氯乙烯精馏过程Aspen模拟

氯乙烯精馏过程Aspen模拟
韩飞
【摘要】Though AsPen Plus software,the analysis of oPerating variables’sensitivity about vinyl chloride distillation device shows that:as for low boiling tower,feeding in second Plate can get higher Purity than the eighth Plate;distillate ratio should be oPtimized from 0 . 25 to 0 .
3;reflux ratio can be imProved from 0. 5 to 0. 8. While,high boiling tower’s results shows that:feeding in the fourth Plate is oPtimal,distillate ratio should rise from 0 . 93 to 0 . 95 and reflux ratio from 0 . 8 to 0 . 9 .%运用化工流程模拟软件AsPen Plus对氯乙烯精馏装置低沸塔和高沸塔的操作变量进行灵敏度分析。

结果显示，低沸塔进料位置在第二块板时比之前第八块板可以得到更高纯度的馏出液，低沸塔馏出比由0.25优化到0.3，回流比由0.5优化到0.8。

高沸塔最终优化结果为第四块板进料，馏出比从0.93优化到0.95，回流比从0.8优化到0.9。

【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2014(000)007
【总页数】3页(P1356-1358)
【关键词】氯乙烯精馏;模拟;优化
【作者】韩飞
【作者单位】长安大学理学院，陕西西安 710064
【正文语种】中文
【中图分类】TQ014
近些年来，随着工业和经济的发展，市场对聚氯乙烯(PVC)的需求快速增加，应用范围也在逐步提高，国内的PVC产量已经逐渐不能迎合市场的需求［1］，而改
良生产PVC的装置成为一个可行的突破口［2］。

在生产PVC的时候，尤其是氯
乙烯的精馏，是非常关键的一个过程［3］。

以往的科学家为了讨论不同的热力学模型，用了很多不同的化工流程模拟软件，做了精馏塔物料衡算及精馏塔热量的衡算［4-7］，可极少有人对操作参数是否会影响整个系统做出研究分析。

本文将以化工过程模拟软件Aspen Plus为工具，研究氯乙烯分离工艺，建立粗氯乙烯的流程模拟系统［8-9］。

分析讨论操作参数是否会影响整个系统。

1 精馏塔的模拟分析
恰当的选择一个热力学模型，可以大大提高计算的物性的精确度［10］，甚至会
影响到模拟结果的精确程度。

Aspen Plus软件提供的有通用化学方程(UNIQUAC)、有规双液方程(NRTL)以及威尔逊方程(Wilson)。

该体系的分离模拟计算，以上3
种模型都适用，而利用NRTL模型计算的结果最佳。

表1 低沸塔及高沸塔输入数据Table1 The input data of low boiling tower and high boiling tower?
图1为氯乙烯精馏工艺流程简图。

图1 精馏塔工艺流程图Fig.1 The process flow diagram of distillation column 粗氯乙烯首先进入低沸塔(T1)，从塔釜输出经缓冲槽(B)进入高沸塔(T2)。

进料液中VC摩尔分数为 98.76%;重组分为 1，2-二氯乙烷(EDC)，摩尔分数为0.53%;轻组分为乙炔 (C2H2)，摩尔分数为0.11%;其余为水。

其中C2 H2等低沸点杂质通过
T1首先从塔顶被采出，EDC等高沸点杂质经高沸塔从塔釜吸收，最后精VC由高沸塔塔顶产出。

使用Aspen Plus中的灵敏度分析模块，可以方便的确定过程对关键操作变量和设计变量的对应关系。

其中涉及到的灵敏度参数有回流比R、馏出比D/F以及进料位置F。

1.1 低沸塔灵敏度分析
1.1.1 馏出比和塔顶氯乙烯摩尔分数的关系由图2可知，随着馏出比的增加，塔顶氯乙烯摩尔分数快速上升，并在0.3处达到最高，之后氯乙烯含量趋于稳定，不再增加。

图2 低沸塔馏出比和塔顶氯乙烯摩尔分数的关系曲线Fig.2 Relation between distillate to feed ratio and VCcontent at the tower top for the low-boiler tower
1.1.2 馏出比和塔釜出料氯乙烯摩尔分数的关系见图3。

