丙烯精馏塔的在线优化
丙烯精馏系统存在的问题及改造方案优化
揽 米
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丙 烯 精 馏 系统 存 在 的 问题 及 改造 方 案 优 化
姜 涛 ，宋 虎 林 ，邸 书才
（ 中国石化 中原石 油化 工有 限 责任 公 司 ， 南 濮 阳 ，５００ 河 ４ ７０ ）
块塔盘采 出聚合级丙烯 （ 图 １。 见 ）
１２ 丙烯 精馏 塔 的结构 和进 料 组成 ．
收 稿 日期 ：０ ８ ２ １修 改 稿 收 到 日期 １０ ８ ４ ４ ２０ —０ —２ ： ２０ —０ —２ 。
丙烯精 馏塔 在 ２０ 乙烯 装 置扩 能 改造前 为 ００年 浮 阀塔 ， ０ 乙烯装 置 扩能 改 造 时 ， ２ ｏ年 ０ 采用 上 海 某
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图 ３ 循 环 丙烷 中 丙烯 含 量 不 意
２ 丙烯 精馏 系统 存在 的 问题及 采取 的措 施 ２ １ 丙烯 精馏 系统 存在 的 问题 ．
（Ｏｒ—０ ２０ ７ ５月 一 ４ ｒ—１） ｏ ～ｃ ７ ７
（） ３ 丙烯 中甲醇含 量高 。 自 ２０ ００年 丙烯 精 馏 塔更 换 塔 盘 后 ， 碰 到 裂 若 解原 料 中有 甲醇 、 Ｉ ＭＴ３ 深 冷 系统 注 甲醇 ， 烯 Ｅ或 丙 产 品中 甲醇 含 量 就 会 超 标 。２０ ０７年 ５～６月丙 烯 精 馏 塔进 行 了扩 能改 造 。 目前丙 烯精 馏 塔 的情 况 见表 １进料 组 成见 表 ， ２设 计操 作参 数 见表 ３ ， 。
其 中丙烯精馏塔体未 动， 仅通过改 造塔 内件使丙
烯 精馏 塔进料 量 由 ８ｔｈ 高 到 １ ．３ ｈ 提 ／ ０ ３９ｔ 。虽 然 ／ 丙 烯精 馏系 统 的 能 力 得 到 了提 高 ， 也 存 在 许 多 但 问题 ， 其是 随着 乙烯 装 置 的瓶 颈 消 除 ， 烯 精 馏 尤 丙
丙烯精馏塔的优化分析
丙烯精馏塔的优化分析摘要：根据实际生产过程中丙烯塔的丙烯损失，对丙烯精馏塔操作进行了分析，为优化该塔操作提出了建议，以利于在保证丙烯产品质量的前提下，增加丙烯收率。
关键词：精馏优化前言；中天合创能源有限责任公司化工分公司年产2×180万吨S-MTO装置中的丙烯精馏塔（以下简称丙烯塔）是将丙烯与丙烷分离，在塔顶得到聚合级丙烯，并保证塔釜丙烷中丙烯含量低于5％。
所以该塔操作的正常与否将直接影响到聚合级丙烯产品的质量和收率。
为此，对该塔进行了分析，并就优化操作提出了建议。
一．丙烯塔的流程简述1＃丙烯塔有86块浮阀塔板。
1＃丙烯塔塔顶物料送入2＃丙烯塔塔釜。
2＃丙烯塔釜液由泵（P－5002A／B）送入1＃丙烯塔的顶部塔板。
2＃丙烯塔有166块塔板，来自脱丙烷塔的C4进料进入2＃丙烯塔第160块塔板。
2＃丙烯塔塔顶物流在丙烯塔空冷器（A－5001）中冷凝，空冷器后设置一台使用循环水的冷凝器（E－5004）作为保护性补充。
空冷器按最大负荷设计、水冷器按最大负荷的30％设计。
冷凝液进入2＃丙烯塔回流罐（D－5002），回流罐中的液体经由回流泵（P －5003A／B）一部分送入2＃丙烯塔作为回流，另一部分作为丙烯塔产品冷却后送往丙烯产品二甲醚吸附器（DR－5001A／B）。
2＃丙烯塔釜液由泵（P－5002A／B）送入1＃丙烯塔，流量由2＃丙烯塔塔釜液位LIC5007一流量FIC5013控制1＃和2＃丙烯塔的再沸器采用急冷水作加热介质。
进入1＃丙烯塔再沸器（E－5005A／B）的急冷水量FIC5010由位于第54块板的组成分析仪AIC5003一换热器负荷Q1IC5001串级控制，进入2＃丙烯塔再沸器（E－5007A／B）的急冷水量通过换热器热负荷QIC5002一流量FIC5032串级控制再沸器的旁路流量进行调节。
丙烷从1＃丙烯塔塔釜送入界区。
二.丙烯损失的分析选取2018年1月装置稳定运行情况下丙烷外送中丙烯含AT5004A和C-5002塔中部组分工业气相色谱仪，分析丙烷中丙烯含量AIC5003高做出分析和优化。
丙烯精馏塔论文-工程师
优化控制方案，提高丙烯产品质量第一节概述精馏是化工，炼油生产中应用极为广泛的传质传热过程，其目的是将混合物中各组份分离，达到规定的纯度。
例如，石油化工生产中的中间产品裂解气，需要通过精馏操作进一步分离成纯度要求很高的乙烯、丙烯、丁二烯及芳烃等化工原料。
精馏过程的实质，就是利用混合物中各组份具有不同的挥发度，即在同一温度下各组份的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组份转移到汽相中，而汽相中的重组份转移到液相中，从而实现分离的目的。
乙烯装臵分离工段的主要任务是通过精馏操作将裂解气分离成纯度要求很高的乙烯、丙烯等产品，这就要求对各个精馏塔实施有效的自动调节。
精馏塔是分离系统的关键设备，它的操作将直接影响产品的质量。
因此，了解精馏塔的自动控制情况很有必要。
一．精馏塔的调节要求精馏塔的自动控制应满足以下几方面的要求：（1）质量指标塔顶或塔底产品之一应该保证合乎规定的纯度，另一产品的成分亦应维持在规定范围，或者塔顶和塔底的产品均应保证一定的纯度。
就二元组分精馏塔来说，质量指标的要求就是使塔顶产品中的轻组份含量和塔底产品中重组份的含量符合规定的要求。
分离热区的丙烯精馏塔（DA-406,DA-1406）就是二元精馏塔。
（2）物料平衡塔顶馏出液和塔底釜液的平均采出量之和应该等于平均进料量，而且这两个采出量的变动应该比较平稳，以利于上、下工序的平稳操作。
塔内及顶、底容器的蓄液量应介于规定的上、下限之间。
此外，塔内压力恒定与否，对塔的平稳操作有很大影响。
（3）热平衡全塔的热平衡是指进入精馏塔各物料带走的热量和离开系统带走的热量相等。
（4）约束条件为了使塔正常操作，必须满足一些约束条件。
例如，塔压必须稳定，否则破坏物料平衡。
为此，除正常压力调节系统外，还需设臵一些保护系统。
又如，有些塔在低温条件下工作，还有些塔容易产生聚合现象，可能使塔发生堵塞，为了判断这种情况，则设臵塔顶、中部、塔底间的压差指示仪表。
二．精馏塔的干扰因素精馏塔塔身，冷凝器，回流罐及再沸器的物料流程如图1－1所示。
