丁辛醇装置的全流程模拟收敛策略及计算

1、丁辛醇装置的全流程模拟计算陈丽（大庆石化公司信息技术中心，黑龙江 大庆163316）摘要：应用ASPEN PLUS软件对某化工厂丁辛醇装置进行了全流程模拟，探讨了该装置在全流程模拟中的羰基合成反应回路、EPA缩合反应回路和加氢反应回路撕裂流的选择及收敛方法，并进行了合成气在汽提塔3种不同工况下的计算，结果表明整个装置的收敛性很好。关键词：丁辛醇装置；全流程；模拟计算；收敛性丁辛醇装置的原料合成气和丙烯经过脱除杂质净化后进入羰基反应系统，在铑和三苯基 麟催化作用下生成混合丁醛，混合丁醛以气相离开反应器，冷却后经过汽提脱出轻组分，轻 组分返回合成反应系统。脱出轻组分后的稳定丁醛去异构物塔，将正丁醛

2、和异丁醛分离，异 丁醛去储罐，正丁醛进入缩合反应系统在NAOH作用下缩合生成辛烯醛，辛烯醛蒸发后进入 加氢反应器同氢气反应生成粗辛醇。粗辛醇再经过预分馏塔和精馏塔脱出轻组分和重组分最 后得到终产品丁醇。1模拟计算丁辛醇装置的辛醇生产流程中由原料精制、羰基合成反应回路、EPA缩合反应回路和加 氢反应回路、粗辛醇精制组成11.1羰基合成反应回路原料精制、羰基合成反应回路的流程示意见图1。14MIXER 来自F1701的除杂后的丙烯和合成气混合进料M101105SP10MIXERM13MIXER去异构物塔T1110M14MIXER129787C310210 f939892201827998图1原料精

3、制、羰基合成反应回路的流程在图1中，有多个物流可以作为撕裂流对回路进行收敛计算2。如物流8、18、92、93、 98等。如果选择物流8作为撕裂流则同时必须选择物流18作为撕裂流，这样才能进行计算， 同样若选择物流92则同时必须选择物流93才能进行计算。而只有当选择物流98作为撕裂 流时，则不需再选其它物流。选择物流98作为撕裂流，需要计算的收敛变量最少，计算时 间最短。以物流98为撕裂流，应用ASPEN PLUS软件而计算出该回路出口物流26的结果见 表1。组分的摩尔分率撕裂流S98收敛终值表1羰基合成回路模拟计算结果CO0.10530.11906754.8777X10-28H 20.2627

4、0.26474957.3802X10-31CH 3 60.26180.27909742.1870X10-11CH 3 80.23460.20402445.8004X10-5CO0.23190.02766772.0552X10-18CH0.04940.04223961.0772X10-8撕裂流S98初值出口物流S264N20.024 60.020 943 92.172 0X 10-30AR0.012 30.010 595 21.261 7X10-27HO20.000 80.013 526 64.808 7X10-5SULFU-0101.297 30X 10-256.942 7X10-8HCl01

5、.956 98X 10-79.852 0X10-22HCN02.778 78X 10-71.363 4X10-9AMMON-0101.242 80X 10-64.146 2X10-17O202.030 77X 10-64.761 1X10-31ACETY-0102.351 19X10-52.433 0X 10-20N-BUT-0100.015 33740.912 793 2ISOBU-0102.723 22X 10-30.086 943 2RESIDUE001.574 4X10-4总流率/( kg h-1)76 66088 984.9914 089.99温度/c69.055.838 0980.

6、100 41压力/MPa2.02.02.01.2缩合反应回路丁辛醇装置缩合反应回路的流程示意见图2。3130E1542B厂寸异丁醛去储罐图2装置缩合反应回路的流程2976T1110T1112E1542ASEP1143U 重组分废液去界区R1141E1543EPA 去 T1144M16f MIXERM15| MIXERSP6FSPLIT叫42卜34363937401938969941在图2中，有多个物流可以作为撕裂流给回路进行收敛计算，如物流34、36、37、99、 39、40，选择任何物流作为撕裂流均可5现以物流40作为撕裂流，应用ASPEN PLUS软件 计算出该回路出口物流41的结果见表2

7、。表2缩合反应回路模拟计算结果组分-组分的摩尔分率撕裂流S40初值撕裂流S40收敛终值出口物流S41HO20.989 80.991 7270.040 835N-BUT-010.00100.063 767EPA0.000 11.002 65X 10-40.888 626SODIU-0108.171 97X10-30总流率/( kg h-i)8 574.0008 542.62711 048.66温度/c62.00068.02740.000压力/MPa4.64.69.01.3加氢反应器装置加氢反应器的流程示意见图3。图3装置加氢反应器回路的流程在图3中，有多个物流可以作为撕裂流进行回路收敛计算，现以

8、物流55作为撕裂流，应用ASPEN PLUS软件计算出该回路出口物流57的结果见表3。表3加氢反应回路计算结果组分-组分的摩尔分率撕裂流S55初值撕裂流S55收敛终值出口物流S57H20.766 40.809 8081.211 17X10-3CH20.233 900HO20.00 167.299 0X10-30.031 876 7N-BUT-0203.871 6X10-40.052 592 1EPA02.461 2X10-50.144 738 2EMPEL005.131 2X10-10EHA007.903 74X10-42-EH0.000 100.760 694 8EMPOH005.151 6

9、2X10-3SODIU-01009.5094X10-14RESIDUE004.949X10-13总流率/( kg.h-1)14 41014 808.3113 825.9温度/c141.0141.031.928 37压力/MPa6.56.53.02 3种不同工况辛醇产品的组成和含量在实际生产中，根据进料负荷和工艺情况经常调整净化后的合成气进入羰基合成反应器 的分流分率。为了验证流程是否具有较好的收敛性，选择3种不同工况，即净化后的合成气 50%、80%、100%进汽提塔T1180 （即50%、20%、0%合成气进入羰基合成反应器），选 择物流98、40、55作为循环撕裂流，计算终产品辛醇（即2一

10、乙基己醇）的产量和组成， 应用ASPEN PLUS软件计算结果见表4。表4 3种不同工况下辛醇产品的计算结果组分组分的摩尔分率50%去汽提塔80%去汽提塔100%去汽提塔EPA1.406 86X10-41.407 40X10-41.405 80X10-4EMPEL6.108 3X10-106.108 0X10-106.1035 X 10-10EHA9.697 89X10-99.698 62X10-99.695 81X10-92-EH0.993 819 60.993 820 70.993 821 3EMPOH6.039 71X10-36.038 57X10-36.038 11X10-3RESID

11、UE4.457 0X10-312.154 9X10-324.650 4X10-29总流率/( kg.h-1)11 333.8711 334.1711 334.31温度/c42.042.042.0压力/MPa3.33.33.3由表4可见，3种不同工况下全流程的收敛性均很好。3结论应用ASPEN PLUS软件对丁辛醇装置进行模拟计算时，选择适当的撕裂流不仅可以节省 设计时间，而且是保证流程模拟准确的条件。同时装置的工程技术人员必须熟知工艺原理、 流程模拟模型的适用条件和范围，才能保证对装置在各种工况条件下的模拟计算结果真实和 准确。参考文献王松汉，何细藕.乙烯工艺与技术M.北京：中国石化出版社，2000： 18-21.陈滨.乙烯工学M.北京：化学工业出版社，1997： 42-45.张洪原.化工原理M.成都：成都科技大