K.K苯加氢系统萃取精馏单元的模拟

３ ４ 嫌 　　料 与 化 工 Ｆ ｅ ＆ Ｃ ｅ ｃ Ｐ ｃ ｓｅ ｕｌ ｈ ｍｉ目 ｒ ｅｓｓ ｏ Ｎｏ ． ０ ６ ｖ２０ Ｖｏ． ７ Ｎｏ ６ ｌ３ 炼焦化学产品的回收与深加工技术 Ｋ Ｋ苯加氢系统萃取精馏单元的模拟 ． 方志民 郑胜华 　　　　　　　　　　　　　　　　 （ 宝山钢铁股份有限公司化工分公司，上海２０４） ０９２ 摘 要： 应用Ａｐ Ｐ 流程模拟软件， ｓ ｅｌ ｎｕ ｓ 建立了ＫＫ苯加氢系统萃取精馏单元的计算模型。对宝钢Ｋ Ｋ苯加氢 ． ． 装置的操作工况进行了模拟计算，并利用模型对生产装置进行了。模拟结果与生产数据相吻合，明所建立 的模型能够用于工程和指导生产。 关键词：Ｋ Ｋ苯加氢 萃取精馏 Ｎ一 ． 甲酞吗琳 中图分类号： Ｑ２．３ Ｔ ５２６ 文献标识码： ＾ 文章编号：１０ 一 ７９（ ０） ０３ 一 ４ ０１ ３０ ２ ６ 肠一 ０４ ０ ０ Ｓｒｕａ ｏ ｆ ｘｒ ｃｉｎａ ｄＲｅｔ ｃ ｔ ｎＵｎｔ ｉ ｌｔ ｎｏ Ｅ ｔａ ｔ 压ｉ ｏｎ ｃ ｎ ａｉ ｉ ０ｉ ｏ Ｋ ＫＢ ｎｏ Ｈ ｄｏ ｒｆ ｎ ｓｓ ｍ 　　　　ｅｚｌ ｙｒ 一 ｅｎ ｇ ｙｔ ｆ． ｉ ｉ ｅ Ｆｎ Ｚ ｍｎ Ｚｅｇ ｈｎ ｕ （ａｓｅ Ｓａｇａ２０４，ｈ ａ ａｇ ｈ ｉ ｉ ｇ ｈｎ ｓｅｇ ａ Ｂｏｅ ， ｈｎｈｉ０９２Ｃｉ ） ｈ ｔｌ ｎ Ａ ｓ ａ ： ｙｍ ａｓ ｆ ｓｅ ｌ ｐ ｃｓ ｎａ ｇｓ ｗ ，ｔ ａ ｕ ｔｇｍ ｄｌ ｆ ｘ ｃｏ ｎ ｂｔ ｃ Ｂ ｅｎ ｏ ＡｐｎＰ ｓ ｒ ｅ ｒｔ ｕ ｏ ｓａ ｌ ｏ ａ ｈ ｌ ｌｉ ｏｅ ｏ ｅｔ ｔｎａｄ ｏ ｆｒ ｔｅ ｅｃ ｃ ａｎ ａ ｒｉ ｅ ｉ ａｏ ｉ ｆ ． ｅ ｌ ｒ ｒ ｎ ｇｓ ｔ ｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ｏ Ｋ Ｋｂｎｏ ｈｄ 一 ｆ ｎ ｙ ｅ ｓ ｓ ｌｈｄ Ｔ ｅａａ ｇ ａ ｕ ｔｎｉｍ ｄ ｃｆｔ ｎｕ ｔ ｉ ｚ ｙ ｏ ｅｉ ｉ ｓｍｉ ｅ ａ ｉ ｅ． ｈ ｎｌ ｃｌ ｌｉ ｓ ａｅ ｔｓ ｂ ｏ ｃ ａｏ ｏ ｔ ｏｅ ｔｇ ｏｄｉ ｆ ． ｅｚ ｈｄ ｒ ｎ ｇ ｙ ｍｏＢｏｅ ， ｎ ｔ ａａ ｓ ｉｍ ｄ ｎ ｈ Ｐｒｉ ｃ ｉ ｎｏＫ Ｋｂｎ ｌ ｙ。一 ｆｉ ｓ ｔ ｆ ａｓｅ ａｄｈ ｎｌｉ ｓ ａｅ ｅ ａ ｎ ｎｔ ｏ ｏ 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男，高级工程师 本文以 Ａｅ ｌ ｌ １ 　　　　ｐｎＰ ｓ ． 流程模拟软件为工 ｓ ｕＺ 具 ，直接应用软件中内置的模型和丰富的物性数 据， 对萃取精馏单元进行了模拟计算并对操作进行 了分析， 结果表明， 所建立的模型和计算结果可用 于指导工程设计和生产的工艺优化。 ２０ 　　 年 １ 月 ０６ １ 第 ３ 卷第６ ７ 期 燃 　　料 与 化 工 Ｆ ｅ ＆ Ｃ ｍｉａ Ｐ ｅ ｓｓ ｕ ｌ ｅ ｈｃ ｌ ｍｃ ３ｅ １ 萃取精馏工艺流程简介 宝钢化工分公司的Ｋ Ｋ苯加氢装置是上世纪 　　　　 ． ９ 年代后期从德国引进的， ０ 其萃取精馏系统的流 程见图 １ 。经预蒸馏塔脱除二甲苯等高沸点馏分的 苯和甲 苯馏分， 从萃取精馏塔的下部加人， 萃取剂 从该塔的中上部加人， 塔顶采出非芳烃， 其中含有 少量芳烃和微量萃取剂， 芳烃及萃取剂从塔底采出 被送到溶剂回收塔中解析。溶剂回收塔采用减压蒸 馏操作， 芳烃从富溶剂中解析后从塔顶采出， 进人 苯甲苯分离塔，经解析后的贫溶剂经一系列换热器 进行热量回收后送入萃取精馏塔循环使用。苯甲苯 分离塔也采用减压操作，塔顶得到高纯度的苯（ ＞ ９．％） 塔底采出甲 ９， 苯。 萃取精馏塔 补充溶拍 工艺优化时需要对该塔板进行三相精馏的检查，以 保证流人萃取精馏段的是含较高比重碳氢化合物的 Ｎ一 甲酞吗琳相。 根据以上的分析， 　　　　 建立了萃取精馏塔的模型并 进行了 模拟计算。将得到的塔顶塔底采出液中各组 分的质量百分数与生产分析值相比 较， 主要芳香烃 组分苯和甲苯的模拟计算结果与现场数据的误差在 ３ ％范围内，而己烷、环己烷、甲基环己烷、庚烷 等主要非芳香烃组分的模拟计算结果与现场生产数 据的误差均小于５ ％。特别是对于塔顶采出液中的 微量 Ｎ一 甲酞吗琳夹带情况， 该模型的计算结果也 与生产数据较一致， 生产值为０２ｐｍ 而模拟结 ．２ ， 果为０３ｐｍ ．２ 。同时 将模拟计算得到的 塔板温度、 压力等工艺数据和现场的 Ｄ Ｓ Ｃ 数据进行了对比， 模拟值与实际值的误差也在 ５ ％以内。由此可见， 所建立模型的模拟值与实际值吻合较好。 ２１２ 灵敏板位置分析 ．． 架维国等［ 　　　　 介绍了应用稳态模拟法求取精馏塔 ｌ ４ 溶荆回收塔 苯甲苯分离塔 灵敏 方法， 板的 刘成军等’ ５ ， 介绍了 应用Ａｐ Ｐ ｓ ｅｌ ｎｕ ｓ ９２ ． 进行精馏塔灵敏板的求取方法。二者所介绍的 方法思想大致相同， 都是先选择塔的基本负荷， 然 后在土 ％以内 ０ １ 改变基本负荷， 观察塔板温度分布 情况， 温度变化相对敏感的塔板可初步确定为灵敏 板。但是由于萃取精馏塔较常规精馏塔复杂， 直接 应用文献中的方法改变负荷时， 软件在进行输人检 查时会出现错误， 不再计算。原因是萃取精馏塔是 一个热平衡型控制塔，而塔顶采出相当少， 当只改 变塔底再沸器负荷时， 平衡蒸汽量会发生显著的变 化， 塔的热平衡被破坏而无法计算。 为了维持塔的热平衡以确保软件能进行计算， 　　　　 在改变塔底再沸器负荷时，适当改变了萃取剂的进 料温度，从而得到了不同负荷时塔板温度分布曲 图 １ 萃取精馏工艺流程简图 ２ 流程模拟计算 ２１ 萃取精馏塔的模拟 ． ２１１ 模型的建立 ．． 在应用Ａｐ Ｐ ｓ ． 