【文章內(nèi)容簡介】 離產(chǎn)品 DME 使產(chǎn)品純度達到 ％，同時，產(chǎn)品回收率達到％。在此目標下對該塔進行模擬優(yōu)化，尋找達到該分離要求的最佳操作條件。 塔壓力的選擇 DME 在常壓下的沸點是 ℃，所以如果選擇系統(tǒng)壓力在常壓下，則塔頂冷凝器很難對該產(chǎn)品進行冷卻。所以塔壓力采用加壓。另一方面隨著操作壓力增加 ,精餾操作所用的蒸汽、冷卻水、動力消耗也增加。精餾高純度 DME 的操作壓力適宜范圍為 14 ～ 這里采用塔頂冷凝器壓力為 ，塔頂壓力 為 ，塔底壓力為 對該系統(tǒng)進行模擬計算，這樣塔頂溫度為 38℃ ，塔底溫度為 ℃ 。這樣塔頂、塔底的公用工程就可以分別用冷凝水和中壓（ 1015kgf/cm2）蒸汽來實現(xiàn)。 理論板數(shù)、進料板位置和回流比的關系 通過模擬在一定理論板數(shù)下 ,進料板位置和回流比的關系（達到分離要求％），得到如圖 42所示的關系圖。 由上圖可得到如下結論： （ 1）當理論板數(shù)一定時，回流比隨進料板位置變化出現(xiàn)最小值，這說明進料板存在最佳位置，使得該塔達到分離效果時需要最小 的回流。 （ 2）隨著理論板數(shù)的增加，達到分離要求的最佳進料板位置也相應發(fā)生變化。最佳進料位置大約在塔的中部偏上一些，當理論板數(shù)超過 17 時，最佳進料位置大約第八和第九塊理論板之間。這里采用第八塊理論板作為最佳進料板。 15 理論板數(shù)對分離效果的影響 進料位置在第 8 塊理論板時，回流比采用 時，探討理論板數(shù)對分離效果的影響，模擬結果如圖 43 所示： 可見理論板數(shù) Nt＝ 19 塊時，理論板數(shù)的增加對分離效果增加不明顯，根據(jù)分離要求這里取 Nt＝ 20。 回流比對分離效果的影響 在 NT=20,進料位置為 8，討論回流比對分離效果的影響，如圖 44 所示。 16 由此可見 ,隨著回流比的增大，塔頂 DME 的雜質(zhì)含量和損失越來越小，但當回流比大于 時，曲線趨于平直，說明增大回流對分離效果的提高不大。這里回流比取 。根據(jù)模擬結果，該點的 DME 純度為 ％，產(chǎn)品中 DME 收率為 ％。 DME 分離塔 T201 優(yōu)化結果 同時考慮 DME 分離塔 T201 對 DME 分離的純度和收率，優(yōu)化結果如表 41： 表 41 DME分離塔 T201優(yōu)化結果 理論塔板數(shù) 20 回流比 最佳進料位置 8 產(chǎn)品 DME純度（ wt％） 塔頂溫度（℃） 產(chǎn)品中 DME收率(％ ) 塔底溫度（℃） 冷凝器熱負荷（ MMkcal/hr） 塔頂壓力（ bar） 再沸器熱負荷（ MMkcal/hr） 塔底壓力（ bar） 塔頂采出量 (kmol/hr) 17 各物流模擬優(yōu)化結果如表 42： 表 42 DME分離塔 T201各物流模擬優(yōu)化 第 甲醇回收塔 T202操作條件確定 T202 的作用： 回收未完全反應的甲醇回收率達到 ％，純度達到 99wt％。在此目標下對該塔進行模擬優(yōu)化，尋找達到該分離要求的最佳操作條件。 