聚丙烯装置原料丙烯流程优化
聚丙烯装置原料丙烯流程优化摘要：聚丙烯作为性价比较高的通用树脂，具有机械性能良好、密度低、易加工、耐化学性能优良等特点，被广泛地应用于化工、建筑、汽车、包装等行业。
近年来，聚丙烯产能不断快速扩张，市场竞争急剧增加，2021年国内聚丙烯总产能已达35.00Mt，“十四五”末突破50.00Mt已是保守估计。
而2025年市场表观消费量预计在40.00～45.00Mt，远低于产能，所以，聚丙烯产能结构过剩的时代即将来临。
关键词：聚丙烯；原料；流程优化引言丙烯精馏塔是烷烃脱氢装置中的关键设备。
由于脱氢反应单程转化率较低，丙烯精馏塔进料中丙烯含量低，丙烯/丙烷相对挥发度小，故该塔具有塔板多、回流比大、能耗高等特点。
在某60万t/a烷烃脱氢装置中，为降低能耗，流程中设置了低位热回收系统(温水系统)，将回收的热量作为塔釜热源。
但此系统在增加投资和操作复杂性的同时，却未必能起到节能降耗的效果。
本文中通过模拟软件对丙烯精馏塔进行模拟与优化，在此基础上对温水换热网络进行分析，提出优化方案，并从投资及操作费用方面对其效果进行分析与对比。
1.聚丙烯生产概述常规聚丙烯催化剂;随着Z-N催化剂的不断发展和应用,近年来Z-N催化剂的主要发展方向是:扩大产品范围,在系统中增加Z-N催化剂系统。
反应器中的高熔体流动指数(MFR)不会减少粘合剂的裂纹,并改善丙烯酸聚合物的结晶和绝缘。
改善光学性能,采用两段丙烯酸聚合物的生产工艺,改善聚丙烯的分子量分布,提供更好的刚度和冲击强度。
此外,还开发了Z-N催化剂以及金属或混合催化剂系统。
主要发展方向是在反应器中生产双峰或多峰丙烯酸树脂。
该过程更易于处理,分子量分布更稳定,共聚物产品更灵活[3]。
2.1.2 自20世纪90年代以来,Oligon催化剂一直是备受推崇的奥林聚合催化剂。
金属催化剂的工业应用为聚丙烯的生产创造了良好的条件,如超硬聚丙烯、高透明螺旋间聚丙烯、等温聚丙烯共聚物。
开发高分子金属聚丙烯是开发低溶剂流动性的产品,提高产品性能,开发高熔点的新产品。
乙烯装置丙烯塔系统操作优化
乙烯装置丙烯塔系统操作优化作者：闫美璐来源：《中国科技博览》2019年第14期[摘 ;要]通过对大庆石化乙烯装置丙烯塔进行分析和研究，采取相应的调整措施，优化丙烯精馏系统操作，从而保证丙烯塔系统平稳高效运行，减少丙烯塔塔釜丙烯损失，保证丙烯产品品质，增加企业效益。
同时在装置大负荷运转时，保证丙烯塔运转稳定，操作可控。
[关键词]丙烯塔;操作优化;损失;稳定运行中图分类号：TP607 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0333-01一、丙烯精馏塔系统（一）工艺原理丙烯精馏系统利用丙烯、丙烷的沸点各不相同，在同一温度、压力下其相对挥发度也就不同的这一特性，在塔板上经过多次部分气化和部分冷凝的传质和传热过程，最终在塔顶得到聚合级的丙烯产品，在塔釜得到较为纯净的丙烷，从而达到丙烯、丙烷分离的目的。
（二）工艺流程丙烯塔采用双塔精馏，分别为1#丙烯塔ET-3451和2#丙烯塔ET-3452。
来自低压脱丙烷塔顶的物料经过脱砷保护床ER-3475后与来自脱乙烷塔釜的物料合流进入碳三加氢反应器ER-3476，加氢脱除大部分MAPD后经过EP-3475A/S加压后进入1#丙烯塔ET-3451，急冷水先通过再沸器EH-3451后再通过中沸器EH-3456，为丙烯塔提供再沸热量。
来自E1/E2单元的化学级丙烯从EP-3475A/S之后进入丙烯塔生产聚合级丙烯。
物料进入ET-3451后，在塔釜分离出循环丙烷返回裂解单元，循环水换热器EH-3453为塔顶提供回流冷量。
经过加氢后的C3组分进入1#丙烯塔ET-3451，在塔釜分离出循环丙烷返回裂解单元，塔顶气相则进入ET-3452的底部进行进一步的分离。
二、存在的问题为降低丙烯精馏塔的单塔高度，本装置采用双塔丙烯精馏工艺流程，虽可在较小回流比下获得较高纯度的丙烯产品，但多采用了一组回流泵，且回流量并不十分稳定。
再沸器的热源急冷水有波动，塔顶冷却器的循环水温度也有波动，且循环水温度的波动会直接导致急冷水温度的波动，进料量不稳定，回流温度和量波动，不可控变量如此多，都会导致丙烯精馏塔塔压的波动，丙烯精馏系统的操作难度增加。
丙烯精馏系统操作的优化对策
（ ． ｈ ｍｉ ｌ ａ ｔ ｆ Ｄ ｑｎ ｔｏｈｍｉ ｌ ｏ ａ ｙ， ｑｎ ６ ７ ４， ｉ ｎ ｊａ ｇ Ｃ ｉａ Ｎｏ １Ｃ ｅ ｃ ｎ ａ ｉｇ Ｐｅ ｃ ｅ ｃ ｍｐ ｎ Ｄａ ｉｇ １ ３ １ Ｈｅｌ ｇ ｉｎ ， ｈｎ ） ａ Ｐｌ ｏ ｒ ａＣ ｏ
４ ２ ３ 严格控 制 Ｅ ４ １ 温 ， ．． Ｔ４ 顶 降低 Ｅ ４ １ 釜循 Ｔ ５塔
环 丙烷 中 Ｃ 含 量 Ａ
３ ２ ２ 加 热介 质急 冷水 夹带 Ｃ ， ３碳四产品合 格的 同
根据热量计算公式 ， 急冷水温度高则换热量 Ｑ 便增大 ， 可以提高再沸器 的换热效果 。实 际急冷水
术水平及管理水平 的重要考核指标 ， 因此降低加工
过 程 中丙 烯损 失是 日常 生产 管理 工作 的一个 重点 。
Ｃ３ Ｘ反 应 Ｒ
１ 丙烯精馏 系统 工艺简 介
老区装置流程采用的是美 国 Ｓ ＆ｗ 公司的顺序 分离 流程 。其 丙 烯 精馏 系统 为高 压 精馏 工 艺 流 程［ 。丙烯精馏系统流程简图见 图 １ １ ］ 。从脱丙烷塔
参考 文献
［］陈滨． １ 乙烯工学 ［ ． Ｍ］北京 ： 化学工业 出版社 ，９ ７ ３ ０ １ ９ ，８ ． Ｅ ］ 松汉 ． ２王 乙烯装 置 技 术与 运行 ［ ． Ｅ ： Ｍ］ ｊ 京 中国 石化 出 版 社 ，
２ ０ ６ ５ ０ ９， ７ ．
Ｏｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｉ ｚ ｔｏ ｕ ｅ ｍ ａ ｕ ｅ ｆ Ｏｐ ｒ ｔｏ ｆ ｒ Ｐｒ ｐｙ ｅ ｅ Ｄｉｔｌａ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｏ ｏ ｌ ｎ ｓ ｉｌ ｔｏ ｙ ｔ ｍ
时间 ２
气体分馏装置丙烯精馏塔操作条件的优化
