(完整word版)偏氟乙烯生產(chǎn)流程模擬與分析

1、偏 氟乙烯 生產(chǎn)流 程模擬 與分析模擬模型的建遼首先姜確定損擬流程中所務及到的單元設備井jS用合理的模塊， ;論艾研究的過程為裂解氣經(jīng)過前處理（除酸、水洗和緘洗等操作過程）后的些丄段, i耍涉及到的過程何E縮、冷脫和堵餛.壓綢和精錮過稱可以井別用壓縮機和精ta塔來 模擬乂針對冷脫a秤采用的是換熱器與閃S培的給合，通過換熱然使物流達到所需的溫 度，再利用閃蒸過袒對物流進行氣酒分爲.達到冷脫的目的，與實際生產(chǎn)過穆中的操作 的效果基4相Ph帖慟裝置的模擬«用舫肝陋模型，它足 個嚴格分謂汁算槿虬可 用于模擬幾乎所有類型的多級氣液稱翩操作.牛.產(chǎn)中還有一些非常車要的設涪.比如屮間鯉.單體及原*

2、斗曠樽等-在利用A印即 円“進行穩(wěn)態(tài)模擬計算時、并用將這些設備作為稅塊考足，另外實際生嚴中違會有一 些間撤采出的物料流般，在進行模擬il穿吋，通過一個作用和當?shù)某趾骈読的工藝流股 來代另外.對于不必藍的物料循環(huán)冋氣庫的換作方式.木文也對茶進疔r改進.最 終建立f本論文硏丸內密的Aspen Plus模韌模型.S丄I為本文的模擬眾程中所涉及到的模塊Ai其用魁的簡單介紹.*4.1模型申善個模塊的介Table 4 1 Iniroducbon of the bltjcks in the model設齢代碼單元設帝Aspen嗔塊紡主Cl 152-1級壓縮機Com pr壓縮r休EI152一級冷胖冷卻JHea

3、ler冷刼糊料至0七FLASH 1一級冷脫Flash?脫陸留的水EII53一級冷般（冷卻）11 cater玲hO物鞋至jycH.ASH2一級冷脫（閃龔）Flash?腥部分142b1152-2Com pr壓縮至液本Tilt 54VDF説氣塔Rad Frac丿協(xié)除輕級分TII55vr）F精tffi塔Rad Frac采出產(chǎn)吊TIIIS142b脫輕塔ft ad r me脫:雜頃ri(57142b薛la搭KadKrac網(wǎng)收I42t）1 壓縮機壓堀機主豊】是對爪液程屮預處珅后的裂綃氣進行壓縮.井提W后續(xù)精惘T段的推削 力.Compr模塊是一種戟擬鳳機、泵等氣體傳愉S第的模塊可収根據(jù)實際過釋腐需耍. 設罡不

4、冏的出U壓力n2）換熱器換熱胖是用來加熱或冷卻需®提供熱慣或冷羞杓物料癥股，從而便得流臉的溫度拎制在操作范隔內.木流程中的Hcato模塊主要是為r冷卻圧縮后的裂解氣說股.使其溫 度降至0弋或者.20以卜，再配合其他模塊達到冷脫啟的3）閃蒸器閃蒸器主要是用來進行簡的汽液分離或者汽-液液分離的設備.本流程中的 riash2模塊主要是為了配合Hcaicr模塊完成冷脫步探，脫去水或者其他組分冷凝液，實 現(xiàn)汽液分離.達到預特慟的目的。4）精憾塔精脩塔主要是實現(xiàn)沸點不同的各個組分的分離的設備，是工業(yè)上使用最廣泛的組分 分離設備之一本流程采用了可以用于嚴格分懦il算的KadKnic模塊.RadFr

5、ac模塊運用Edmistcr方法，根據(jù)回流比、板數(shù)和D:F等參數(shù)確定分離過稈， 此?？炷軆諘r聯(lián)立求解能®平衡、物料平衡以及相平衡，通過逐板計算方法求解設定好 參數(shù)的粘館塔的計算結果。4.2模型的建立圖4.1為VDF實際生產(chǎn)過程的工藝流程圖,裂解氣經(jīng)過前處理工序后進入圧縮工段, 并伴冇兩級冷脫.分別除去裂解氣中的水以及未參與反應的原料142b，隨垢依次經(jīng)過 VDF脫氣塔、VDF赭惘塔、142b脫輕塔和14"桔餡塔，蝕終紂到產(chǎn)晶VDF,幷回收 未參與裂解反應的I42b，用于物料循環(huán)利用。4.3模擬需解決的問題I）預處理后的裂解氣的組成分析以及實際裝S的操杵數(shù)網(wǎng)和設備參數(shù)的收集:

6、2）模擬中去除未發(fā)揮作用的1T（VDF脫氣塔），中間ffl物料直接進入2T（YDF精憎塔）,分析此處理方式的可靠性：3）分析系統(tǒng)中的輕組分雜® （CHjF、C2H3F，C2H2CIF、152a等）在系統(tǒng)中不斷累枳對 整個精憾系統(tǒng)的影響，提出可行的例線除雜的具體實施方案，并對新的流程方案的 參數(shù)進行優(yōu)化分析：4）對整個流程的換熱網(wǎng)絡的分析.并提岀相應的換熱網(wǎng)絡優(yōu)化方案.4.4物性方法的選擇在Aspen Plus中選拌合適的物性方法是非常重要的，這是由于平衡計算和性質計算 的準確程度及對物性方法的選擇將影響模擬結果運用Aspen Pkis進行化工流程模擬時. 物性數(shù)據(jù)和物性方法的選擇尤為

