丙烯精馏塔的在线优化
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
丙烯精馏塔的优化分析
丙烯精馏塔的优化分析摘要：根据实际生产过程中丙烯塔的丙烯损失，对丙烯精馏塔操作进行了分析，为优化该塔操作提出了建议，以利于在保证丙烯产品质量的前提下，增加丙烯收率。
关键词：精馏优化前言；中天合创能源有限责任公司化工分公司年产2×180万吨S-MTO装置中的丙烯精馏塔（以下简称丙烯塔）是将丙烯与丙烷分离，在塔顶得到聚合级丙烯，并保证塔釜丙烷中丙烯含量低于5％。
所以该塔操作的正常与否将直接影响到聚合级丙烯产品的质量和收率。
为此，对该塔进行了分析，并就优化操作提出了建议。
一．丙烯塔的流程简述1＃丙烯塔有86块浮阀塔板。
1＃丙烯塔塔顶物料送入2＃丙烯塔塔釜。
2＃丙烯塔釜液由泵（P－5002A／B）送入1＃丙烯塔的顶部塔板。
2＃丙烯塔有166块塔板，来自脱丙烷塔的C4进料进入2＃丙烯塔第160块塔板。
2＃丙烯塔塔顶物流在丙烯塔空冷器（A－5001）中冷凝，空冷器后设置一台使用循环水的冷凝器（E－5004）作为保护性补充。
空冷器按最大负荷设计、水冷器按最大负荷的30％设计。
冷凝液进入2＃丙烯塔回流罐（D－5002），回流罐中的液体经由回流泵（P －5003A／B）一部分送入2＃丙烯塔作为回流，另一部分作为丙烯塔产品冷却后送往丙烯产品二甲醚吸附器（DR－5001A／B）。
2＃丙烯塔釜液由泵（P－5002A／B）送入1＃丙烯塔，流量由2＃丙烯塔塔釜液位LIC5007一流量FIC5013控制1＃和2＃丙烯塔的再沸器采用急冷水作加热介质。
进入1＃丙烯塔再沸器（E－5005A／B）的急冷水量FIC5010由位于第54块板的组成分析仪AIC5003一换热器负荷Q1IC5001串级控制，进入2＃丙烯塔再沸器（E－5007A／B）的急冷水量通过换热器热负荷QIC5002一流量FIC5032串级控制再沸器的旁路流量进行调节。
丙烷从1＃丙烯塔塔釜送入界区。
二.丙烯损失的分析选取2018年1月装置稳定运行情况下丙烷外送中丙烯含AT5004A和C-5002塔中部组分工业气相色谱仪，分析丙烷中丙烯含量AIC5003高做出分析和优化。
丙烯精馏塔论文-工程师
优化控制方案，提高丙烯产品质量第一节概述精馏是化工，炼油生产中应用极为广泛的传质传热过程，其目的是将混合物中各组份分离，达到规定的纯度。
例如，石油化工生产中的中间产品裂解气，需要通过精馏操作进一步分离成纯度要求很高的乙烯、丙烯、丁二烯及芳烃等化工原料。
精馏过程的实质，就是利用混合物中各组份具有不同的挥发度，即在同一温度下各组份的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组份转移到汽相中，而汽相中的重组份转移到液相中，从而实现分离的目的。
乙烯装臵分离工段的主要任务是通过精馏操作将裂解气分离成纯度要求很高的乙烯、丙烯等产品，这就要求对各个精馏塔实施有效的自动调节。
精馏塔是分离系统的关键设备，它的操作将直接影响产品的质量。
因此，了解精馏塔的自动控制情况很有必要。
一．精馏塔的调节要求精馏塔的自动控制应满足以下几方面的要求：（1）质量指标塔顶或塔底产品之一应该保证合乎规定的纯度，另一产品的成分亦应维持在规定范围，或者塔顶和塔底的产品均应保证一定的纯度。
就二元组分精馏塔来说，质量指标的要求就是使塔顶产品中的轻组份含量和塔底产品中重组份的含量符合规定的要求。
分离热区的丙烯精馏塔（DA-406,DA-1406）就是二元精馏塔。
（2）物料平衡塔顶馏出液和塔底釜液的平均采出量之和应该等于平均进料量，而且这两个采出量的变动应该比较平稳，以利于上、下工序的平稳操作。
塔内及顶、底容器的蓄液量应介于规定的上、下限之间。
此外，塔内压力恒定与否，对塔的平稳操作有很大影响。
（3）热平衡全塔的热平衡是指进入精馏塔各物料带走的热量和离开系统带走的热量相等。
（4）约束条件为了使塔正常操作，必须满足一些约束条件。
例如，塔压必须稳定，否则破坏物料平衡。
为此，除正常压力调节系统外，还需设臵一些保护系统。
又如，有些塔在低温条件下工作，还有些塔容易产生聚合现象，可能使塔发生堵塞，为了判断这种情况，则设臵塔顶、中部、塔底间的压差指示仪表。
二．精馏塔的干扰因素精馏塔塔身，冷凝器，回流罐及再沸器的物料流程如图1－1所示。
