苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)精餾塔研究

摘 要：本文通過對于烴化系統(tǒng)中精餾塔模擬結(jié)果與設(shè)計的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對于精餾塔進(jìn)行了深入的研究。在選擇了較為適宜的相關(guān)操作之后，對于精餾塔的節(jié)能進(jìn)行了深入的探索，希望能給予相關(guān)工作者一些有效的參考。

關(guān)鍵詞：苯酚丙酮裝置;精餾塔;節(jié)能降耗

作為重要的化工生產(chǎn)原料，苯酚丙酮在這其中發(fā)揮著重要的作用。同時，在苯酚丙酮工藝中，異丙苯法苯酚丙酮的生產(chǎn)工藝的使用在其中占據(jù)著重要地位。在世界的苯酚產(chǎn)量中，90%以上都是根據(jù)使用異丙苯法苯酚丙酮的生產(chǎn)工藝來進(jìn)行產(chǎn)出的。這種方法需要具體的操作進(jìn)行支持，同時擁有很多優(yōu)點。但是由于其操作流程較為復(fù)雜，反應(yīng)過程也較為繁瑣，這就會造成工藝流程較長，技術(shù)難度相對較大的問題。

1 烴化流程闡述

苯酚丙酮裝置的主要原料為苯和丙烯，通過分子篩催化劑能夠作用反應(yīng)出異丙苯，異丙苯通過進(jìn)行系統(tǒng)的操作，最終得到想要產(chǎn)出的產(chǎn)品，即苯酚丙酮。這一裝置在整體上分為四個單元部分，分別為：烴化、氧化、精制、回收四個單元部分組成，本文重點對于苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)中的精餾塔進(jìn)行研究，因此，先對于烴化系統(tǒng)的流程進(jìn)行簡要的介紹，在下文中將進(jìn)行詳細(xì)的呈現(xiàn)。

通過使用氯化鋁作為其中的催化劑，HCl氣體作為助催化劑，通過將精制的苯和丙烯放入烴反應(yīng)器之中，使異丙烯以及多烷基烴化物得以順利的轉(zhuǎn)化出來。在其中的異丙烯以及多烷基烴化物之中就包括二異丙苯與三異丙苯等，在經(jīng)過烴化反應(yīng)液和精制系統(tǒng)的有效循環(huán)之后二異丙苯與三異丙苯可進(jìn)入到轉(zhuǎn)位烴化器之中，同時，通過使用高濃度的催化劑絡(luò)合物進(jìn)行充分的轉(zhuǎn)位烴化反應(yīng)，對于反應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的觀察，反應(yīng)液中的異丙苯濃度得到了上升，就可以通過沉降等手段進(jìn)行催化劑的分離，再通過水洗和堿洗等相關(guān)環(huán)節(jié)，可以有效的使其進(jìn)入到精制的系統(tǒng)之中[1]。

將涉及到的相關(guān)產(chǎn)物以及反應(yīng)系統(tǒng)中產(chǎn)出的微量乙苯和高沸物反應(yīng)液送入到苯塔（CT-401）之中。同時將未反應(yīng)苯從塔頂進(jìn)行有效的切割分離，送至苯精制塔（CT-103）中進(jìn)行循環(huán)。再將各個環(huán)節(jié)產(chǎn)出的產(chǎn)物進(jìn)行分別送出。例如：側(cè)向切割乙苯、塔底液分別送入到乙苯塔（CT-502）和異丙苯精制塔中，其中，異丙苯精制塔在塔頂之中能夠得出精制異丙苯在進(jìn)行氫化工段的送入。塔底液的送出流程如下：首先，先將塔底液進(jìn)行多聚物閃蒸塔的送入，使多聚物閃蒸塔能夠在塔頂之中得到二異丙苯與三異丙苯，在得到二異丙苯與三異丙苯之后，再將塔底液送回至轉(zhuǎn)位烴化器之中。可將塔底高沸物進(jìn)行燃料油槽的送至，乙苯塔能夠在塔頂?shù)玫较鄳?yīng)的物質(zhì)之后進(jìn)行燃料槽的送至。其中，主要針對于異丙苯進(jìn)行塔底液的循環(huán)最后送至苯塔之中[2]。

