aspenform軟件在氣分裝置上的應用

aspenform軟件在氣分裝置上的應用

近年來，隨著丙烯工業(yè)的發(fā)展和車輛氣的推廣應用，對高純度丙烯和丙烯酸酯的需求日益增長。齊魯分公司勝利煉油廠在對氣體分餾裝置進行設備改造的同時,用AspenPlus軟件對裝置進行了流程模擬分析,優(yōu)化了操作工藝條件,縮短了原料變化后的方案調整時間,取得了較好的效果。1作為丙烷分離塔進料精制液態(tài)烴自原料緩沖罐(球罐534#、535#)來,經過預加熱器(換501)后進入脫丙烷塔(T501),C3和少量的C2、C4從塔頂蒸出冷卻后,一部分作塔頂冷回流,另一部分作為丙烷-丙烯分離塔(T504)進料。塔底物流自壓至烷基化原料分離塔(T502),異丁烷、丁烯-1、異丁烯從塔頂作為產品——烷基化原料外送出裝置,塔底物料自壓進入橡膠原料分離塔(T503);正丁烷、順反丁烯-2從塔頂作為產品——橡膠原料外送出裝置,塔底C5直接出裝置;T504因高度原因,分成2塔串聯操作,由精餾段塔504/2和提餾段塔504/1兩個塔組成,塔頂出丙烯,塔底出丙烷。為計算方便,將兩個塔作為一個塔計算。2模擬結果與實測值對比用AspenPlus對該廠氣體分餾工藝進行了模擬計算,其中用RK-ASPEN計算熱力學性質;各塔工藝條件軟件模擬值與實測值的比較結果見表1。從表1中數據可以看出,各塔工藝條件的模擬計算值與實測值基本相符,模擬流程能夠較好地反映該工藝裝置的實際操作情況,為進一步優(yōu)化分析提供了依據。3t501操作分析和優(yōu)化3.1進料負荷對塔盤彈性的影響2005年5月份氣分裝置大檢修期間對T501進行了整體改造,新的塔采用了北京某工程公司的新型高效浮閥塔盤,但氣分裝置5月下旬檢修開工后,T501的處理量并未達到預期的目標,使得部分丙烯含量較高的液化氣送入罐區(qū)作為普通液化氣銷售掉,導致了經濟效益損失。為了分析該塔的操作彈性,我們進行了不同進料負荷下的水力學分析。將塔盤和塔的結構數據輸入后,進行TrayRating(逐層塔盤)計算。T501在進料負荷下的液泛因子分布如圖2所示。從圖2可以看出:在進料負荷48m3/h時,塔的最大液泛因子為70.6%,已經接近于臨界液泛點,可以認為,在通常的進料組成下,T501的最大進料負荷為48m3/h。當前操作負荷多在45m3/h以下,因此還有6%左右的操作余量,結果已達到了設計要求。但是,受塔頂冷卻器負荷的限制,在保證產品質量的前提下,當前進料量不能超過45m3/h。3.2靈敏度分析和模型驗證從前面的分析計算可以看出,導致T501無法提高處理量的主要因素是塔頂冷卻器負荷問題,而冷卻器換熱面積已無法增大,因而要想提高塔的處理量必須降低塔頂氣相負荷,即優(yōu)化該塔的回流比。T501的設計回流比為2.0,在操作調整過程中已降至1.45左右,技術人員在模擬過程中對該塔的回流比進行了靈敏度分析。通過靈敏度分析可以看出,T501塔頂C3體積分數達到95%的質量指標時,回流比在1.25左右。而當前操作的回流比在1.45左右,應該還有下調的余地。T501的中溫對塔頂產品質量的影響較大。當前,塔的中溫指示在第17層塔板上,操作工在進行產品質量調整時習慣通過塔的中溫指示確定塔頂產品組成是否合格,為此,我們對17層板和塔頂回流比進行了模擬計算,通過模擬可以看出,當回流比低于1.4時,不能反映出操作狀況,此時不能以此溫度來指導生產。圖3給出了不同回流比時的T501塔頂C3含量變化曲線,圖4給出了不同回流比與17層塔板溫度之間的變化曲線。根據模型的指導,在實際操作時將回流比調至1.25,塔的操作仍然正常,驗證了模型計算的準確性。同時回流比降低后減少了塔頂的氣相負荷,T501的進料量也逐步提高到48m3/h,T504的進料量也由120t/h增至128t/h,提高了丙烯產量。4原料中c3含量的影響隨著丙烯市場需求旺盛,生產中需要處理來自催化裂化、焦化和常減壓等裝置的液化石油氣。從各個裝置來的原料組成差異很大,對氣分裝置的操作帶來一定的波動。因此,利用AspenPlus主要分析了原料中C3組成變化的影響。原料流股處理見圖5。將原料虛擬為2股物流,1股(流股1,2)只含有C3組分,另一股(流股3)只含有除C3之外的其它組分。通過敏感性分析,調節(jié)B2模塊中比例因子,可以反映出進料4中C3組成的變化。為了與實際中的裝置的進料量相一致,定義設計規(guī)范,保證混合后流股4的進料體積不變,將流股1中C3體積的變化按等比例分配給流股3中的其它組分。保持總進料為40m3/h,塔頂C3含量控制在97.5%,塔底C3含量控制在1%的情況下,改變原料中C3的組成,計算T501的回流比和塔頂采出量的變化,計算結果見圖6、圖7。圖6描述了T501進料量在40m3/h時,原料中C3含量與回流比之間的關系,圖7描述了T501進料量在40m3/h,原料中C3含量與塔頂采出量之間的關系。從圖6中可以看出原料中C3含量與回流比之間成反比關系,即隨著原料中C3含量的增大,塔頂的回流比可以逐漸降低,這對指導生產具有非常重要的意義。原料組成發(fā)生變化后,操作能及時地得到調整,一方面對產品質量不會造成影響,另一方面也達到了節(jié)能降