芳烃联合装置邻二甲苯精馏塔流程模拟与优化
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从第４０块塔板进料时，回流比在６～７．５间，随回 流比的增加而下降；回流比在６．５时，塔顶ＩＰＢ含量就 已小于１％；回流比在７．５和８．７之间，下降趋势变缓； 之后稍微卜升。 ４．３塔顶０ｘ含量与回流比
保持采出量不变，改变进料塔板和回流比，考察塔 顶ＯＸ含量与回流比和进料塔板位置的关系。
从表ｌ数据可以看出，拟合效果较好，说明塔板效 率估算适合。
万方数据
６２
计算机与应用化学
２０１０，２７（１）
Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００６．２３（１）：８３－８７． ５ Ｐａｕｌ Ｌ。Ｎｉｄａｌ Ｈ。Ｓｔｅｐｈｅｎ Ｓ，Ｓｉｍｏｎ Ｗ：Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄｏｐｔｉｍｉｓａｔｉｏｎ
ｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ ａｓ ｓｏｌｖｅｎｔ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ
第２７卷第１期 ２０１０年１月２８日
计算机与应用化学
Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
Ｖ０１．２７，Ｎｏ．１ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１０
芳烃联合装置邻二甲苯精馏塔流程模拟与优化
俞星明’，孟海，钱学勤
（中国石化扬子石油化工有限公司，江苏，南京，２１００４８）
摘要：化工流程模拟软件不断发展，越来越多的化工装置开始采用流程模拟来优化装置的操作。基于精馏过程的实际运行数据，建 立了能够良好描述装置实际运行工况的模型，实现了对芳烃联合装置邻二甲苯精馏过程的流程模拟。利用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ建立装置模 型，按照工艺条件及产品分离要求，使用设计规定工具，对采用精馏方式从混合Ｃ８～Ｃ１０物料中分离邻二甲苯（０Ｘ）工艺进行研究。 模拟结果与实际工业过程数据相符，能够满足工业建模的要求。基于模犁，研究了进料塔板位置、回流比和塔顶采出量等变量对装 置稳定运行的影响，从进料塔板，塔顶采出量和进料组分等方面提出了优化建议。研究结果表明：精馏塔塔顶采出量为ＯＸ产品主 要杂质异丙苯（ＩＰＢ）含量的显著影响因素。据此提出了包括回流比和塔顶采出量参数的优化方案。可以使土要杂质异丙苯的含量下 降４０％的同时，每年可节省燃料成本．
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０．０１７５
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１０
ＤＡ３６０ＩＭＡＳＳ．ＲＲ
Ｆｉｇ．６ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆＩＰＢ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｉｏ． 图６塔顶ＩＰＢ含量随塔顶采出与回流比的变化
４．５精馏塔采出量 采用第５０塔板进料，改变精馏塔采出量和回流比，
塔顶０ｘ产品中杂质ＩＰＢ含量的变化。 从图６中可以看出，回流比增加将扩大ＩＰＢ含量偏
离０．０１１的程度，采出量小时，向下偏离，反之，则向上
６１
偏离。出采出量必须要小于１６．０２ ｔＰｎ，才有利于降低ＩＰＢ
含量。
Ｔａｂｌｅ ２
表２现工况与优化工况对比
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆｐｒｅｓｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．
项目名称
现上况
优化工况