气体分馏装置丙烯精馏塔操作条件的优化作者：张辉光来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第07期摘要：随着我国高新技术的不断发展，对气体分流装置技术的革新具有重要的作用。
中海油东方石化有限责任公司气体分馏装置丙烯精馏塔冷凝器，在运行过程中冷凝能力降低，导致丙烯精馏塔塔顶压力超标，装置被迫降低加工负荷运行。
通过研究分析，找到了其原因并采取一系列整改措施。
经过对换热器冷却水流程进行技术改造，换热器冷凝能力大幅提高，满足了装置生产的需要，提高了丙烯的产量，减少了排放，降低了生产成本。
关键词：气体分馏装置；丙烯精馏塔；操作条件本文主要通过利用aspendynamics软件，对丙烯精馏塔的动态过程进行模拟研究，通过对进料量、进料组成和回流量等方面的计算，分析其对丙烯精馏塔操作过程所产生的影响。
1 丙烯精馏塔概述丙烯精馏塔用于分离丙烯与丙烷。
由于丙烯丙烷的分离要求塔板数高，有单塔和双塔分离流程、双塔流程两塔串联操作。
单塔流程塔顶出聚合级丙烯，侧线可抽出化学级丙烯，塔釜则出丙烷。
通常来说，烯烃装置所用的裂解原料较多，在工作过程中由于不同的原料需要进行频繁的切换，会导致烯烃装置的进料组成成分复杂，在进料量方面，裂解炉的清焦处理也导致了丙烯的进料量会出现较大的波动，提升了其操作难度。
而为了保证丙烯精馏塔塔顶上出产的产品质量合格，塔釜的丙烯经常会出现损失过大的现象，并且丙烯精馏塔的能耗相对较高，也就导致了生产过程中会产生较大的成本，影响企业收益。
2 丙烯精馏塔动态过程操作2.1 丙烯精馏塔动态过程操作的初始化传统的丙烯精馏塔稳态操作过程中，通过对AspenPlus软件的运用，可以对进料的特性、精馏塔的气液平衡和壳程温度等方面进行严格的操作计算。
在动态操作过程当中如利用稳态操作的方式进行计算，会产生计算量过大的后果，难以实现动态操作的要求。
因此，在动态操作过程中，要对稳态操作结果进行相应的分段线性化处理，从中提取出进料特性、气液平衡和壳程温度等方面的参数，并通过线性化处理，利用这些数据对稳态操作的结果进行初始化处理，使得初始化处理后的稳态操作参数成为动态操作的初始值，也就导致了动态操作的初始值与稳态操作的结果有一定程度上的差别。
PRO／II对液化气分馏装置丙烯精馏塔的模拟与优化
PRO／II对液化气分馏装置丙烯精馏塔的模拟与优化摘要：利用PRO/II流程模拟软件，对液化气分离装置的丙烯精馏塔进行模拟计算。
利用灵敏度分析工具，对塔压，回流比，全塔热负荷等重要参数进行优化设计。
通过改变蒸馏塔进料位置和原料的进料状态，进行优化优化计算和经济效益比较，得到操作费用最低的进料位置和进料状态。
关键字：PRO/II；丙烯精馏塔；模拟优化Simulation and Optimization of the Operation of Liquefied Petroleum Gas Separation Unit of C3-spliter with PRO/II SoftwareAbstract: Using PRO/II process simulation software, the LPG separation unit of C3-spliter to simulate calculation of the column. Using sensitivity analysis tool, tower pressure, reflux ratio and the duty and other important parameters tower optimized design. By changing the distillation tower feeding position and raw materials incoming state, optimization calculation and economic efficiency comparison, get the feed of the lowest operation cost position and incoming state.Key Word: PRO/II;C3-spliter;Simulation and Optimization液化气作为燃料利用的途径被管道天然气取代是一种趋势。
丙烯精馏系统控制优化方略与应用探讨
丙烯精馏系统控制优化方略与应用探讨丙烯精馏系统控制优化方略与应用探讨摘要：本文主要就丙烯生产过程中丙烯的精馏系统进行了简单的介绍和分析，探究了丙烯精馏系统控制优化的方法和应用。
关键词：丙烯精馏系统控制优化1引言神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司烯烃公司丙烯车间丙烯精馏系统是该MTP装置的重要组成部分，肩负着为聚合装置提供合格原料的重要责任，MTP装置包括四台固定床反应器，其中DME是将甲醇到二甲醚的转化，MTP反应器将二甲醚转化为以丙烯为主的混合工艺气体，三台加热炉FH-60124、FH-60203、FH-60204，分别用于原料反应加热、下线MTP 反应器再生、下线精馏系统各干燥器的再生，以及一套余热回收系统，四个冷水塔，回收高温气体的热量，冷却后的工艺水温度为88℃，一部分要被输送到精馏阶段，为精馏各塔提高热量。
丙烯精馏工段包括脱乙烷塔、C3分离塔、C3循环汽提塔等，其操作稳定性受到工艺水的温度和流量的影响，因此需要控制好工艺水的温度和流量，做好相应的体征措施，避免整流系统的压力过大。
丙烯精馏通过C2、C3、C5/C6等循环过程来控制反应器的温度等操作条件来控制丙烯的收率，精馏过程中各个物流流量的变化会引起流入反应器物料的温度变化，从而引起反应器温度的变化，所以在蒸馏阶段的一定要保证循环烃温度和流量的稳定，才能进一步确保后续反应阶段的顺利。
此外，氮气加热炉FH-60204为精馏各干燥器的再生提供所需的热量，而精馏阶段的碱液泵又为极冷系统工艺水ph的平衡提供了条件，故而，丙烯精馏系统控制的优化对于整个丙烯生产过程都有着重要的意义。
2丙烯精馏系统的简单介绍和分析丙烯精馏系统主要包括丙烯精馏塔和丙烯汽提塔两个部分。
C3从脱乙烷塔塔顶中出来，以合适的流量进入丙烯蒸馏塔，丙烯产品的采出通过丙烯精馏装置中的回流罐液位与采出流量串级控制。
