MTBE裝置甲醇回收塔模擬優(yōu)化

陳婷婷

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

關(guān)鍵詞：MTBE；流程模擬；甲醇回收；Aspen Hysys

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ223 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

本文中采用Aspen Hysys軟件對(duì)某廠MTBE裝置甲醇回收塔進(jìn)行模擬研究，嘗試在保證餾出口質(zhì)量的前提下降低塔底蒸汽消耗，分別對(duì)塔溫控制、塔壓控制和回流溫度控制這3個(gè)因素進(jìn)行分析，尋找調(diào)整前回流比降低后，塔頂循環(huán)甲醇中水含量經(jīng)常出現(xiàn)>0.5%（wt）的情況的原因，解決循環(huán)甲醇的質(zhì)量不滿(mǎn)足工藝指標(biāo)要求的情況。通過(guò)模擬得到了優(yōu)化的工藝參數(shù)，為同類(lèi)裝置的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了重要依據(jù)。

1 工藝流程模擬

某廠MTBE甲醇回收塔進(jìn)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(jié)果

建立模型所用的數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果見(jiàn)表1及表2。

在設(shè)定進(jìn)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(shù)后進(jìn)行模擬計(jì)算，然后將模擬結(jié)果與實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比：

工況1的模擬結(jié)果中，最大誤差為塔頂循環(huán)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(jié)果中，最大誤差為塔頂循環(huán)甲醇流量16t/h，誤差率也僅為1.45%，其余各參數(shù)誤差率均小于1.0%，此結(jié)果證明了此模型能夠較準(zhǔn)確地對(duì)甲醇回收塔的實(shí)際工況進(jìn)行模擬。

3 新工況分析

選擇“降回流后-工況2”作為基礎(chǔ)工況，分別從塔溫、回流溫度、塔壓3個(gè)控制參數(shù)進(jìn)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(lái)調(diào)節(jié)塔底溫度。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，此種控制方法不能對(duì)全塔的溫度分布進(jìn)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(dāng)塔底壓力達(dá)到平衡時(shí)，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(fù)荷增加，導(dǎo)致整個(gè)塔的平均溫度提高，在其他操作條件不變的情況下，就會(huì)造成塔頂循環(huán)甲醇水含量增加。

對(duì)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(fù)荷就會(huì)相應(yīng)減少，塔板壓降減小，從而導(dǎo)致塔底壓力減小，共沸物沸點(diǎn)降低，塔底溫度降低。而此時(shí)如果增加再沸器蒸汽用量，塔負(fù)荷會(huì)有所增加，塔底壓力升高，共沸物沸點(diǎn)（塔底溫度）略有提高，但整個(gè)塔的操作溫度升高，就會(huì)造成塔頂水含量增加。

（2）塔溫控制建議

通過(guò)了解發(fā)現(xiàn)，C-103設(shè)計(jì)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(jí)控制。此種控制方法可避免塔底溫控制的不足，可對(duì)整個(gè)塔的操作溫度進(jìn)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(jí)控制。

（3）塔溫控制模擬分析

模型中，以“工況-2”為基礎(chǔ)工況，選取進(jìn)料板上第二塊塔板溫度為溫度控制點(diǎn)，并模擬其溫度變化對(duì)塔關(guān)鍵參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

從表2中可得出以下結(jié)論：

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

②溫控點(diǎn)降低6℃后，塔底貧醇水甲醇濃度開(kāi)始增加，降低8℃后，塔頂循環(huán)甲醇流量開(kāi)始明顯減少，降低9℃時(shí)，塔底貧醇水甲醇濃度降低至93.42%，塔底頂循環(huán)甲醇流量減少至0.3t/h，此時(shí)，已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

③最佳的溫控點(diǎn)溫度為較“工況-2”降低4℃。此時(shí)循環(huán)甲醇水含量有了明顯下降，同時(shí)，塔底貧醇水濃度沒(méi)有發(fā)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(huì)增加塔操作成本，所以分析塔頂壓力從50Kpag至100Kpag時(shí)，塔頂循環(huán)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(huán)甲醇水含量。但塔壓增大的同時(shí)他的操作成本，尤其是塔底再沸負(fù)荷會(huì)增加，所以不建議增加塔壓。

3.3 回流溫度分析

在基礎(chǔ)工況中，保持其他控制參數(shù)不變的情況下，回流溫度從35℃增加至45℃，模擬結(jié)果顯示，在此溫度變化范圍內(nèi)，回流溫度的變化對(duì)循環(huán)甲醇水含量影響不大，都沒(méi)有超過(guò)或低于0.29%，塔底再沸負(fù)荷相差僅68kW。

所以，回流溫度按現(xiàn)控制方案進(jìn)行控制即可。

結(jié)語(yǔ)

（1）由模擬結(jié)果可知裝置投用靈敏板溫度與塔底蒸汽流量的串級(jí)控制，溫度控制值為“工況-2（12月20日裝置提供，101℃）”的基礎(chǔ)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(shí)，回流量每降低0.5t/h，靈敏板溫度控制值減小0.5℃。回流量降低至6t/h后，要注意塔底貧醇水純度是否滿(mǎn)足工藝指標(biāo)要求。

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