聚丙烯装置原料丙烯流程优化
聚丙烯装置原料丙烯流程优化摘要：聚丙烯作为性价比较高的通用树脂，具有机械性能良好、密度低、易加工、耐化学性能优良等特点，被广泛地应用于化工、建筑、汽车、包装等行业。
近年来，聚丙烯产能不断快速扩张，市场竞争急剧增加，2021年国内聚丙烯总产能已达35.00Mt，“十四五”末突破50.00Mt已是保守估计。
而2025年市场表观消费量预计在40.00～45.00Mt，远低于产能，所以，聚丙烯产能结构过剩的时代即将来临。
关键词：聚丙烯；原料；流程优化引言丙烯精馏塔是烷烃脱氢装置中的关键设备。
由于脱氢反应单程转化率较低，丙烯精馏塔进料中丙烯含量低，丙烯/丙烷相对挥发度小，故该塔具有塔板多、回流比大、能耗高等特点。
在某60万t/a烷烃脱氢装置中，为降低能耗，流程中设置了低位热回收系统(温水系统)，将回收的热量作为塔釜热源。
但此系统在增加投资和操作复杂性的同时，却未必能起到节能降耗的效果。
本文中通过模拟软件对丙烯精馏塔进行模拟与优化，在此基础上对温水换热网络进行分析，提出优化方案，并从投资及操作费用方面对其效果进行分析与对比。
1.聚丙烯生产概述常规聚丙烯催化剂;随着Z-N催化剂的不断发展和应用,近年来Z-N催化剂的主要发展方向是:扩大产品范围,在系统中增加Z-N催化剂系统。
反应器中的高熔体流动指数(MFR)不会减少粘合剂的裂纹,并改善丙烯酸聚合物的结晶和绝缘。
改善光学性能,采用两段丙烯酸聚合物的生产工艺,改善聚丙烯的分子量分布,提供更好的刚度和冲击强度。
此外,还开发了Z-N催化剂以及金属或混合催化剂系统。
主要发展方向是在反应器中生产双峰或多峰丙烯酸树脂。
该过程更易于处理,分子量分布更稳定,共聚物产品更灵活[3]。
2.1.2 自20世纪90年代以来,Oligon催化剂一直是备受推崇的奥林聚合催化剂。
金属催化剂的工业应用为聚丙烯的生产创造了良好的条件,如超硬聚丙烯、高透明螺旋间聚丙烯、等温聚丙烯共聚物。
开发高分子金属聚丙烯是开发低溶剂流动性的产品,提高产品性能,开发高熔点的新产品。
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
气体分馏装置丙烯精馏塔操作条件的优化
气体分馏装置丙烯精馏塔操作条件的优化作者：张辉光来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第07期摘要：随着我国高新技术的不断发展，对气体分流装置技术的革新具有重要的作用。
中海油东方石化有限责任公司气体分馏装置丙烯精馏塔冷凝器，在运行过程中冷凝能力降低，导致丙烯精馏塔塔顶压力超标，装置被迫降低加工负荷运行。
通过研究分析，找到了其原因并采取一系列整改措施。
经过对换热器冷却水流程进行技术改造，换热器冷凝能力大幅提高，满足了装置生产的需要，提高了丙烯的产量，减少了排放，降低了生产成本。
关键词：气体分馏装置；丙烯精馏塔；操作条件本文主要通过利用aspendynamics软件，对丙烯精馏塔的动态过程进行模拟研究，通过对进料量、进料组成和回流量等方面的计算，分析其对丙烯精馏塔操作过程所产生的影响。
1 丙烯精馏塔概述丙烯精馏塔用于分离丙烯与丙烷。
由于丙烯丙烷的分离要求塔板数高，有单塔和双塔分离流程、双塔流程两塔串联操作。
单塔流程塔顶出聚合级丙烯，侧线可抽出化学级丙烯，塔釜则出丙烷。
通常来说，烯烃装置所用的裂解原料较多，在工作过程中由于不同的原料需要进行频繁的切换，会导致烯烃装置的进料组成成分复杂，在进料量方面，裂解炉的清焦处理也导致了丙烯的进料量会出现较大的波动，提升了其操作难度。
而为了保证丙烯精馏塔塔顶上出产的产品质量合格，塔釜的丙烯经常会出现损失过大的现象，并且丙烯精馏塔的能耗相对较高，也就导致了生产过程中会产生较大的成本，影响企业收益。
2 丙烯精馏塔动态过程操作2.1 丙烯精馏塔动态过程操作的初始化传统的丙烯精馏塔稳态操作过程中，通过对AspenPlus软件的运用，可以对进料的特性、精馏塔的气液平衡和壳程温度等方面进行严格的操作计算。
在动态操作过程当中如利用稳态操作的方式进行计算，会产生计算量过大的后果，难以实现动态操作的要求。