7、棗要，倘若物性數(shù)據(jù)不準確或者物性方法選擇錯誤，很 容易造成模擬的失敗。因此必須要選用適用于所模擬體系的物性方法"切。物性方法可以分為兩大類：狀態(tài)方程法和浦度系數(shù)法.對于狀態(tài)方程法來說，汽相 及液相的逸度均使用狀態(tài)方程來計算，而活度系數(shù)法則便用狀態(tài)方程計算汽相逸度.但 繪通過活度系數(shù)來計算液相的逸度.常見的狀態(tài)方程冇IDEAL, SRK, PR方程以及他們 的-些改進方程.狀態(tài)方程法就是基T此類狀態(tài)方程來計算逸度，壓縮因子，皓等等的 物性方法-常見的活度系數(shù)方程有NR丁L, WILLSON, UNIQUAC等.活度系數(shù)法就是 基于此類活度系數(shù)方程來計算液相逸度，液相焙等的物杵方法。NR

8、TL模型對以描述強菲理想溶液的VLE和LLE.該模型需要二元參數(shù).在Aspen 數(shù)庫中冇許多來口 丁文獻及通過實驗數(shù)據(jù)冋歸得到的二元參數(shù)。？利定律可以用 來模擬超臨界氣體的涪解度，在Aspen Plus數(shù)據(jù)庫中有許多溶質對應水利具他溶劑的宇 利系數(shù)參數(shù).混合熱是用NRTL模型計算。NRTL模型能模擬極性和非極性化合物的混合物，甚至很強的非理想體系.但是其 參數(shù)應該在操作的溫度、壓力和組成范囤內擬合，任何組分都不能接近它的臨界溫度。 I）Aspen Plus數(shù)據(jù)庫屮的數(shù)據(jù)與文獻數(shù)據(jù)比較F面通過運用NRTL液相活®系數(shù)方法進行模擬，得到VDF的飽和蒸汽壓（PL）、 汽化熱（DHVL）.液

9、體密度（LD）與溫度的關系，將其與文獻值!比較，驗證此方法 的適用性.圖4.2 VDF PL AS變化關系(NRTI.方法Fig. 4.2 PL vs lempcrature of VDF(NRTL method)注：Daiaft據(jù)參不口化學化匸物件數(shù)據(jù)丁冊旳圖43 VDFDHVL隠溫度變化關系（NRTL方法）Fig- 4 3 DHVL vs temperature of VDRNRTL method）it： Data自 化學化匚物件數(shù)據(jù)手冊Ml0 7-0 9 8 V o o =5手A7么s0.6-140 -120 -100 -80-60-40-20020lcnix*nti(irvi i 1圖

10、4.4 VDF LD Bl溫度交化關系（NRTL方法）Fig. 4-4 Liquid density vs temperature of VDF（NRTL method）注；Data &據(jù)參勺自化學化工莎性數(shù)堀于冊附從上述圖中可以看出 aiVDF袋置的操作條件范國內采用NRTI,潛度系數(shù)方法 訃算出來的數(shù)據(jù)（包括飽和蒸汽壓、汽化熱以及液體密度®溫度的變化）與從（化學化 工物性數(shù)抵F冊所直得的數(shù)據(jù)差別很小，非常吻合，因此，采用NRTL活度系數(shù)物性 方法fi可行的.1 o o o o 二£ R)廣二SW 三-140 120 -10080-60-40-20020lcm|K

11、r；iiurei ( i圖4.5 VDFI DBfi度變化關系(SRK方法)Kig. 45 Liquid densit> vs lemperalure of VDF(SRK method)7±. 014數(shù)參右自“匕學化工物性數(shù)據(jù)F冊網(wǎng)圖4.6 VDFDHVLfflfi度變化關系(SRK方法)Fig. 4 6 DHVL vs temperature of VDF(SRK method) 注：Dam數(shù)據(jù)參考白化學化工物性數(shù)據(jù)于冊HR 接下來利用SRK物性方法模擬得出VDF的一止E基本性質，例如液休密度和汽化熱 隨石溫度的變化.并將模擬結果與文獻數(shù)據(jù)進廳比校.圖45、4.6為上述兩者

12、的數(shù)據(jù)對 比，從圖中可以看出，運用SRK物性方法進行模擬，當溫度大于-60"C U-f.也就足在實 際生產(chǎn)的操作溫度范圍內，Aspen Plus模擬結果逐漸偏離f文獻數(shù)據(jù)，并H在0°C附近 W差最大.而XJ T- VDF的汽化熱.兩右的差別更明顯.W此，采用SRK物性方法是不 可行的，倘若采用了這種物性方法，得到的模擬結果的可借度就大打折扣了.所以，選 用合適的物性方法尤為車S，這關系到最終的模擬結果是否有價值，是否可以作為參考， 亦或是大大地偏離了實際.2) Aspen數(shù)據(jù)庫中其他物質的默認數(shù)據(jù)2020804060lciii|Kr;ihirvi( I1000圖4/7Fig

