氯乙烯精馏过程Aspen模拟

第43卷第7期应用化工Vol.43 No. 72014年7月Applied Chemical IndustryJul. 2014%应用技术g氯乙烯精馏过程Aspen模拟韩飞(长安大学理学院,陕西西安710064 )摘要:运用化工流程模 拟软件Aspen Plus对氣乙烯 精馏装置低沸塔和高沸塔的操作变量进行灵敏度分析。结果显示,低沸塔进料位置在第二块板时比之前第八块板可以得到更高纯度的馏出液,低沸塔馏出比由0.25优化到0.3,回流比由0.5优化到0.8。高沸塔最终优化结果为第四块板进料,馏出比从0.93优化到0.95,回流比从0.8优化到0.9。关键词:氯乙烯精馏;模拟;优化中图分类号:TQ 014文献标识码:A文 章编号:1671 - 3206( 2014 )07 - 1356 -03The distillation process of vinyl chloridesimulated by AspenHAN Fei( Collge of Science , Chang' an University ,Xi' an 710064 , China )Abstract :Though Aspen Plus software , the analysis of operating variables ’sensitivity about vinyl chloridedistillation device shows that :as for low boiling tower , feeding in second plate can get higher purity thanthe eighth plate ; ditillatle ratio should be optimized from 0. 25 to 0.3;eflux ratio can be improved from0.5 to 0.8. While , high boiling tower' s results shows that : feeding in the fourth plate is optimal , ditillateratio should rise from 0. 93 to 0.95 and reflux ratio from0.8 to0. 9.Key words :vinyl chloride distillation ; simulation; optimization近些年来,随着工业和经济的发展,市场对聚氯算的物性的精确度10],甚至会影响到模拟结果的精乙烯(PVC)的需求快速增加,应用范围也在逐步提确程度。AspenPlus软件提供的有通用化学方程高,国内的PVC产量已经逐渐不能迎合市场的需(UNIQUAC)、有规双液方程(NRTL)以及威尔逊方求1，而改良生产PVC的装置成为--个可行的突破程( Wilson)。该体系的分离模拟计算,以上3种模口2]。在生产PVC的时候,尤其是氯乙烯的精馏，型 都适用，而利用NRTL模型计算的结果最佳。是非常关键的一个过程3。以往的科学家为了讨表1低沸塔及高沸塔输入数据论不同的热力学模型,用了很多不同的化工流程模Table 1 The input data of low boiling tower andhigh boiling tower拟软件,做了精馏塔物料衡算及精馏塔热量的衡算[47],可极少有人对操作参数是否会影响整个系统项目低沸塔高沸塔做出研究分析。塔板数/块本文将以化工过程模拟软件AspenPlus为工冷凝器Partial-VaporTotal再沸器.Kettle具,研究氯乙烯分离工艺,建立粗氯乙烯的流程模拟回流比0.50.8系统[89]。分析讨论操作参数是否会影响整个系统。馏出物与进料比0.250.931精馏塔的模拟分析进料位置/块.恰当的选择- - 个热力学模型,可以大大提高计中国煤化工0.2YHCNMH G收稿日期:2014-04-02修改稿日期:2014-05-15基金项目:陕西省自然科学基金(2013gm5013)作者简介:韩飞( 1991 - ), 男,陕西西安人,长安大学在读硕士研究生,师从王虎教授,从事工程力学的研究。电话:13809155931 ,E - mail:674623368@ qq. com通讯联系人:王虎,长安大学理学院教授,主要研究工程力学。第7期韩飞:氯乙烯精馏过程ASPEN模拟1357图1为氯乙烯精馏工艺流程简图。r1T2一5>B0回中一中图1精馏塔 工艺流程图Fig. 1 The process flow diagram of disillation column粗氯乙烯首先进人低沸塔(TI),从塔釜输出经99.0缓冲槽( B )进人高沸塔( T2)。进料液中VC摩尔分98.598.0数为98. 76% ;重组分为1,2-二氯乙烷( EDC),摩尔97.5分数为0.53%;轻组分为乙炔( C2H2 ),摩尔分数97.0为0.11%;其余为水。其中C2H2等低沸点杂质通* 96.5过T1首先从塔顶被采出,EDC等高沸点杂质经高96.095.5沸塔从塔釜吸收，最后精VC由高沸塔塔顶产出。95.0 L使用AspenPlus中的灵敏度分析模块,可以方便的0.60.8确定过程对关键操作变量和设计变量的对应关系。低沸塔馏出比和塔釜氯乙烯}摩尔分数的关系曲线Fig.3 Relation between distillate to feed ratio and VC content其中涉及到的灵敏度参数有回流比R、馏出比D/Fat the tower bottom for the low-boiler tower以及进料位置F。