因此，在动态操作过程中，要对稳态操作结果进行相应的分段线性化处理，从中提取出进料特性、气液平衡和壳程温度等方面的参数，并通过线性化处理，利用这些数据对稳态操作的结果进行初始化处理，使得初始化处理后的稳态操作参数成为动态操作的初始值，也就导致了动态操作的初始值与稳态操作的结果有一定程度上的差别。
PRO／II对液化气分馏装置丙烯精馏塔的模拟与优化
PRO／II对液化气分馏装置丙烯精馏塔的模拟与优化摘要：利用PRO/II流程模拟软件，对液化气分离装置的丙烯精馏塔进行模拟计算。
利用灵敏度分析工具，对塔压，回流比，全塔热负荷等重要参数进行优化设计。
通过改变蒸馏塔进料位置和原料的进料状态，进行优化优化计算和经济效益比较，得到操作费用最低的进料位置和进料状态。
关键字：PRO/II；丙烯精馏塔；模拟优化Simulation and Optimization of the Operation of Liquefied Petroleum Gas Separation Unit of C3-spliter with PRO/II SoftwareAbstract: Using PRO/II process simulation software, the LPG separation unit of C3-spliter to simulate calculation of the column. Using sensitivity analysis tool, tower pressure, reflux ratio and the duty and other important parameters tower optimized design. By changing the distillation tower feeding position and raw materials incoming state, optimization calculation and economic efficiency comparison, get the feed of the lowest operation cost position and incoming state.Key Word: PRO/II;C3-spliter;Simulation and Optimization液化气作为燃料利用的途径被管道天然气取代是一种趋势。
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单位产品量能耗的增加，从而不可能得到最大的经
济收益. 因此必须同时考察能耗和产量，使成本最低
或 收 益 最 大，于 是 对 上 述 成 本 目 标 函 数 改 进 如 下［7，8］：
Pt F
=（ PD
-
P
W
）W F
X
W
+（ PW
-
PD
）D F
X
（1
- XD）+ PHV
V F
+ PF
（2）
式中，D 为塔顶流率，kmOI / 1；XD 为塔顶丙烯摩尔分 率. 式（2）增加的第 2 项是塔底产品丙烷作为塔顶
V F
+ PF
（1）
式中，第 1 项为丙烯产品在塔底流失的经济损失；第
2 项为耗用能量所需的成本；第 3 项为混合物进料 F
所需的成本；Pt 为丙烯精馏塔的总成本；F 为进料流 率，kmOI / 1；PD 为塔顶丙烯产品的单价；PW 为塔底 丙烷产品的单价；W 为塔底流率，kmOI / 1；P 为加热
Abstract：The cost target function of optimization of the process in propyIene fractionating tower is given and the
mathematicaI modeI of the process is set up. At the same time the constraint conditions of the process are anaIyzed. It is shown by soIving the mathematicaI modeI that the cost target function can be minimized by controIIing the heating power in the reboiIer at the tower bottom，so that the onIine optimization is reaIized.