2 在苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)中對精餾塔的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行研究

2.1 模擬設(shè)計軟件分析

苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)進(jìn)行蒸餾塔研究可通過相應(yīng)的計算機(jī)軟件進(jìn)行有效的模擬分析。此計算機(jī)軟件可通過中文表格的形式進(jìn)行編輯頁面的輸入，這種方式具有良好的簡便性，使用十分便利。在使用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入之后，能夠在內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)文件的形成，這樣可以通過參考數(shù)據(jù)直接進(jìn)行相對應(yīng)的計算。同時可以將計算好的結(jié)果進(jìn)行多種語言的存儲，使其便于查找和觀看。同時，還能直接顯示在屏幕之中。相關(guān)模擬人員可以通過對于其結(jié)果進(jìn)行打印，促進(jìn)相關(guān)組成分布圖的繪制工作效率得到良好的提高。同時，該計算機(jī)軟件的突出優(yōu)勢就在于其具有的自動錯誤檢測的功能，同時通過提供線上的幫助平臺，使用戶能夠?qū)τ谲浖M(jìn)行深入的了解，對于軟件的整體應(yīng)用更加的方便。本軟件主要針對于一些復(fù)雜塔進(jìn)行相關(guān)的模擬計算，通過采用新松弛法的方法，使其在整個計算過程中更加的便利，促使其收斂速度、穩(wěn)定性得到很大程度上的提升。本軟件的精餾過程最多可進(jìn)行24個組份，150塊理論板數(shù)。

要對于定塔的的相關(guān)要求作出明確的規(guī)定，對于整個精餾過程進(jìn)行嚴(yán)格的計算，這樣才能夠得出較為精確的沿塔內(nèi)部的各板流率、溫度以及相關(guān)組成的系統(tǒng)分布。同時，該計算機(jī)軟件還可以對于實際的精餾塔的具體操作情況進(jìn)行校核，同時，提出較為專業(yè)的改造意見，使其整體設(shè)計方案更具有優(yōu)化性。

2.2 精餾塔的模擬計算方法

它的模擬計算主要強(qiáng)調(diào)對于已知的進(jìn)料狀態(tài)、位置、組成和精餾塔的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)通過數(shù)學(xué)和熱力學(xué)模型，對全塔各板進(jìn)行對應(yīng)的計算，最終得出其溫度、組成分布、各股物流等等的相關(guān)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行計算方法的選擇和計算結(jié)果的分析中，物系極性的強(qiáng)弱對于整個計算的可靠性來說具有重要的影響。通常，烴化系統(tǒng)精餾塔一般為非極性物系。

目前較為常用的模擬計算方法一般是通過對于各理論板建立M即物料平衡方程、E即相平衡、S即分子分?jǐn)?shù)加合方程以及H（能量平衡）進(jìn)行求解。針對于不同的分離過程，所使用的求解方法也有所不同。通過新松弛法，能夠有效的實現(xiàn)對于塔的模擬計算[3]。因為烴化系統(tǒng)中主要涉及到的組分就是烴類物質(zhì)，因此，對于物質(zhì)的氣液平衡以及相關(guān)的熱力學(xué)性質(zhì)計算可以采用狀態(tài)方程法進(jìn)行分析。

2.3 精餾塔的模擬計算結(jié)果分析

通過對于分離過程計算方法的明確，對于熱力學(xué)性質(zhì)計算方法和組份同樣進(jìn)行了相關(guān)的確定，這樣可以使整個精餾塔的模擬分析得到順利的開展。

文中主要分析了通過對于苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)的有效利用，將各個精餾塔進(jìn)行的模擬研究，對于其結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。其中，進(jìn)行精餾塔的模擬研究具體分析如下：