1.1.3回流比R规定塔板数和进料位置,回流比1.1低沸塔 灵敏度分析增加,将导致塔釜温度降低影响塔底产品的纯度;减1.1.1 馏出比和塔顶氯乙烯摩尔分数的关系 由小回流比R,会导致气液相间传质推动力减小，无法图2可知，随着馏出比的增加,塔项氯乙烯摩尔分数保证产品质量,低沸塔选定在第二块板进料,对冷凝快速上升,并在0. 3处达到最高,之后氯乙烯含量趋器再沸器换热量的灵敏度分析表明,最佳回流比为).8。于稳定,不再增加。1.1.4 进料位置F随着进料板的位置下降,塔釜99.60VCM含量逐渐增加,塔顶VCM含量逐渐减小，但再99.55沸器热负荷逐渐增加。因此,在保证塔釜出料纯度的前提下,尽量降低低沸塔的操作费用,选择在第二99.50块塔板进料是最合适的。生99.451.2 高沸塔灵敏度分析99.401.2.1 D/F和高沸塔塔顶氯乙烯摩尔分数关系99.35见图4。10099.300.20.41.099.999 95D/F图2低沸塔馏出比和塔顶氯乙烯摩尔分数的关系曲线99.999 90Fig.2 Relation between distllate to feed ratio and VC content是999985at the tower top for the low-boiler tower1.1.2 馏出比和塔釜出料氯乙烯摩尔分数的关系中国煤化工见图3。由图3可知,随着馏出比增加,塔釜VC的摩尔;YHCNM HG99.9997分数短暂的.上升,D/F =0.3时达到最大值,然后随0.75 0.800.85 0.90 0.95 1.0着D/F的增大而不断减小。故馏出比0.3时为最图4高沸塔馏出比和塔顶氯乙烯摩尔分数的关系曲线Fig.4 Relation between distillate to feed ratio and VC content佳。at the tower top for the high-boiler tower1358应用化工第43卷由图4可知,馏出比的增加导致塔顶纯度先线塔进行了模拟分析。结果表明,低沸塔进料位置在性增加,在D/FO. 95时达到最大值,之后下降。故第二块板时最佳,馏出比由0.25优化到0.3,回流.而最佳馏出比取0.95。比由0.5优化到0.8;高沸塔优化为第四块板进料，1.2.2 高沸塔回流比 回流比增加,塔顶VCM纯馏出比从0.93优化到0.95。回流比从0.8优化到度提高,塔釜出料VCM含量逐步降低,相应的再沸0.9。器和冷凝器的换热量也逐渐增大。但回流比大于参考文献:0.9之后,塔顶出料VCM纯度变化不大,而冷凝器和再沸器负荷增加较多。考虑到减少高沸塔的操作[1] 钱伯章,朱建芳.聚氯乙烯的市场分析和技术进展费用,选取0.9作为最佳回流比。[ J].中国氯碱,2005( 11):1-5.1.2.3 高沸塔进料位置 塔顶氯乙烯浓度在进料[2]刘志强.如何看待电石法PVC 发展[ J].聚氣乙烯,2006( 6 ):45-46.位置大于第四块板以后趋于稳定,且在第四块板处[3]王伯英.聚氯乙烯大全(第二卷)[M].北京:化学工业达到最大,故取第四块板为高沸塔进料位置。出版社, 1985.2模拟优化结果[4]王文庆,李延辉. Aspen软件在大型聚乙烯装置上的应模拟优化结果见表2。用[ J].合成树脂及塑料,2004 ,21( 3 ):4346.表2低沸塔及 高沸塔优化结果[5] 杨国恒,彭昌军,何秉忠.氯乙烯精馏塔的计算[ J].武Table 2 Low boiling tower and high tower' s汉化工学院学报, 1999 ,21( 4 ):13-16.optimization results.6]吴雪妹.氯乙烯精馏中低沸塔系统的物料衡算电算法项目优化前优化后[ J].聚氯乙烯,2001( 1 ):49-56.低沸塔进料板位置/块827]廖丽华.氯乙烯精制装置流程模拟[ J].氯碱工业，1994( 11 ):22-23.低沸塔馏出比0.25[8] 赵琛琛.工业系统流程模拟利器Aspen Plus[ J ].电站低沸塔回流比0.50.8系统工程,2003,19( 2 ):56-58.高沸塔进料板位置/块[9]谢安俊,刘世军,张华岩,等.大型化I流程模拟软件高沸塔馏出比0.930.95Aspen Plus[ J].石油与天然气化工, 1995 ,24( 4 ):247-高沸塔回流比251.[ 10]戚一文,放运进.物性估算在ASPEN PLUS软件中的3结论应用[ J].浙江化工,2007 ,38( 1 ):9-11.应用AspenPlus对氯乙烯精馏的低沸塔和高沸《应用化工》论文被引频次排行(中国知网)1.吸附法处理重金属废水的研究进展6.聚苯胺及其复合材料研究现状李江，甄宝勤汪晓芹,廖晓兰,周安宁,李侃社2005年10期4-7,13页[下载次数:1323 1被引频次:95 ]2001年01期6-10页[下载次数:557 1被引频次:73 ]2.水处理絮凝剂的研究进展7.环氧改性水性聚氨酯涂料的合成研究何慧琴,童仕唐姜守霞,孙威,周照毅2001年06期16-18页[下载次数:3941被引频次 :95 ]2003年05期19-23页[下载次数:558 | 被引频次:68 ]3.阻燃剂的发展现状和开发动向8.阳离子活性杀菌剂的合成进展及其结构与杀菌力的关系夏俊,王良芥,罗和安张长荣,金聪玲2005年01期3-6页[下载次数:1571 | 被引频次:93 ]1997年03期3-9,15页[下载次数:3491被引频次:68 ]4.新型无卤阻燃剂的研究进展9.麻疯树油制备生物柴油的酯交换工艺研究汪存东,王久芬周慧,鲁厚芳,唐胜伟,梁斌2003年04期18-21页[下载次数:921 1被引频次:92 ]2006年04期45-48页[下载次数:6911被引频次:67 ]5.天然色素的提取及其生理功能10.1中国煤化工:的研究徐清海,明霞唐树HCNMHG2005年05期10-12,15页[下载次数:13051被引频次:85 ]2007年01期27-29,33页[下载次数:6461被引频次:65 ]