丁辛醇装置的全流程模拟收敛策略及计算-天然气与石油.docx

丁辛醇装置的全流程模拟计算陈 丽〔大庆石化公司信息技术中心，黑龙江 大庆 163316〕摘要：应用ASPEN PLUS 软件对某化工厂丁辛醇装置进展了全流程模拟，探讨了该装置在全流程模拟中的羰基合成反响回路、EPA 缩合反响回路和加氢反响回路撕裂流的选择及收敛方法，并进展了合成气在汽提塔 3 种不同工况下的计算，结果说明整个装置的收敛性很好关键词：丁辛醇装置；全流程； 模拟计算； 收敛性丁辛醇装置的原料合成气和丙烯经过脱除杂质净化后进入羰基反响系统，在铑和三苯基膦催化作用下生成混合丁醛，混合丁醛以气相离开反响器，冷却后经过汽提脱出轻组分，轻 组分返回合成反响系统脱出轻组分后的稳定丁醛去异构物塔，将正丁醛和异丁醛分别，异 丁醛去储罐，正丁醛进入缩合反响系统在NAOH 作用下缩合生成辛烯醛，辛烯醛蒸发后进入加氢反响器同氢气反响生成粗辛醇粗辛醇再经过预分馏塔和精馏塔脱出轻组分和重组分最终得到终产品丁醇1 模拟计算丁辛醇装置的辛醇生产流程中由原料精制、羰基合成反响回路、EPA 缩合反响回路和加氢反响回路、粗辛醇精制组成[1]1.1 羰基合成反响回路原料精制、羰基合成反响回路的流程示意见图1128SP1010C3102MIXERM101105MIXER201479798918去异构物塔T111092M1423MIXERM139293MIXER87来自 F1701 的除杂后的丙烯和合成气混合进料图 1 原料精制、羰基合成反响回路的流程在图 1 中，有多个物流可以作为撕裂流对回路进展收敛计算[2]。

如物流8、18、92、93、98 等假设选择物流 8 作为撕裂流那么同时必需选择物流 18 作为撕裂流，这样才能进展计算， 同样假设选择物流 92 那么同时必需选择物流 93 才能进展计算而只有中选择物流 98 作为撕裂流时，那么不需再选其它物流选择物流 98 作为撕裂流，需要计算的收敛变量最少，计算时间最短以物流 98 为撕裂流，应用ASPEN PLUS 软件[3,4]计算出该回路出口物流 26 的结果见表 1表 1 羰基合成回路模拟计算结果6组 分撕裂流 S98 初值0.10530.11906754.8777×10-280.26270.26474957.3802×10-310.26180.27909742.1870×10-110.23460.20402445.8004×10-50.23190.02766772.0552×10-180.04940.04223961.0772×10-8CO H组分的摩尔分率 撕裂流 S98 收敛终值出口物流 S262C H3 6C H3 8COCH4N 0.024260.02094392.1720×10-30AR 0.01230.01059521.2617×10-27H O 0.00080.01352664.8087×10-52SULFU-0101.29730×10-256.9427×10-8HCl01.95698×10-79.8520×10-22HCN02.77878×10-71.3634×10-9AMMON-0101.24280×10-64.1462×10-17O02.03077×10-64.7611×10-312ACETY-0102.35119×10-52.4330×10-20N-BUT-0100.015 33740.912 793 2ISOBU-0102.723 22×10-30.086 943 2RESIDUE001.574 4×10-4总流率/(kg·h-1)76 66088 984.9914 089.99温度/℃69.055.838 0980.100 41压力/MPa2.02.02.0异丁醛去储罐29R1141E1543EPA 去 T1144764131M16MIXER344236T11104019T1112E1542ASEP114339303796M15MIXERE1542B99SP638重组分FSPLIT废液去界区1.2 缩合反响回路丁辛醇装置缩合反响回路的流程示意见图2。