精馏塔塔顶的气相分成两部分，一部分通过冷凝装置进行冷凝，由设置在塔内部高处的回流装置收集冷凝液，冷凝器的内部都设计有一个排放线管可以将没有凝结的气体排放到烃压缩机段间分离罐；另一部分在精馏塔塔顶压力的作用下进入另一个冷凝器，再通过冷凝器中设有的管线旁路将气相丙烯引入到回流罐，在高压状态下，使部分气相丙烯进入回流罐，塔顶的冷凝器使不凝气冷凝，从而也将塔顶冷凝器的负荷进行部分分流。
气体分馏装置丙烯精馏塔操作条件的优化研究
气体分馏装置丙烯精馏塔操作条件的优化研究摘要: 有效运用Aspend Plus软件对气体分馏装置丙烯精馏塔进行了模拟操作，同时对液泛系数进行了有效的修正，通过不同的进料量和进料组进行了相应的优化处理，保证在相同的进料环境下，实现丙烯精馏塔的最优化操作，丙烯精馏塔的分流工作达到了相应的工作指标，可以有效提高装置的工作性能。
关键词:丙烯精馏塔;操作条件;优化针对现阶段我国化工生产过程中，气体分馏装置丙烯精馏塔操作要被运用在石油化工以及炼油领域当中。
比如，在化工单位的日常生产减压加氢以及催化裂化工作中，将使用内部所产生的气体进行有效的分流处理，分流之后得到了乙烯、天然气以及油田气等相关物质，因此分离设置在化工生产工作当中的应用非常普遍。
在我国医药领域以及环境保护等领域当中都有着一定程度的应用和发展。
1.丙烯精馏塔工艺流程针对我国某化工单位的丙烯精馏塔的具体生产工艺状况开展了实际分析，通过实地考察可以看出，将含有丙烷和丙烯的原材料直接输送到丙烯精馏塔的系统当中，输入完成之后顶部的气体会直接进入到丙烯精馏塔的10-C-407塔板以下。
在此过程中精馏塔的底部液体经过过滤器和冷却器的处理之后，保证温度控制在44℃以内才可以被输送到装置以外，而丙烯精馏塔的顶部气体，再输送到空冷器内部之后可以迅速进行冷却，并且将其直接输送到塔顶的回流罐当中。
通过塔顶的灰流泵处理之后再慢慢释放出来，直到精馏塔的内部压力完全上升之后，其中一部分作为丙烯精馏塔的顶部液体，在被输送到丙烯精馏塔的10-C-408的塔板上，同时另外一部分的丙烯物质通过内部的脱水装置处理之后，再直接输送到丙烯产品的收集装置当中。
2丙烯精馏塔的改造在针对该化工单位丙烯精馏塔乙烯设备的扩能改造工作之后，丙烯精馏塔在整个工作能力和对丙烯的处理能力上得到了较大幅度的提高，进料量相比于改造之前的量得到了有效的提升，因此相关生产工作单位需要通过对应的生产工艺流程，对整个生产工艺的进料量进行准确的计算，以此可以充分保证整个化工生产的工作需求。
丙烯精馏过程模型及模拟优化
图 2 丙烯塔进料物料组成对最佳进料板位置和单位 丙烯产品能耗的影响（1 cal=4.18 J）
2.2 丙烯产品中烷烃浓度的规定值对产量和塔釜 丙烯损失的影响
当塔釜加热负荷、精馏塔的进料负荷一定时， 丙烯产品中丙烷浓度的控制指标对丙烯产品产量和 塔釜丙烯损失的影响如图 3 所示。图 3 所示的结果 表明，丙烯产品中丙烷摩尔分数控制在低于 0.2%时， 塔釜的丙烯损失将急剧上升，丙烯产品的产量相应 地下降较快。由图 3 还可以看出，丙烯产品产量随 丙烯产品中丙烷浓度控制指标的变化曲线是凸函 数。由工况 1 和工况 2 连接的线段中点 3 作垂直于 x 轴的直线与丙烯产品产量随其中丙烷浓度的变化曲 线交于点 4，很明显地点 3 的纵坐标小于点 4 的纵坐 标。其物理意义即为：当希望将丙烯塔的运行工况 控制在点 4 时，如果由于外界扰动使丙烯精馏系统 的运行状态在工况 1 和工况 2 之间波动时，丙烯产 品的产量将低于一直将工况稳定在点 4 下得到的丙 烯产量。同样地，塔釜丙烯损失的变化曲线是凹函 数，故将工况稳定在点 4 时，可以有效地降低塔釜 循环丙烷带走的丙烯损失。并且烷烃浓度控制太低 时，将会使循环丙烷带走的丙烯浓度急剧增加，烷 烃摩尔分数应尽可能地控制在高于 0.4%的区间。
甲醇制丙烯(MTP)分离工艺的研究与优化
甲醇制丙烯（MTP）分离工艺的研究与优化摘要：MTP装置采用德国鲁奇公司的专有技术，将甲醇罐区来的精甲醇转化为丙烯。
转化过程中还生成少量的乙烯和高碳烯烃等，气体反应物经过急冷后被压缩、精馏，分离出聚合级的产品丙烯供下游PP装置使用，同时副产一定量的混合芳烃、LPG、以及少量的乙烯。
本文主要研究分析的是，如何对甲醇制丙烯（MTP）分离工艺进行优化，进行深入的研究分析，找到存在的问题，然后解决分离工艺实施过程中出现的障碍，提高分离的效率，保障主产物丙烯及副产物乙烯、LPG、混合芳烃、燃料气分离彻底，实现丙烯的有效应用，得到最大的经济效益。
关键词：甲醇；丙烯；分离；工艺；研究；优化；研究分析前言甲醇制丙烯工艺，英文简称就是MTP，在进行分离的时候，常常出现各种各样的问题，导致分离的不彻底，造成了丙烯产品纯度不够，所以需要进行详细的工艺研究分析，提高分离的技术，才能实现丙烯产品的纯度，不会夹杂着较多的丙烷，导致分离效果差，所以分离技术有待改进，需要提高分离的效率，实现提高丙烯产品纯度的目标。
1 甲醇制丙烯发展研究甲醇在制作丙烯的时候，需要进行副产品和丙烯的分离，但是分离工艺存在较多的问题，尤其是在一些重要装置设计和运行的时候，存在非常多的问题，降低了丙烯的纯度，夹杂着较多的副产品如丙烷，使得丙烯在使用的时候，降低了使用价值。
国家化学实验室制作丙烯就是希望能够有效的使用，但是当前的分离技术存在较多的问题，降低了分离的效率，所以需要提高分离水平，才能更好的提高丙烯纯度，实现国家发展需求的目标，为了更好的实现丙烯和副产品的分离，采用的措施是多塔精馏技术，这种技术使用的时候，能够有效的对其他的副产品进行分离，收集到需要的产品，具有非常高的使用价值，方法是在多次筛选之后得出的，不断的进行工艺的模拟，不断的进行优化，实现了较好的分离方案，分离装置由七个塔组成，其中包括一个洗涤塔用于除去CO2。
气相烃在此单元中分离为产物丙烯、乙烯、LPG、混合芳烃，部分产物作为循环烃返回到MTP反应器中。
烯烃分离装置惠生丙烯精馏塔系统工艺技术优化浅析
烯烃分离装置惠生丙烯精馏塔系统工艺技术优化浅析发布时间：2022-03-22T07:54:57.570Z 来源：《科学与技术》2021年31期作者：王方圆[导读] 丙烯精馏塔系统是当前阶段石油化工、王方圆中煤陕西榆林能源化工有限公司陕西榆林 719100摘要：丙烯精馏塔系统是当前阶段石油化工、天然气中重要的提纯系统，是进行精馏的一种塔式气液接触装置。
