甲醇精馏过程的模拟及优化

2012年第6期广东化工第39卷总第230期www.gdchem.com201甲醇精馏过程的模拟及优化刘兵,骆乐(徐州工业职业技术学院,江苏徐州221140[摘要]应用化工流程模拟软件 ASPEN PLUS,对甲醇三塔精馏过程进行模拟,所得结果与生产操作数据基本吻合。对精馏塔的回流比及进料块位置进行了优化,优化后的产量和产品质量都有提高,效益增加13%。[关键词] ASPEN PLUS;甲醇;精馏;模拟:优化[中图分类号TH[文献标识码[文章编号]0-1865(2012)06-020102Methanol Distillation Process Simulation and OptimizationLiu Bing, Luo Le(Xuzhou College of Industrial and Technology, Xuzhou 221140, China)Abstract: Application chemical process simulation software ASPEN PLUS to methanol three tower distillation process simulation, the results and the productionperation data were basically the same. The reflux ratio and feeding position were optimized, the optimized production and quality improving, the benefit increased by 1.3Keywords: ASPEN PLUS: methanol: distillation: simulation: optimization程 SPE PLUS是一款功能强大的化工模拟软件包,称为“先进过总能耗的20%左右。甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质PROCESSENGINEERING)简称 ASPEN PLUS。此软件有完备的我高产品竞争力和企业经济效益起到重要的作用。目前国内采用的性模型和全面的单元操作模型,并且具有方便直观的数据输入输出接口,可广泛用于各种流程的模拟及优化运算。国自行开发的三塔精馏。三塔精馏技术是为减少甲醇中的杂质、ASPEN PLUS可广泛应用于化工设计、模拟计算、生产优化提高甲醇纯度及热利用率而开发的一种高效、节能工艺等多领域1。王桂云等结合实际生产数据,用 ASPEN PLUS软件近年来在大、中型企业得到了推广和应用分析了5种双效精馏中的原料分配及双效前的分离纯度对节能率甲醇三塔精馏流程主要包括预精馏塔、加压精馏塔、常压精的影响,阐述了实现节能的原则。李群生等应用 ASPEN PLUS化工模拟系统中的 RADFRAC精馏模块对氯乙烯精馏中的低沸塔馏塔,含有CHOH、C2HOH、烷烃等物质的甲醇经过预精馏塔在塔中除去其所含的低沸物,塔底甲醇及重组分由加压泵加压后进行模拟,模拟值与实际值相吻合;并研究了回流比、进料位送入加压塔,加压塔精馏后产生的蒸汽进入冷凝蒸发器,加压塔置、馏分出比等参数对精馏的影响。张宗飞等以 ASPEN PLUS为底部的甲醇、水等高沸点物进入常压塔,塔顶蒸汽作为常压塔再模拟工具,选择反应平衡模型,并应用自由能最小化方法建立了沸器热源压,从而达到两塔耦合操作,利用加压塔和常压塔两塔粉煤气化模型;完成了煤气化的模拟呵的温差,使常压塔甲醇得以冷凝,甲醇作为回流液进入塔顶,作甲醇是重要的有机化工基础原料,以其为原料可生产甲酸为产品甲醇。甲醇三塔精馏过程的工艺流程如图1所示。甲醛、乙酸、甲酸甲脂、甲胶、甲醚等多种化工产品,随着1模拟结果此甲醇产品质量和甲醇装置的节能降耗越来越引起人们的关注。预精馏塔模拟的数据和生产数据作以比较,结果如表1。甲醇精馏过程是甲醇生产的重要后处理工序,其能耗占甲醇生产0B1-预混精馏塔:B2-加压精馏塔:B-常压精馏塔:CHU常压塔塔中部出料:D1-预塔塔顶出料:D2-加压塔塔顶出料D3常压塔塔顶出料:W1A-预塔塔底出料;W1B-加压塔进料:W2-加压塔塔底出料:Wy-常压塔塔底出料图1甲醇精馏流程Fig 1 Methanol distillation process表1预精馏塔的模拟结果表2加压塔的模拟结果mulation resultsTab2 Pressure distillate生产数据模拟数据变化范围生产数据模拟数据变化范围回流比0.5~1回流比实际板数实际板数塔顶温度/C32.980653040塔顶温度C塔釜温度/℃888407085~90塔釜温度rcyHi中国煤化工8590塔顶压力/bar1.6-2.0答顶压力/b1.6-2.0NMHG[收稿日期]2012-0305[作者简介]刘兵(961-),男,山西应县人,本科,副教授,主要研究方向为化工过程模拟与优化广东化工2012年第6期www.gdchem.com第39卷总第230期加压塔模拟的数据和实际采集的数据作以比较,结果如表2。SensiticityS-I Results常压塔模拟的数据和实际采集的数据作以比较,结果如表3。