乙烯装置丙烯精馏塔优化设计_曹媛维
乙烯装置分离工段------丙烯精馏工序工艺设计
乙烯装置分离工段------丙烯精馏工序工艺设计摘要乙烯是石油化学工业中最重要基础有机原料之一。
由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯”是生产各种有机化工原料和合成树脂、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的基础原料，涉及到国民生活的各个方面。
所以,乙烯生产能力的大小直接影响着乙烯及其他衍生物的供应。
其产能是衡量一国乙烯竞争力的重要标准,也是衡量一个国家石油化工产业的重要标志。
乙烯装置是石油化工行业的龙头装置，对应乙烯装置，石油烃裂解制乙烯技术研究始于20世纪30年代，经过近70年的发展，裂解技术日臻完善，目前该技术所生产的乙烯已经占到世界乙烯总产量的98%以上。
本次设计参考了**乙烯厂的部分资料，以生产实践为基础，理论联系实际，针对乙烯装置分离工段进行重点设计。
设计生产能力为年生产10万吨。
本设计内容主要对丙烯精馏塔进行了物料衡算、热量衡算、塔型设计、尺寸计算与选型。
其中包括塔径计算、塔板布置、流体力学计算，附件的计算与选型，其中包括塔冷凝器的选择、再沸器的选取、接管及除沫器的计算、塔高的计算等内容。
设计过程中查阅了大量的文献资料，并以**乙烯厂装置为参考，设计基本达到了合理程度，绘制了工艺流程图和填料装配图。
关键词：乙烯；装置；丙烯；精馏ABSTRACT目录引言第一章、文献综述1.1 设计概述1.2 国内外乙烯工业的现状和发展前景1.3 乙烯的主要生产方法1.3.1 烃类热裂解法生产乙烯1.3.2 乙烯的主要分离技术1.3.3 乙烯生产的其他方法第二章、乙烯等主要产品的性质和工艺流程的确定2.1 乙烯等主要产品和主要副产品的性质、用途和质量规格2.1.1 聚合级乙烯2.1.2 聚合级丙烯2.1.3 主要副产品的性质、用途和质量规格2.2 乙烯生产工艺技术简介2.2.1 装置简介2.2.2 基本原理2.2.3工艺流程2.2.4工艺条件控制指标第三章、乙烯装置的物料衡算3.1 物料衡算3.1.1 裂解装置的物料衡算3.1.2 丙烯精馏塔物料衡算3.2 热量衡算3.2.1 丙烯精馏塔热流示意图3.2.2 热量衡算3.3 设备尺寸衡算与选型3.3.1 丙烯精馏塔的设备尺寸计算与选型3.3.2 丙烯精馏塔附属设备及主要附件选型与计算第四章、设计结果汇总引言乙烯是石油化工的基础原料。
乙烯装置丙烯精馏系统的模拟优化及应用
摩 尔 含量冬 季 为 ３ ％ ， ０ 夏季 ４ ％左 右 ） ０ 。经过 装 置 流程模 拟分 析及 实 际 的 操 作 调整 ，塔 釜 采 出 中丙
烯含量大幅降低 ， 丙烯收率得到了提高 。
１ 流 程简 介
际生产 中塔釜丙烯损失过大（ 塔釜循环 ｃ 中丙烯
图１ 为丙烯精馏系统流程 。
尾气量 ／ ｇ －１ （ －。 ｋｈ
图 ３ 尾 气 排 放 量 对 丙烯 产 品纯 度 和循 环 丙 烷 中
（） １丙烯精馏系统丙烯产 品侧 线采 出量在适
当的范 围 内增 加 ， 对丙 烯产 品 的纯 度影 响不 大 ， 但 循环 丙烷 中丙 烯含 量 随着 丙 烯 采 出量 的加 大而 减 少 ； 过一 定 的 范 围 ， 超 如进 料量 在 １ ． 时 ， 烯 ２ ８ｔ 丙
赵 ｎ 吕 ｛ Ｌ
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抽
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料温 度 的变 化 对 产 品 组 成 的影 响 较 小 ， 键 的 控 关
制点 应该 在丙 烯产 品和尾气 的采 出上 。 ２ １ 采 出量 对丙 烯精 馏 系统 的影 响 ．
蜚
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根据 Ｄ ４０及 Ｄ ４７塔设 计 数据 和实 际运 行 Ａ１ Ａ０ 数据 模拟 结果 如下 ：