項目 進料物流 塔底出料 塔頂出料 摩爾流率 (kmol/hr) DME 甲醇 水 摩爾分數(shù) DME 甲醇 水 質(zhì)量流率 (kg/hr) DME 甲醇 水 質(zhì)量分數(shù) DME 甲醇 水 總流率 (kmol/hr) 總流率 (kg/hr) 12500 溫度 (℃ ) 100 壓力 (bar) 密度 (kmol/m3) 密度 (kg/m3) 18 塔壓力的選擇 甲醇在常壓下的沸點是 ℃ ，所以可以選擇系統(tǒng)壓力在常壓下，這里采用塔頂冷凝器壓力為 ，塔頂壓力為 ，塔底壓力為 對該系統(tǒng)進行模擬計算，在滿足分離要求的情況下塔頂溫度為 ℃ ，塔底溫度為 ℃ 。這樣塔頂、塔底的公用工程就可以分別用冷凝水和低壓（ 5kgf/cm2）蒸汽來實現(xiàn)。 理論板數(shù)、進料板位置和回流比的關系 通過模擬在一定理論板數(shù)下 ,進料板位置和回流比的關系（達到分離要求甲醇純度 ％和回收率 ％），得到如圖 45所示的關系圖。 由上圖可得到如下結論： （ 1）當理論板數(shù)一定時，回流比隨進料板位置變化出現(xiàn)最小值，這說明進料板存在最佳位置，使得該塔達到分離效果時需要最小的回流。 （ 2）隨著理論板數(shù)的增加，達到分離要求的最佳進料板位置也相應發(fā)生變化，達到分離要求的最佳進料位置大約為塔的理論板總數(shù)的 2/3（從上部開始計）處。 19 理論板數(shù)對分離效果的影響 進料位置在最佳進料板處，回流比采用 ，出料量為 ，探討理論板數(shù)對分離效果的影響，模擬結果如圖 46 所示： 可見理論板數(shù) Nt≥ 24 塊時，理論板數(shù)的增加對分離效果增加不明顯，根據(jù)分離要求這里取 Nt＝ 25，（回收未完全反應的甲醇回收率達到 ％，甲醇純度達到％。） 回流比對分離效果的影響 在 Nt=25,進料位置為 17，討論回流比對分離效果的影響如圖 47所示： 20 由此可見 ,隨著回流比的增大，塔頂甲醇的雜質(zhì)含量和損失越來越小，但當回流比大于 時，曲線趨于平直，說明增大回流對分離 效果的提高不大。這里回流比取 。根據(jù)模擬結果，該點的甲醇純度為 ％，循環(huán)中甲醇回收率為 ％。 甲醇回收塔 T202 優(yōu)化結果 進行全流程的模擬和優(yōu)化得到甲醇回收塔 T202 優(yōu)化結果，優(yōu)化結果如表 43： 表 43 甲醇回收塔 T202優(yōu)化結果 理論塔板數(shù) 25 回流比 最佳進料位置 17 產(chǎn)品甲醇純度 （ wt％） 99 塔頂溫度（℃） 產(chǎn)品中甲醇收率 ％ 塔底溫度（℃） 冷凝器熱負荷（ MMkcal/hr） 塔頂壓力（ bar） 再沸器熱負荷（ MMkcal/hr） 塔底壓力（ bar） 21 各物流模擬優(yōu)化結果如表 44： 表 44 甲醇回收塔 T202各物流模擬優(yōu)化結果 項目 進料物流 塔底出料 塔頂出料 摩爾流率 (kmol/hr) DME 甲醇 水 摩爾分數(shù) DME 甲醇 水 質(zhì)量流率 kg/hr DME 甲醇 水 質(zhì)量分數(shù) DME 甲醇 水 總流率 (kmol/hr) 總流率 (kg/hr) 溫度 (℃ ) 壓力 (bar) 密度 (kmol/m3) 第 熱量衡算 各換熱單元的熱負荷 在優(yōu)化 DME 精餾塔、甲醇回收塔的操作條件下，各系統(tǒng)物流所需的熱負荷如表 45 所示。 22 表 45 系統(tǒng)物流所需的熱負荷 Output：反應器出料的冷卻階段 : 分冷卻到露點（ ）、露點到部分冷凝（ ）兩階段。（該物流的泡點為 97℃。） FEED：反應器進料的預熱階段，分預熱到泡點（ 154）、蒸發(fā)（ 154155）、過 熱（ 155250）三階段。