13、. 47HiO PL對溫度變化關系PL vs lemperaiurc of HQ2000-142b1500-1000-500-40*200205080100I- 1圖48Fig. 4,8142b Pl,對fi度變化關系PI, vs temperature of 142b000 2040608I h|uiJ J戶* ljxlr.KlhMi III 1)1圖4.9 CjHzCIF的PL對溫度變化關系Fig 4.9 PL vs temperature of GHjCIF圖47. 4& 49分別為從Aspen Plus數(shù)據(jù)陽中獲取的H/K 142b以及CJhClF的 飽和燕汽壓隨著溫度的變化關

14、系.3）組分間W元氣液組成圖10SB 4.10 VDF/142b 的 TXY 圖Fig. 4,10 TXY diagram of VDF/142bffi 4.11 VOF/CiHiCIF 的 TXY 圖 big 4J1 TXY diagram of VDH/C.HjCIH圖 4I2 VDF/152"的 TXY 圖Fig. 4,12 TXY diagram of VDF/152a從上述兩元氣液組成圖可以御知，VDI；與142b、GH2CIF和i52a通過梢餛1可以很 容易地分離.而對于一些難以與VD F或者142b分離的CHjF以及C2H3F雜質，町以通 過對粘他系統(tǒng)的加壓，采用合適的

15、操作參數(shù)，將其分離開來.4）俎分河的三元氣液組成圖圖4.13 V DF.I42b-CiH；CIF的三元代«組成圖Fig. 43 Teman VaporLiquid equilibrium of VDFM2bC"l2CIF4.5 VDF流程模擬與分析Aspen Pluste 款功能菲常強大的工藝流秤模擬軟件.対無機化工、有機化工、電 化學、石油化工等?個領域的各種單元操作均可以進行模m. Aspen Plus Cl <1?的各種物 質的物性數(shù)據(jù)庫較全.塞木町満足絕大多數(shù)的工藝過程的模擬要求但實際的丁藝過 程検擬計算過程中，有時也會遇fjAspen Plus自帶的物性數(shù)據(jù)

16、庫中査不到的物質使得模 擬過桎無法止常進行卜去.此時，利用Aspen Plus軟件提供的物性估算功能，基本可以 很好地解決此類問題.a過提供Aspen Plus物性估算所需的基本物性參數(shù)包括分f結構、常壓沸點、分 子疑以及各種試驗測得的物性等其中.分子結構是必需的參數(shù)，可以通過港加物質的 mol文件，導入物質的結構。根拯分子結構，Aspen Plus可以計算出該物質丫內常壓沸點和 分子¥：. Z后便可以估算物質的一匹苴他性幀由于Aspen Plus數(shù)據(jù)庫中沒有GHjCIF這種物®,囚業(yè)可以通過Asfxm自帶的物性佔 算將其潘加到槐擬組分中/HAspen Plu$軟件的Com

17、ponenis/User Defined1； b 輸入 GHjCIF的分于武和結構式，物質類空選擇Conventional，點擊NcxlJu.輸入C：HQF的 分子ft： 80.489.常Hi沸點：-24°C.然后Import Mol file,導入C/HrCIF的mol文件，點 JiCalculalc Bonds* Ai后選擇Estimate using Aspen Plus properts estimate sysiem» 完成了 組分C2H2CIF的添加.Aspen Plii$數(shù)據(jù)庫中沒有的物質，物性估算也足 種可行的方法。在無法購買到商用物性數(shù)據(jù)庫的情況下，利用A

18、spen Plus軟件本身的物性估篦與已知的實驗數(shù)據(jù)校 驗后，其楔擬結果有一定的可靠性，計算精度也基木可以滿足工稈設計的需耍2罠 4.5.1模里的驗證要對丄業(yè)上的實際生產(chǎn)裝置進行模擬，首先必須先對沆程中的各個單元設備進行操 作條件和設備參數(shù)的分析，以便模擬時能選取合適的模塊迸行相應的過程饃擬卜叫其次要對工業(yè)裝置各個設備的操作參數(shù)和設備參數(shù)數(shù)據(jù)進行采集，而采集的過程必 須保證是在各個單元設&穩(wěn)定操作的狀態(tài)下進行.本流程所采用的數(shù)據(jù)就是在流稈穩(wěn)定 運行旳前提卜采樂的，各個參數(shù)也均在控制指標內。通過對現(xiàn)場實際袈置的采樣與分析，結合本裝置的&卜參數(shù)操作條件范得到f 模擬所需的最初紐分.