嬲ＯＸ ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｈａｎｇｅｄ． 图４灵敏板温度随塔顶ＯＸ含量的变化
为此调整了生产工艺，使得ＯＸ产品满足了新的ＩＰＢ 含量要求，但由于生产工艺发生了较大变化，造成产品 单耗变大，因此开展了ＯＸ精馏分离工艺的流程模拟研 究，籍以明确生产瓶颈，提出工艺优化操作参数。
２现邻二甲苯精馏分离工艺简介
精馏塔ＤＡ３６０１将进料中主要为ＯＸ的Ｃ８与ＩＰＢ（异 丙苯）、正丙苯（ＮＰＢ）等其它ｃ９和Ｃ９＋Ａ物料分离， 其中ＯＸ从塔顶经过冷凝后作为产品采出，塔釜出料送 入精馏塔ＤＡ８０２塔进一步分离成Ｃ９Ａ与Ｃ１０Ａ。
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ＩｒＨ ｃｏｍｅｎｔ
Ｆｉｇ．５ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐｌａｔｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｓ ＩＰＢ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｈａｎｇｅｄ．
图５灵敏板温度随塔顶ＩＰＢ含量的变化
灵敏板温度差是指精馏塔上第３块塔板物料温度与 第２０块塔板物料温度的差值，从图４可以看出，灵敏板 温度差与塔顶ＯＸ含量之间有明显的线性关系，因此调 节灵敏板温度差可以控制ＯＸ产品纯度；从图５可以看 出，灵敏板温度差与塔顶ＩＰＢＴ含量之间不存在明显的线 性关系，说明灵敏板温度差无法控制ＯＸ产品中ＩＰＢ含 量。
（５）考虑到原料组成和流量的变化，结合Ａｓｐｅｎ
Ｏｎｌｉｎｅ与Ａｓｐｅｎ Ｄｙｎａｍｉｃ实施动态实时优化，将能更好
地满足生产要求。
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ： ｌ Ｒｅｎｏｎ Ｈ ａｎｄ Ｐｒａｕｓｎｉｔｚ Ｊ Ｍ．Ｌｏｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ
ｅｘｃｅｓｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｌｉｑｕｉｄ ｍｉｘｔｕｒｅｓ．ＡＩＣｈＥ Ｊ，１９６８，１４（１）：１３５－１４４． ２ Ｓｅａｄｅｒ Ｊ Ｄ，Ｈｅｎｌｅｙ Ｅ Ｊ．分离过程原理．上海：华东理工大学出版
万方数据
计算机与应用化学
２０１０，２７（１）
６ｆ＝ｆｅｎ（Ｔｏ，，ｐｄ）
Ｋ镕＝Ｋ铲＋Ｋ铲Ｔ＋Ｋ铲｜Ｔ
Ｋｌｊ．Ｋ¨ 主要组份为Ｃ８、Ｃ９和Ｃ１０的原料为非极性或是弱 极性的有机物质，冈此采用状态方程法ＲＫＳ进行计算。 ３．２分离精馏塔的模拟 利用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件模拟分离精馏塔，采用ＲａｄＦｒａｅ 模块，实际塔板数１００块，具有塔顶全凝冷凝器和塔釜 ＫＥＴＴＬＲ再沸器。 建立了ＤＡ３６０１塔的流程模拟模型，主要考虑物系
其中ＲＫ．ＳＯＡＶＥ方程适用于非极性物料的立方模 型，广泛应用于石油等加工行业，方程及其主要参数如 下【ｌ】：
ｐ２百尺写Ｔ 一瓦ａ 丽
其中：
口＝∑∑＿ｚＪ（４ｌ口Ｊ）ｏ·５（１－ｋｏ）
Ｉ
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ｆ
ａｉ＝ｆｃｎ（Ｔ，毛，Ｐｄ，ｑ）
收稿日期：２００９－０９．１７；修回日期：２００９．１１．１２
作者简介：俞星明（１９７５一），男，学士，工程师，Ｅ－ｒｅａｌ １：ｙｚｋｊｃ。ｙｐｅ．ｃ叽．ｃｎ（联系人）
从表中可以看出：采用优化操作参数在提高产品ＯＸ 纯度和降低ＩＰＢ含量４０％的同时，降低ＯＸ的单耗。按 燃料气热值１１ ７８８ Ｋｃａｌ／Ｎｍ３，年生产时间为８ ６００小时 计算，每年可以节省燃料费用为４６万。
当进料组份和流量发生变化后，精馏塔的优化操作 条件也将发生变化。可以在Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ静态模型的基础 上，采用Ａｓｐｅｎ Ｏｎｌｉｎｅ技术持续地调用工厂ＤＣＳ数据和 ＬＭＩＳ数据，自动输入到Ａｓｐｅｎ Ｄｙｎａｍｉｃ动态模型中进行 计算，可以更好地满足生产上的需求。
