苯酚丙酮装置烃化系统精馏塔研究

摘 要：本文通过对于烃化系统中精馏塔模拟结果与设计的相关数据进行分析，对于精馏塔进行了深入的研究。在选择了较为适宜的相关操作之后，对于精馏塔的节能进行了深入的探索，希望能给予相关工作者一些有效的参考。

关键词：苯酚丙酮装置;精馏塔;节能降耗

作为重要的化工生产原料，苯酚丙酮在这其中发挥着重要的作用。同时，在苯酚丙酮工艺中，异丙苯法苯酚丙酮的生产工艺的使用在其中占据着重要地位。在世界的苯酚产量中，90%以上都是根据使用异丙苯法苯酚丙酮的生产工艺来进行产出的。这种方法需要具体的操作进行支持，同时拥有很多优点。但是由于其操作流程较为复杂，反应过程也较为繁琐，这就会造成工艺流程较长，技术难度相对较大的问题。

1 烃化流程阐述

苯酚丙酮装置的主要原料为苯和丙烯，通过分子筛催化剂能够作用反应出异丙苯，异丙苯通过进行系统的操作，最终得到想要产出的产品，即苯酚丙酮。这一装置在整体上分为四个单元部分，分别为：烃化、氧化、精制、回收四个单元部分组成，本文重点对于苯酚丙酮装置烃化系统中的精馏塔进行研究，因此，先对于烃化系统的流程进行简要的介绍，在下文中将进行详细的呈现。

通过使用氯化铝作为其中的催化剂，HCl气体作为助催化剂，通过将精制的苯和丙烯放入烃反应器之中，使异丙烯以及多烷基烃化物得以顺利的转化出来。在其中的异丙烯以及多烷基烃化物之中就包括二异丙苯与三异丙苯等，在经过烃化反应液和精制系统的有效循环之后二异丙苯与三异丙苯可进入到转位烃化器之中，同时，通过使用高浓度的催化剂络合物进行充分的转位烃化反应，对于反应的结果进行系统的观察，反应液中的异丙苯浓度得到了上升，就可以通过沉降等手段进行催化剂的分离，再通过水洗和碱洗等相关环节，可以有效的使其进入到精制的系统之中[1]。

将涉及到的相关产物以及反应系统中产出的微量乙苯和高沸物反应液送入到苯塔（CT-401）之中。同时将未反应苯从塔顶进行有效的切割分离，送至苯精制塔（CT-103）中进行循环。再将各个环节产出的产物进行分别送出。例如：侧向切割乙苯、塔底液分别送入到乙苯塔（CT-502）和异丙苯精制塔中，其中，异丙苯精制塔在塔顶之中能够得出精制异丙苯在进行氢化工段的送入。塔底液的送出流程如下：首先，先将塔底液进行多聚物闪蒸塔的送入，使多聚物闪蒸塔能够在塔顶之中得到二异丙苯与三异丙苯，在得到二异丙苯与三异丙苯之后，再将塔底液送回至转位烃化器之中。可将塔底高沸物进行燃料油槽的送至，乙苯塔能够在塔顶得到相应的物质之后进行燃料槽的送至。其中，主要针对于异丙苯进行塔底液的循環最后送至苯塔之中[2]。

2 在苯酚丙酮装置烃化系统中对精馏塔的模拟数据进行研究

2.1 模拟设计软件分析

苯酚丙酮装置烃化系统进行蒸馏塔研究可通过相应的计算机软件进行有效的模拟分析。此计算机软件可通过中文表格的形式进行编辑页面的输入，这种方式具有良好的简便性，使用十分便利。在使用软件进行数据的输入之后，能够在内部进行数据文件的形成，这样可以通过参考数据直接进行相对应的计算。同时可以将计算好的结果进行多种语言的存储，使其便于查找和观看。同时，还能直接显示在屏幕之中。相关模拟人员可以通过对于其结果进行打印，促进相关组成分布图的绘制工作效率得到良好的提高。同时，该计算机软件的突出优势就在于其具有的自动错误检测的功能，同时通过提供线上的帮助平台，使用户能够对于软件进行深入的了解，对于软件的整体应用更加的方便。本软件主要针对于一些复杂塔进行相关的模拟计算，通过采用新松弛法的方法，使其在整个计算过程中更加的便利，促使其收敛速度、稳定性得到很大程度上的提升。本软件的精馏过程最多可进行24个组份，150块理论板数。

要对于定塔的的相关要求作出明确的规定，对于整个精馏过程进行严格的计算，这样才能够得出较为精确的沿塔内部的各板流率、温度以及相关组成的系统分布。同时，该计算机软件还可以对于实际的精馏塔的具体操作情况进行校核，同时，提出较为专业的改造意见，使其整体设计方案更具有优化性。

