氯乙烯精餾過程模擬優化與節能降耗的研究

王邦善

摘 要：本文首先對氯乙烯精餾的工藝流程機進行了分析，之后模擬了精餾過程，主要包括兩個方面：物性方法選擇、精餾過程的穩態模擬，然后又對進料位置的優化進行了探討，最后對氯乙烯精餾過程的節能降耗技術進行了闡述，主要包括兩個方面：循環水改造技術以及高效導向篩板技術。通過以上幾個方面的研究、分析和探討，希望能夠為以后相關的研究工作提供一些參考。

關鍵詞：氯乙烯；精餾過程模擬優化；節能降耗技術

工業上可以利用氯乙烯制造出聚氯乙烯樹脂，這種合成高分子材料在當今社會中發揮著非常重要的作用。當前在世界范圍內這種合成高分子材料的使用量以及躍居第二。當前氯乙烯產量的百分之九十六用于制造聚氯乙烯樹脂，因此對聚氯乙烯生產過程中的問題進行研究和分析，有利于提高聚氯乙烯的產量。

1.工藝流程

氯乙烯的整個精餾過程需要使用到高沸點塔和低沸點塔這兩個精餾塔。低沸點塔在進料時需要靠近塔頂，這是因為在進料的過程中氯乙烯在合成時具有很高的轉化率。在低沸點塔的發內部，充分接觸的氣液兩相，會在塔頂產出乙炔等物質，塔底則是氯乙烯和1-二氯乙烷等物質。高沸點塔接收低沸點塔塔底產出的氯乙烯等物質進行進一步提純，之后在高沸點的塔頂將會產出高純度的氯乙烯，而高沸點塔的塔底則會產出重組分的1-二氯乙烷等物質。

2.精餾過程模擬

2.1物性方法選擇

氯乙烯、乙炔等是氯乙烯徑流過程中包含的主要組分，氯乙烯的整個精餾過程要保證操作壓力在1MPa以下，因此全局的物性方法就確定為NRTL。

2.2精餾過程的穩態模擬

根據氯乙烯的精餾工藝可以知道，高沸點塔和低沸點塔都參與到了氯乙烯的精餾過程中，本文研究了某工廠的實際生產過程，其低沸點塔的進料口在第三塊塔板處，并且一些低沸點物質，例如：乙炔等，這些物質都產自低沸點塔的塔頂，而塔底主要產出一些1-二氯乙烷之類的物質；高沸點塔的進料口在第十二塊塔板處，高沸點塔的塔頂主要產出氯乙烯等物質，而塔底則與低沸點塔一樣主要產出1-二氯乙烷等物質。

3.進料位置的優化

高沸點塔的進料是低沸點塔塔底的出料，在低沸點塔中氯乙烯的含量會受到進料位置的影響，具體來說就是開始增加進料位置之后，并沒有明顯的影響氯乙烯的含量，但是增加到第十六塊塔板時，塔底的氯乙烯含量開始受到影響并不斷的減小。同時塔底和塔頂的熱負荷開始不斷升高，在分析了原材料的組成之后可以知道上方的塔板是做合適的進料位置，所以進料位置應該選擇第三塊進料板，通過對研究工廠的調查發現與工廠實際的進料口相符合。

而在高沸點塔中，塔頂產出的氯乙烯作為一種非常重要的反應物主要用于后續的工段聚合，在這種情況下就要求氯乙烯的純度必須非常高，要達到99.99%。高沸點塔的進料位置在不斷增加的過程中，具體來說就是從3增加到10的過程中，氯乙烯的摩爾系數也一直在變化，也是在一直增加。但是進料位置在10-40的塔板時，氯乙烯的摩爾系數就開始停止變化。10之前的進料位置，精餾段不能得到充分的保證，因此難以良好的反應工業原料的波動，考慮到這一點和其他的一些影響因素，應該將12-15塊塔板作為工業生產中的進料位置。在對塔頂和塔底的熱負荷情況進行了充分的考慮之后，本文研究工廠在實際的生產過程中選擇第12塊塔板為進料位置。

4.節能降耗技術

4.1循環水改造技術

在工廠的實際生產過程中，無論是高沸點塔還是低沸點塔，它們的塔頂溫度都普遍很低，這主要是因為塔頂的冷凝器所使用的冷凍水只有5攝氏度，所以會有大量的電能消耗。可以利用提高操作壓力，增大物質沸點這個方法使高沸點塔和低沸點塔的操作壓力有效提高，進而使塔頂溫度得到有效提升，最終使利用循環水進行換熱的條件得以實現。經過改造后，就經濟效益這方面來比較舊工藝和新工藝，可以發現舊工藝中需要使用到的冷水由冰機制成，需要消耗大量的電力，如果按每千瓦時0.6元來計算電費，并以每噸0.2元來計算循環水水費用，以每噸50元來計算熱水的費用，由于新工藝在電耗方面非常少，通過相關的計算得出使用新工藝每年能夠增加一千多萬的經濟效益。

4.2高效導向篩板技術

易自聚物質VCM如果在生產過程中不采取合理有效使得措施加以控制，那么就很容易生成黏性微團或者黏性顆粒。以往老式的浮閥塔板廣泛應用于PVC廠，塔內壓降增加現象經常在實際的運行中出現，情況比較嚴重時甚至會導致堵塞，如果出現這種情況會大幅縮短操作周期，通常情況下為三到五個月，這會嚴重擾亂工廠的正常生產。因此，可以將高效導向式篩板應用在T-201塔—T-203塔中，從而使塔板上液面落差和液相返混的問題得到了完滿的解決，同時堵塔和液泛等問題也被成功解決。另外，與浮閥塔相比平均板的效率整整提高了百分之二十五左右，并且與浮閥塔相比平均板的生產能力整整提高了百分之四十左右，之后相關的操作參數可以通過模擬計算結果進行確定，利用高效導向篩板進行改造之后，工廠的生產產量和質量要求都得了充分的滿足，同時也降低了塔壓。

結束語：

本文在氯乙烯精餾過程模擬優化的過程中應用了Aspen Plus軟件，同時還選擇了NRTL模型，之后通過正交實驗設計以及分析相關操作參數的靈敏度，獲得了最優設計以及操作參數。在最后一部分介紹了循環水改造技術和高效導向篩板技術這兩種節能降耗技術，這不僅能夠使工廠的產量和質量需求得到充分的滿足，還能夠生產過程更加穩定。

參考文獻：

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