！ ｌ—Ｒｅｓｕｌｔ主要为烃类，属于非极性物质，因此采用ＲＫ．ＳＯＡＶＥ方
程对状态函数求解，其中二元交互参数采Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ内 置数据。
根据实际操作的工况参数，通过设计规定，以塔顶 ＯＸ含量与ＩＰＢ含量数据为基础，拟合出塔板效率为 ０．８４５时，精馏塔塔顶采出物料组份计算结果和实际化验 值如下表１。
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２００５，３（４４）：３４５－３５ １． ６ Ｃｒｉｓｔｉａｎ Ｃ，Ｇｈｅｏｒｇｈｅ Ｂ，Ｖａｌｅｎｔｉｎ Ｐ．Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
关键词：邻二甲苯；流程模拟；Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ；Ｃ９；Ｃ１０
中图分类号：ＴＰ０２１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１－４１６０（２０１０）０１．５９－６２
１ 引言
某石化芳烃联合装置ＤＡ３６０１邻二甲苯精馏塔用于 将邻二甲苯ＯＸ从异丙苯（ＩＰＢ）、其它Ｃ８及Ｃ９＋以上的 组分中分离出来，其中ＯＸ作为出厂产品。ＯＸ主要用户 的苯酐生产厂发现在使用含异丙苯较高ＯＸ生产时会造 成暴鸣事故，冈而对ＯＸ产品特别添加新的产品质量要 求：ＯＸ产品中的ＩＰＢ含量要求不大于１．０％。
社。２００７：５６－６５． ３ Ｗａｎｇ Ｗ：Ｓｕ Ｈ Ｙ Ｈｕ Ｙ Ｙ Ｃｈｕ Ｊ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ
ｐａｃｋｅｄ ｃｏｌｕｍｎ．Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ２００２，２（９３）：２５－２８． ４ Ｗａｎｇ Ｌ，Ｌｖ Ｗ）（＇Ｈｕａｎｇ Ｄ Ｘ．Ｄｙｎａｍｉｃ ｆｌｏｗｓｈｅｃｔｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｆｉｃａｆｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｚｅ ｏｆｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｔｏｗｅｒ．
在第４０块塔板进料时，塔顶ＯＸ的含量随着回流比 的增加而增加，但回流比７．５之后，塔顶ＯＸ的含量就趋 于平缓。 ４．４灵敏板温差
采用第４０块塔板进料，改变同流比与塔顶采出，灵 敏板温度差与塔顶ＯＸ和ＩＰＢ含量的关系。
万方数据
２０１０，２７（１）
余星明，等：芳烃联合装置邻二甲苯精馏塔流程模拟与优化
４模拟结果分析
４．１模拟基础 依据产品质量要求和设备参数，参照回流比Ｒｅｆｌｕｘ
Ｒａｔｉｏ为７．８２１、塔顶采出Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ Ｒａｔｅ为１６．０１５吨／小时 和５０塔板进料实际工况，在回流比从５到１５、塔顶采 出量从（３－２３）ｔ／ｈｒ和进料塔板从３０、４０和５０中选取 一处的多种情况，进行灵敏度分析，考察工况变化对产 品质量及能耗的影响。 ４．２塔顶ＩＰＢ含量与回流比
保持采出量不变，改变进料塔板位置和回流比，考 察塔项ＩＰＢ含量与回流比和进料塔板位置的关系。
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１０
ＤＡ３６０ｌＭＡＳＳ·腿
Ｆｉｇ．３ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆＯＸ ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｉｏ． 图３塔顶ＯＸ产品的含量与回流比的变化情况
表Ｉ