19、即脫除HCIZ后的裂解氣的具體組成，表4.2為進料氣中各個組 分的質鞏分率0表4.2進料氣中各個組分的«量分率Table 4.2 Mass fraction of feed組分含S m%組分含最m%組分含曲m%VDF8434E+IHQ2(M)0ElC.IbCIF6600El142bI363E+ICH.xF2.OOOE-2C：H2CbF6.000&I152a5OOOE2CiHiF6.600EJCHChF3.000E4進料組成確定后，模型即町開始搭建。根據(jù)現(xiàn)場設備所能捉供的參數(shù).對VDF生 產(chǎn)工藝流稈的壓縮、冷脫以及梢憎段進行了模擬計算，將模擬的結果與實際運行的敵據(jù) 進行對比.表

20、4.3、4.4、4.5即為模擬數(shù)據(jù)與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的對比，兩者基本和符。«4.3稱«塔TI154、門恪?；棋擬耳實際生產(chǎn)技H對比Table 43 Comparison of simulated data and actual operating data of T1154 and Tl 155精塔參數(shù)塔須溫度r 塔頂壓力MPa塔釜溫度°C 塔釜壓力MPa2&70.94279-42-30.00.94249.42組成塔頂塔釜塔頂塔釜VDF9.999E-I4002E29.999EJ38I5E2152a2OOOE53200E3TRACE3 34OE.3142bTRA

21、CE8954E1TRACE8.837E-1HjOTRACETRACETRACE& OOOE5CH3KLOOOE-5TRACE2OOOE59.000E-5CMF8.000E-5IJ63E-2TRACE362OEJGH2CIFTRACE48O5E2TRACE4 408E-2C?出ChF拿*««TRACE2.44E-3C；H<bF*TRACEL454C-2WtS塔 TII55實際模擬精tfi塔TH56樓擬ft據(jù)與實際生產(chǎn)«據(jù)對比Table 4.4 Comparison of simulated data and actual operating data

22、of Tl 156參稻餡烙Til 56實際枝擬塔頂溫度XI27125塔頂圧力MPa0.650-65塔釜溫度r50J49,2塔釜圧力MPa6.5086,508組成塔頂塔釜堆頂塔釜VDF9245E-I32IOE39538EITRACE152a3770E35490E3TRACE3480E3142bTRACE9.697EJTRACE9.205n-lH?0TRACETRACETRACE& OOOR-SCH,F4.8IOE-3TRACE2-27OE-3TRACEQH,F3.O8OE-2TRACE4305E-2L235E-2CjHjCiF36IOE22O3OE3TRACE4592E2 «&

23、#187;*TRACE2.550E-3C：H,CbF*«TRACEL5I4EJ表4.5 «tt«TII57樓擬«據(jù)與實際生產(chǎn)ft據(jù)對比參實杯棋擬塔頂溫1艾X&07,0焙頂壓力MPa0.20.2塔釜ii度r359342塔釜圧力MPa0.20040.20W妃成谿頂側線142b塔釜塔頂側線142b塔釜VDFL15OE-34.800E4TRACETRACEIRACEtrace152a6,070F-34300E39467E26.000E4I.OOOE-5TRACE142b8354EI9876EI7935E18.429EJ9.986E-I6J68E-IIhO

24、TRACETRACETRACETRACETRACEL8IOE-3CH,F9,700E-4TRACETRACETRACETRACEtraceCHF2WOE3TRACETRACETRACETRACETRACEGH'CIFl544El7,650E-3TRAC El566El1.440b-39.000E-5GHQbF««« 3.61 IE-2TRACETRACE5.486E-2C2HQ2F7.570E-2TRACETRACE3.265E-ITable J5 Comparison of Simulated data and actual operating data

25、 of touer TI157林館塔TH57注$農43 4,4. 4.5中"為分析結果中沒棄現(xiàn)測到的物質在實際生產(chǎn)過程中可能會出現(xiàn)波動，導致一物流流股的紐分經(jīng)常發(fā)牛變化.不過 其中的"些關鍵紐分的變化并不明顯，囚此可以將上述收卑的數(shù)據(jù)用T UBS擬結果進存 對比通過對上述表格中數(shù)據(jù)的分析，基本可以判斷出所建立的模型適用于此流程。一 些參數(shù)的S異是山丁實際生產(chǎn)過桎中雜質累枳到定程度金適成操作參數(shù)的不穩(wěn)定，因 此，該流程中雜質的去除很有必要.本章4.6部分會垂點描述雜質去除的方法，并首次 提出了對VDF生產(chǎn)工藝流程的改進方法.4.5.2圧縮冷脫工段的參數(shù)設置與模擬結果從裂解爐出

26、來的裂解氣經(jīng)過冷卻、水洗、堿洗和干燥尊流程后，需要經(jīng)過圧縮冷脫 段方町進入精館段。經(jīng)過處理的裂解氣先經(jīng)過一級壓縮和一級冷脫，除去裂解氣中殘悄 的水分，再經(jīng)過二級冷脫，冋收絕大部分未參與反應的原料I42b,鍛后經(jīng)過二級壓縮和 換熱后進入精惚工段.壓縮機用來斥縮氣體，換熱器和閃蒸器模塊的組合可以達到冷脫的效果.壓縮機與 換熱器的參數(shù)設置與實際流稈中的參數(shù)相同，模擬結果與實際過程也基本相同，達到了 期的效果.壓縮機與閃蒸器的參數(shù)設道如下表：穀4,6壓縮冷脫段參ft設ATable 4.6 The parameter sctup in compression and condensation works

