【文章內(nèi)容簡介】 由于環(huán)氧乙烷含量在塔內(nèi)比較少，可以看出反應(yīng)進(jìn)行的比較迅速和徹底，同時液相流量趨勢符合精餾塔的規(guī)律，所以全塔操作比較穩(wěn)定，并且各塔 板分離效果比較明顯。 脫水塔的進(jìn)料為反應(yīng)精餾塔的塔底出料，其物料組成為含乙二醇 。含水 。含二乙二醇 。脫水塔采用減壓操作，操作壓力參考工業(yè)數(shù)值，塔底壓 力為 。首先我們采用筒捷計算法對過程進(jìn)行模擬得到初始值，計算模型采用 DSTWU，模擬流程如圖213所示。41圖213簡捷計算模擬流程圖%。初步模擬得到如圖214所示結(jié)果。圖214乙二醇脫水塔簡捷計算結(jié)果下面我們采用嚴(yán)格計算模型對過程進(jìn)行模擬優(yōu)化，我們選取理論板數(shù)為 26塊，進(jìn)料板位置為第10塊板， 。⑴理論塔板數(shù)的優(yōu)化首先，我們做了乙二醇回收率對理論塔板數(shù)的靈敏度分析，結(jié)果如圖215所示。10 15 ——〇——乙二國早回收率20 25 30理論板數(shù)理論板數(shù)對乙二醇回收率靈敏度分析圖215理論塔板數(shù)與回收率關(guān)系曲線由圖215可以看出，在一定范圍內(nèi)，乙二醇回收率隨著理論塔板數(shù)的 增加迅速提高，當(dāng)塔板數(shù)增至16塊板時，效率提高不再明顯，同時我們還 分析了塔板數(shù)與塔底產(chǎn)物摩爾濃度之間的關(guān)系，結(jié)果如圖2 16所示。由圖可以看出理論板數(shù)增加，脫水效果越明顯，因此考慮到回收率的影響關(guān)系，我們我們選擇最佳理論板數(shù)為16塊板（包括再沸器和冷凝器）。⑵進(jìn)料板位置的優(yōu)化下面我們分析進(jìn)料板位置對產(chǎn)品提純效率的靈敏度分析，結(jié)果如圖217所示。圖217進(jìn)料板位置對乙二醇與二乙二醇總回收率關(guān)系曲線依據(jù)圖中所顯示結(jié)果當(dāng)進(jìn)料板位置在第4到12塊板上時，提純效率都很高，因此選擇第12塊板為乙二醇脫水塔的進(jìn)料板。⑶回流比的優(yōu)化圖218為回流比對脫水塔效率的關(guān)系曲線圖。圖218回流比對乙二醇與二乙二醇總回收率的關(guān)系曲線，乙二醇與二乙二醇的回收率可以%，當(dāng)回流比繼續(xù)增大時，回收率提高不明顯，同時我們也知道回流比的增大將導(dǎo)致塔底再沸器和塔頂冷凝器熱負(fù)荷的增大，因此我們選擇 。⑷進(jìn)料溫度的優(yōu)化進(jìn)料溫度對模擬計算結(jié)果也有很大影響，下面我們對脫水塔進(jìn)行進(jìn)料溫 度的優(yōu)化，如圖219所示。乙二醇與二乙二醇靈敏度分祈aaO39。)〇)30 35 40 45 50 amp。 5 SO 05 70 75 SO進(jìn)料溫度c c)圖219進(jìn)料溫度對乙二醇與二乙二醇總回收率的關(guān)系曲線如圖所示，當(dāng)進(jìn)料溫度高于49oC時，產(chǎn)品的回收率呈明顯的下降趨勢，因此進(jìn)料溫度應(yīng)低于49oC，同時，我們還必須考慮進(jìn)料溫度對塔底再沸器 熱負(fù)荷和塔頂冷凝器熱負(fù)荷的影響，其影響結(jié)果如圖220和圖221所示。〇乙二gs與二乙二醇回收_與再沸器熱負(fù)荷靈敏虔分祈再沸器熱員荷30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SO 圖220進(jìn)料溫度與再沸器熱負(fù)荷關(guān)系曲線圖221進(jìn)料溫度與冷凝器熱負(fù)荷關(guān)系曲線分析以上兩圖，其再沸器熱負(fù)荷以及冷凝器熱負(fù)荷均隨著進(jìn)料溫度的提高而降低，但我們要求在生產(chǎn)過程中脫水塔塔底組分中水的摩爾含量不 %,因此在考慮生產(chǎn)要求的前提下，我們確定了進(jìn)料溫度為 〇⑸全塔壓降的優(yōu)化塔壓降有時對塔的分離效果也有明顯的影響，下面我們分析全塔壓力降 對乙二醇和二乙二醇回收率的影響。圖222即為塔壓降對乙二醇和二乙二醇總回收率的靈敏度分析曲線圖。乙二酵與二乙二酵摩爾濃，度 0 4〇 44 0 48塔壓降對產(chǎn)品摩爾濃度靈敏度分祈（bar)圖222塔壓降對乙二醇和二乙二醇回收率的影響曲線同時我們分析塔壓降對脫水塔再沸器熱負(fù)荷及冷凝器熱負(fù)荷影響，其結(jié)果如圖223和圖224所示。