ｏｘ产品组份质量分率的流程模拟结果与化验数据
ｏｆｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ａｎｄ
ｃｈｅｍｉｃａｌ
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Biblioteka Baidu
ＯＸ组份
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Ｆｉｇ．２ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＩＰＢ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｉｏ． 图２塔顶ＯＸ产品中ＩＰＢ含量与回流比的变化情况
从图２中可以看出，采用同一进料塔板，塔顶ＩＰＢ 含量总体上随着同流比的增加而降低：同一回流比，塔 顶ＩＰＢ含量随着进料塔板数的增加而升高。
Ｆｉｇ．１
Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． 图１生产流程装置图
３精馏过程建模
３．１物性方法选择 物性方法的正确选择是化工流程模拟的关键之一，
涉及到物料汽液两相状态函数的计算方法。对于汽相总 是采用状态方程法，而对于液相则可以采取状态方程法 或活态系数法，其中：活度系数法主要适用于极性或强 极性物质，如醋酸、水等物质；而状态方程主要适用于 非极性或弱极性的物质，如烷烃等。
供给ＤＡ３６０１的原料由ＤＡ８０１和ＤＡＢ５０１两塔塔底 出料组成，２股物料在管线内掺混后，一起送至ＤＡ３６０１ 精馏塔。
ＤＡ３６０１设计处理物料为含有１０ ｔ吨ＯＸ的４０吨迸 料；塔釜再沸器ＢＡ３６０１的热负荷设计为１０．３ ＭＷ；
塔顶冷凝器的负荷为１２ Ｍｗ。塔径为３．４ ｍ，高为 ５０ｍ，每个塔板有２个沉降管，内置有１００塔板。
６结论
（１）采用第４０块塔板进料，有利于保持塔顶ＯＸ含 量的同时降低塔顶的ＩＰＢ含量。
（２）采用灵敏板温度差无法控制塔顶ＯＸ产品中杂 质ＩＰＢ的含量。
（３）塔顶采出量是产品中异丙苯杂质的显著影响因 素。
（４）采用优化的操作条件下生产，产品中ＩＰＢ的含 量可以下降４０％，质量有较大提高，同时也降低了能耗， 每年可以节省４６万元的燃料成本。
从图３中可以看出，第４０块和第５０块塔板进料的 曲线相接近，明显高于第３０块塔板。结合ＩＰＢ的控制要 求，选取从第４０块塔板进料有利于降低塔顶ＯＸ产品的 ＩＰＢ含量的同时提高ＯＸ含量。如保持回流比７．８２不变， 进料从第５０块塔板改为第４０块塔板，可以在塔顶ＯＸ 含量几乎不变的同时，将塔顶ＩＰＢ的含量降为Ｏ．８％以下。
保持采出量不变，改变进料塔板和回流比，考察塔 顶ＯＸ含量与回流比和进料塔板位置的关系。
从表ｌ数据可以看出，拟合效果较好，说明塔板效 率估算适合。
万方数据
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计算机与应用化学
２０１０，２７（１）
Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００６．２３（１）：８３－８７． ５ Ｐａｕｌ Ｌ。Ｎｉｄａｌ Ｈ。Ｓｔｅｐｈｅｎ Ｓ，Ｓｉｍｏｎ Ｗ：Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄｏｐｔｉｍｉｓａｔｉｏｎ
ｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ ａｓ ｓｏｌｖｅｎｔ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ
第２７卷第１期 ２０１０年１月２８日
计算机与应用化学
Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
Ｖ０１．２７，Ｎｏ．１ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１０
芳烃联合装置邻二甲苯精馏塔流程模拟与优化
俞星明’，孟海，钱学勤