27、hop壓力Mpa一級壓縮035一級冷脫0.350二級冷脫035-20二級壓縮1.38經(jīng)過兩級壓縮和兩級冷脫處理后的裂解氣進入粘ta工段，其流股的組成如衣4.7所 示：表4.7進料氣的質ft組成Table 4,7 Mass fraction of tccd組分含fi m%組分含a m%組分含W m%VDF8.582E+IH；OIJ87E3C：H；C1F6.490E-I142bL300E+ICHjF2,OOOt-2CJHCbP3.6OOE-2152a49O0E2CHiF2.030EJCJKbF2J3OE-I4.6流程改造方案4.6.1方案I“一塔去除、兩塔合并、側線除雜”方案想要實現(xiàn)混合組分的分離

28、，最主要的流程工段還是梢傭過程。通過將惴塔，可以 通過采用令適的操作參數(shù)和設備參數(shù)將所需要的產(chǎn)品實現(xiàn)逐個分離。本文通過對VDF 生產(chǎn)匸藝流稈的實際主產(chǎn)數(shù)據(jù)分析與模擬結果的討論，首次捉出了 -塔右除、兩塔合 并、側線除朵”的流程改造方案，即：去除VDI：脫輕塔，中間槽的物料直接進入VDF 精倔塔：將142b脫輕塔和142b精飾塔合并為一塔，塔頂采出VDF,塔上部側線采出 C2H3F, C2H2CIF等雜質.塔下部側線采出142h以用于原料的冋收利用.塔底采出裂解 過程產(chǎn)生的高沸物等.下文將詳細介紹該流程改造方案的可行性，并對該方案的通用性進行了驗證.4,6.1.1流程改進方法一“一塔去除”本文中

29、涉及到的各個物質組分的常壓沸點如茨4.8所示。«4.8各個俎分的3點Table 4.8 The boiling point of each component組分沸點弋組分沸點°C組分鴻點°CVDE-8565152a24.02CiHxCljF32.00CH)F-7833C2H2CIF-24.00CjH：CI.F92.85CjHjF72.20142b-9.200H2O100-0從表4.8中可在本流理的所有組分中，VD1；的沸點最低.而此裝置以前所 采用的原料142b是由152a經(jīng)過光氮化過稈得到的：而152a是則由乙烘與HF加成得到, 因此可能使原料氣中含有比VDF

30、沸點還要低的組分一乙如現(xiàn)有裝賈的精惴塔T1I54 就是為了去除輕組分乙塊，后續(xù)的丙酮塔來吸收乙烘。但由于后來原料的來源發(fā)生了改 變，是由偏氯乙烯（VDC）與HF加成得到.使得后續(xù)的流程中并不會含冇比VDF輕 的組分，導致粘他塔T1154及丙崩塔失去門柬有的作用.由于現(xiàn)在的塔TII54沒有發(fā)揮應有的脫輕作用（岡為無輕紐分），可以考慮將此塔 去除，中間槽的物料可以直接進入T115VDF稻謂塔，這樣可以節(jié)省不必要的能量 消耗，并H VDF的產(chǎn)毘可以相應地增加一定的比例.在模擬的過程中可以這樣處理， 井a(chǎn)實際的生產(chǎn)過程也可以應用此處理措施，簡化其操作過程，還町以減少不必要的公 用工程消耗。4.6.12

31、流程改進方法“兩塔合并、側線除雜”在實際生產(chǎn)過程中，由于沸點介于VDF和142b之閭的組分無法單獨排除.所以只 能通過間歇的方式，通過降低緖詡塔TII56塔頂溫度，將這些朵質組分連同VDF全部 冷凝下來，然后將其通過輔他塔TH56塔塔釜irdi，此方法為間歇方法，以損耗一定量 的VDF為代價，除去部分雜質.但是在雜質的累枳過程中會導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。本文 接卜來會有與此部分相關的詳細介紹.此外，本文首次捉出了一種去除雜質的方込將這些雜質通過側線出料的方式井出° 這樣既節(jié)能又減少了產(chǎn)品的浪費.該流程主耍通過精鐳塔TH57側線出料來除去系統(tǒng)中 的*質，并11經(jīng)過驗證，可以達到比較好的除朵效

32、果，相對于原冇的除雜方法而古，更 易于燥作，也不會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，fl體的改進流程見圖4.16 I）關于雜質濃度對系統(tǒng)的影晌的分析住實際生產(chǎn)過程中，裂解爐出H的氣體中含冇CHjF、C2H3F、C2H2CIF, 152a等輕 組分雜質.由于沒有合適的連續(xù)去除#辭務系統(tǒng)中雜質的辦法，因此，隨著時間的推榕， 系統(tǒng)中的雜丿逅含量會越枳越多由于VDF主要用于后續(xù)聚合過稈的單體，而聚合對單 體的現(xiàn)度耍求很離，雜顧濃度的增加必然會影響產(chǎn)山的質雖，并n還會適成一些操作上 的困接下來就分析一下雜質的累枳對系統(tǒng)自哪些不利的影響.可以假定系統(tǒng)中存在不同的雜質濃度，然后通過穩(wěn)態(tài)模擬的方法進行分析。由于料