软件建立萃取精馏塔 　　　　 ｎ ｕ １ １ ｓｅ ｌ ２ 的模型时， 要注意 ３ 个问： （ 在进行组分定义时， 　　　　 ） １ 一定要在搜索数据库 中包含数据库 Ｐ Ｒ １， Ｕ ２ 否则将找不到Ｎ一 Ｅ 甲酞吗 琳组分 ； （ 物性方程须选择 Ｕ Ａ 方程，如果要选 　　　　 ） ２ ＭＦ Ｃ 用其他的物性方程，由于软件中还缺少各组分之间 的二元交互作用参数， 模拟结果与实际情况偏差较 大， 所以必须先应用Ｕ Ａ 方法估计出所选方程 ＭＦ Ｃ 的二元交互作用参数， 或者利用汽液平衡数据， 再 应用软件中的数据拟合功能进行回归； （ 萃取精馏塔实际上相当于２ 　　　　 ） ３ 个塔的叠加， 其上部是溶剂回收段，下部是萃取精馏段， 在这两 段之间设置了一个带有加热盘管的单泡罩塔板。由 于在单泡罩塔板上可能会形成２ 个液相， 所以进行 线， 见图２ ０ 从图２ 　　　　 可以看出， 位于萃取剂进料板和芳香烃 进料板之间的塔板， 对温度变化相对敏感， 特别是 萃取剂进料板下面的第 ５ 块板附近。同时考虑到萃 取剂进料温度变化对塔的热平衡影响较大， 灵敏板 应选在萃取剂进料板以下第 ５ 块左右。 ２２ 溶剂回收塔的模拟 ． ２２１ 模型的建立 ．． 设计时，为了回收贫液的热量，该塔设置了 １ 　　　　 个中间再沸器，同时从能源成本考虑，塔底采用了 燃 　　料 与 化 工 Ｆ ｅ ＆ Ｃ ｅ ｉａ Ｐ ｅｓ ｕｌ ｈ ｍ ｃ ｍｃ ｓｅ ｌ ｓ Ｎ ｖ２ ０ ｏ． ０ ６ Ｖ ｌ３ ｏ ６ ｏ． ７Ｎ ． ２ 个再沸器，一个用 １６ Ｐ 蒸汽做热源，另一个 ．Ｍ ａ １９６ １９４ １９２ 护 ＼ 侧 蛆 簇 契 用４ Ｐ 蒸汽。在建立模型时要设置２ Ｍａ 个再沸器来 模拟， 否则模拟计算的结果与实际生产的工艺数据 和分析数据有所差别，特别是不能反映出塔顶馏分 １９０ １８ １８６ １８４ １８２ １８０ Ｎ Ｍ：９ ． Ｆ ９５ ０２ ．５ ０２ 。５ 中Ｎ一 甲酞吗琳的微量夹带情况。 ６０ 　尸 ＼　 侧　 蛆 　撼 　蜘 　 ４０ ２０ ０ 『． １ ３３ ３ ３ ３ ４ ４ ４ ０２ ４ ６ ８ ０ ２ ４ ６ 压力／ Ｐ 　　　　　　　　　　　　　　　　 ｋ ａ 图 ３ 贫液泡点温度与压力关系图 ９ ￣ 一、 ０ 　　　　　　　　 ３ ｌ ０２ ０ ０ ４ ０ ５ ０ ） （ ６ ７ ０ 塔板层数 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 护 １ ， ９ Ｏ ＼ 侧 妈 ｝． １ 图 ２ 不同再沸器负荷时塔板温度分布图 簇 Ｑ Ｕ ） ｌｆ 将所建立的溶剂回收塔模型的模拟值与实际生 　　　　 产数据进行了比 较， 结果显示， 塔顶塔底采出中， 除塔 顶 Ｎ一 甲酞 吗琳相 差较 大外 （ 产值 为 生 契 ‘． １ Ｏ６ ｎ ，Ｌ ７ ５ ０９４ 　　８ ． ０２ ｍ 而 ．１ ， 模拟值为０ ２ ｐ） 其余各组分的 即 ． ５ ｍ， ３ｐ 质量百分数误差不超过 ３ ％，同时塔板温度、压力 等工艺数据的模拟值与现场 Ｄ Ｓ Ｃ 数据间的误差也 在３ ％以内。