（中国石化扬子石油化工有限公司，江苏，南京，２１００４８）
摘要：化工流程模拟软件不断发展，越来越多的化工装置开始采用流程模拟来优化装置的操作。基于精馏过程的实际运行数据，建 立了能够良好描述装置实际运行工况的模型，实现了对芳烃联合装置邻二甲苯精馏过程的流程模拟。利用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ建立装置模 型，按照工艺条件及产品分离要求，使用设计规定工具，对采用精馏方式从混合Ｃ８～Ｃ１０物料中分离邻二甲苯（０Ｘ）工艺进行研究。 模拟结果与实际工业过程数据相符，能够满足工业建模的要求。基于模犁，研究了进料塔板位置、回流比和塔顶采出量等变量对装 置稳定运行的影响，从进料塔板，塔顶采出量和进料组分等方面提出了优化建议。研究结果表明：精馏塔塔顶采出量为ＯＸ产品主 要杂质异丙苯（ＩＰＢ）含量的显著影响因素。据此提出了包括回流比和塔顶采出量参数的优化方案。可以使土要杂质异丙苯的含量下 降４０％的同时，每年可节省燃料成本．
００２
０．０１７５
０．０１５
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呲５
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Ｒ匙 ～、Ｎ 、、．
≯；。弘。仉 耋｜５
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６．０
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１０
ＤＡ３６０ＩＭＡＳＳ．ＲＲ
Ｆｉｇ．６ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆＩＰＢ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｉｏ． 图６塔顶ＩＰＢ含量随塔顶采出与回流比的变化
４．５精馏塔采出量 采用第５０塔板进料，改变精馏塔采出量和回流比，
塔顶０ｘ产品中杂质ＩＰＢ含量的变化。 从图６中可以看出，回流比增加将扩大ＩＰＢ含量偏
离０．０１１的程度，采出量小时，向下偏离，反之，则向上
６１
偏离。出采出量必须要小于１６．０２ ｔＰｎ，才有利于降低ＩＰＢ
含量。
Ｔａｂｌｅ ２
表２现工况与优化工况对比
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆｐｒｅｓｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．
项目名称
现上况
优化工况
嬲ＯＸ ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｈａｎｇｅｄ． 图４灵敏板温度随塔顶ＯＸ含量的变化
为此调整了生产工艺，使得ＯＸ产品满足了新的ＩＰＢ 含量要求，但由于生产工艺发生了较大变化，造成产品 单耗变大，因此开展了ＯＸ精馏分离工艺的流程模拟研 究，籍以明确生产瓶颈，提出工艺优化操作参数。
２现邻二甲苯精馏分离工艺简介
精馏塔ＤＡ３６０１将进料中主要为ＯＸ的Ｃ８与ＩＰＢ（异 丙苯）、正丙苯（ＮＰＢ）等其它ｃ９和Ｃ９＋Ａ物料分离， 其中ＯＸ从塔顶经过冷凝后作为产品采出，塔釜出料送 入精馏塔ＤＡ８０２塔进一步分离成Ｃ９Ａ与Ｃ１０Ａ。
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ｐ苗ｌｄ｝ｑＩ∞ｃ８Ｊｏｌｇ曼■２，甚＆ｌ Ｏ
ＩｒＨ ｃｏｍｅｎｔ
Ｆｉｇ．５ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐｌａｔｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｓ ＩＰＢ ｃｏｎｔｅｎｔ ｃｈａｎｇｅｄ．
图５灵敏板温度随塔顶ＩＰＢ含量的变化
灵敏板温度差是指精馏塔上第３块塔板物料温度与 第２０块塔板物料温度的差值，从图４可以看出，灵敏板 温度差与塔顶ＯＸ含量之间有明显的线性关系，因此调 节灵敏板温度差可以控制ＯＸ产品纯度；从图５可以看 出，灵敏板温度差与塔顶ＩＰＢＴ含量之间不存在明显的线 性关系，说明灵敏板温度差无法控制ＯＸ产品中ＩＰＢ含 量。