再沸器熱員荷全塔壓力降對再沸器熱負(fù)荷靈敏，度分祈0 2 0 4 oiti r — □ 全塔壓力降（bar)圖223塔壓降對脫水塔再沸器熱負(fù)荷影響曲線冷礙器熱員荷Is 塔壓降對冷凝器熱負(fù)荷靈敏度分祈全塔壓力降（ba「），脫水塔的效率均可保證很好的效果，同時，我們可以看出隨著全塔壓力降的增大，再沸器 和冷凝器的熱負(fù)荷都將增大，保證產(chǎn)品的回收率前提下，同時參考到工業(yè) 數(shù)值。⑹采出率的優(yōu)化最后我們分析塔頂采出流率與進(jìn)料流率之比對乙二醇和二乙二醇總回 收率的影響，其靈敏度分析結(jié)果如圖225所示：———乙二酉165。與二乙二園I摩:爾.。釆出率對廣 米出率圖225采出率對乙二醇和二乙二醇回收率的影響曲線同時，考慮到采出率對塔的熱負(fù)荷的影響，我們還需做出采出率對再沸器和冷凝器熱負(fù)荷的影響曲線，如圖226和圖227所示:Senisntivity39。 DIFD Results SyimiimeryU .：*□in □ fvn 采出率圖226采出率對再沸器熱負(fù)荷影響關(guān)系曲線圖227采出率對冷凝器熱負(fù)荷影響關(guān)系曲線據(jù)圖227所示，乙二醇和二乙二醇回收率隨著采出率的增加不斷提高，回收率數(shù)值提高不再明顯，而依據(jù)再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷性能曲線來看，再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷都在迅速增加，因此在 保證回收率的前提下。通過以上優(yōu)化我們得到了全塔的最佳操作條件，見表26。表26脫水塔優(yōu)化后參數(shù)優(yōu)化參數(shù)理論板數(shù)/塊進(jìn)料板/塊進(jìn)料溫度/176。c回流比采出率數(shù)據(jù)1612依據(jù)表26結(jié)果，最后我們得到了乙二醇脫水塔的全塔操作工況，結(jié)果 如表27所示。板數(shù)溫度oC壓力bar熱負(fù)荷kW液相流量 kmolh1氣相流量 kmolh110203040506070809010011012013014015016表28為全塔液相摩爾分?jǐn)?shù)分布板數(shù)水乙二醇二乙二醇10203045678910111213141516圖228為脫水塔全塔液相濃度分布圖:45圖228脫水塔全塔液相濃度分布由圖可知，全塔自塔頂至塔底水的摩爾濃度降低，產(chǎn)物摩爾濃度升高， 液相流量趨勢符合精餾塔的規(guī)律，全塔操作穩(wěn)定，并且各塔板分離效果比 較明顯。 首先我們采用筒捷計算模擬乙二醇精制塔，其進(jìn)料為乙二醇脫水塔塔 底出料。由于乙二醇和二乙二醇的相對揮發(fā)度較為接近，所以采用減壓操 作，參考文獻(xiàn)資料，而塔底操作壓力 。其模擬結(jié)果如圖229所示。i— Results?Minimum reflux ratio:Actual reflux ratio:Minimum number of stages:Number of actual stages:Feed stage:Number of actual stages above feed:Reboiler heating required:kWCondenser cooling required:kWDistillate temperature:CBottom temperature:CDistillate to feed fraction:HETP:圖229乙二醇精制塔簡捷計算結(jié)果如圖所示，,理論塔板數(shù)為18塊板，而進(jìn)料板位 置為第7塊板。下面我們采用嚴(yán)格計算法對塔進(jìn)行模擬優(yōu)化，在這里，我們采用的初 。⑴ 理論板數(shù)優(yōu)化首先我們做了理論塔板數(shù)對塔頂采出乙二醇摩爾濃度的靈敏度分析結(jié) 果如圖230所示。55圖230塔頂乙二醇摩爾濃度與精餾塔理論板數(shù)關(guān)系如圖所示，當(dāng)乙二醇精制塔塔板數(shù)增加為13塊時，乙二醇摩爾濃度基本保持不變，所以，我們確定理論板數(shù)為13塊板。⑵ 進(jìn)料板位置的優(yōu)化下面我們分析進(jìn)料板位置對塔頂乙二醇摩爾濃度影響，結(jié)果如圖231 所示。圖231塔頂乙二醇摩爾濃度與進(jìn)料板位置關(guān)系如圖231所示，當(dāng)進(jìn)料板位置位于第7塊板時，塔頂采出乙二醇的摩爾濃度達(dá)到最高，因此，我們選擇第7塊板為最佳進(jìn)料板位置。⑶回流比的優(yōu)化圖232為回流比對乙二醇精制塔塔頂采出乙二醇摩爾濃度的關(guān)系曲線圖。