在精馏塔系统中融合烯烃分离装置不仅能将有用气体和无用气体进行有机分离，也能进一步提升丙烯精馏塔系统的工艺技术，从而带动生产效率和作业水平。
关键词：丙烯精馏塔；离线检修；到开车；工艺技术优化前言：将烯烃分离装置惠生丙烯精馏塔工艺技术进行不断优化，能够实现丙烯精馏塔系统的各项性能提升，例如缩小倒开车丙烯液相时间，从而在停车时能够回收更多的液相丙烯。
将烯烃分离装置融合在丙烯精馏塔内不仅能液相丙烯的回收率最大幅度增加，也能将生产作业中的安全性提高，切实为生产安全管理做出贡献。
但是在实际的烯烃分离装置惠生丙烯精馏塔系统运行过程中，经常会出现不同程度的泄漏问题和效率下降等问题，严重影响了正常采出计量工作。
针对此，应当将对此项工艺技术进行优化升级，并根据实际问题点做深入研究。
1、惠生丙烯精馏塔系统工艺技术介绍惠生丙烯精馏塔系统工艺不同于传统的精馏塔技术，是当前精馏效果最好的一种系统工艺，能最大限度将丙烯中的含氧化物进行吸附。
传统的精馏塔虽然也能进行蒸馏工作，但是对于丙烯中的含氧化物分离吸附却没有太大效果。
随着社会不断发展，石油化工需求也越来越大，高纯度石油化工产品不仅是国家发展需要，也是各行业发展的动力根源。
石油化工产品中丙烯含量越高也就意味着其纯度越高，可以进一步加工生产的化学产品也越多。
惠生丙烯精馏塔系统工艺技术是由两台工作塔组成，一台工精馏塔负责液相丙烯的冷凝回流吸附杂质，一台负责气相丙烯的供应。
两天精馏塔相互支撑作业，形成了一种良性循环作业。
惠生丙烯精馏塔系统工艺技术的主要构成部件有精馏塔塔身、冷凝器、回流罐、再沸器等组成。
丙烯精馏塔塔釜丙烯损失原因分析及操作优化
丙烯精馏塔塔釜丙烯损失原因分析及操作优化摘要：兰州石化46万吨/年乙烯装置，丙烯精馏塔为双塔系统，减少塔釜丙烯损失，对丙烯精馏塔操作带来一定难度，本文通过对塔釜丙烯损失原因分析，针对性的提出丙烯精馏塔操作优化方法，进而提高丙烯产量。
关键词：丙烯精馏塔、乙烯装置、操作优化1丙烯精馏系统简介中国石油兰州石化分公司(以下简称兰化公司) 460kt/a乙烯装置丙烯精馏塔为双塔系统，包括2号丙烯精馏塔(605E1)和1号丙烯精馏塔( 605E2)，605E1有129块塔板，605E2有137块塔板。
来自MAPD反应器(601D)的进料(99.9%为碳三组分)，从605E1的第38块塔板进入。
605E2第11板侧线抽出纯度为99.6%丙烯产品，塔釜丙烷返回裂解炉作为裂解原料，丙烷中丙烯含量要求控制在3%以下。
2.丙烯精馏塔塔釜丙烯损失的原因分析2.1 MAPD含量对塔釜丙烯损失的影响由于丙炔、丙二烯与丙烯的相对挥发度接近于1，MAPD的存在会影响丙烯与丙烷的相对挥发度，因此，MAPD含量的波动对丙烯精馏塔塔釜损失的影响较大。
MAPD含量与塔釜丙烯损失的变化情况见下图1。
图1 MAPD含量与塔釜丙烯损失的变化情况由上图可知，丙烯精馏塔塔釜MAPD含量与塔釜丙烯损失成正比，即当塔釜MAPD含量增加时，丙烯损失也随之增加，理论上讲，在丙烯精馏塔之前设置碳三加氢系统时，丙烯精馏塔塔釜丙烷中的MAPD含量能够控制在0.1%以下。
MAPD的含量不仅与碳三加氢系统有关，与碳二加氢系统也直接关系，在装置运行初期，碳二加氢系统就能够除去50%的MAPD，装置自2019年大检修换剂后，碳二、碳三加氢催化剂已连续运行近38个月，在装置运行接近周期末时，催化剂活性有所降低，导致反应效果下降，也使601D出口MAPD含量增加，601D出口与605E塔釜MAPD含量分别见下图2、图3。
图2 601D出口MAPD含量变化（3-6月）图3 塔釜MAPD含量变化（3-6月）由图2、图3可知，601D出口MAPD含量波动较大，且整体呈上升趋势，601D反应效果的下降导致605E塔釜MAPD含量增大，塔釜丙烯损失增加。
丙烯精馏塔中塔釜丙烯损失高的原因及优化
丙烯精馏塔中塔釜丙烯损失高的原因及优化摘要：针对烯烃分离装置丙烯精馏塔塔釜丙烯损失量高的问题，从进料组成、再沸、塔压及回流几方面分析丙烯损失的原因，并根据实际情况提出了相应优化措施。
通过优化丙烯塔操作，达到降低丙烯塔塔釜丙烯损失的目的。
关键词：丙烯精馏塔；丙烯损失；优化1.简介1.1烯烃分离装置简介烯烃分离接收甲醇转化来的工艺气，经过压缩、精馏岗位的处理，最终得到聚合级乙烯和聚合级丙烯产品，副产混合C4、混合C5和重烯烃。
1.2丙烯精馏塔流程简述丙烯精馏塔分为两座塔：1＃丙烯精馏塔（C-5002）和2＃丙烯精馏塔（C-5003），来自脱丙烷塔（C-5001）的C3进料进入C-5003，C-5003塔顶物流在丙烯塔空冷器（A－5001）中冷凝，空冷器后设置一台使用循环水的冷凝器（E－5004）作为保护性补充，冷凝液进入C-5003回流罐（D－5002），回流罐中的液体经由回流泵（P－5003A／B）一部分送入C-5003作为回流，另一部分作为丙烯塔产品冷却后送往丙烯产品二甲醚吸附器（DR－5001A／B），最后送去丙烯储罐。
C-5003塔釜液由泵（P－5002A／B）送入C-5002，丙烷从C-5002塔釜经循环水冷却器（E-5006）冷却后后送入界区。
C-5002和C-5003再沸器均采用由MTO反再单元送来的急冷水作加热介质。
1.3丙烯精馏塔流程简图图1 丙烯精馏塔流程简图2.丙烯损失的原因及分析丙烯和丙烷的相对挥发度接近1，丙烯精馏塔设计中具有回流量大，塔盘数多的特点。
装置的理论设计进料量为225t/h（以精甲醇计）,根据生产要求日常装置负荷多为260t/h，所以本次讨论均为在负荷260t/h。
该负荷下理论丙烯采出量45.2t/h，实际丙烯采出量42.2t/h。
实际操作中，本装置工艺气进料负荷大、回流比、回流罐液位波动及塔顶压力受天气的影响，以及急冷水的水质和换热器结垢对塔釜加热的影响等实际因素造成了不同程度的丙烯损失，截取从2019年2月丙烯精馏塔塔釜丙烯分析数据可知，丙烯精馏塔损失一直处于较高的百分点，取平均值为1.52%，影响了丙烯收率.3.塔釜丙烯损失优化调整对策3.1脱丙烷塔底中C3组分控制丙烯精馏系统中组分来源于脱丙烷塔(C-5001)，脱丙烷塔灵敏板温度(TIC5001)低造成塔底C4中C3的组分(AI5002)增大，增加丙烯损失。