（５）考虑到原料组成和流量的变化，结合Ａｓｐｅｎ
Ｏｎｌｉｎｅ与Ａｓｐｅｎ Ｄｙｎａｍｉｃ实施动态实时优化，将能更好
地满足生产要求。
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ： ｌ Ｒｅｎｏｎ Ｈ ａｎｄ Ｐｒａｕｓｎｉｔｚ Ｊ Ｍ．Ｌｏｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ
ｅｘｃｅｓｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｌｉｑｕｉｄ ｍｉｘｔｕｒｅｓ．ＡＩＣｈＥ Ｊ，１９６８，１４（１）：１３５－１４４． ２ Ｓｅａｄｅｒ Ｊ Ｄ，Ｈｅｎｌｅｙ Ｅ Ｊ．分离过程原理．上海：华东理工大学出版
万方数据
计算机与应用化学
２０１０，２７（１）
６ｆ＝ｆｅｎ（Ｔｏ，，ｐｄ）
Ｋ镕＝Ｋ铲＋Ｋ铲Ｔ＋Ｋ铲｜Ｔ
Ｋｌｊ．Ｋ¨ 主要组份为Ｃ８、Ｃ９和Ｃ１０的原料为非极性或是弱 极性的有机物质，冈此采用状态方程法ＲＫＳ进行计算。 ３．２分离精馏塔的模拟 利用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件模拟分离精馏塔，采用ＲａｄＦｒａｅ 模块，实际塔板数１００块，具有塔顶全凝冷凝器和塔釜 ＫＥＴＴＬＲ再沸器。 建立了ＤＡ３６０１塔的流程模拟模型，主要考虑物系
其中ＲＫ．ＳＯＡＶＥ方程适用于非极性物料的立方模 型，广泛应用于石油等加工行业，方程及其主要参数如 下【ｌ】：
ｐ２百尺写Ｔ 一瓦ａ 丽
其中：
口＝∑∑＿ｚＪ（４ｌ口Ｊ）ｏ·５（１－ｋｏ）
Ｉ
，
ｂ＝∑鼍包
ｆ
ａｉ＝ｆｃｎ（Ｔ，毛，Ｐｄ，ｑ）
收稿日期：２００９－０９．１７；修回日期：２００９．１１．１２
作者简介：俞星明（１９７５一），男，学士，工程师，Ｅ－ｒｅａｌ １：ｙｚｋｊｃ。ｙｐｅ．ｃ叽．ｃｎ（联系人）
从表中可以看出：采用优化操作参数在提高产品ＯＸ 纯度和降低ＩＰＢ含量４０％的同时，降低ＯＸ的单耗。按 燃料气热值１１ ７８８ Ｋｃａｌ／Ｎｍ３，年生产时间为８ ６００小时 计算，每年可以节省燃料费用为４６万。
当进料组份和流量发生变化后，精馏塔的优化操作 条件也将发生变化。可以在Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ静态模型的基础 上，采用Ａｓｐｅｎ Ｏｎｌｉｎｅ技术持续地调用工厂ＤＣＳ数据和 ＬＭＩＳ数据，自动输入到Ａｓｐｅｎ Ｄｙｎａｍｉｃ动态模型中进行 计算，可以更好地满足生产上的需求。
！ ｌ—Ｒｅｓｕｌｔ主要为烃类，属于非极性物质，因此采用ＲＫ．ＳＯＡＶＥ方
程对状态函数求解，其中二元交互参数采Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ内 置数据。
根据实际操作的工况参数，通过设计规定，以塔顶 ＯＸ含量与ＩＰＢ含量数据为基础，拟合出塔板效率为 ０．８４５时，精馏塔塔顶采出物料组份计算结果和实际化验 值如下表１。
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２００５，３（４４）：３４５－３５ １． ６ Ｃｒｉｓｔｉａｎ Ｃ，Ｇｈｅｏｒｇｈｅ Ｂ，Ｖａｌｅｎｔｉｎ Ｐ．Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
关键词：邻二甲苯；流程模拟；Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ；Ｃ９；Ｃ１０
中图分类号：ＴＰ０２１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１－４１６０（２０１０）０１．５９－６２
１ 引言
某石化芳烃联合装置ＤＡ３６０１邻二甲苯精馏塔用于 将邻二甲苯ＯＸ从异丙苯（ＩＰＢ）、其它Ｃ８及Ｃ９＋以上的 组分中分离出来，其中ＯＸ作为出厂产品。ＯＸ主要用户 的苯酐生产厂发现在使用含异丙苯较高ＯＸ生产时会造 成暴鸣事故，冈而对ＯＸ产品特别添加新的产品质量要 求：ＯＸ产品中的ＩＰＢ含量要求不大于１．０％。
