苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)精餾塔研究

摘 要：本文通過(guò)對(duì)于烴化系統(tǒng)中精餾塔模擬結(jié)果與設(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)于精餾塔進(jìn)行了深入的研究。在選擇了較為適宜的相關(guān)操作之后，對(duì)于精餾塔的節(jié)能進(jìn)行了深入的探索，希望能給予相關(guān)工作者一些有效的參考。

關(guān)鍵詞：苯酚丙酮裝置;精餾塔;節(jié)能降耗

作為重要的化工生產(chǎn)原料，苯酚丙酮在這其中發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)，在苯酚丙酮工藝中，異丙苯法苯酚丙酮的生產(chǎn)工藝的使用在其中占據(jù)著重要地位。在世界的苯酚產(chǎn)量中，90%以上都是根據(jù)使用異丙苯法苯酚丙酮的生產(chǎn)工藝來(lái)進(jìn)行產(chǎn)出的。這種方法需要具體的操作進(jìn)行支持，同時(shí)擁有很多優(yōu)點(diǎn)。但是由于其操作流程較為復(fù)雜，反應(yīng)過(guò)程也較為繁瑣，這就會(huì)造成工藝流程較長(zhǎng)，技術(shù)難度相對(duì)較大的問(wèn)題。

1 烴化流程闡述

苯酚丙酮裝置的主要原料為苯和丙烯，通過(guò)分子篩催化劑能夠作用反應(yīng)出異丙苯，異丙苯通過(guò)進(jìn)行系統(tǒng)的操作，最終得到想要產(chǎn)出的產(chǎn)品，即苯酚丙酮。這一裝置在整體上分為四個(gè)單元部分，分別為：烴化、氧化、精制、回收四個(gè)單元部分組成，本文重點(diǎn)對(duì)于苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)中的精餾塔進(jìn)行研究，因此，先對(duì)于烴化系統(tǒng)的流程進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，在下文中將進(jìn)行詳細(xì)的呈現(xiàn)。

通過(guò)使用氯化鋁作為其中的催化劑，HCl氣體作為助催化劑，通過(guò)將精制的苯和丙烯放入烴反應(yīng)器之中，使異丙烯以及多烷基烴化物得以順利的轉(zhuǎn)化出來(lái)。在其中的異丙烯以及多烷基烴化物之中就包括二異丙苯與三異丙苯等，在經(jīng)過(guò)烴化反應(yīng)液和精制系統(tǒng)的有效循環(huán)之后二異丙苯與三異丙苯可進(jìn)入到轉(zhuǎn)位烴化器之中，同時(shí)，通過(guò)使用高濃度的催化劑絡(luò)合物進(jìn)行充分的轉(zhuǎn)位烴化反應(yīng)，對(duì)于反應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的觀察，反應(yīng)液中的異丙苯濃度得到了上升，就可以通過(guò)沉降等手段進(jìn)行催化劑的分離，再通過(guò)水洗和堿洗等相關(guān)環(huán)節(jié)，可以有效的使其進(jìn)入到精制的系統(tǒng)之中[1]。

將涉及到的相關(guān)產(chǎn)物以及反應(yīng)系統(tǒng)中產(chǎn)出的微量乙苯和高沸物反應(yīng)液送入到苯塔（CT-401）之中。同時(shí)將未反應(yīng)苯從塔頂進(jìn)行有效的切割分離，送至苯精制塔（CT-103）中進(jìn)行循環(huán)。再將各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)出的產(chǎn)物進(jìn)行分別送出。例如：側(cè)向切割乙苯、塔底液分別送入到乙苯塔（CT-502）和異丙苯精制塔中，其中，異丙苯精制塔在塔頂之中能夠得出精制異丙苯在進(jìn)行氫化工段的送入。塔底液的送出流程如下：首先，先將塔底液進(jìn)行多聚物閃蒸塔的送入，使多聚物閃蒸塔能夠在塔頂之中得到二異丙苯與三異丙苯，在得到二異丙苯與三異丙苯之后，再將塔底液送回至轉(zhuǎn)位烴化器之中?？蓪⑺赘叻形镞M(jìn)行燃料油槽的送至，乙苯塔能夠在塔頂?shù)玫较鄳?yīng)的物質(zhì)之后進(jìn)行燃料槽的送至。其中，主要針對(duì)于異丙苯進(jìn)行塔底液的循環(huán)最后送至苯塔之中[2]。