２ 系统 的模 拟及 优 化
性 能 图 。其 通 常 由以下几 条 曲线组 成 ：
２０ ０６年 ｌ ０月技 术 人 员进 行 了 乙烯 装 置 建模 并重 点就 丙烯 精馏 系统 进 行 了初 步模 拟 优 化 。模
拟结果 发 现 ， 进料 组成 一 定 的情 况下 ， 在 塔压 及 进
墨
乙烯工业 ２ ８ ０ ） １ １ ０ ，（ ３ ６ ０ ２３ ～
丙烯精馏系统存在的问题及改造方案优化
揽 米
乙 工 Ｅ ，ＵＲ～ 烯删Ⅵ０帅２３４ 业２ ２ＳＹ ４ Ｎ ０）９ ０（ Ｅ ８ ｒ
丙 烯 精 馏 系统 存 在 的 问题 及 改造 方 案 优 化
姜 涛 ，宋 虎 林 ，邸 书才
（ 中国石化 中原石 油化 工有 限 责任 公 司 ， 南 濮 阳 ，５００ 河 ４ ７０ ）
块塔盘采 出聚合级丙烯 （ 图 １。 见 ）
１２ 丙烯 精馏 塔 的结构 和进 料 组成 ．
收 稿 日期 ：０ ８ ２ １修 改 稿 收 到 日期 １０ ８ ４ ４ ２０ —０ —２ ： ２０ —０ —２ 。
丙烯精 馏塔 在 ２０ 乙烯 装 置扩 能 改造前 为 ００年 浮 阀塔 ， ０ 乙烯装 置 扩能 改 造 时 ， ２ ｏ年 ０ 采用 上 海 某
ｍ
蜚
睦
图 ３ 循 环 丙烷 中 丙烯 含 量 不 意
２ 丙烯 精馏 系统 存在 的 问题及 采取 的措 施 ２ １ 丙烯 精馏 系统 存在 的 问题 ．
（Ｏｒ—０ ２０ ７ ５月 一 ４ ｒ—１） ｏ ～ｃ ７ ７
（） ３ 丙烯 中甲醇含 量高 。 自 ２０ ００年 丙烯 精 馏 塔更 换 塔 盘 后 ， 碰 到 裂 若 解原 料 中有 甲醇 、 Ｉ ＭＴ３ 深 冷 系统 注 甲醇 ， 烯 Ｅ或 丙 产 品中 甲醇 含 量 就 会 超 标 。２０ ０７年 ５～６月丙 烯 精 馏 塔进 行 了扩 能改 造 。 目前丙 烯精 馏 塔 的情 况 见表 １进料 组 成见 表 ， ２设 计操 作参 数 见表 ３ ， 。
其 中丙烯精馏塔体未 动， 仅通过改 造塔 内件使丙
烯 精馏 塔进料 量 由 ８ｔｈ 高 到 １ ．３ ｈ 提 ／ ０ ３９ｔ 。虽 然 ／ 丙 烯精 馏系 统 的 能 力 得 到 了提 高 ， 也 存 在 许 多 但 问题 ， 其是 随着 乙烯 装 置 的瓶 颈 消 除 ， 烯 精 馏 尤 丙
乙烯装置丙烯塔系统操作优化
乙烯装置丙烯塔系统操作优化作者：闫美璐来源：《中国科技博览》2019年第14期[摘 ;要]通过对大庆石化乙烯装置丙烯塔进行分析和研究，采取相应的调整措施，优化丙烯精馏系统操作，从而保证丙烯塔系统平稳高效运行，减少丙烯塔塔釜丙烯损失，保证丙烯产品品质，增加企业效益。
同时在装置大负荷运转时，保证丙烯塔运转稳定，操作可控。
[关键词]丙烯塔;操作优化;损失;稳定运行中图分类号：TP607 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0333-01一、丙烯精馏塔系统（一）工艺原理丙烯精馏系统利用丙烯、丙烷的沸点各不相同，在同一温度、压力下其相对挥发度也就不同的这一特性，在塔板上经过多次部分气化和部分冷凝的传质和传热过程，最终在塔顶得到聚合级的丙烯产品，在塔釜得到较为纯净的丙烷，从而达到丙烯、丙烷分离的目的。
（二）工艺流程丙烯塔采用双塔精馏，分别为1#丙烯塔ET-3451和2#丙烯塔ET-3452。
来自低压脱丙烷塔顶的物料经过脱砷保护床ER-3475后与来自脱乙烷塔釜的物料合流进入碳三加氢反应器ER-3476，加氢脱除大部分MAPD后经过EP-3475A/S加压后进入1#丙烯塔ET-3451，急冷水先通过再沸器EH-3451后再通过中沸器EH-3456，为丙烯塔提供再沸热量。
来自E1/E2单元的化学级丙烯从EP-3475A/S之后进入丙烯塔生产聚合级丙烯。
物料进入ET-3451后，在塔釜分离出循环丙烷返回裂解单元，循环水换热器EH-3453为塔顶提供回流冷量。
经过加氢后的C3组分进入1#丙烯塔ET-3451，在塔釜分离出循环丙烷返回裂解单元，塔顶气相则进入ET-3452的底部进行进一步的分离。
