乙烯装置脱乙烷塔动态模拟分析.pdf

第 42卷 第 7期 化 工 技 术 与 开 发 VolI42 No．7 2013年 7月 Technology ＆DevelopmentofChemicalIndustry Ju1．2013 乙烯装置脱乙烷塔的动态模拟分析 郝吉鹏，张 雷 (西南石油大学化学化工学院，四川 成都 610500) 摘 要：应用gPROMS和AspenProperties，建立了乙烯装置脱乙烷塔系统的动态模型并对其进行了模拟验证，基 于该模型研究了开车过程中脱乙烷塔系统的动态杼陛，以及在常规PID控制系统 自动调节下，脱乙烷塔对进料量波 动、进料中乙烯含量增加和进料温度下降等工艺参数扰动的动态响应。结果表明，开车过程中，及时超调回流量和 再沸器加热量可以减少产品质量达到控制要求所需的时间；衰减震荡式进料量波动、乙烯含量增加和进料温度下降 等工艺参数扰动，首先会引起再沸器液位的逆向动态响应，并且衰减震荡式进料量波动和乙烯含量增加都会引起塔 顶丙烯含量和塔底乙烷含量的峰值波动。 关键词：裂解气分离；脱乙烷塔；动态模拟 ；gPROMS 中图分类号：TQ211 文献标识码：A 文章编号：1671．9905(2013)07-0051-06 目前，乙烯装置中裂解气的分离主要应用深冷 进料中乙烯含量增加和进料温度下降等工艺参数扰 分离技术，而顺序分离是深冷分离技术中应用最早 动的动态响应。 且在国内得到广泛应用的乙烯分离流程 [1-2]，北京燕 1工艺流程及工艺控制方案 山化工 [3】、中原石油化工 等乙烯装置均采用该分 离流程。在顺序分离流程中，脱乙烷塔对其主要产 1．1 脱乙烷塔系统 品乙烯、丙烯的产量和质量起着关键作用，因此，如 在顺序分离流程中，脱 甲烷塔釜液与冷箱换热 何对其进行优化设计及控制成为化工研究人员的一 后分为2股，其中一股 F1直接进入T101(图1)的 项重要任务。随着计算机技术的不断发展，化工过 第 18块板，另一股F2继续与压缩机五段出口的裂 程模拟技术为化工生产装置的最优化设计与过程控 解气换热后进入T101的第34块板。来 自绿油吸收 制的研究提供了坚实的基础。目前，许多研究者应 塔塔底的F3进入T101的第4块板 (绿油吸收塔的 用不同的研究平台对顺序分离进行了全流程的稳 用途是除掉乙炔加氢反应中的副产物)。塔顶冷凝 态模拟 [5】，或者对脱乙烷塔进行了单塔稳态模拟及 器采用部分冷凝，V101的液相经泵送回T101的第 优化分析 [7】。在动态模拟方面，文献 [8】基于塔压恒 1块塔板，气相作为馏出液 (D)，D经蒸汽加热后进 定和忽略塔板上气相持留量等假设研究了乙烯精馏 人乙炔加氢反应器，塔釜液 (B)进入脱丙烷塔。 塔的动态特性，文献 [9】研究了在回流比和再沸器 1．2 工艺控制方案 ¨ 加热量都为定值下，脱丙烷塔与脱丁烷塔组成的联 脱乙烷塔的质量控制 目标为：D中丙烯摩尔分数 塔系统的动态特性。运用动态模拟技术对装置开停 小于0．05％，B中乙烷摩尔分数小于0．01％，可见，对塔 车及工艺控制系统等进行动态模拟分析 ，有助于化 釜液的控制要求比对馏出液更高，同时塔顶采出为气 工设计人员设计出符合工艺过程动态特性、易于操 相产品，因此，脱乙烷塔的控制方案为：塔 内压力由馏 作、运行稳