aspenform軟件在氣分裝置上的應(yīng)用

aspenform軟件在氣分裝置上的應(yīng)用

近年來，隨著丙烯工業(yè)的發(fā)展和車輛氣的推廣應(yīng)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(jìn)行設(shè)備改造的同時,用AspenPlus軟件對裝置進(jìn)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(diào)整時間,取得了較好的效果。1作為丙烷分離塔進(jìn)料精制液態(tài)烴自原料緩沖罐(球罐534#、535#)來,經(jīng)過預(yù)加熱器(換501)后進(jìn)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(jìn)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(chǎn)品——烷基化原料外送出裝置,塔底物料自壓進(jìn)入橡膠原料分離塔(T503);正丁烷、順反丁烯-2從塔頂作為產(chǎn)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(lián)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(jié)果與實測值對比用AspenPlus對該廠氣體分餾工藝進(jìn)行了模擬計算,其中用RK-ASPEN計算熱力學(xué)性質(zhì);各塔工藝條件軟件模擬值與實測值的比較結(jié)果見表1。從表1中數(shù)據(jù)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(jìn)一步優(yōu)化分析提供了依據(jù)。3t501操作分析和優(yōu)化3.1進(jìn)料負(fù)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(jìn)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(dá)到預(yù)期的目標(biāo),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(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)效益損失。為了分析該塔的操作彈性,我們進(jìn)行了不同進(jìn)料負(fù)荷下的水力學(xué)分析。將塔盤和塔的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入后,進(jìn)行TrayRating(逐層塔盤)計算。T501在進(jìn)料負(fù)荷下的液泛因子分布如圖2所示。從圖2可以看出:在進(jìn)料負(fù)荷48m3/h時,塔的最大液泛因子為70.6%,已經(jīng)接近于臨界液泛點,可以認(rèn)為,在通常的進(jìn)料組成下,T501的最大進(jìn)料負(fù)荷為48m3/h。當(dāng)前操作負(fù)荷多在45m3/h以下,因此還有6%左右的操作余量,結(jié)果已達(dá)到了設(shè)計要求。但是,受塔頂冷卻器負(fù)荷的限制,在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,當(dāng)前進(jìn)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(dǎo)致T501無法提高處理量的主要因素是塔頂冷卻器負(fù)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(fù)荷,即優(yōu)化該塔的回流比。T501的設(shè)計回流比為2.0,在操作調(diào)整過程中已降至1.45左右,技術(shù)人員在模擬過程中對該塔的回流比進(jìn)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?jǐn)?shù)達(dá)到95%的質(zhì)量指標(biāo)時,回流比在1.25左右。而當(dāng)前操作的回流比在1.45左右,應(yīng)該還有下調(diào)的余地。T501的中溫對塔頂產(chǎn)品質(zhì)量的影響較大。當(dāng)前,塔的中溫指示在第17層塔板上,操作工在進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)整時習(xí)慣通過塔的中溫指示確定塔頂產(chǎn)品組成是否合格,為此,我們對17層板和塔頂回流比進(jìn)行了模擬計算,通過模擬可以看出,當(dāng)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(dǎo)生產(chǎn)。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(jù)模型的指導(dǎo),在實際操作時將回流比調(diào)至1.25,塔的操作仍然正常,驗證了模型計算的準(zhǔn)確性。同時回流比降低后減少了塔頂?shù)臍庀嘭?fù)荷,T501的進(jìn)料量也逐步提高到48m3/h,T504的進(jìn)料量也由120t/h增至128t/h,提高了丙烯產(chǎn)量。4原料中c3含量的影響隨著丙烯市場需求旺盛,生產(chǎn)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(diào)節(jié)B2模塊中比例因子,可以反映出進(jìn)料4中C3組成的變化。為了與實際中的裝置的進(jìn)料量相一致,定義設(shè)計規(guī)范,保證混合后流股4的進(jìn)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(jìn)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(jié)果見圖6、圖7。圖6描述了T501進(jìn)料量在40m3/h時,原料中C3含量與回流比之間的關(guān)系,圖7描述了T501進(jìn)料量在40m3/h,原料中C3含量與塔頂采出量之間的關(guān)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(guān)系,即隨著原料中C3含量的增大,塔頂?shù)幕亓鞅瓤梢灾饾u降低,這對指導(dǎo)生產(chǎn)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(diào)整,一方面對產(chǎn)品質(zhì)量不會造成影響,另一方面也達(dá)到了節(jié)能降