二、存在的问题为降低丙烯精馏塔的单塔高度，本装置采用双塔丙烯精馏工艺流程，虽可在较小回流比下获得较高纯度的丙烯产品，但多采用了一组回流泵，且回流量并不十分稳定。
再沸器的热源急冷水有波动，塔顶冷却器的循环水温度也有波动，且循环水温度的波动会直接导致急冷水温度的波动，进料量不稳定，回流温度和量波动，不可控变量如此多，都会导致丙烯精馏塔塔压的波动，丙烯精馏系统的操作难度增加。
丙烯精馏系统操作的优化对策
（ ． ｈ ｍｉ ｌ ａ ｔ ｆ Ｄ ｑｎ ｔｏｈｍｉ ｌ ｏ ａ ｙ， ｑｎ ６ ７ ４， ｉ ｎ ｊａ ｇ Ｃ ｉａ Ｎｏ １Ｃ ｅ ｃ ｎ ａ ｉｇ Ｐｅ ｃ ｅ ｃ ｍｐ ｎ Ｄａ ｉｇ １ ３ １ Ｈｅｌ ｇ ｉｎ ， ｈｎ ） ａ Ｐｌ ｏ ｒ ａＣ ｏ
４ ２ ３ 严格控 制 Ｅ ４ １ 温 ， ．． Ｔ４ 顶 降低 Ｅ ４ １ 釜循 Ｔ ５塔
环 丙烷 中 Ｃ 含 量 Ａ
３ ２ ２ 加 热介 质急 冷水 夹带 Ｃ ， ３碳四产品合 格的 同
根据热量计算公式 ， 急冷水温度高则换热量 Ｑ 便增大 ， 可以提高再沸器 的换热效果 。实 际急冷水
术水平及管理水平 的重要考核指标 ， 因此降低加工
过 程 中丙 烯损 失是 日常 生产 管理 工作 的一个 重点 。
Ｃ３ Ｘ反 应 Ｒ
１ 丙烯精馏 系统 工艺简 介
老区装置流程采用的是美 国 Ｓ ＆ｗ 公司的顺序 分离 流程 。其 丙 烯 精馏 系统 为高 压 精馏 工 艺 流 程［ 。丙烯精馏系统流程简图见 图 １ １ ］ 。从脱丙烷塔
参考 文献
［］陈滨． １ 乙烯工学 ［ ． Ｍ］北京 ： 化学工业 出版社 ，９ ７ ３ ０ １ ９ ，８ ． Ｅ ］ 松汉 ． ２王 乙烯装 置 技 术与 运行 ［ ． Ｅ ： Ｍ］ ｊ 京 中国 石化 出 版 社 ，
２ ０ ６ ５ ０ ９， ７ ．
Ｏｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｉ ｚ ｔｏ ｕ ｅ ｍ ａ ｕ ｅ ｆ Ｏｐ ｒ ｔｏ ｆ ｒ Ｐｒ ｐｙ ｅ ｅ Ｄｉｔｌａ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｏ ｏ ｌ ｎ ｓ ｉｌ ｔｏ ｙ ｔ ｍ
时间 ２
浅谈乙烯装置丙烯塔釜损失原因分析
９ ７ ｍ， 塔直径 ４ ． １ ｍ， 丙烯 塔操 作 压力 １ ． ７ ３ Ｍｐ ａ ， 塔 顶操 作温度 ４ ５ ， 塔 釜操 作 温度 ５ ５ ￣ Ｃ， 丙 烯产 品纯 度 要求
图 １ 丙烯塔工艺 流程 图
１ ７ ２
江
西
化
工
３ ． ２ 丙烯塔 回流量大 由于丙烯 和丙 烷的 相对挥 发度 非常小 ， 为保 证塔 顶丙烯产品纯 度 ， 操作丙烯塔时需要 较大 的回流 比， 但
高， 再 沸器加 热不 均匀 ， 塔 釜液相气化 量不 足 ， 分 离效 果差 ， 造成塔 釜损 失大 。液位过 低则造 成液 相加 热过 渡， 塔 釜 温度 过高 ， 气化量增 加 ， 容 易造成 塔顶丙 烷含
如果 回流量过分增加 ， 反而会造成塔 负荷增加 ， 分离效
措施 ， 加强装置操作平稳率 的管理 ， 从而达到降低丙烯塔塔 釜损失 、 提高丙烯收率 ， 增加企
业 效 益 的 目的 。
关键词 ： 丙烯塔
１ 装 置 简 介 降低来自塔 釜损失 Ｃ ３ Ｈ ６ ≥９ ９ ． ６ （ Ｖ％ ） ； Ｃ Ｈ ４＋Ｃ ２ Ｈ ６ ≤０ ． ４（ Ｖ ％） ； Ｍ Ａ Ｐ Ｄ≤ ８ ｐ ｐ ｍ。脱 乙烷 塔 塔 釜 物 料 作 为 丙 烯 塔 Ｅ Ｔ一１ ４ ５ １的 进
季节 的补充冷凝手段 。由丙烯塔 回流泵 Ｅ Ｐ一１ ４ ５ ２ Ａ ． ／ Ｂ 从 回流罐 Ｅ Ｖ一１ ４ ５ ２中抽 出一部分作为丙烯塔 回流 ， 其
２ ． １ 工 艺 原 理
精馏 是将挥 发度 不同组 分所 组成 的混合 物 ， 在精
馏塔 中同时多次 地进行 部 分气化 和部 分冷凝 ， 使 其分
丙烯精馏系统控制优化方略与应用探讨