33、ta塔TI156塔頂?shù)臏囟纫约爱a(chǎn)品VDF的純度對雜質的積累比較敏感，因此可以分析在 不同的雜質濃度下這些參數(shù)的變化規(guī)律，以便更好地說明雜質i除的必要性。從圖4.14可以分析岀，在其它條件不變的情況下，余質在系統(tǒng)中的不斷累積，造成 TT1I56塔頂溫度的不穩(wěn)定，隨著雜質濃度的增力口，溫®也在不斷升A,隨著時間的推 移，會造成產(chǎn)品的純度也不斷卜降，實際生產(chǎn)中為了解決雜質不斷累積對產(chǎn)品純度的彫 響，采取了減少產(chǎn)量，保證質童的做法，也就雄說使得系統(tǒng)有一定的抗干擾的能力.但 是，雜質的累積，使得系統(tǒng)的操作變得困難，除雜過程也比較繁瑣，因此，如果能夠盡 星地將雜質除去，而不是在系統(tǒng)中一直循環(huán)，那

34、樣，系統(tǒng)的穩(wěn)定性會大大增加，操作上 也會變的比較容易?？傊?，除去系統(tǒng)里面的雜質是很有必要的。J：圖4.14 VDF純度與T1156塔頂沮度蘆雜質詼度比的變化Fig. 4.14 Purity ofVDF and icmperalurc of the top ofTI 156 vs ratio of impurity 注：圖4.14橫坐標（雜質濃度）建指不斷累枳之后的雜質含fi與原有雜質含龜?shù)谋戎?2） TII56與TH57兩塔合并，TH57側線除去雜質為了更加方便實際生產(chǎn)的操作，避免產(chǎn)品VDF的拯耗，保持整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 考慮將系統(tǒng)中的雜質去除，避免英在系統(tǒng)中不斯循環(huán)帶來的不利彫響。首先通過對

35、I42b 脫輕塔的全塔組分分析得知，在«1®塔的柴"段塔身內，可以很好地實現(xiàn)雜質和產(chǎn)品 VDF以及142b的分離，這樣，就可以考慮在這段區(qū)間內采取側線出料，將其中的雜質 分離岀去而I42b脫輕塔將雜質去除后，塔底岀料中就基木上只冇142b和一些島沸物，而這 兩者的分離也相對比較容易，因此可以考慮略去142b脫輕塔，而直接從142b精ta塔 塔的塔身下部，塔釜上部側線采出需要冋收利用的原料142b,塔釜采出高沸物組分。即 "兩焙合并，側線除雜”的方注。接下來我們就分析并號證此流程改進方法的可行性。3）測線除雜可行性分析假設：A： VDF： B：輕組分朵質：

36、C： 142b： D： ffi組分雜質-沸點：TA<TB<Tc<Tn若兩個W鄰的常觀塔分離四個紐分A、B, C、D其中某個組分的含a很少或者 A、B, C、DZ間的切割要求并不嚴格，這時應研究能否用側線塔代件甫個相鄰的常規(guī) 塔，以打省皋41投資和操作費用。從木文的四個組分來看，在3T塔的進料中，組分A和D的含審;很少.a：側線出料位置：DcuglaJ'H認為：若第一個塔是A/BC切割，芳采用側線出料時，側線板的位置在進 料板之下；若是AB/C切割，則側線板位晝在進料板之上本文的研完中，那一個塔是 AB/CD與切割，W此可以在進料板位B之上側線采出B，金進料板位置Z下側

37、線采出C. 從而實現(xiàn)側線出料。b：采用側線出料的判據(jù)：當側線位置在進料板Z上.主曼產(chǎn)品懇B并lUfl対揮發(fā)度aAc»aBc*測線岀料屮 B的最人濃度和A的鍛小濃度則由進料組成所決定，與塔頂至側線板Z何的板數(shù)和回流 比無關.木文的研究中住進料狀態(tài)F» ClAt7 CliK I -4*可W. ttACnC兇此在進料狀 態(tài)不變在情況h .側線出料中雜質B任最大濃度與側線采岀位;g（無關也崎冋流比無關. W此，可以通a變換不同的側線采出星和粘懦塔進料位置*找#出堆優(yōu)的雜質脫除率.Fig, 446 Transformed flow sheet of the distillation由

38、上述分析可知，本流稈中涉及的組分.山于其沸點的差異比較明顯.因此，只要 分離位直合適就可以很好地將這些組分分離開來.因此，通過側線出料來除去雜噴是町 行的，可以作為一種去除雜質的思路和方法“側線除雜”是本文第i種流程改造方案 的核心，本文也件次捉出J"這桿一種去除雜幀的方法.上述分析證實了 “兩塔合并.側線除雜”方案的町行性.圖4.16為對原流程進行方 案攻進后的新流程圖，精憎塔TII57是合并后的精憾塔，塔頂回牧TII55未收集完全的 VDF, 股側線采出C2HF、C；H；C1F, 152a W組分雜質，另一股M線冋收未參與反 應的原料142b，塔釜采出高沸物余質。接卜來對新的流程