由此可见，所建立的模型准确、可 靠。 ０９８ 　　　　 ．８ ０９２ ９ ０ ９６ ９ Ｎ Ｍ质量分数 　　　　　　 Ｆ 图４ 　　 贫液泡点温度与组成关系图 从这 ３ 　　　　 个塔的 模拟结果可以 看出， 应用Ａｐ ｓｅ ｎ ２２２ 塔底温度设定分析 ．． 为了得到高质量的贫液，实际操作中， 　　　　 需要控 制解析塔塔底温度以保证一定的蒸发量， 但是该温 度是一定组成和压力下的贫液泡点温度，随塔操作 压力和贫液中 Ｎ Ｍ Ｆ 、苯和甲苯含量 的变化而变 选择 Ｕ Ｆ Ｃ Ｉ ＮＡ 物 性方程 ，并结合具体的工艺特点 就可以在软件中 较方便、准确地建立苯加氢系统中芳烃萃取精馏生 产单元的计算模型。 Ｐ ｕ １ ． 软件中内置的单元模块 ｌｓ ２ １ ３ 结论 化，当该温度控制过高时，由于需要汽化大量的 Ｎ一 甲酞吗琳， 所以会浪费一定的热能，而当该温 度控制过低时，不能保证贫液的质量， 会影响萃取 精馏塔的操作和最终产品质量。图３ 和图４ 反映了 贫液泡点温度随压力和组成的变化关系。 （ 利用Ａｅ ｌ １ １ 　　　　 ｐ Ｐ ｓ ． 中内置的单元模块 ） １ ｓｎ ｕ２ 和数据库中的物性参数， 结合现场生产装置的特 点， 建立了萃取精馏单元的 模拟模型， 计算结果与 生产现场的Ｄ Ｓ Ｃ 数据和化验分析数据一致， 模型 可靠，可用于指导生产工艺的优化和设计计算。 （ 萃取精馏塔的萃取剂进料温度对溶剂回收 　　　　 ） ２ 段和萃取精馏段的热平衡影响较大， 该塔灵敏板应 设置在萃取剂进料板附近；而且当萃取剂进料温度 波动时，为了维持塔的热平衡， 需要对该塔加热蒸 汽量提前进行调节。 ２３ 苯和甲苯分离塔的模拟 ． 该塔属于常规的精馏塔， 　　　　 并没有特别需要注意 的地方， 其模拟计算相对较简单。由于该塔所分离 的物料只涉及到烃类组分， 所以其物性计算方法也 可以选择 Ｓ Ｋ方程、Ｐ Ｒ Ｒ方程等，虽然选用不同的 方程时， 对苯和甲苯产品中各组分百分数的计算结 果有差异 ，但与实际生产值的误差都不会超过 ５ 本文计算时采用的是 Ｕ Ａ 方程。 ％， ＭＦ Ｃ （ 溶剂回收塔塔底温度控制关系到贫液质量 　　　　 ） ３ 和操作能耗， 但是该温度受诸如压力、组成等因素 的综合影响， 实际操作中应该根据这些条件的变化 ０６ ２０ 　　 年 １ 月 第 ３ 卷 第６ ７ 期 Ｆ ｅ ＆ Ｃ ｅ ｊ目 Ｐ 沈ｓｅ ｕ ｌ ｈ 功 ｃ ｒ ｓｓ ｏ 嫩料与化工 　　 洗油蒸馏模拟计算在设计中的应用 姜秋孙虹 　　　　　　　　　　　　 （ 中冶焦耐工程技术有限公司， 鞍山１ ０２ １ ０） ４ 摘 要： 通过对洗油蒸馏装置的模拟计算， 确定了 初馏塔和精馏塔的主要工艺设计参数。用 １ 套双炉双塔蒸馏装 置分别加工甲 基蔡油和洗油，可以生产工业甲 基禁和造馏分， 并能大大节省工程的一次性投资。对正在生产的蒸 馏装置， 通过模拟计算可以调整产品的产量和质量。 