2.2 精馏塔的模拟计算方法

它的模拟计算主要强调对于已知的进料状态、位置、组成和精馏塔的相关数据参数通过数学和热力学模型，对全塔各板进行对应的计算，最终得出其温度、组成分布、各股物流等等的相关数据。在进行计算方法的选择和计算结果的分析中，物系极性的强弱对于整个计算的可靠性来说具有重要的影响。通常，烃化系统精馏塔一般为非极性物系。

目前较为常用的模拟计算方法一般是通过对于各理论板建立M即物料平衡方程、E即相平衡、S即分子分数加合方程以及H（能量平衡）进行求解。针对于不同的分离过程，所使用的求解方法也有所不同。通过新松弛法，能够有效的实现对于塔的模拟计算[3]。因为烃化系统中主要涉及到的组分就是烃类物质，因此，对于物质的气液平衡以及相关的热力学性质计算可以采用状态方程法进行分析。

2.3 精馏塔的模拟计算结果分析

通过对于分离过程计算方法的明确，对于热力学性质计算方法和组份同样进行了相关的确定，这样可以使整个精馏塔的模拟分析得到顺利的开展。

文中主要分析了通过对于苯酚丙酮装置烃化系统的有效利用，将各个精馏塔进行的模拟研究，对于其结果进行了系统的分析。其中，进行精馏塔的模拟研究具体分析如下：

通过对于进料不同、位置不同、回流比不同、塔顶采出量不同、侧线采出量不同理论板数的不同以及操作温度和压力等相关情况的不同，将其进行系统的划分，并在不同的情况下，观测出精馏塔的分离效果。通过对于模拟计算结果进行有效的分析，能够对于精馏塔的操作技术进行系统的优化，同时，对于相关产品质量的研究以及节能降耗的整体操作方法提供有效的依据和参考。

下文是具体的结果分析，因文章的篇幅有限，主要针对于CT-401、CT-402以及CT-502的部分结果进行分析。

2.3.1 CT-401塔的分析

CT-401即为烃化系统中的苯塔，在从塔顶进行切割未反应苯循环进行送至苯精制塔，将侧线的切割乙苯送至乙苯塔之中，塔底液送至异丙苯精制塔之中。通过对于CT-401塔的模拟结果数据进行有效的分析，能够得出他定的温度相对于设计值要较高一些，塔底的温度值要比设计值略低一些。通过对于回流比的情况进行分析，从整体上看，要想使分离的要求得到有效的保障，回流比应尽可能的减小，目前来说，操作回流比R=1.0相对而言较为适宜。

2.3.2 CT-402塔的分析

根据CT-402的模拟数据进行分析，通过对比可发现，从整体上看，计算值与设计数据相比较而言较为吻合。同时，塔顶的温度的计算值与设计值相比，温度相对较低一些，塔底的温度相较于设计值也更低一些。通过对于CT-402塔的不同回流比情况进行分析，塔顶的异丙苯组成会随着回流比的增大而变亮，但是整体变化不大，同时，塔底的异丙苯组成会随着回流比的增大而变小。通过对于CT-402塔的模拟数据进行分析，可说明要想确保分离符合相关要求，回流比要尽可能的减小，目前操作来说，回流比保持在R=1.2相对较为适宜

2.3.3 CT-502塔的模擬计算分析

根据对于CT-502的模拟计算结果进行分析，能够观察出其计算值与实际的操作数据的吻合度较高。塔顶的温度计算值要比实测值低大约6度，塔底温度要比实测值高将近4度左右，这其中很有可能是在测量中存在的误差或者组份未知其结构、组成和基础物性进行替代的原因。基于回流比的具体情况进行分析，可得出，要想有效的确保分离的要求情况，回流比应相对较小一些，在目前的操作回流比之中，R=114已经偏大，应进行有效的减小，如果能将回流比进行下调，这样可以有效的降低能源的消耗，从而达到节能降耗的根本目的。

3 结论

本文基于在苯酚丙酮装置烃化系统中进行精馏塔的研究，通过计算机软件进行相关的模拟计算，可判断出模拟计算的结果与实际操作相差无几。根据有效的数据进行进一步的深化研究，对于其组份、组成和基础物质进行有效的探索。

参考文献：

[1]王元.苯酚丙酮装置反应区进出料系统设备和管道布置特点[J].化工与医药工程，2017，38（02）：17-20.

[2]董晓红.苯酚装置中丙酮产品质量改进及废水治理[D].上海：华东理工大学，2017.

[3]项曙光.苯酚丙酮装置烃化系统精馏塔的模拟与分析[J].计算机与应用化学，2017（05）：48-53.

作者简介：

刘涛（1982- ），男，汉，籍贯：河北省香河县，最高学历：本科，目前职称：助理工程师，研究方向：石油化工。