丙烯精馏系统控制优化方略与应用探讨丙烯精馏系统控制优化方略与应用探讨摘要：本文主要就丙烯生产过程中丙烯的精馏系统进行了简单的介绍和分析，探究了丙烯精馏系统控制优化的方法和应用。
关键词：丙烯精馏系统控制优化1引言神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司烯烃公司丙烯车间丙烯精馏系统是该MTP装置的重要组成部分，肩负着为聚合装置提供合格原料的重要责任，MTP装置包括四台固定床反应器，其中DME是将甲醇到二甲醚的转化，MTP反应器将二甲醚转化为以丙烯为主的混合工艺气体，三台加热炉FH-60124、FH-60203、FH-60204，分别用于原料反应加热、下线MTP 反应器再生、下线精馏系统各干燥器的再生，以及一套余热回收系统，四个冷水塔，回收高温气体的热量，冷却后的工艺水温度为88℃，一部分要被输送到精馏阶段，为精馏各塔提高热量。
丙烯精馏工段包括脱乙烷塔、C3分离塔、C3循环汽提塔等，其操作稳定性受到工艺水的温度和流量的影响，因此需要控制好工艺水的温度和流量，做好相应的体征措施，避免整流系统的压力过大。
丙烯精馏通过C2、C3、C5/C6等循环过程来控制反应器的温度等操作条件来控制丙烯的收率，精馏过程中各个物流流量的变化会引起流入反应器物料的温度变化，从而引起反应器温度的变化，所以在蒸馏阶段的一定要保证循环烃温度和流量的稳定，才能进一步确保后续反应阶段的顺利。
此外，氮气加热炉FH-60204为精馏各干燥器的再生提供所需的热量，而精馏阶段的碱液泵又为极冷系统工艺水ph的平衡提供了条件，故而，丙烯精馏系统控制的优化对于整个丙烯生产过程都有着重要的意义。
2丙烯精馏系统的简单介绍和分析丙烯精馏系统主要包括丙烯精馏塔和丙烯汽提塔两个部分。
C3从脱乙烷塔塔顶中出来，以合适的流量进入丙烯蒸馏塔，丙烯产品的采出通过丙烯精馏装置中的回流罐液位与采出流量串级控制。
精馏塔塔顶的气相分成两部分，一部分通过冷凝装置进行冷凝，由设置在塔内部高处的回流装置收集冷凝液，冷凝器的内部都设计有一个排放线管可以将没有凝结的气体排放到烃压缩机段间分离罐；另一部分在精馏塔塔顶压力的作用下进入另一个冷凝器，再通过冷凝器中设有的管线旁路将气相丙烯引入到回流罐，在高压状态下，使部分气相丙烯进入回流罐，塔顶的冷凝器使不凝气冷凝，从而也将塔顶冷凝器的负荷进行部分分流。
80万吨年乙烯装置丙烯精馏单元优化与节能设计的开题报告
80万吨年乙烯装置丙烯精馏单元优化与节能设计的开题报告一、研究背景目前，丙烯是全球化工行业的一个重要基础原料，在塑料、合成橡胶、油料等领域均有广泛应用。
而丙烯的生产则离不开乙烯加气相裂化、丙烯制取及精制等生产流程。
其中，丙烯精馏单元是丙烯制备过程中的重要环节，它的设计和优化对于丙烯生产的经济性、质量和环保等方面有着关键的影响。
由于我国近年来塑料制品市场的快速增长，使得丙烯市场需求迅速上升，然而目前国内的丙烯产能依然不能满足市场的需求，因此在提高丙烯生产效率和品质方面具有重要意义。
本课题将以一座80万吨年乙烯装置丙烯精馏单元的优化与节能设计为研究对象，综合运用化工工艺学、热力学、流体力学等方面的基础理论和最新成果，对该单元实施优化和节能措施，并探讨在操作调整、材料选择、产品质量和安全等方面的具体实现。
二、研究目标本文的研究目标是在不改变丙烯精馏单元结构的基础上，综合运用多种技术手段，降低丙烯制备的能耗和生产成本，提高产品质量和工艺效率。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 根据丙烯生产的工艺流程和物流特点，以及乙烯装置的生产能力等特性，确定该丙烯精馏单元的工艺结构和操作参数。
2. 基于热力学原理和流体力学模拟，对自动调节参数进行设计和优化，以达到对丙烯的蒸馏和纯化效果最优化。
3. 通过热力学实验对该单元的节能效果进行验证，总结出实用的操作方法和流程，提高单元的能效和生产质量。
4. 在保证操作安全和环保方面，研究使用新型高效材料的可行性和效益，并在可行的条件下推广应用。
