【文章內(nèi)容簡介】 MASS FLOW (kg/hr)C4H81C4H85C4H82C4H83C4H101C4H102C6H123H2OC3H62C2H4C3H8MASS FRACTIONC4H8115PPM15PPM30PPM189PPMC4H85327PPB327PPB654PPB4PPMC4H8253PPB53PPB106PPB663PPBC4H83342PPB342PPB684PPB4PPMC4H1011PPM1PPM3PPM18PPMC4H10221PPM21PPM43PPM267PPMC6H123H2O對脫丙烷塔而言，其輕關鍵組分為丙烷，重關鍵組分為異丁烷。下面逐個考察單個條件的影響：1塔板數(shù)的影響取Reboiler duty= 6500 kw（塔底再沸器）,Reflux ratio= （質(zhì)量比)（回流比），P=7bar（操作壓力），F(xiàn)eed stage=14（進料板位置），改變塔板數(shù)，經(jīng)Aspen模擬后得到下表：（其中下面曲線中TC3H6/(BC3H6+TC3H6)表示塔頂丙烯回收率，TYDW表示塔頂異丁烷的質(zhì)量百分含量。. 塔板數(shù)的影響塔板數(shù)塔頂冷耗塔釜熱耗塔頂丙烯收率塔底丙烯損失率塔頂異丁烷2021222324252627282930從Aspen導出塔板數(shù)與各因素的關系圖： 塔頂丙烯的回收率與塔板數(shù)的關系，塔頂異丁烷百分含量與塔板數(shù)的關系經(jīng)過初步分析我們把脫丙烷塔板數(shù)設定在2030塊之間，由上圖分析可知，精餾塔的操作能耗受塔板數(shù)的影響不大，因此我們做出組分質(zhì)量分率和收率隨塔板數(shù)的變化曲線：由圖可知，塔頂丙烯的回收率與塔板數(shù)增加而上升，當塔板數(shù)超過26塊后，曲線基本持平，變化很小；塔底丙烯損失率，塔頂異丁烷含量隨塔板數(shù)增加而降低，當塔板數(shù)超過26塊后，兩條曲線趨于平，不再減小，所以我們選取脫丙烷塔的理論塔板數(shù)為26塊。2進料板位置的影響取Nstage= 26塊（理論塔板數(shù)），Reboiler duty= 6500 kw（塔底再沸器）, Reflux ratio= （質(zhì)量比)（回流比），P=7bar（操作壓力），改變進料位置，經(jīng)aspen模擬后得到下表： 進料板位置的影響進料板數(shù)塔頂丙烯收率塔底丙烯損失率塔頂異丁烷1011121314151617181920從Aspen導出壓力與各因素關系圖：，塔頂異丁烷百分含量與進料板數(shù)的關系 由圖可知，塔釜丙烯、塔頂異丁烷的質(zhì)量分率開始隨進料板位置的變化不大，但當進料板為14塊時，曲線開始逐漸上升，進料板達到16塊時，曲線明顯上升；塔頂丙烯的回收率開始隨進料板位置的變化不大，也是在進料板為14塊時，曲線開始逐漸下降。因此，我們選擇進料板為第14塊塔板。3再沸器負荷的影響取Nstage= 26塊（理論塔板數(shù)），進料板為第14塊板時，Reflux ratio= （w/w）（回流比），P=7bar（操作壓力），經(jīng)aspen模擬后得到下表： 塔底再沸器的影響再沸器負荷watt 塔頂丙烯收率 塔底丙烯損失率塔頂異丁烷含量 581491758730665931215598936460475136105662616381162219616280110633825963964086454557651270665708566629005668715467453036803452686160169197516977900由以上圖中可知，當再沸器熱負荷增加時，塔底丙烯損失率下降，同時塔頂異丁烷的百分含量開始時很??；但是到6500kw時，當再沸器熱負荷再增加時，塔底丙烯損失率不再下降，同時塔頂異丁烷的百分含量增大，因此塔底再沸器熱負荷選擇為6500kw。4回流比的影響取Nstage= 26塊（理論塔板數(shù)），進料板為第14塊板時，Reboiler duty= 6500 kw（塔底再沸器），P=7bar（操作壓力），改變回流比，經(jīng)aspen模擬后得到下表： 回流比的影響回流比塔頂丙烯收率 塔底丙烯損失率塔頂異丁烷含量 由圖可知，塔底丙烯摩爾分率、塔頂異丁烷的摩爾分率隨回流比的變化不大，綜合考慮。