39、中的粘館塔進疔!敏度分析， 從而對現(xiàn)有的操作參數(shù)進行優(yōu)化4）粘謂塔TII55 （VDiWia塔）的參數(shù)優(yōu)化對于此ffl飾塔，主要對塔頂VDF采出最、進料位置以及操作冋流比籌參數(shù)逬廳模 擬分析，對現(xiàn)有的操作參數(shù)進h優(yōu)化調整a、塔頂產(chǎn)品采出懾的分析該流円中，VDF的產(chǎn)雖為1 OOk&liro而通過模擬分析得如，進入此W館塔的流股屮 VDF的流S為113.lkg/hr.因此可以考慮下是否可以在塔頂采出更箔的產(chǎn)品VDF而不 影響其質呈.從何避免這部分VDF-Jl在流程中循壞，損耗史幺不必婪的能SL接卜 來就對產(chǎn)All VDF純度隨著塔頂采出顯的變化關系進行分析«4.9 YDF純度&#

40、171;著塔頂采出*的變化Table 49 Purity of VDF vs disitilaiir rale塔険采Hl ft Kg.hr100102104106108110112113VDF純度OQ.WI99,990QQ.QgO99.08799.98599.983097909.060圖417 VDF純度隨塔頂采出量的變化Fig, 4J7 Puriiy of VDF v$ disUilating rate從圖4.17中可以看出，塔頂采出蚩曲lOOkg/hi増至Il2kg/hr, VDF的純度只有較 小的變化，11純度均大丁 99.97%,符合產(chǎn)品指標。由于進ffit爼塔的流股r|i vnr的量

41、只 冇Il3kg/h左右，因此，當塔頂采dJ量趙過I12kg/hr吋，VDF的純度就會受到影響。 址終確定了 VDF梢蝕塔j善頂產(chǎn)品采出量為H2kg/h，從而避免了原流程大約12%的 VDF在流程中循環(huán)而損耗不必耍的能童。b、迸料位S的分析此'持詡塔足產(chǎn)品采出塔，因此各個參數(shù)對產(chǎn)品純度的影響都要考世周全.衣4.10 為純度隨若進料板位置的變化.從衷中可以看岀，在逬料板位置10-100范圍內， VD1的純度均在99.97%以上，進料板位盪為第40塊板是，產(chǎn)晶VDI：的純度最髙，達 到r 99.99%以上.原漩程的進料板位宜為第95塊板，產(chǎn)品純度也合格，但是還可以繼 續(xù)通過改變進料板位S來

42、捉高VDF純度。最終，將進料板的位置宙95塊板優(yōu)化為第40 塊板。«4J0 VDF純度隨進料板位S的變化Tabic 4J0 Puriiy ofVDF vs feed stage進料板位SVDF純度 (0999)逬料板位BVDF |度 (0999)進料板位VDF純度(-0,999 >)07.3IE.4429.35E,72&$9E412783E4449.33E474& 52E-4148-21E-446931E«476&44216S.49E-4489 29ES78&37E718&70EY509.26EM80&29EJ208.8

43、7E4529.22E482&22E4229 00E4549I81M848J6F-4249J0E-4569I3E<486& I0EV269.I7E-4589.08E-4888 04E-4289.23EY609.02E-490799E4309.28E-462&96E4927.94E-4329.3IR-464& 89E-494788E4349.33EY668-82F-4967.K4E-4369.35EM688.75E-498778E4389.35E-470&67EY100767E440935E-4Fig4l8VDF純度隨進料板程S的變化The purit

44、y of VDF vs feed stageC、冋流比的分析衰4.HVDP產(chǎn)品純度K回流比的變化Tabic 4.11 Purity of VDE vs flux ratio回流比產(chǎn)禺純度（0999）回流比產(chǎn)細純度（乂妙）IL4R-I60.5 E,27-5 Ed79,6 E38.7 E-*89,7 E-449J E499.7 E-459.3 EY1098 E-4圖JI9 VDF產(chǎn)品純度n回流比的變化Fig. 4J0 Purity of VDK vs flux ratio從圖丄W可以得対I.當梢他塔TH55的摩爾冋流比大于2以后，塔頂采出的VDF 產(chǎn)品的純度12經(jīng)符合要求。由r回流比任370 Z間

45、變動時，塔頂冷麻負荷在20-70kW 之間變化，nJ見能耗并不大。有時為了保iiE產(chǎn)品的丿貢屋或脅對產(chǎn)品純度有更高的要求， 減少擾動適成的產(chǎn)品純度不介格問魁，需耍適勻將冋流比調大一些，因此，可以根據(jù)實 際需求，在回漩比3-10之間進廳選擇.表4.12冷»«負荷與回流比的關系Table 4 ,12 Reflux ratio vs heat duty of condenser創(chuàng)流比冷凝器負荷kW回流比冷忍器荷kW111.81641.28217.70747.1732359853.074294995&96535381064.86圖£20冷器負荷與回流比的關系Fig