三、研究方法本文的研究方法主要包括以下几个方面：1. 实地考察和调研该丙烯精馏单元的生产工艺、设备结构、操作参数、能源消耗等情况，认真分析存在的问题和亟需改善的方面。
2. 从化工工艺学、热力学和流体力学等方面，分析该单元的工艺特点，设定操作参数，制定评价途径和指标体系，并结合工艺模拟和实验验证，不断进行优化调整。
3. 采用各种分析手段，比如计算机辅助设计、优化算法、热力学模拟等，优化丙烯精馏单元的开关参数，从而实现经济、环保、长期稳定运行的目标。
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第40卷第9期2012年9月化学工程CHEMICAL ENGINEERING （CHINA ）Vol．40No．9Sep．2012收稿日期：2011-11-01作者简介：曹媛维（1979—），女，硕士，工程师，主要从事乙烯装置的工艺设计工作，电话：（010）58676692，E-mail ：caoyuanwei@hqcec．com 。
乙烯装置丙烯精馏塔优化设计曹媛维（中国寰球工程公司，北京100029）摘要：针对近年来大型乙烯装置中的丙烯精馏塔操作不稳定、能耗大的问题，利用PRO /Ⅱ软件模拟分析该塔流程，总结出随着装置规模大型化该塔采用多溢流塔板形式，计算中应考虑塔板形式对板效率取值的影响。
当进料组成与设计工况不符或装置负荷增大时导致产品不达标的情况，可增设进料口在非设计工况下不同位置进料以满足分离的要求，并且塔顶冷凝器和塔底再沸器需要考虑充分的设计余量。
并创造性提出了，在传统工艺流程基础上在塔顶冷凝器后增设排放冷凝器进一步回收丙烯的节能优化方案，为实际生产提供建议性指导。
关键词：丙烯精馏塔；操作波动；PRO /Ⅱ模拟中图分类号：TQ 051．81文献标识码：B文章编号：1005-9954（2012）09-0074-05DOI ：10．3969/j．issn．1005-9954．2012．09．0017Optimization design of propylene rectifying column in ethylene plantCAO Yuan-wei（China HuanQiu Contracting ＆Engineering Corporation ，Beijing 100029，China ）Abstract ：According to high energy consumption and instable operation problems of propylene rectifying column in large-scale ethylene plants ，the propylene rectifying column system was simulated with PRO/Ⅱsoftware．The conclusion is that the influence of the tray type on the tray efficiency should be considered in calculation ，and it is better to use multi-overflow tray type for large-scale ethylene plant．If the propylene product is substandard in the inconsistent feed composition case or the increased duty case ，the added feed nozzles are prefered to switch the diffierent feed location for different case．Enough design margin should be considered for the top condenser and the bottom reboiler．