丁辛醇装置的全流程模拟收敛策略及计算-天然气与石油

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 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、 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，在铑和三苯基膦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，将正丁醛和异丁醛分离，异丁醛去储罐，正丁醛进入缩合反应系统在 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、 缩合反应回路和加氢反应回路、粗辛醇精制组成［1。］1.1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。#149189图1原料精制、羰基合成反应回路的流程M10MIXER仁1来自F1701的除杂后的丙烯和合成气混合进料1105去异构物塔T1110SP10MIXERM14MIXERM13MIXER129397C3102149189图1原料精制、羰基合成反应回路的流程M10MIXER仁1来自F1701的除杂后的丙烯和合成气混合进料1105去异构物塔T1110SP10MIXERM14MIXERM13MIXER129397C310210f87989220278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、8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同样若选择物流92则同时必须选择物流3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 为撕裂流，应用 软件 计算出该回路出口物流 的结果见表1。表1羰基合成回路模拟计算结果撕裂流初值组分的摩尔分率撕裂流 收敛终值出口物流x撕裂流初值组分的摩尔分率撕裂流 收敛终值出口物流xxxxxx7XXX76768201XX3X6X1X3ISOBU-01 0 2.723X12-032 0.08RESIDUE 0 0 1.57X4总流率.温度/℃ 69.0 55.838 09 80.1压力1.缩2合反应回路丁辛醇装置缩合反应回路的流程示意见图2。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、9、99 ，选择任何物流作为撕裂流均可。现以物流作为撕裂流，应用 软件计算出该回路出口物流41的结果见表2。表2缩合反应回路模拟计算结果组分的摩尔分率撕裂流初值 撕裂流 收敛终值 出口物流21总流率•温度/℃ 62.000 68.压力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，现以物流55作为撕裂流，应用 软件计算出该回路出口物流的结果见表3表3加氢反应回路计算结果组分的摩尔分率撕裂流初值 撕裂流 收敛终值 出口物流EMPOH 0 0 5.151X1-0632SODIU-01 0 0 9.50X9104-14RESIDUE 0 0 4.9X419-013总流率.温度/℃ 141.0 141.0 31.92837压力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%、 0、 %进汽提塔 （即%、 %、%合成气进入羰基合成反应器），选择物流9、840、55作为循环撕裂流，计算终产品辛醇（即2－乙基己醇）的产量和组成，应用 软件计算结果见表4表4种3不同工况下辛醇产品的计算结果组分组分的摩尔分率%去汽提塔%去汽提塔%去汽提塔1.4%6X1%8-461.4%7X1-%44%1.4%5X1%8-4%EMPEL6.1%X81-%13%6.1%X81-%1%%6.1%X315-%1%EHA9.69X71%8-999.698X1-6%929.695X1%8-912-EHEMPOH%.993816.%39X1%7-3196 %.99382%6.%38X1-%5377%.993826.%38X1%1-31RESIDUE总流率 .温度/℃压力4.45X71-%3%111333.842.%2.15X41-%3927 11334.1742.%4.65X%1-%24911334.42.%由表4可见，3种不同工况下全流程的收敛性均很好。结论应用 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TOC\o"1-5"\h\z王松汉，何细藕乙烯工艺与技术 北京：中国石化出版社， ：陈滨乙烯工学北京：化学工业出版社， 9张洪原化工原理成都：成都科技大学出版社， ：缪晖浅析 软件在三