邓生鑫(宁波海越新材料有限公司， 浙江 宁波 315803)

关于丙烯精馏塔动态过程模拟研究

邓生鑫(宁波海越新材料有限公司， 浙江 宁波 315803)

本文主要通过利用aspen dynamics软件，对丙烯精馏塔的动态过程进行模拟研究，通过对进料量、进料组成和回流量等方面的计算，分析其对丙烯精馏塔操作过程所产生的影响。

丙烯;精馏塔;动态模拟

1 丙烯精馏塔概述

丙烯精馏塔用于分离丙烯与丙烷。由于丙烯丙烷的分离要求塔板数高，有单塔和双塔分离流程、双塔流程两塔串联操作。单塔流程塔顶出聚合级丙烯，侧线可抽出化学级丙烯，塔釜则出丙烷。通常来说，烯烃装置所用的裂解原料较多，在工作过程中由于不同的原料需要进行频繁的切换，会导致烯烃装置的进料组成成分复杂，在进料量方面，裂解炉的清焦处理也导致了丙烯的进料量会出现较大的波动，提升了其操作难度。而为了保证丙烯精馏塔塔顶上出产的产品质量合格，塔釜的丙烯经常会出现损失过大的现象，并且丙烯精馏塔的能耗相对较高，也就导致了生产过程中会产生较大的成本，影响企业收益。

2 丙烯精馏塔动态过程模拟

通过对丙烯精馏塔进行动态模拟，分析其中影响生产的因素，最大限度的减少生产成本，以有效提升企业的经济收益。

2.1 丙烯精馏塔动态过程模拟的初始化

传统的丙烯精馏塔稳态模拟过程中，通过对Aspen Plus软件的运用，可以对进料的特性、精馏塔的气液平衡和壳程温度等方面进行严格的模拟计算。在动态模拟过程当中如利用稳态模拟的方式进行计算，会产生计算量过大的后果，难以实现动态模拟的要求。因此，在动态模拟过程中，要对稳态模拟结果进行相应的分段线性化处理，从中提取出进料特性、气液平衡和壳程温度等方面的参数，并通过线性化处理，利用这些数据对稳态模拟的结果进行初始化处理，使得初始化处理后的稳态模拟参数成为动态模拟的初始值，也就导致了动态模拟的初始值与稳态模拟的结果有一定程度上的差别。

实验表明，在丙烯精馏塔的动态模拟初始化过程中，如冷却器和再沸器的负荷、塔顶和塔釜的产出量、塔釜的温度和丙烯摩尔分数等都有较大的波动，而在丙烯精馏塔运行8小时左右后，这些参数都趋于平稳，因此，事先要测试的进料量、进料组成、回流量等影响因素，要在8小时候再进行介入。

2.2 各个数据干扰下的动态过程模拟

(1)进料量。实验表明，通过投入的进料量增大，对其他的操作参数均产生了不同程度的影响，对于塔顶和塔釜的产出量影响尤为明显，而丙烯摩尔分数的响应速度较为缓慢，需要进行八小时左右的波动才能恢复正常。这就证明了在丙烯精馏塔的工作过程中，操作参数不能轻易的进行变动，如果进料量没有大幅度变化，尽量不要对丙烯精馏塔进行调整，否则会造成一定程度上的生产波动，降低生产效果，同时提高生产成本。

(2)进料组成。通过提升进料组成中的丙烷摩尔分数，可以得知，在进料组成发生变化后，冷却器和再沸器的负荷、塔釜温度、塔顶和塔釜的产出量、塔釜的丙烯摩尔分数都产生了较大的波动，但塔顶的丙烯摩尔分数响应速度缓慢，这段时间仍然是超过了8小时。

(3)回流量。在动态过程模拟当中，在数值稳定的情况下，通过提升丙烯精馏塔的回流量，可以得知冷却器和再沸器的负荷、塔顶和塔釜的产出量、塔釜温度和丙烯摩尔系数都产生了较大的影响，尤其是对塔顶和塔釜的产数量，影响巨大。

综上所述，进料量、进料组成和回流量都会对丙烯精馏塔的工作产生较大的影响，其中对冷却器和再沸器的负荷、塔釜温度、塔顶和塔釜的产出量影响尤为明显，塔顶和塔釜的产出量不但影响较大，而且反应速度也比其他参与更快，而由于塔顶的回流罐和塔釜的再沸器具有缓冲的作用，因此塔顶和塔釜的丙烯摩尔分数的反应速度较慢，并且波动持续时间较长。

经过实验可以得知，在日常的工作当中，当产品质量出现一定问题的时候，工作人员通常会立刻对其进行相应的调整，这样虽然能够在短时间内使产品质量有所好转，但会导致接下来一段时间丙烯精馏塔工作产生较大的波动，也就加大了产品质量不合格等现象产生的可能，因此，在丙烯精馏塔工作出现问题的时候，工作人员要通过较平稳并循序渐进的方式进行解决。

3 丙烯精馏塔动态过程模拟分析结论

(1)在进料方面，进料温度发生变化时，可以通过对再沸器的负荷进行调整，而不用对其他参数进行调整，就可以保证丙烯精馏塔在不发生参数改变的前提下，进行稳定运行。

(2)在进料压力方面，可以通过调整塔压的方式，让塔顶压力与进料压力的变化值产生相对平衡的状态，在通过调节塔底的热负荷、出口流量和回流量，在不进行其他操作的前提下，保持丙烯的出产量维持不变。

(3)当进料流量发生变化时，可以通过调整冷却器的符合、稳定塔压等方式进行解决。如果进料流量加大，要对塔中央的和塔底的再沸器负荷进行提高，增加其回流量，对丙烯产品的开采力度进行一定程度的增加，就可以防止丙烯质量不足、丙烯产量下降的情况。而如果进料流量减少，就要降低对丙烯产品的开采力度，降低开采量，降低热负荷和回流量，保持回流比的相对平衡，防止丙烯产品质量和产量的下降。

(4)要尽量少对丙烯精馏塔进行干预，在没有较大的变动情况下，尽量不要对其进行人为的改造，如果必须要进行改造，也要对整个精馏塔的工作过程有所了解，通过最少的操作达到最好的效果。

[1]钟自强,卢光明.丙烯精馏塔的工艺操作模拟分析[J].新疆石油科技,1999,9(1)：73-74.

[2]孙卫国.丙烯精馏塔过程模拟[J].石化技术与应用,2007,5(12)：133-134.

[3]孙卫国.丙烯精馏塔动态模拟[J].石化技术与应用,2008,26(2)：223-224.

邓生鑫(1981- )，男，汉,宁波北仑人，工程师，研究方向：化学工程与工艺。