The energy saving optimization scheme that adding a new vent condenser after the top condenser to recover more propylene product is creatively put forward ，which provides the constructive guidance for the actual production．Key words ：propylene rectifying column ；operation fluctuation ；PRO /Ⅱsimulation 丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷以及异丙醇等，是仅次于乙烯的重要石油化工原料［1］。
丙烯衍生物的快速发展带动了丙烯需求的快速增长，据估计从2006年到2015年全球范围内丙烯需求仍以4．9%的速度持续增长，中国的丙烯需求预计年均增长达到6．3%［2］。
目前从市场份额看，来自乙烯装置的丙烯占到59%，从炼厂轻烃分离装置回收的丙烯占到35%。
本文针对乙烯装置实际运行中丙烯精馏塔进料组成和负荷波动大导致产品不合格、能耗高的问题，利用流程模拟软件PRO /Ⅱ优化该塔操作参数，并探索性地提出在冷凝器出口增设排放冷凝器进一步回收丙烯产品的工艺，为丙烯精馏塔在实际操作中低能耗、平稳运行提供理论指导和建议。
1原始工况的模拟计算1．1模拟计算条件本模拟计算以80万t /a 乙烯装置丙烯精馏塔为例，该塔进料组成条件如表1所示。
采出丙烯产品的规格按照GB/T 7716—2002中聚合级丙烯优等品（摩尔分数99．6%），塔釜丙烯控制指标为摩尔分数≤2%。
1．2模拟过程1．2．1模拟图与模拟参数选择工业生产中由于受到运输和加工制造的限制，将丙烯精馏塔分成双塔串联或并联操作，但在模拟软件中双塔和单塔模拟没有本质区别。
为方便模拟和收敛的需要，在模拟软件中采用单塔模拟的原则［3］，模型如图1所示。
表1进料组成与工况Table1Feed composition and case condition图1原始工况模拟流程图Fig．1Process simulation diagram of design case该模型采用DISTILLATION模块可进行精确的多级气液分离的精馏计算，并可进行多股进料、侧线采出、中间再沸器及不同板效率的计算。
丙烯精馏体系中不含CO，CO2，H2等极性物质，且水可做近似处理，用简单的SRK烃热力学方法的缺省水倾析项可满足要求。
热力学性质均采用软件默认SRK方程本身的热力学性质，不再另做修正。
该模型是典型的气液二相模拟计算，故选用气液二相精馏首选、收敛性能好的IO算法［4］。
1．2．2模拟结果通过工况分析模块（CASE STUDY）分析各参数是否在最佳工作位置，对模拟初始结果中的进料板位置、冷凝器和再沸器的负荷、塔顶塔釜丙烯含量分布以及回流比进行优化计算，全塔完成分离任务需要塔板数170块，在进料板位置高于第80块进料时产品丙烯和塔釜丙烯这2个指标不能同时达标，随着进料板位置下移，直至第85块塔板进料时操作趋于稳定，丙烯产品由第7块板采出。
冷凝器为239．7GJ/h，再沸器为241．8GJ/h，总能耗为481．4GJ/h，回流比控制在15．1。
各流股模拟结果如表2所示。
表2原始工况模拟计算结果Table2Simulation output of design case流股名称进料塔底重组分丙烯产品塔顶轻组分相态液液液气温度/ħ40．6066．0749．4938．00压力/MPa2．132．242．062．04流量/（mol·h－1）131553．651219．342．05流量/（kg·h－1）553492484．3513161549．3x（氢气）/%0．20000．0012．842x（甲烷）/%0．32400．0045．067x（乙烯）/%0．002000．036x（乙烷）/%0．04100．0160．570x（丙炔）/%0．0310．76200x（丙二炔）/%0．0210．51600x（丙烯）/%95．072．00099．6291．26x（丙烷）/%4．00989．40．3530．220x（1，3丁二烯）/%0．0020．05400x（1-丁烯）/%0．0311．26300x（异丁烯）/%0．0510．75400x（丁烷）/%0．0521．27400x（1-己烯）/%0．1403．40500x（C9）/%0．0240．57200实际工程应用中此规模的丙烯精馏塔塔径达5—6m，液相负荷达800—1000m3/h，选用多·57·曹媛维乙烯装置丙烯精馏塔优化设计溢流的塔板形式以有效防止液泛的产生［5］，因此模拟计算中考虑塔板形式对板效率的影响，单板效率按98%选取。