通過對于進(jìn)料不同、位置不同、回流比不同、塔頂采出量不同、側(cè)線采出量不同理論板數(shù)的不同以及操作溫度和壓力等相關(guān)情況的不同，將其進(jìn)行系統(tǒng)的劃分，并在不同的情況下，觀測出精餾塔的分離效果。通過對于模擬計算結(jié)果進(jìn)行有效的分析，能夠?qū)τ诰s塔的操作技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化，同時，對于相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量的研究以及節(jié)能降耗的整體操作方法提供有效的依據(jù)和參考。

下文是具體的結(jié)果分析，因文章的篇幅有限，主要針對于CT-401、CT-402以及CT-502的部分結(jié)果進(jìn)行分析。

2.3.1 CT-401塔的分析

CT-401即為烴化系統(tǒng)中的苯塔，在從塔頂進(jìn)行切割未反應(yīng)苯循環(huán)進(jìn)行送至苯精制塔，將側(cè)線的切割乙苯送至乙苯塔之中，塔底液送至異丙苯精制塔之中。通過對于CT-401塔的模擬結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，能夠得出他定的溫度相對于設(shè)計值要較高一些，塔底的溫度值要比設(shè)計值略低一些。通過對于回流比的情況進(jìn)行分析，從整體上看，要想使分離的要求得到有效的保障，回流比應(yīng)盡可能的減小，目前來說，操作回流比R=1.0相對而言較為適宜。

2.3.2 CT-402塔的分析

根據(jù)CT-402的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過對比可發(fā)現(xiàn)，從整體上看，計算值與設(shè)計數(shù)據(jù)相比較而言較為吻合。同時，塔頂?shù)臏囟鹊挠嬎阒蹬c設(shè)計值相比，溫度相對較低一些，塔底的溫度相較于設(shè)計值也更低一些。通過對于CT-402塔的不同回流比情況進(jìn)行分析，塔頂?shù)漠惐浇M成會隨著回流比的增大而變亮，但是整體變化不大，同時，塔底的異丙苯組成會隨著回流比的增大而變小。通過對于CT-402塔的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可說明要想確保分離符合相關(guān)要求，回流比要盡可能的減小，目前操作來說，回流比保持在R=1.2相對較為適宜

2.3.3 CT-502塔的模擬計算分析

根據(jù)對于CT-502的模擬計算結(jié)果進(jìn)行分析，能夠觀察出其計算值與實際的操作數(shù)據(jù)的吻合度較高。塔頂?shù)臏囟扔嬎阒狄葘崪y值低大約6度，塔底溫度要比實測值高將近4度左右，這其中很有可能是在測量中存在的誤差或者組份未知其結(jié)構(gòu)、組成和基礎(chǔ)物性進(jìn)行替代的原因。基于回流比的具體情況進(jìn)行分析，可得出，要想有效的確保分離的要求情況，回流比應(yīng)相對較小一些，在目前的操作回流比之中，R=114已經(jīng)偏大，應(yīng)進(jìn)行有效的減小，如果能將回流比進(jìn)行下調(diào)，這樣可以有效的降低能源的消耗，從而達(dá)到節(jié)能降耗的根本目的。

3 結(jié)論

本文基于在苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)中進(jìn)行精餾塔的研究，通過計算機(jī)軟件進(jìn)行相關(guān)的模擬計算，可判斷出模擬計算的結(jié)果與實際操作相差無幾。根據(jù)有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的深化研究，對于其組份、組成和基礎(chǔ)物質(zhì)進(jìn)行有效的探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]王元.苯酚丙酮裝置反應(yīng)區(qū)進(jìn)出料系統(tǒng)設(shè)備和管道布置特點[J].化工與醫(yī)藥工程，2017，38（02）：17-20.

[2]董曉紅.苯酚裝置中丙酮產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)及廢水治理[D].上海：華東理工大學(xué)，2017.

[3]項曙光.苯酚丙酮裝置烴化系統(tǒng)精餾塔的模擬與分析[J].計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2017（05）：48-53.

作者簡介：

劉濤（1982- ），男，漢，籍貫：河北省香河縣，最高學(xué)歷：本科，目前職稱：助理工程師，研究方向：石油化工。