脱甲烷塔及冷箱系统流程模拟.doc

脱甲烷塔及冷箱系统流程模拟 一、工艺流程简述 该系统工艺流程简图给出在图1。 该流程系早期的脱甲烷及冷箱系统流程之一。裂解气进料FEED进入脱甲烷塔T1，塔顶气相出料T1V进入乙烯吸收塔T2，塔顶液相出料T1A经节流伐V1节流后进入冷箱E1，塔釜液相出料T1B送往后续装置。塔T2利用气液分离罐F1分出的液体F1B作为吸收剂，对物料T1V中的乙烯进一步吸收，以减少乙烯损失。乙烯吸收塔塔顶物料T2A进入冷箱进行冷却，釜液T2B则返回脱甲烷塔塔顶第一板作为回流。气液分离罐F1出口的气相F1A进入冷箱E2，冷却到更低温度后，进入气液分离罐F2，分出气液相，气相F2A依次进入冷箱E2, E1作为冷剂；液相F2B经节流伐V2减压后，依次进入冷箱E2, E1作为冷剂。 二、初始数据 1、进料数据 裂解气压力为33.4kg/cm2，温度－58℃，流量10460kg/h，质量组成如表1所示： 表1 裂解气组成 组分 H2 CH4 C2H4 C2H6 C2H2 C3H6 C3H8 组成 1.362 19.245 41.19 7.265 1.775 16.335 0.483 组分 丙炔 C4H6-1,3 C4H8-1 C4H10 C5H12 丙二烯 组成 0.625 5.015 3.185 0.208 0.895 0.415 2、各塔结构参数 表2 各塔结构参数 塔 脱甲烷塔T1 乙烯吸收塔T2 理论板数 18 4 进料位置 2，7 1，4 操作压力(kg/cm2) 33.2 32 3、工艺规定 表3 各有关工艺规定 物料 T2A1 F1A1 F2A1 F2A2 T1A2 温度(℃) -112.5 -164 -130 -110 -110 脱甲烷塔 釜液中甲烷摩尔浓度≤0.1%；回流比≤0.6；塔顶冷凝器冷后温度≤-98℃； 节流伐V1 节流后压力3.0kg/cm2 节流伐V2 节流后压力1.4kg/cm2 三、流程模拟模块及物料 表4 流程计算模块及物流表 模块名称 流程图代号 入口物流号 出口物流号 脱甲烷塔 T1 FEED,T2B T1V,T1A,T1B 乙烯吸收塔 T2 T1V,F1B T2A,T2B 冷箱1 E1 T2A,F2A1,F2B2,T1V1 T2A1,F1A2,F2B3,T1V2 冷箱2 E2 F1A,F2A,F2B1 F1A1,F2A1,F2B2 气液分离罐 F1 T1A1 F1A,F1B 气液分离罐 F2 F1A1 F2A,F2B 节流伐 V1 T1V T1V1 节流伐 V2 F2B F2B1 四、主要计算结果 主要计算结果给出在表5。 五、计算评述 该脱甲烷及冷箱系统是带有返回物料的流程。通常有返回物料的流程须给出返回物料的温度、压力、流量及组成初值，这样有助于流程收敛。在PRO/ll早期的版本，该流程返回物料如不给出初值，计算是很难收敛的。但随着收敛技术的进步，目前7.0版本无须任何初值即可收敛。这就给计算带来了极大的方便，用户无需再去寻求相关物料的初值，某些情况下这是相当费时间的工作。 带返回物料的流程有着计算顺序的问题，不同的计算顺序可能返回物料的数量不同。PRO/ll软件中有着流程自动排序功能，可以通过一定算法将流程中各单元过程的计算顺序自动排出，使得返回物料的数量最小。 一般来说流程的返回物料愈多，其收敛愈困难，某些情况下可能无法收敛。故通常都希望通过流程排序使得返回物料数量最少，以使收敛较为顺利。 兹将不同的流程计算顺序及返回物料数量给出在表6。计算顺序1是按照主流程顺序排列的，这也是最简单和最容易想到的计算顺序，但它的返回物料数量最多，达到7股。计算顺序2是经调整后的顺序，可以看出其返回物料数量减少到4股，这样对于流程收敛是大有帮助的。计算顺序3是PRO/ll自动排序得出的结果，它完全打乱了正常的流程顺序，从流程中间的一个单元过程，即分离罐F2开始计算，但是返回物料数量也是最少的，仅有三股返回物料。 在PRO/ll软件中，可以选择让软件自动排序，这是缺省的设置。也可以自行规定计算顺序。通常来说，自动排序是可以做到使返回物料最少的，也是最常用的选择。除非存在一些特殊情况，需要人工自行排序，但这是很少遇到的。 从本算例可以看出，软件自动排序是完全可以信赖的，它不仅无需任何返回物料的初值，收敛也十分迅速。当然并非所有场合都是这样的。 表6 流程计算顺序及返回物料数量 序号 单元过程计算顺序 返回物料 返回物料数量 1 T1,T2,E1,F1,E2,F2,V1,V2 T2B,F2B,F2A1,F2B2,T1V1,F2A,F2B1 7 2 T1,T2,F1,F2,V2,E2,V1,E1 T2B,F2B,T2A1,F