5壓力的影響壓力塔頂丙烯收率 塔底丙烯損失率塔頂異丁烷含量 5678910從圖中看出丙烯的收率與塔底丙烯損失均隨壓力變化不大，但是異丁烷在68bar時在塔頂含量最小，因此壓力選擇為7bar。表312脫丙烷塔操作參數(shù)操作壓力（bar）回流比（質(zhì)量比）塔板數(shù)(塊)進料板(塊)再沸器負荷kw726146500經(jīng)過對脫丙烷塔的各操作參數(shù)的優(yōu)化，我們發(fā)現(xiàn)塔板數(shù)、回流比、壓力的變化對精餾塔餾出組分含量的影響不明顯，因此在對乙烯的討論中，我們詳細對進料板位置進行優(yōu)化。對脫乙烷塔而言，其輕關鍵組分為乙烯（因為沒有乙烷），重關鍵組分為丙烯。%，塔頂丙烯含量盡可能少。，為了提高乙烯塔后的高低壓雙塔塔頂產(chǎn)品丙烯的純度，乙烯塔必須盡量把乙烯從塔頂除去，%，因此確定塔頂餾出量為9250kg/hr。取Distillate rate=9250kg/hr（塔頂流率），Reflux ratio=（回流量），P=15bar（操作壓力），F(xiàn)eed stage=8塊（進料板位置），改變塔板數(shù)，經(jīng)aspen模擬后得到下表： 塔板數(shù)的影響塔板數(shù)塔頂冷耗塔釜冷耗塔頂乙烯純度塔頂丙烯流量kg/hr塔底乙烯流量kg/hr15161718192021222324從Aspen導出塔板數(shù)與乙烯純度及各組分、再沸器冷凝器負荷關系圖：由表中及圖可知，乙烯的分率隨塔板數(shù)的增加而增加，當塔板數(shù)為20塊時，得到的乙烯開始達到聚合級，此時塔底乙烯損失為16kg/hr，當塔板數(shù)為21塊時，曲線開始平穩(wěn)，綜合考慮，我們選取乙烯塔的理論塔板數(shù)為20塊。3進料板位置的影響 進料板數(shù)的影響進料板數(shù)塔頂乙烯純度塔頂丙烯流量kg/hr塔底乙烯流量kg/hr56789101112131415從Aspen導出塔板數(shù)與乙烯純度及各組分關系圖由表中及圖可知，乙烯的分率開始隨進料板的增加而增加，當進料板數(shù)為8塊時，得到的乙烯達到聚合級，，因此我們選取在第8塊塔板進料。4回流比的影響 回流比的影響回流比塔頂乙烯純度塔頂丙烯流量kg/hr塔底乙烯流量kg/hr56從Aspen導出塔板數(shù)與乙烯純度及各組分關系圖從上面的表中和圖中，塔頂餾出乙烯純度開始達到聚合級，塔頂塔丙烯流量，塔底乙烯流量均下降，.操作壓力（bar）回流比（質(zhì)量比）塔板數(shù)(塊)進料板(塊)塔頂流率（kg/hr）152089250 丙烯精餾塔主要是分離丙烯和丙烷，而丙烯、丙烷的沸點接近，分離難度大，如何在最經(jīng)濟的條件下達到最佳的分離效果成為我們所要考慮的問題。1丙烯精餾方案的選擇根據(jù)研究最前沿，我們采用成熟工藝雙塔精餾模型，利用差壓熱耦合丙烯精餾雙塔技術來實現(xiàn)丙烯和丙烷的回收利用，同時，我們利用Aspen Plus軟件對丙烯精餾雙塔進行了靈敏度分析，得到了雙塔的最優(yōu)操作參數(shù)。丙烯精餾雙塔目的：如圖所示，差壓熱耦合低能耗精餾過程將普通精餾塔分割為高壓分餾和低壓分餾兩個塔，高壓塔塔釜的液相物料在壓差推動下進入低壓塔頂部進一步分離提純，高壓塔頂部出來的聚合級的丙烯蒸汽在壓差推動下進入低壓塔塔釜的換熱器進行換熱，形成低壓塔塔底所需的再沸蒸汽，接著以產(chǎn)品產(chǎn)出，低壓塔塔底出來的丙烷作為燃料氣賣出，塔頂餾出聚合級的丙烯產(chǎn)品。綜上，差壓熱耦合丙烯精餾雙塔即是通過高壓塔塔頂和低壓塔塔釜的能量匹配實現(xiàn)熱耦合，從而達到節(jié)能的目的。F優(yōu)化在本設計中，我們利用Aspen Plus對丙烯雙塔的操作參數(shù)進行了靈敏度分析，在使丙烯產(chǎn)品達到聚合級和高壓塔塔頂冷凝氣、低壓塔塔釜再沸蒸汽實現(xiàn)最佳匹配的前提下，得到最優(yōu)的操作參數(shù)，從而節(jié)約成本。首先，我們對丙烯雙塔的操作壓力進行了優(yōu)化。在其他條件一致的情況下，改變操作壓力，經(jīng)Aspen模擬后得到下表： 高壓塔操作壓力的優(yōu)化操作壓力丙烯純度塔頂能耗塔釜能耗1617181920結(jié)合圖表分析可知，該丙烯精餾高壓塔的丙烯純度隨操作壓力增加而降低，其能耗隨操作壓力