圖232回流比對塔頂乙二醇摩爾濃度的關(guān)系曲線，乙二醇的摩爾濃度可以達(dá)到%，當(dāng)回流比繼續(xù)增大時，回收率提高不明顯，同時我們也知道回流比 的增大將導(dǎo)致塔底再沸器和塔頂冷凝器熱負(fù)荷的增大，因此我們選擇最佳 。⑷進(jìn)料溫度的優(yōu)化下面我們考慮進(jìn)料溫度對模擬結(jié)果的影響，如圖233所示。圖233進(jìn)料溫度對乙二醇摩爾濃度的影響從上圖可以看出，隨著進(jìn)料溫度的不斷增高，塔頂采出乙二醇摩爾濃度有略微的降低，但幅度不大。同時我們知道精料溫度對再沸器和冷凝器的 熱負(fù)荷有很大影響，英雌我們還需考慮進(jìn)料溫度對冷凝器和再沸器的影響， 其影響結(jié)果見圖234和235。圖234進(jìn)料溫度對冷凝器熱負(fù)荷影響關(guān)系曲線圖235進(jìn)料溫度對再沸器熱負(fù)荷影響關(guān)系曲線依據(jù)以上各圖，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)料溫度高于130oC時，乙二醇摩爾濃度降低比較明顯，同時當(dāng)溫度不斷增加時再沸器熱負(fù)荷降低，冷凝器熱負(fù)荷增 加，因此，在保證產(chǎn)品純度的情況下，我們選擇進(jìn)料溫度為131oC。⑸全塔壓降的優(yōu)化塔壓降有時對塔的分離效果也有明顯的影響，下面我們分析全塔壓力降 對塔頂產(chǎn)物乙二醇摩爾濃度的影響。圖234即為塔壓降對乙二醇摩爾濃度的靈敏度分析曲線圖：S 士苔壓降對乙二酉享摩爾濃_度靈敏度分析0 全塔壓降（bar)圖236全塔壓降對乙二醇摩爾濃度影響關(guān)系曲線如圖所示，乙二醇摩爾濃度隨著全塔壓降的增大而不斷降低，當(dāng)其壓力=—乙二醇摩爾濃度66862868660■CRir圖237全塔壓降對冷凝器熱負(fù)荷關(guān)系曲線，都可以對塔進(jìn)行操作，并且可以保證很好的分離效果。 同時我們還需考慮壓力降對再沸器和冷凝器熱負(fù)荷的影響，結(jié)果如圖235 和圖236所示：全塔壓降U .：■再沸器熱負(fù)荷=^:：：_：■/L163。~mi (J 1 25 全塔壓降對再沸器熱負(fù)荷靈敏度分祈圖238全塔壓降對再沸器熱負(fù)荷關(guān)系曲線如圖所示：塔壓降的增大對再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷都有很大的影響，全塔壓降增大，再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷都增大的比較明顯，因此，參考 工業(yè)數(shù)值。⑹采出率的優(yōu)化最后我們分析采出率對其乙二醇摩爾濃度的影響，結(jié)果如圖237所示:圖239采出率對乙二醇摩爾濃度關(guān)系曲線如圖所示，塔頂?shù)玫降囊叶籍a(chǎn)品均可以達(dá)到規(guī)定要求。同時采出率對塔的熱負(fù)荷也有較大的影響，下面我們就采出率對塔的冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷進(jìn)行分析，如圖238和圖 239所示：再沸器熱員荷采出率C D F)采出率對再沸器熱員荷靈敬庹分析圖240采出率對再沸器熱負(fù)荷關(guān)系曲線Iu ：■采出率(D:F冷:凝器熱員荷采出幸對冷凝器熱負(fù)荷靈敏虔分析圖241采出率對冷凝器熱負(fù)荷關(guān)系曲線據(jù)圖239所示，乙二醇的摩爾濃度隨著采出率的增加不斷提高，當(dāng)采 ，乙二醇摩爾濃度提高不在明顯，而依據(jù)再沸器和冷凝器 的熱負(fù)荷性能曲線來看，再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷都在迅速增加，因此在 。通過以上優(yōu)化。最終我們得到了最佳操作條件見表29。表29脫水塔優(yōu)化后參數(shù)優(yōu)化參數(shù)理論板數(shù)/塊進(jìn)料板/塊進(jìn)料溫度/176。c回流比采出率數(shù)據(jù)137131依據(jù)上表所得操作條件，最后我們得到了乙二醇精制塔的全塔操作工 況，結(jié)果如表210所示：表210乙二醇精制塔全塔操作工況板數(shù)溫度oC壓力bar熱負(fù)荷MW液相流量 kmolh1氣相流量 kmolh111040210803111041130511606118071210812309131010145011157012164013168表211為全塔液相摩爾分?jǐn)?shù)分布板數(shù)水乙二醇二乙二醇12345678910111213圖242為乙二醇精制塔全塔液相濃度分布圖。圖2