根据实际工程应用和塔板制造厂的经验，充分考虑丙烯和丙烷相对挥发度小分离困难的因素，最终的实际板数应按照全塔效率不超过80%计算［5］，本模拟实际塔板数为212块。
2实际工况的优化与分析2．1模拟顺序的确定精馏塔的设计参数涉及诸多因素，如果将所有的操作值任意匹配进行模拟计算，工作量非常巨大，难以找到合适的匹配参数。
选取某一参数，该参数不易调节，或不经常调整且其他操作条件的变化对其影响较小，以此参数为给定值作为起点，即减少一个变量数，对其他变量逐一进行优化设计，这样能大幅减少模拟工作量，提高优化的速度和效率［6］。
因此模拟顺序的确定显得尤为重要。
大量文献中试算表明不同回流比下的最佳进料位置一致，也就是回流比的不同不影响最佳进料位置的选择，因此将首先确定最佳进料位置。
在此基础上讨论塔负荷最低情况下的最佳回流比，并得出回流比的取值范围，最后讨论合理回流比下的合适的产出量范围。
当这些参数都确定之后，塔顶冷却器负荷及塔釜再沸器负荷等就相应确定。
2．2输入工况的确定实际生产中因为前系统波动的影响，丙烯塔的进料组成和流量会与原始模拟数据有较大的波动，势必会造成丙烯精馏塔能耗高、产品不合格等问题的出现。
为了简化计算，调整组分摩尔分数只关注关键轻重组分丙烯和丙烷，将上述模拟进料组成中丙烯摩尔分数由95%降至90%，丙烷摩尔分数相应地由4%升至9%，其他杂质组分摩尔分数不变。
塔设计负荷达到120%，即1578kmol/h，按照上文的模拟顺序，讨论各参数的取值规律。
2．3模拟结果由图2—3，表3可知，此非正常工况下170块理论板数仍可完成分离任务，第100块进料板为最佳进料位置，此时回流比和负荷都为最小值，回流比由15．1增大到17．8，塔顶冷凝器负荷为321．8GJ/h，塔底再沸器负荷为324．3GJ/h，总负荷为646．1GJ/h。
此工况较之前的初始工况能耗增加了34．2%。
因此该2台换热器的设计余量应为135%，放大余量解决了实际生产的操作波动带来的影响。
表3实际工况模拟计算结果Table3Simulation output of actual operating case流股名称进料塔底重组分丙烯产品塔顶轻组分相态液相液相液相气相温度/ħ40．6063．749．538．00压力/MPa2．132．242．062．04流量/（mol·h－1）1578145．191382．350．54流量/（kg·h－1）665786541．5581751861．9 x（氢气）/%0．20000．0026．373 x（甲烷）/%0．32400．0055．066 x（乙烯）/%0．002001．334 x（乙烷）/%0．04100．0361．337 x（丙炔）/%0．0310．14300x（丙二炔）/%0．0210．02900x（丙烯）/%90．002．01099．685．670 x（丙烷）/%9．00093．200．3570．220 x（1，3-丁二烯）/%0．0020．03200x（1-丁烯）/%0．0311．00400x（异丁烯）/%0．0510．45400x（丁烷）/%0．0521．20200x（1-己烯）/%0．141．3500x（C9）/%0．0240．57200·67·化学工程2012年第40卷第9期2．4工程化应用由以上讨论结果可知，当出现非正常工况进料时，原有的进料口不能成为最佳进料点，调整进料口由原来的第85块板至第100块板，因此在实际的工程应用中增设进料口（非多股进料），一次性投资相对运行成本很低，可忽略不计。