图 2 装置缩合反响回路的流程在图 2 中，有多个物流可以作为撕裂流给回路进展收敛计算，如物流34、36、37、99、39、40，选择任何物流作为撕裂流均可[5] 现以物流 40 作为撕裂流，应用ASPEN PLUS 软件计算出该回路出口物流 41 的结果见表 2表 2 缩合反响回路模拟计算结果组 分H O0.989 80.991 7270.0408352N-BUT-010.00100.063767EPA0.000 11.002 65×10-40.888626SODIU-0108.171 97×10-30总流率/(kg·h-1)8 574.0008 542.62711 048.66温度/℃62.00068.02740.000压力/MPa4.64.69.0撕裂流 S40 初值组分的摩尔分率 撕裂流 S40 收敛终值出口物流 S41来自 3529 回收的EPAE1546AE1545A51SP73242E1547FSPLITT114445464858R1145D1146来自 1143 的EPA 524355M5E1546B49MIXER54SP6来自界区的氢气FSPLIT粗辛醇去 T114856C3141531.3 加氢反响器装置加氢反响器的流程示意见图3。

图 3 装置加氢反响器回路的流程在图 3 中，有多个物流可以作为撕裂流进展回路收敛计算，现以物流55 作为撕裂流， 应用 ASPEN PLUS 软件计算出该回路出口物流 57 的结果见表 3表 3 加氢反响回路计算结果组 分撕裂流 S55 初值H 0.766 42组分的摩尔分率撕裂流 S55 收敛终值0.809 808出口物流 S57 1.211 17×10-3CH 0.233 9 0 02H O0.00167.2990×10-30.03187672N-BUT-0203.8716×10-40.0525921EPA02.4612×10-50.1447382EMPEL005.131 2×10-10EHA007.903 74×10-42-EH0.000100.760 694 8EMPOH005.151 62×10-3SODIU-01009.5094×10-14RESIDUE004.949×10-13总流率/(kg·h-1)14 41014 808.3113 825.9温度/℃141.0141.031.928 37压力/MPa6.56.53.02 3 种不同工况辛醇产品的组成和含量在实际生产中，依据进料负荷和工艺状况经常调整净化后的合成气进入羰基合成反响器的分流分率。

为了验证流程是否具有较好的收敛性，选择 3 种不同工况，即净化后的合成气50％、80％、100％进汽提塔 T1180〔即 50％、20％、0％合成气进入羰基合成反响器〕，选择物流 98、40、55 作为循环撕裂流，计算终产品辛醇〔即 2－乙基己醇〕的产量和组成， 应用 ASPEN PLUS 软件计算结果见表 4表 4 3 种不同工况下辛醇产品的计算结果组分50％去汽提塔组分的摩尔分率80％去汽提塔100％去汽提塔EPA1.406 86×10-41.407 40×10-41.405 80×10-4EMPEL6.108 3×10-106.108 0×10-106.1035 ×10-10EHA9.697 89×10-99.698 62×10-99.695 81×10-92-EH0.993 819 60.993 820 70.993 821 3EMPOH6.039 71×10-36.038 57×10-36.038 11×10-3RESIDUE4.457 0×10-312.154 9×10-324.650 4×10-29总流率/(kg·h-1)11 333.8711 334.1711 334.31温度/℃42.042.042.0压力/MPa3.33.33.3由表 4 可见，3 种不同工况下全流程的收敛性均很好。

3 结论应用 ASPEN PLUS 软件对丁辛醇装置进展模拟计算时，选择适当的撕裂流不仅可以节约设计时间，而且是保证流程模拟准确的条件同时装置的工程技术人员必需熟知工艺原理、流程模拟模型的适用条件和范围，才能保证对装置在各种工况条件下的模拟计算结果真实和 准确参考文献[1] 王松汉，何细藕.乙烯工艺与技术[M].北京：中国石化出版社，2000：18-21.[2] 陈滨.乙烯工学[M].北京：化学工业出版社，1997：42-45.[3] 张洪原.化工原理[M].成都：成都科技大学出版社，2003：52-55.[4] 缪晖.浅析ASPEN PLUS 软件在三甘醇脱水工艺设计中的应用[J].自然气工业,1995〔5〕：12-14.[5] 张伏生.低压羰基合成生产丁辛醇装置的模拟[D].北京:北京化工大学，2005.收稿日期：2021-01-06作者。