2 在苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)中對(duì)精餾塔的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行研究

2.1 模擬設(shè)計(jì)軟件分析

苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)進(jìn)行蒸餾塔研究可通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行有效的模擬分析。此計(jì)算機(jī)軟件可通過(guò)中文表格的形式進(jìn)行編輯頁(yè)面的輸入，這種方式具有良好的簡(jiǎn)便性，使用十分便利。在使用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入之后，能夠在內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的形成，這樣可以通過(guò)參考數(shù)據(jù)直接進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的計(jì)算。同時(shí)可以將計(jì)算好的結(jié)果進(jìn)行多種語(yǔ)言的存儲(chǔ)，使其便于查找和觀看。同時(shí)，還能直接顯示在屏幕之中。相關(guān)模擬人員可以通過(guò)對(duì)于其結(jié)果進(jìn)行打印，促進(jìn)相關(guān)組成分布圖的繪制工作效率得到良好的提高。同時(shí)，該計(jì)算機(jī)軟件的突出優(yōu)勢(shì)就在于其具有的自動(dòng)錯(cuò)誤檢測(cè)的功能，同時(shí)通過(guò)提供線上的幫助平臺(tái)，使用戶能夠?qū)τ谲浖M(jìn)行深入的了解，對(duì)于軟件的整體應(yīng)用更加的方便。本軟件主要針對(duì)于一些復(fù)雜塔進(jìn)行相關(guān)的模擬計(jì)算，通過(guò)采用新松弛法的方法，使其在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中更加的便利，促使其收斂速度、穩(wěn)定性得到很大程度上的提升。本軟件的精餾過(guò)程最多可進(jìn)行24個(gè)組份，150塊理論板數(shù)。

要對(duì)于定塔的的相關(guān)要求作出明確的規(guī)定，對(duì)于整個(gè)精餾過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，這樣才能夠得出較為精確的沿塔內(nèi)部的各板流率、溫度以及相關(guān)組成的系統(tǒng)分布。同時(shí)，該計(jì)算機(jī)軟件還可以對(duì)于實(shí)際的精餾塔的具體操作情況進(jìn)行校核，同時(shí)，提出較為專業(yè)的改造意見(jiàn)，使其整體設(shè)計(jì)方案更具有優(yōu)化性。

2.2 精餾塔的模擬計(jì)算方法

它的模擬計(jì)算主要強(qiáng)調(diào)對(duì)于已知的進(jìn)料狀態(tài)、位置、組成和精餾塔的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)通過(guò)數(shù)學(xué)和熱力學(xué)模型，對(duì)全塔各板進(jìn)行對(duì)應(yīng)的計(jì)算，最終得出其溫度、組成分布、各股物流等等的相關(guān)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行計(jì)算方法的選擇和計(jì)算結(jié)果的分析中，物系極性的強(qiáng)弱對(duì)于整個(gè)計(jì)算的可靠性來(lái)說(shuō)具有重要的影響。通常，烴化系統(tǒng)精餾塔一般為非極性物系。

目前較為常用的模擬計(jì)算方法一般是通過(guò)對(duì)于各理論板建立M即物料平衡方程、E即相平衡、S即分子分?jǐn)?shù)加合方程以及H（能量平衡）進(jìn)行求解。針對(duì)于不同的分離過(guò)程，所使用的求解方法也有所不同。通過(guò)新松弛法，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)于塔的模擬計(jì)算[3]。因?yàn)闊N化系統(tǒng)中主要涉及到的組分就是烴類物質(zhì)，因此，對(duì)于物質(zhì)的氣液平衡以及相關(guān)的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算可以采用狀態(tài)方程法進(jìn)行分析。

2.3 精餾塔的模擬計(jì)算結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)于分離過(guò)程計(jì)算方法的明確，對(duì)于熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算方法和組份同樣進(jìn)行了相關(guān)的確定，這樣可以使整個(gè)精餾塔的模擬分析得到順利的開(kāi)展。

文中主要分析了通過(guò)對(duì)于苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)的有效利用，將各個(gè)精餾塔進(jìn)行的模擬研究，對(duì)于其結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。其中，進(jìn)行精餾塔的模擬研究具體分析如下：

