed ratio and VC content佳。at the tower top for the high-boiler tower1358應(yīng)用化工第43卷由圖4可知,餾出比的增加導(dǎo)致塔頂純度先線塔進(jìn)行了模擬分析。結(jié)果表明,低沸塔進(jìn)料位置在性增加,在D/FO. 95時達(dá)到最大值,之后下降。故第二塊板時最佳,餾出比由0.25優(yōu)化到0.3,回流.而最佳餾出比取0.95。比由0.5優(yōu)化到0.8;高沸塔優(yōu)化為第四塊板進(jìn)料，1.2.2 高沸塔回流比 回流比增加,塔頂VCM純餾出比從0.93優(yōu)化到0.95?；亓鞅葟?.8優(yōu)化到度提高,塔釜出料VCM含量逐步降低,相應(yīng)的再沸0.9。器和冷凝器的換熱量也逐漸增大。但回流比大于參考文獻(xiàn):0.9之后,塔頂出料VCM純度變化不大,而冷凝器和再沸器負(fù)荷增加較多。考慮到減少高沸塔的操作[1] 錢伯章,朱建芳.聚氯乙烯的市場分析和技術(shù)進(jìn)展費用,選取0.9作為最佳回流比。[ J].中國氯堿,2005( 11):1-5.1.2.3 高沸塔進(jìn)料位置 塔頂氯乙烯濃度在進(jìn)料[2]劉志強(qiáng).如何看待電石法PVC 發(fā)展[ J].聚氣乙烯,2006( 6 ):45-46.位置大于第四塊板以后趨于穩(wěn)定,且在第四塊板處[3]王伯英.聚氯乙烯大全(第二卷)[M].北京:化學(xué)工業(yè)達(dá)到最大,故取第四塊板為高沸塔進(jìn)料位置。出版社, 1985.2模擬優(yōu)化結(jié)果[4]王文慶,李延輝. Aspen軟件在大型聚乙烯裝置上的應(yīng)模擬優(yōu)化結(jié)果見表2。用[ J].合成樹脂及塑料,2004 ,21( 3 ):4346.表2低沸塔及 高沸塔優(yōu)化結(jié)果[5] 楊國恒,彭昌軍,何秉忠.氯乙烯精餾塔的計算[ J].武Table 2 Low boiling tower and high tower' s漢化工學(xué)院學(xué)報, 1999 ,21( 4 ):13-16.optimization results.6]吳雪妹.氯乙烯精餾中低沸塔系統(tǒng)的物料衡算電算法項目優(yōu)化前優(yōu)化后[ J].聚氯乙烯,2001( 1 ):49-56.低沸塔進(jìn)料板位置/塊827]廖麗華.氯乙烯精制裝置流程模擬[ J].氯堿工業(yè)，1994( 11 ):22-23.低沸塔餾出比0.25[8] 趙琛琛.工業(yè)系統(tǒng)流程模擬利器Aspen Plus[ J ].電站低沸塔回流比0.50.8系統(tǒng)工程,2003,19( 2 ):56-58.高沸塔進(jìn)料板位置/塊[9]謝安俊,劉世軍,張華巖,等.大型化I流程模擬軟件高沸塔餾出比0.930.95Aspen Plus[ J].石油與天然氣化工, 1995 ,24( 4 ):247-高沸塔回流比251.[ 10]戚一文,放運進(jìn).物性估算在ASPEN PLUS軟件中的3結(jié)論應(yīng)用[ J].浙江化工,2007 ,38( 1 ):9-11.應(yīng)用AspenPlus對氯乙烯精餾的低沸塔和高沸《應(yīng)用化工》論文被引頻次排行(中國知網(wǎng))1.吸附法處理重金屬廢水的研究進(jìn)展6.聚苯胺及其復(fù)合材料研究現(xiàn)狀李江，甄寶勤汪曉芹,廖曉蘭,周安寧,李侃社2005年10期4-7,13頁[下載次數(shù):1323 1被引頻次:95 ]2001年01期6-10頁[下載次數(shù):557 1被引頻次:73 ]2.水處理絮凝劑的研究進(jìn)展7.環(huán)氧改性水性聚氨酯涂料的合成研究何慧琴,童仕唐姜守霞,孫威,周照毅2001年06期16-18頁[下載次數(shù):3941被引頻次 :95 ]2003年05期19-23頁[下載次數(shù):558 | 被引頻次:68 ]3.阻燃劑的發(fā)展現(xiàn)狀和開發(fā)動向8.陽離子活性殺菌劑的合成進(jìn)展及其結(jié)構(gòu)與殺菌力的關(guān)系夏俊,王良芥,羅和安張長榮,金聰玲2005年01期3-6頁[下載次數(shù):1571 | 被引頻次:93 ]1997年03期3-9,15頁[下載次數(shù):3491被引頻次:68 ]4.新型無鹵阻燃劑的研究進(jìn)展9.麻瘋樹油制備生物柴油的酯交換工藝研究汪存東,王久芬周慧,魯厚芳,唐勝偉,梁斌2003年04期18-21頁[下載次數(shù):921 1被引頻次:92 ]2006年04期45-48頁[下載次數(shù):6911被引頻次:67 ]5.天然色素的提取及其生理功能10.1中國煤化工:的研究徐清海,明霞唐樹HCNMHG2005年05期10-12,15頁[下載次數(shù):13051被引頻次:85 ]2007年01期27-29,33頁[下載次數(shù):6461被引頻次:65 ]