X* W（1，2）
=
- 6 1 !62 - 4ac
2a
（15）
式中 a = PHVK +（ PD - PW ）（ X* D - XF ）
6
=
-
2
PHBiblioteka VKX* D
-（ PD
-
P
W
）（
X
* D
-
XF）
c
=
PHV
KX
*2 D
3. 2 丙烯精馏塔的优化操作
取 XD 和 XW 为控制变量，并不妨碍操作变量的
选取. 考虑到馏出液丙烯是主要产品，以精馏段灵敏
过程数学模型是丙烯精馏塔所遵循的物料平
衡，其作用是确定进出塔物料的流量和组成，是一种
等式约束.
（1）物料平衡关系：
F = W+D
（3）
（2）丙烯精馏塔关键组分丙烯的平衡关系：
FXF = DXD + WXW 式中，XF 为进料丙烯摩尔分率.
（3）分离度 S 的定义：
（4）
S = X（D 1 - XW ） XW（1 - XD ）
这就证明了前面所说的卡边操作，XD
的最优值
X
* D
=
99. 6% ，将
X
* D
代 入 式（ 12 ），在 给 定 的
XF
下，对
XW 求导数，并令其为 0，经整理得：
XW（1
（
X
* D
- XW） - XW ）2
= （
P
D
-
PHVK PW ）（ X* D
-
（14） XF）
上式是一个关于 XW 的一元二次方程，其解为
的限度后，蒸 气 量 也 有 一 个 上 限，否 则 容 易 引 起 液
泛，浮阀塔对漏液现象不太敏感.
（5）再沸器和冷凝器的约束
再沸器和冷凝器本质上都是换热器，只不过热
· 74·
兰州理工大学学报
第 30 卷
传递的方向相反而已，它们均影响塔内上升蒸气量 的上限，均受到换热介质最大流量（ 或传热面积）及 温差的限制. 再沸器传热温差主要受塔底丙烷温度 （ 它是丙烷浓度和操作压力两者的函数）的影响，冷 凝器传热温差主要受冷却水即外界因素的影响，季 节或昼夜气温的变化对冷凝器的传热有较大干扰.
图 1 丙烯精馏塔的流程简图 Fig. 1 cchematic diagram of propylene fractionating tower
的低压蒸汽. 塔底丙烷产品用作民用液化气，塔顶用 3 台并联的循环水换热器作冷凝器，冷凝液液相丙 烯一小部分作为产品送入丙烯罐区，另外一大部分 作为回流回到塔内.
（4）能量消耗关系式：
（5）
KIn S = V F
（6）
式中，K 为塔的特性因子.
2）约束模型
约束模型用来表征精馏塔的操作是否接近生产
能力的极限. 丙烯精馏塔的约束模型可由过程流量
和物料组成来描述，是一种不等式约束.
（1）塔顶丙烯产品浓度的约束
为了保证后加工装置对丙烯产品质量的要求，
塔顶丙烯的浓度必须有一定的限制，是一种硬约束，
成反比，P 增加一个百分数，XW 也会增加相同的百
分数，能耗和塔底的丙烯损耗均增加，成本目标函数
增加，这是应当极力避免的. 相反，产品价格差（ PD - PW）的增大有利于成本目标函数的减少. 另外，产 品价格的波动和水、电、汽等公用事业的成本对最优
操作条件也有影响.