通過(guò)對(duì)于進(jìn)料不同、位置不同、回流比不同、塔頂采出量不同、側(cè)線采出量不同理論板數(shù)的不同以及操作溫度和壓力等相關(guān)情況的不同，將其進(jìn)行系統(tǒng)的劃分，并在不同的情況下，觀測(cè)出精餾塔的分離效果。通過(guò)對(duì)于模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行有效的分析，能夠?qū)τ诰s塔的操作技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化，同時(shí)，對(duì)于相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量的研究以及節(jié)能降耗的整體操作方法提供有效的依據(jù)和參考。

下文是具體的結(jié)果分析，因文章的篇幅有限，主要針對(duì)于CT-401、CT-402以及CT-502的部分結(jié)果進(jìn)行分析。

2.3.1 CT-401塔的分析

CT-401即為烴化系統(tǒng)中的苯塔，在從塔頂進(jìn)行切割未反應(yīng)苯循環(huán)進(jìn)行送至苯精制塔，將側(cè)線的切割乙苯送至乙苯塔之中，塔底液送至異丙苯精制塔之中。通過(guò)對(duì)于CT-401塔的模擬結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，能夠得出他定的溫度相對(duì)于設(shè)計(jì)值要較高一些，塔底的溫度值要比設(shè)計(jì)值略低一些。通過(guò)對(duì)于回流比的情況進(jìn)行分析，從整體上看，要想使分離的要求得到有效的保障，回流比應(yīng)盡可能的減小，目前來(lái)說(shuō)，操作回流比R=1.0相對(duì)而言較為適宜。

2.3.2 CT-402塔的分析

根據(jù)CT-402的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，從整體上看，計(jì)算值與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)相比較而言較為吻合。同時(shí)，塔頂?shù)臏囟鹊挠?jì)算值與設(shè)計(jì)值相比，溫度相對(duì)較低一些，塔底的溫度相較于設(shè)計(jì)值也更低一些。通過(guò)對(duì)于CT-402塔的不同回流比情況進(jìn)行分析，塔頂?shù)漠惐浇M成會(huì)隨著回流比的增大而變亮，但是整體變化不大，同時(shí)，塔底的異丙苯組成會(huì)隨著回流比的增大而變小。通過(guò)對(duì)于CT-402塔的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可說(shuō)明要想確保分離符合相關(guān)要求，回流比要盡可能的減小，目前操作來(lái)說(shuō)，回流比保持在R=1.2相對(duì)較為適宜

2.3.3 CT-502塔的模擬計(jì)算分析

根據(jù)對(duì)于CT-502的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，能夠觀察出其計(jì)算值與實(shí)際的操作數(shù)據(jù)的吻合度較高。塔頂?shù)臏囟扔?jì)算值要比實(shí)測(cè)值低大約6度，塔底溫度要比實(shí)測(cè)值高將近4度左右，這其中很有可能是在測(cè)量中存在的誤差或者組份未知其結(jié)構(gòu)、組成和基礎(chǔ)物性進(jìn)行替代的原因?；诨亓鞅鹊木唧w情況進(jìn)行分析，可得出，要想有效的確保分離的要求情況，回流比應(yīng)相對(duì)較小一些，在目前的操作回流比之中，R=114已經(jīng)偏大，應(yīng)進(jìn)行有效的減小，如果能將回流比進(jìn)行下調(diào)，這樣可以有效的降低能源的消耗，從而達(dá)到節(jié)能降耗的根本目的。

3 結(jié)論

本文基于在苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)中進(jìn)行精餾塔的研究，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行相關(guān)的模擬計(jì)算，可判斷出模擬計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際操作相差無(wú)幾。根據(jù)有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的深化研究，對(duì)于其組份、組成和基礎(chǔ)物質(zhì)進(jìn)行有效的探索。

參考文獻(xiàn)：

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[3]項(xiàng)曙光.苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)精餾塔的模擬與分析[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2017（05）：48-53.

作者簡(jiǎn)介：

劉濤（1982- ），男，漢，籍貫：河北省香河縣，最高學(xué)歷：本科，目前職稱：助理工程師，研究方向：石油化工。