气体分馏装置丙烯精馏塔的模拟与优化
气体分馏装置丙烯精馏塔的模拟与优化发布时间：2022-09-25T07:58:21.741Z 来源：《科学与技术》2022年第10期5月作者：陈培文[导读] 为解决全球气候问题，中国政府提出“2030年碳达峰、2060年碳中和”战略目标陈培文中国石油化工股份有限公司九江分公司运行四部江西省九江市 332000摘要：为解决全球气候问题，中国政府提出“2030年碳达峰、2060年碳中和”战略目标。
作为传统高能耗、高碳排放行业，炼化企业面临严峻的碳减排压力，通过优化操作条件实现生产装置节能降碳成为炼化企业生存发展的必由之路。
2019年中国成品油产量已高于表观消费量，而丙烯当量净进口量为942×104t，对外依存度达22.3%。
此背景下，以丙烯为目的产品的炼化一体化装置、丙烷脱氢（PDH）装置成为炼化企业转型发展的关键。
丙烯产品的分离提纯主要通过精馏完成，而丙烯与丙烷间的沸点差导致丙烯精馏塔具有分离能耗高、塔板数量大、质量难控制等问题。
本文主要对气体分馏装置丙烯精馏塔的模拟与优化进行了简单的探讨，以供相关人员参考。
关键词：丙烯；气体分馏装置；流程模拟引言就目前的化工过程稳态模拟主要应用于炼油、石油化工以及化工领域中，例如在日常生产生活中的减压、加氢、催化裂化以及气体分馏、乙烯、天然气、油田气分离等装置中得以普遍的应用。
此外，在我国的医药、农药、造纸以及环保行业等都有着一定的应用与发展。
近年来随着我国社会科学技术的不断更新与发展，对于石油馏分的计算能够达到十分准确的层面，可以直接用于相关工业装置的设计之中。
1、气体分馏装置丙烯精馏工艺简述气体分馏工艺是利用原料中各组分挥发度的差异，在特定的温度和压力下，使用精馏塔等设备通过连续蒸馏对原料进行分离的技术。
如在液化石油气中，丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、异丁烷、异丁烯等组分沸点不同，因此可采用分馏的方法进行分离。
气体分馏工艺最基本的设备是精馏塔，精馏塔一般根据产品的要求，建有冷凝器或再沸器，同时，基于常规的多元精馏原理，精馏过程一般由数个精馏塔组成。
丙烯精馏塔系统控制优化
丙烯精馏塔系统控制优化邹生耀刘荣（扬子石化巴斯夫有限责任公司江苏南京市210048）摘要：通过对当前S&W双塔丙烯精馏控制系统存在的缺陷及当前操作难点分析，找出影响系统操作的根本原因，提出控制优化方案，并在实际生产中运用，节省装置能耗。
关键词：丙烯精馏控制优化扬子石化巴斯夫有限责任公司裂解装置采用S&W工艺生产,原设计能力为600Kt/a 乙烯和300Kt/a 丙烯。
2005年5月投产，2010年4月装置运行5年后停车大修，并对裂解装置进行扩能改造，于2010年6月开车成功。
装置改造后生产能力扩大为740 Kt/a 乙烯和396Kt/a 丙烯。
在本次改造中，急冷水塔波纹塔盘开孔率增加20-30%，丙烯精馏塔和丙烯提汽塔的MD塔盘改为增强型的EZMD塔盘。
改造投产后，急冷水塔釜温度只有74℃左右，比设计的84℃低了10℃左右，丙烯精馏塔系统因为塔釜再沸器急冷水温度偏低，在正常运行过程中，需要投用急冷水加热器，消耗大量低压蒸汽（25t/h），同时由于系统控制不稳，还常常发生塔釜丙烯损失加大，塔顶丙烯产品中丙烷浓度大幅波动现象。
1. 丙烯精馏系统流程及控制1.1 目前丙烯精馏系统流程及控制说明优化控制前丙烯精馏系统流程图丙烯精馏系统由丙烯精馏塔（C540）和丙烯提汽塔（C530）两座塔系统组成。
来自碳三反应器出料罐V520的碳三在FC5201流量控制下进入丙烯精馏塔的第152块塔盘。
丙烯产品在丙烯精馏塔的第8块塔盘侧线通过回流罐液位LC5331与采出流量FC5201串级控制采出。
塔顶气相分成二股，一股经过E535/536冷凝器冷凝，冷凝液返回至设置在高处的回流罐(V555)，每台冷凝器中设有一个2”的不凝气排放管线，不凝气排放至回流罐；另一股在塔顶压力PC5502控制下进入一根4”管线旁路冷凝器将气相丙烯引入回流罐，在塔压高时，将部分气相丙烯引入回流罐，通过回流罐顶部的不凝气冷凝器E551冷凝，从而分流部分塔顶冷凝器的负荷。
丙烯精馏塔的操作优化
塔釜温 度 /℃
61. 08 60. 48 60. 17 59. 94 59. 68 59. 54
冷却器负荷 /
( GJ h
- 1
再沸器负荷 /
图 3 DJ - 5型塔板新型固定阀结构示意
根据国内多年来的经验 ,丙烯精馏塔的塔板 效率一般在 0. 6 ～ 0. 7, 但是否准确 , 国内文 献报 道较少 ,已发表 的在进行模拟计算时 , 塔板效率 多数采用 1, 其模拟结果与实际操作并不完 全吻 合 。本工作在模拟核算中 , D J - 3 与 DJ - 5 塔板 效率按 0. 7 71 24 (厂家提供 ) 设定 。 A spen Plus软件不能直接模拟 D J 型塔板 ,为
表 3、 表 4。可以看出 : 不同进料组成下的最佳进 料位置不同 , 且随着丙烷含量的增加 , 最优进料 位置板数越来越大 , 最优质量回流比 、 塔釜产出 量随之增大 , 塔釜温度呈逐步下降趋 势 , 而塔顶 冷却器负荷 逐步上 升 , 但它们 的变 化幅 度都不 大 , 再沸器负荷变化不明显 ; 操作优化后 , x (塔顶 丙烯 )在 99. 6%以上 , x (塔釜丙烯 ) 在 10%以下 , 分离精度达到了指标要求。
(kg h- 1) 13 000 14 000 15 000 x (塔顶 丙烯 ) / % 99. 64 99. 64 99. 65 x( 塔釜 丙烯 ) / % 5. 88 5. 77 6. 38
10% (摩尔分数 )时的操作进行模拟优化 , 结果见
最大液 泛系数
0. 579 0. 623 0. 667
图 4 不同进料位置的分离效果
其他条件不变 ,将进料位置调整为第 53 板 , 来 寻求其最合适的质量回流比 , 见图 5。可以看出 , 质量回流比在 13 之上时 , 即可使分离精度达到要 求 ,考虑实际生产中的操作波动情况 ,为保证产品 质量 ,应当将质量回流比调整在 13. 2～13. 8。