关键词： 洗油蒸馏 模拟计算 工艺设计 中图分类号： Ｑ２．３ Ｔ５２６ 文献标识码： Ａ 文章编号： ０１ ３０ ２ ６ ０ 一 ０７ ０ １０ 一 ７９（ ） ０３ 一 ４ ） Ｘ （６ Ａ Ｐ ｃｔ ｎｏ Ａ ａ ｇＣ ｌ ａ ｏ ｆ Ｗａｈ０Ｉ ｉ ｌ ｏ ｎＤ ｓ ＰＩａ ０ ｆ ｎ ｏ ａ ｕ ｔ ｎｏ Ｓ ｉＤｓ ｌ ｎｉ ｅ ｇ ｉｉ ｉ ｃｉ ｌ ｉｔ ｔａ ｉ ｉ ｎ Ｊ ｇ ｕ ｓｎ ｏｇ ｉＱ ｎ ａ ｕ Ｈｎ （Ｃ Ｃ ｉ ＆Ｒｆｃ 叮Ｅ ｅ ｎ Ｃｎ ｉ Ｃｒ， Ｃ ， ｓ ｎ ｌ ０ ， ｈ ） Ａ Ｒ ｏ ｎ ｅｒ ｔ 峪ｎ ｒｇ ｏ以ｔ ｏ ．Ｍ Ｃ Ａ ｈ ｌ４ ２ Ｃ ｎ Ｅ ｋｇ ａ ｏ ｅ ｉ ｇ ｎｐ ｎａ Ｏ ｉ ａ Ａ ｓ ａｔＢ ｅ ｓｏ ａａ ｇｃ ｃｌｉ ｏ ａ ｉｄｔａｏ ｓｍ ｈ ａ ｒ ｅ ｅｇ ｂ ｃ ： ｙｍ ａ ｆ ｆ ａ ｕ ｔ ｎｗｓ ｌ ｉｉ ｔｎ叮 ｔ ，ｔ ｒ ｔ ｎ ｎ ｏ ｌ ａｏ ｎ ｈｏ ｓｌ ｉ ｌ ｅ ｅｍ ｉ ｏ ｓ ｓ ｎＰ ｃ ｓｄ ｉ ｎ Ｐ ｍ ｅ ｏ Ｐ ｍ ｒ ｄ ｔ ａｏ ｃ ｕ ｎａｄｒ ｔ ｃｔ ｃ ｕ ｎａ ｄ ｎ ．Ｗｉ ｎ ｅ ｏ ｄｕｌ ｒ ｔｓ ａ ｅ ｒ ｆ ｒ ａ ｉｉ ｔ ｏ ｍ ｎ ｅ ｉ ａｏ ｏ ｍ ｒ ｅ ｅ ｉ ｙ ｓｌ ｉ ｌ ｌｎ ｃｆ ｉ ｌ ｉｎ ｅ ｆｄ ｉ ｔ ｅｓ ｆ ｏｂ ｈｏ ｔ ｅ ｄｒ ｃ ｎ ｏｂ ｏ ｍ ｉｉ ｉ ｅ ｃ，ｍ ｔ ｎ ｈ ａ ｎ ｉａｄｗ ｈｏ ａ ｒ 卯ｃｖｌ ｕ ｅａｄｄｕｌ ｌ ｎｄ ｔａｏ ｖ ｅ ｅ ｙ ａ ｔ ｅｅｏ ｎ ａ ｉｒ ｅ ｔｅ ｎ ａ ｅｃ ｕ ｓｌ ｎｄ ｉ ｌ ｔ ｈ Ｐｈ ｌ ｌ ｌ ｓ ｌｅ ｓ ｉ ｙ Ｐ ｃｓ ｄｔＰ ｄｃ ｔ ｈｉ ｎ ｈ ａ ｎ ａｄａ ｎ ｔ ｎ ｆｃｏ，ｏｃ ｉ ｅ ｅ ｆ ｔ Ｐ ｃ ｏｓ ｒ ｅ ｅ ｏ ｒ ｕｅ ｃｎ ａ ａ ｔ ｅｅ ｎ ｃ 即ｈ ｅｅ ｔｎ ｎｅｎ ｓ ｎ ｏ ｈ 呵ｅｔ ｏ ｅ ｃ Ｐｈ ｌ ｌ ｅ ｈ ｒｉ ａ ｖｔ ｔ ｒ ｅ ｍ ｃ ｂ ｓ ｓｎａｙ ｄｃｄ ｏ ｄ ｔａｏ ｙｅ ｎｐ ｄｃｏ， ｅ ｒ ｕｔ ｕ ｕ ａｄｑａｔ ｃ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｉｌｒ ｕｅ．Ｆｒ ｉｉ ｔｎｓ ｔ ｂａ ｌ ｅ ｔ ｓｌ ｉ ｓｍｉ ｒ ｕｔｎ ｔ ｐ ｄ ｏｔ ｎ ｕ ｉ ａ ｌ ｏ ｉ ｈ ｏｃ Ｐ ｔ ｌｙ ｎ ｂ ａ ｕｔ 勿 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８ 　　　　０２ ２２ ：１ ２ ） 【 刘成军， １ ５ 刘登峰等． 精馏控制系统中灵敏板的求取 ． 石油与天 然气化１，１ ， ６３：１９ 　　　　 ９７ ２（） ７ ９ 甘李军 编辑