-DWNE表3常压塔的模拟结果Tab3 Atme生产数据模拟数据变化范围回流比1.1-1.5实际板数87塔顶温度64.9192964-65塔釜温度~℃800189180-81CHU温度/℃76-78塔顶压力/bar7606031.02塔釜压力bar15~1.6CHU压力62565067.570.072.575.077,580.082.585.0VARY I BI FFEEDS STAGE三个精馏塔的模拟数据与生产数据相比,基本吻合。图3常压塔进料板位置的灵敏度分析2回流比优化Fig3 Feed position sensitivity analysis of the atmosphericdistillation column利用 ASPEN PLUS的设计规定,对加压塔和常压塔的回流比进行了优化规定加压塔的塔顶馏出液中含甲醇0.999,塔底釜液中含甲醇4结论甲醇的精馏工艺流程包括预精馏塔、。本课围为053,进行了设计规定的模拟运算,得到最优的馏出液流量较活合中料馏体系的NL活庭系数物选择了为22560kg/h,回流比为13527三塔精若规定常压塔的塔顶馏出液中含甲醇0999,塔底釜液中含甲馏过程进行模拟计算醇0.01,馏出液量变化范围为200600kg/h,回流比的变化范围利用 ASPEN PLUS的设计规定模拟分析功能,对加压塔和常为1-5,经过设计规定模拟运算,得到最优的馏出液量为449kgh压塔的回流比及馏出液量进行了优化运算,得到加压塔和常压塔回流比为3.8435的回流比分别为13527、38435通过 ASPEN PLUS的灵敏度分析,对加压塔和常压塔的进料3优化操作参数位置进行了优化,得到加压塔的最优进料位置为第81块板,与生通过 ASPEN PLUS软件对进料位置、塔内压强的灵敏度分产数据一致,不需要调整。常压塔的最优进料位置就从第67块板析,找到在保持分离效果一定的情况下,最佳进料位置调整为第79块板生产中,加压塔的塔板数为87块塔板,加料位置为第81块经过优化之后,加压塔馏出液量从22300kgh提高到2256塔板。kg/h,组成从99.28%提高到99.99%。常压塔馏出液量从410kg/h现针对塔顶产品中甲醇的流量,作进料位置的灵敏度分析提高到449kgh,组成从99.03%提高到99%。在提高产品质进料位置的变化范围为7383块塔板,灵敏度分析结果为:最佳量的同时,提高到产量,效益可增加13%。进料板位置为81块塔板。具体可见图2参考文献Sensiticity Results summary]杨光辉.化工流程模拟及技术[门计算机与信息化,2008,37(8):35-38[2]杨友麒,项曙光,化工过程模拟与优化[M.北京:化学工业出版社2006[3樊艳良,用 ASPEN PLUS对反应精馏的模拟计算门.上海化工,200732(5):1419[4]王桂云,张述伟.用 ASPEN PLUS软件分析双效精馏节能的影响因素门.节能,2007,25(10):158-1515]李群生,刘阳.基于 ASPEN PLUS的氯乙烯精馏过程的模拟[聚氯6张宗飞,汤连英,吕庆元,等.基于 ASPEN PLUS的粉煤气化模拟门化肥设计,2008,46(3):41-44.7冯元琦.甲醇[M].北京:化学工业出版社,2000[8]宋维端,肖任剑.甲醇化工学[M].北京:化学工业出版社,199175076.077.078.079.080.081082.083.084085.09]沈佩芝,雷玉萍.甲醇市场状况及科技开发进展[.化工进展,2003,VARY I22(1):94-98[0]黄洁,高燕如,张振欧,等.甲醇精馏加压双效三塔流程初探门.石图2加压塔进料位置的灵敏度分析油化工设计,2004,21(10):6-8.Fig2 Feed position sensitivity analysis of[1]林长青,张振欧。甲醇三塔精馏工艺中加压塔与常压塔工作状态的优the pressure distillation column化门.化肥设计,2005,32(6:18-20[2黄洁,高燕如,张振欧,等.甲醇精馏加压双效三塔流程初探.石常压塔的塔板数为87块塔板,加料位置为第67块塔板油化工设计,2004,21(10):6-8针对常压塔顶产品中甲醇的流量,作进料位置的灵敏度分析[王红玲,250kta甲醇三塔精馏工艺技术总结[.化肥行业,2009进料位置的变化范围为72-81块塔板,灵敏度分析结果为:最佳(本文文献格式:刘兵,骆乐.甲醇精馏过程的模拟及优化[.广进料板位置为79块塔板。具体可见图3东化工,2012,39(6):201-202)(上接第192页)[S].GB50341-2003,2003参考文献[4]中国石油天然气集团公司,立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范[S].GB50128-2005,2005]徐英,杨一凡,球罐和大型储罐M].北京:化学工业出版社,2005,1中国煤化工2]中国石油化工总公司.石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范(本文文献格式[SJ.SH304692,1992用[J].广东化YHCNMHG排水系统的设计选[3]中国石油天然气集团公司,立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范