参考文献：
［1］ 王松汉. 乙烯装置技术［ M］. 北京：中国石化出版社，1994. 343-346.
3 在线优化的实现
3. 1 数学模型的求解
对于给定的 F 和 XF，决定精馏工况的自变量数 是 2. 为计算方便，不妨取 XD 和 XW 为自变量［10，11］. 由式（3）和式（4）有
D = XF - XW F XD - XW
（10）
W = XD - XF F XD - XW
（11）
将式（ 6 ，11 ，12 ）代入成本目 标 函 数 式（ 2 ），使 该
度达标. 综合考虑以上因素，对塔釜丙烯浓度有一并
非严格的软约束，即
0 S XW S 10% （3）塔压上限的约束
（8）
塔本身强度的限制决定了塔压约束的上限，丙
烯精馏塔采用该塔安全阀起跳压力作为塔压上限约
束，即
Pmax < 2. 16 Maa （4）漏液和液泛的约束
（9）
丙烯精馏塔的回流比较大，回流液上升到一定
1 丙烯精馏塔流程简述
图 1 为某公司乙烯装置中丙烯精馏塔的流程简 图. 来自碳三加氢的碳三混合物从第 79 块塔板进入 丙烯精馏塔，该塔采用双再沸器作为热源，其中一台 用 82 C 的急冷水作加热介质，另一台用 0. 35 Mpa
收稿日期：2003-03-10 作者简介：方卫东（1974-），男，湖北武汉人，工程师，硕士.
Key words：propyIene fractionating tower；ethyIene pIant；optimization
丙烯精馏塔是乙烯装置的产品塔，也是关键塔. 其功能是将丙烯、丙烷二元混合物分离成塔顶采出 的化学级或聚合级丙烯，及塔底的丙烷产品. 丙烯精 馏塔是乙烯装置较为特殊的一个塔，在 45 C 下，丙 烯的饱和蒸气压为 1. 81 Mpa，丙烷的饱和蒸气压为 1. 51 Mpa，丙烯和丙烷的相对挥发度接近 1，较难分 离［1，2］. 因此分离所需的塔板数较多，回流比较大， 能量消耗也较高. 目前，系统优化技术已广泛应用于 化工工业 装 置 当 中［3，4］，丙 烯 精 馏 塔 操 作 可 分 为 在 线优化和离线优化，离线优化适用于某些特殊的场 合［5］，对丙烯 精 馏 塔 进 行 在 线 优 化，可 以 降 低 其 运 行成本，在实际生产过程中显得尤为重要.
即
99. 6% S XD S 1 （2）塔釜丙烯浓度的约束
（7）
丙烯精馏塔对塔釜丙烯浓度没有严格的限制，
但为了减少塔釜丙烯的损失，总希望塔釜丙烯浓度
越低越好，于是所需理论板数大大增加，实际并不可
行. 另一方面，当系统有波动时，为了保证塔顶丙烯
质量合格，可适当放宽塔底丙烯流失的浓度，这时，
虽然经济上有可观的损失，但却使塔顶丙烯产品浓
式成为 XD 与 XW 的函数：
Pt F
=（ PD
-
P
W
）XD XD
-
XF XW
XW
+
（PW
-
P
D
X ）
X
F D
-
XW（1 XW
-
X D ）+
PHVKln
X（D 1 XW（1
-
X
W
） +
XD）
PF
（12）
为了求极小值，用式（12）对 XD 求偏导：
（!
Pt / F） !XD
=（
P
D
-
PW
） （
XF XD
-
XXWW）2 X
W
+
（PD
-
PW
） （
XF XD
-
XXWW）（2 1
-
XW ）+
PHVK
1 X（D 1 -
XD）
（13）
由于 1 > XD > XF > XW > 0，PD > PW，式（13）总为
正值，即目标成本函数式（2）对 XD 为增函数，因此，
在约束范围内，XD 越小，才能使成本目标函数最小.
2 优化过程数学模型的建立
丙烯精馏塔的最优化是根据该塔的约束极限， 通过增加塔顶产品丙烯的产量而达到最优回收. 2. 1 优化目标函数的建立