46、. 4,20 Reflux ratio vs heat duty of condenser5)粕懈塔Til57(M線除雜塔 的參數(shù)優(yōu)化a.合并后的塔進料位固的分析由于対I42b脫輕塔與142b粘傭塔進行了合井，所以有必耍対側線除朵塔的一些操 作參數(shù)進行分析優(yōu)化.接下來就分析一下進料板位S的變化對側線除雜塔的雜質去除 率、142b采出純度等參數(shù)的影響0 354550556065707580圖4.21流股IMPURITY中I42b的含量|著注料板位置的變化Fig- 421 Mass fraction of 142b in stream IMPURITY vs feed stage0 9650 99

47、0；0 985-0 970ir0 980-$-0 975 -4550556065707580圖423流股IMPURITY中CiHCIF的含量«著進料板位置的變化Hg. 4.23 Mass flow ofCjIbCIF in stream IMPURITY vs feed stage圖4.22流股142b中的U2b的純度«進料板位的$化Fig. 4-22 Purity of 142b in stream 142b vs feed stage通過圖4.2r 472. 4,23可以得出 IMPURITY流般中夾帝的142b的含雖、收集 的142b的純度、IMPURITY流股屮雜質

48、CjhbCI卜的含星隨著進料板位置的變化會出現(xiàn) 極值，而出規(guī)極值的進料板位趕約為第70塊板.進料板位a為第70塊板時， IMPURITY流股屮夾帶的142b的含雖最少，收集的142b的純度最離，IMPURITY流股 中釆出的GHQIF雜質的含S也放多。閔此進料板的位置應該選在第70塊板附近全S氣相組成S全搐梧迢成S143bCMF忖胃昭6%?ir阪兩彳8匚、0 M0 S1cjLcir 罰誦WS氣術訓$ lie訓嚴肖&麗C 塔扳位efr 33s IsI52n 、_圖424進料位S為第50塊板時的全塔氣桂姐成圖Fig. 4.24 Vap<x component distribulon

49、of whole tower vs stase at feed stage 50、-F “ D 一142b/V;lhF6 “yr屮肝'價r時蘇imFC2H;CIF./圖£25進料位1為笫70塊扳時的全塔氣相組成圖Fig. 425 Vapor component dislributon of whole tower vs $;age at feed stage 70圖424 425為«錦塔TII57進料位S分別為節(jié)50塊板第70塊扳時的全塔氣相 殂成分析圖.從圖中町以看出.進料位置由第50塊板改為第70塊板時，町以更好地將 CnFbCIF與VDF和142b分離，側線除

50、雜的效果更加顯著.b、側線采出暈的分析 上述分析證實了可以通過側線111料的方式將系統(tǒng)中的余質排出，從而避免這雜質 對系統(tǒng)的彫響，卜面就來分析一下W線采出斎與雜質脫除率導的關系，衷43為側線采 出量不同時.一廿總參數(shù)隨之的變化規(guī)律.從表4.13中可以得出以下幾個結論：範著側線采出S的增加，雜質的采出量也逐步增加，并n.當側線采出斌超過 l4kg/hr時.朵質的脫除率可以達5195%以：也就足說系統(tǒng)中95%的朵質彼脫除了除雜效果很明顯.«4.13 ft域采出量分折Table 4.13 Analysis of the outlet of the lateral linefn«i

51、ll9 kg/hr瑣 nLOOOI.IOO1.200I JOO1.400L450L500CaHjCIF 采岀® k妙hr0.532006220OJ0500.71000.80300.81100.8170VDF釆出百分比（m%>12,3011.1810.259.538&8578.552&200VDF 與 142b rt分比(m%)13.9013.271342I5518 7920.9723.20朵質采岀ft kg/hr0.86100.953L0381.1041.1371.1451.151雜質除率m%0-72100.79800.86900.92500.95200-959

52、00.9640隨著側線采出議的堆加，VDF的ft并不會増加.rt維持件O.I23kg.hr A:右，I何 142b的駅則會逐漸增人，但足所占的比例并不是很大：如果為了去除雜質.少疑損耗一 些VDF和I42b是町以接受的話，那么除朵效果會罪常明顯，這樣也就避免f雜質在系 統(tǒng)中不斷循壞累枳所帶來的操作卜.的不便以及對系統(tǒng)的不利影響，總的來說，利大于弊.6）流程改造前際能!分析«4,14流程改造前后能量分析Table 4.14 Energ> analysis of the flowsheet塔3常規(guī)W惻壻4線除朵塔Condenser dut>(kW)-5,290-4J10-3.150Reboiler diJty(kW)5.5204.8203.420根據(jù)表4.14屮的能址匯總結果，進行節(jié)能計算最終耳以御到，采用合并后的側線塔 與原枯儒塔相比.節(jié)省冷公用丁程消耗66.5%,熱公用丁程66.9%.7）合并后的塔塔頂冷凝溫度過低的解決方法相對于原流段向言，塔頂?shù)睦淠郎囟缺容^低（-420,工業(yè)上比較難達到這個冷凝 要求.考慮到塔頂爪力與冷凝溫度的一一對應關系，可以嘗試稍微加點壓力，將塔頂?shù)?冷凝溫度降卜* 將爪力從0.65MPa增至0.90MPa.溫度ttl-42T升到戈，模擬結果 龍示，增加壓力，塔頂冷凝溫度不至F太低，也不會增加過多額外的能衽，解