乙烯装置丙烯精馏系统设计方案优化_李鑫
工业技术乙烯工业2012，24（3）19 25ETHYLENE INDUSTRY 乙烯装置丙烯精馏系统设计方案优化李鑫（天津大学，天津300072）摘要：介绍了丙烯精馏系统传统设计流程及改进设计流程，并对其流程特点进行了分析，明确指出了各自的优缺点。
针对改进设计双塔流程，利用流程模拟计算PRO－Ⅱ软件平台，分别研究了无中间再沸器和设置中间再沸器两个流程方案，在能耗相同的条件下，计算出不同塔盘数时的丙烯损失，并对其增加塔盘数后的可实施性、投资增加与多回收丙烯的经济性进行了初步分析。
无中间再沸器流程在投资及年收益方面均优于设置中间再沸器流程，在装置急冷水热量充足的情况下，应首先推荐应用。
关键词：丙烯精馏流程优化丙烯回收丙烯精馏系统是乙烯装置的重要产品生产单元，丙烯精馏塔通常是装置最高的单元设备，全塔总高度一般可达约110m，丙烯精馏塔同裂解炉、“三机（裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机）”、冷箱及直径最大的汽油分馏塔共同成为装置的标志性设备［1］。
丙烯精馏系统的设计，早期普遍采用单塔高回流比，回流比一般在18以上，塔釜丙烷中丙烯含量（mol）也比较高，通常在15% 30%。
2000年以来，随着对能耗重要性认知的不断提高，目前国内外通用的设计原则是尽量降低回流比，调整后回流比一般在13左右，塔顶产出聚合级丙烯产品，塔釜丙烷中控制丙烯含量（mol）也大幅下降，一般在5．0%左右，塔釜丙烷循环返回乙丙烷裂解炉进行裂解［2］。
近几年，丙烯产品价格不断飙升，目前聚合级丙烯市场售价已超过聚合级乙烯产品，使得优化丙烯精馏塔系统设计，进一步提高丙烯产品的回收率在经济上成为可行。
因此研究探讨优化丙烯精馏系统设计方案，在能耗保持不变的前提下，进一步降低塔釜循环丙烷中的丙烯含量，多生产丙烯，提高丙烯回收率，不仅有利于提高丙烯产品的收益，而且也可以改善乙丙烷裂解炉的进料条件和运行，降低进料中烯烃含量，延长裂解炉运行周期，从而降低装置综合能耗，提高装置的经济效益。
丙烯塔操作的影响因素和操作优化
一、概述丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷以及异丙醇等，是仅次于乙烯的重要石油化工原料。
丙烯塔是乙烯装置中的重要精馏单元之一，它的作用主要将丙烯与丙烷及微量更重组分进行分离，为后续加工工段及化工产品的生产提供合格的原料。
丙烯塔一般设置为单塔操作，由于丙烯与丙烷的相对挥发度较小，因此该塔理论板数较高。
丙烯塔的原料来源自脱丙烷塔塔顶C3组分，经加氢反应后，脱除MAPD，即为丙烯塔进料。
现有乙烯装置中丙烯塔流程图如图1所示，该装置由T-4630（丙烯汽提塔）和T-4640（丙烯精馏塔）组成。
T-4630（丙烯汽提塔）实际为丙烯塔的下段，也就是提馏段，T-4640（丙烯精馏塔）上段实际为丙烯塔的精馏段，进料段以下与T-4630一起组成丙烯塔的提馏段。
T-4640的塔釜液作为T-4630的回流液由泵打入T-4630，T-4630的气相作为T-4640的上升蒸汽进入T-4640的塔釜。
图1丙烯塔工艺流程示意图Figure 1 Flowchart of the propylene tower二、操作波动及调节手段贸然调整大型装置的操作参数，可能对安全、高效生产带来不必要的麻烦。
但在出现问题，来不及仔细核算并总结出对应的操作参数时，保持头脑冷静并采取正确的措施适当调整操作参数，将有效减少或避免损失甚至生产事故。
大型装置在投入DCS系统之后，一般可以平稳运行，在DCS失效或开车阶段，弄清各个参数之间的联系，尤为重要。
1.操作压力的波动。
丙烯精馏塔的压力不稳定会导致塔内无法建立稳定的汽液平衡。
操作压力不稳对气相的影响尤为严重。
操作压力的波动会引起整个系统的不稳定，导致塔顶或塔釜产品指标不合格，因此稳定操作压力尤为重要。
操作压力降低时，空塔气速增大，容易导致液泛的发生，主要原因有以下两点：气相密度减小；物料沸点降低，再沸器返回口气相量增大。
操作压力瞬间大幅降低也可能会对塔内件造成强烈冲击，导致其的松动、损坏等。
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单位产品量能耗的增加，从而不可能得到最大的经
济收益. 因此必须同时考察能耗和产量，使成本最低
或 收 益 最 大，于 是 对 上 述 成 本 目 标 函 数 改 进 如 下［7，8］：
Pt F
=（ PD
-
P
W
）W F
X
W
+（ PW
-
PD
）D F
X
（1
- XD）+ PHV
V F
+ PF
（2）
式中，D 为塔顶流率，kmOI / 1；XD 为塔顶丙烯摩尔分 率. 式（2）增加的第 2 项是塔底产品丙烷作为塔顶
V F
+ PF
（1）
式中，第 1 项为丙烯产品在塔底流失的经济损失；第
2 项为耗用能量所需的成本；第 3 项为混合物进料 F
所需的成本；Pt 为丙烯精馏塔的总成本；F 为进料流 率，kmOI / 1；PD 为塔顶丙烯产品的单价；PW 为塔底 丙烷产品的单价；W 为塔底流率，kmOI / 1；P 为加热
Abstract：The cost target function of optimization of the process in propyIene fractionating tower is given and the
mathematicaI modeI of the process is set up. At the same time the constraint conditions of the process are anaIyzed. It is shown by soIving the mathematicaI modeI that the cost target function can be minimized by controIIing the heating power in the reboiIer at the tower bottom，so that the onIine optimization is reaIized.