由图3可知，随着馏出比增加，塔釜VC的摩尔分数短暂的上升，D/F=0.3时达到最大值，然后随着D/F的增大而不断减小。

故馏出比0.3时为最佳。

图3 低沸塔馏出比和塔釜氯乙烯摩尔分数的关系曲线Fig.3 Relation between distillate to feed ratio and VCcontent at the tower bottom for the low-boiler tower
1.1.3 回流比R 规定塔板数和进料位置，回流比增加，将导致塔釜温度降低影响塔底产品的纯度;减小回流比R，会导致气液相间传质推动力减小，无法保证产品质量，低沸塔选定在第二块板进料，对冷凝器再沸器换热量的灵敏度分析表明，最佳回流比为0.8。

1.1.4 进料位置F 随着进料板的位置下降，塔釜VCM含量逐渐增加，塔顶VCM 含量逐渐减小，但再沸器热负荷逐渐增加。

因此，在保证塔釜出料纯度的前提下，尽量降低低沸塔的操作费用，选择在第二块塔板进料是最合适的。

1.2 高沸塔灵敏度分析
1.2.1 D/F和高沸塔塔顶氯乙烯摩尔分数关系见图4。

图4 高沸塔馏出比和塔顶氯乙烯摩尔分数的关系曲线Fig.4 Relation between distillate to feed ratio and VCcontent at the tower top for the high-boiler tower
由图4可知，馏出比的增加导致塔顶纯度先线性增加，在D/F 0.95时达到最大值，之后下降。

故而最佳馏出比取0.95。

1.2.2 高沸塔回流比回流比增加，塔顶VCM 纯度提高，塔釜出料VCM含量逐步降低，相应的再沸器和冷凝器的换热量也逐渐增大。

但回流比大于0.9之后，塔顶出料VCM纯度变化不大，而冷凝器和再沸器负荷增加较多。

考虑到减少高沸塔的操作费用，选取0.9作为最佳回流比。

1.2.3 高沸塔进料位置塔顶氯乙烯浓度在进料位置大于第四块板以后趋于稳定，
且在第四块板处达到最大，故取第四块板为高沸塔进料位置。

2 模拟优化结果
模拟优化结果见表2。

表2 低沸塔及高沸塔优化结果Table2 Low boiling tower and high tower’s optimization results?
3 结论
应用Aspen Plus对氯乙烯精馏的低沸塔和高沸塔进行了模拟分析。

结果表明，低沸塔进料位置在第二块板时最佳，馏出比由0.25优化到0.3，回流比由0.5优化
到0.8;高沸塔优化为第四块板进料，馏出比从0.93优化到0.95。

回流比从0.8优化到0.9。

参考文献:
【相关文献】
［1］钱伯章，朱建芳.聚氯乙烯的市场分析和技术进展［J］.中国氯碱，2005(11):1-5.
［2］刘志强.如何看待电石法 PVC发展［J］.聚氯乙烯，2006(6):45-46.
［3］王伯英.聚氯乙烯大全(第二卷)［M］.北京:化学工业出版社，1985.
［4］王文庆，李延辉.Aspen软件在大型聚乙烯装置上的应用［J］.合成树脂及塑料，2004，
21(3):43-46.
［5］杨国恒，彭昌军，何秉忠.氯乙烯精馏塔的计算［J］.武汉化工学院学报，1999，21(4):13-16.
［6］吴雪妹.氯乙烯精馏中低沸塔系统的物料衡算电算法［J］.聚氯乙烯，2001(1):49-56.
［7］廖丽华.氯乙烯精制装置流程模拟［J］.氯碱工业，1994(11):22-23.
［8］赵琛琛.工业系统流程模拟利器Aspen Plus［J］.电站系统工程，2003，19(2):56-58. ［9］谢安俊，刘世军，张华岩，等.大型化工流程模拟软件Aspen Plus［J］.石油与天然气化工，1995，24(4):247-251.
［10］戚一文，放运进.物性估算在 ASPEN PLUS软件中的应用［J］.浙江化工，2007，38(1):9-11.。