X* W（1，2）
=
- 6 1 !62 - 4ac
2a
（15）
式中 a = PHVK +（ PD - PW ）（ X* D - XF ）
6
=
-
2
PHBiblioteka VKX* D
-（ PD
-
P
W
）（
X
* D
-
XF）
c
=
PHV
KX
*2 D
3. 2 丙烯精馏塔的优化操作
取 XD 和 XW 为控制变量，并不妨碍操作变量的
选取. 考虑到馏出液丙烯是主要产品，以精馏段灵敏
过程数学模型是丙烯精馏塔所遵循的物料平
衡，其作用是确定进出塔物料的流量和组成，是一种
等式约束.
（1）物料平衡关系：
F = W+D
（3）
（2）丙烯精馏塔关键组分丙烯的平衡关系：
FXF = DXD + WXW 式中，XF 为进料丙烯摩尔分率.
（3）分离度 S 的定义：
（4）
S = X（D 1 - XW ） XW（1 - XD ）
这就证明了前面所说的卡边操作，XD
的最优值
X
* D
=
99. 6% ，将
X
* D
代 入 式（ 12 ），在 给 定 的
XF
下，对
XW 求导数，并令其为 0，经整理得：
XW（1
（
X
* D
- XW） - XW ）2
= （
P
D
-
PHVK PW ）（ X* D
-
（14） XF）
上式是一个关于 XW 的一元二次方程，其解为
的限度后，蒸 气 量 也 有 一 个 上 限，否 则 容 易 引 起 液
泛，浮阀塔对漏液现象不太敏感.
（5）再沸器和冷凝器的约束
再沸器和冷凝器本质上都是换热器，只不过热
· 74·
兰州理工大学学报
第 30 卷
传递的方向相反而已，它们均影响塔内上升蒸气量 的上限，均受到换热介质最大流量（ 或传热面积）及 温差的限制. 再沸器传热温差主要受塔底丙烷温度 （ 它是丙烷浓度和操作压力两者的函数）的影响，冷 凝器传热温差主要受冷却水即外界因素的影响，季 节或昼夜气温的变化对冷凝器的传热有较大干扰.
图 1 丙烯精馏塔的流程简图 Fig. 1 cchematic diagram of propylene fractionating tower
的低压蒸汽. 塔底丙烷产品用作民用液化气，塔顶用 3 台并联的循环水换热器作冷凝器，冷凝液液相丙 烯一小部分作为产品送入丙烯罐区，另外一大部分 作为回流回到塔内.
（4）能量消耗关系式：
（5）
KIn S = V F
（6）
式中，K 为塔的特性因子.
2）约束模型
约束模型用来表征精馏塔的操作是否接近生产
能力的极限. 丙烯精馏塔的约束模型可由过程流量
和物料组成来描述，是一种不等式约束.
（1）塔顶丙烯产品浓度的约束
为了保证后加工装置对丙烯产品质量的要求，
塔顶丙烯的浓度必须有一定的限制，是一种硬约束，
成反比，P 增加一个百分数，XW 也会增加相同的百
分数，能耗和塔底的丙烯损耗均增加，成本目标函数
增加，这是应当极力避免的. 相反，产品价格差（ PD - PW）的增大有利于成本目标函数的减少. 另外，产 品价格的波动和水、电、汽等公用事业的成本对最优
操作条件也有影响.
参考文献：
［1］ 王松汉. 乙烯装置技术［ M］. 北京：中国石化出版社，1994. 343-346.
3 在线优化的实现
3. 1 数学模型的求解
对于给定的 F 和 XF，决定精馏工况的自变量数 是 2. 为计算方便，不妨取 XD 和 XW 为自变量［10，11］. 由式（3）和式（4）有
D = XF - XW F XD - XW
（10）
W = XD - XF F XD - XW
（11）
将式（ 6 ，11 ，12 ）代入成本目 标 函 数 式（ 2 ），使 该
度达标. 综合考虑以上因素，对塔釜丙烯浓度有一并
非严格的软约束，即
0 S XW S 10% （3）塔压上限的约束
（8）
塔本身强度的限制决定了塔压约束的上限，丙
烯精馏塔采用该塔安全阀起跳压力作为塔压上限约
束，即
Pmax < 2. 16 Maa （4）漏液和液泛的约束
（9）
丙烯精馏塔的回流比较大，回流液上升到一定
1 丙烯精馏塔流程简述
图 1 为某公司乙烯装置中丙烯精馏塔的流程简 图. 来自碳三加氢的碳三混合物从第 79 块塔板进入 丙烯精馏塔，该塔采用双再沸器作为热源，其中一台 用 82 C 的急冷水作加热介质，另一台用 0. 35 Mpa
收稿日期：2003-03-10 作者简介：方卫东（1974-），男，湖北武汉人，工程师，硕士.
Key words：propyIene fractionating tower；ethyIene pIant；optimization
丙烯精馏塔是乙烯装置的产品塔，也是关键塔. 其功能是将丙烯、丙烷二元混合物分离成塔顶采出 的化学级或聚合级丙烯，及塔底的丙烷产品. 丙烯精 馏塔是乙烯装置较为特殊的一个塔，在 45 C 下，丙 烯的饱和蒸气压为 1. 81 Mpa，丙烷的饱和蒸气压为 1. 51 Mpa，丙烯和丙烷的相对挥发度接近 1，较难分 离［1，2］. 因此分离所需的塔板数较多，回流比较大， 能量消耗也较高. 目前，系统优化技术已广泛应用于 化工工业 装 置 当 中［3，4］，丙 烯 精 馏 塔 操 作 可 分 为 在 线优化和离线优化，离线优化适用于某些特殊的场 合［5］，对丙烯 精 馏 塔 进 行 在 线 优 化，可 以 降 低 其 运 行成本，在实际生产过程中显得尤为重要.
即
99. 6% S XD S 1 （2）塔釜丙烯浓度的约束
（7）
丙烯精馏塔对塔釜丙烯浓度没有严格的限制，
但为了减少塔釜丙烯的损失，总希望塔釜丙烯浓度
越低越好，于是所需理论板数大大增加，实际并不可
行. 另一方面，当系统有波动时，为了保证塔顶丙烯
质量合格，可适当放宽塔底丙烯流失的浓度，这时，
虽然经济上有可观的损失，但却使塔顶丙烯产品浓
式成为 XD 与 XW 的函数：
Pt F
=（ PD
-
P
W
）XD XD
-
XF XW
XW
+
（PW
-
P
D
X ）
X
F D
-
XW（1 XW
-
X D ）+
PHVKln
X（D 1 XW（1
-
X
W
） +
XD）
PF
（12）
为了求极小值，用式（12）对 XD 求偏导：
（!
Pt / F） !XD
=（
P
D
-
PW
） （
XF XD
-
XXWW）2 X
W
+
（PD
-
PW
） （
XF XD
-
XXWW）（2 1
-
XW ）+
PHVK
1 X（D 1 -
XD）
（13）
由于 1 > XD > XF > XW > 0，PD > PW，式（13）总为
正值，即目标成本函数式（2）对 XD 为增函数，因此，
在约束范围内，XD 越小，才能使成本目标函数最小.
2 优化过程数学模型的建立
丙烯精馏塔的最优化是根据该塔的约束极限， 通过增加塔顶产品丙烯的产量而达到最优回收. 2. 1 优化目标函数的建立