社。２００７：５６－６５． ３ Ｗａｎｇ Ｗ：Ｓｕ Ｈ Ｙ Ｈｕ Ｙ Ｙ Ｃｈｕ Ｊ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ
ｐａｃｋｅｄ ｃｏｌｕｍｎ．Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ， ２００２，２（９３）：２５－２８． ４ Ｗａｎｇ Ｌ，Ｌｖ Ｗ）（＇Ｈｕａｎｇ Ｄ Ｘ．Ｄｙｎａｍｉｃ ｆｌｏｗｓｈｅｃｔｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｆｉｃａｆｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｚｅ ｏｆｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｔｏｗｅｒ．
在第４０块塔板进料时，塔顶ＯＸ的含量随着回流比 的增加而增加，但回流比７．５之后，塔顶ＯＸ的含量就趋 于平缓。 ４．４灵敏板温差
采用第４０块塔板进料，改变同流比与塔顶采出，灵 敏板温度差与塔顶ＯＸ和ＩＰＢ含量的关系。
万方数据
２０１０，２７（１）
余星明，等：芳烃联合装置邻二甲苯精馏塔流程模拟与优化
４模拟结果分析
４．１模拟基础 依据产品质量要求和设备参数，参照回流比Ｒｅｆｌｕｘ
Ｒａｔｉｏ为７．８２１、塔顶采出Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ Ｒａｔｅ为１６．０１５吨／小时 和５０塔板进料实际工况，在回流比从５到１５、塔顶采 出量从（３－２３）ｔ／ｈｒ和进料塔板从３０、４０和５０中选取 一处的多种情况，进行灵敏度分析，考察工况变化对产 品质量及能耗的影响。 ４．２塔顶ＩＰＢ含量与回流比
保持采出量不变，改变进料塔板位置和回流比，考 察塔项ＩＰＢ含量与回流比和进料塔板位置的关系。
０·９９
０．９８
§０．９７
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０．９４
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８５
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９．５
１０
ＤＡ３６０ｌＭＡＳＳ·腿
Ｆｉｇ．３ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆＯＸ ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｉｏ． 图３塔顶ＯＸ产品的含量与回流比的变化情况
表Ｉ
ｏｘ产品组份质量分率的流程模拟结果与化验数据
ｏｆｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ａｎｄ
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ＯＸ组份
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Ｆｉｇ．２ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ＩＰＢ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｉｏ． 图２塔顶ＯＸ产品中ＩＰＢ含量与回流比的变化情况
从图２中可以看出，采用同一进料塔板，塔顶ＩＰＢ 含量总体上随着同流比的增加而降低：同一回流比，塔 顶ＩＰＢ含量随着进料塔板数的增加而升高。
Ｆｉｇ．１
Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． 图１生产流程装置图
３精馏过程建模
３．１物性方法选择 物性方法的正确选择是化工流程模拟的关键之一，
涉及到物料汽液两相状态函数的计算方法。对于汽相总 是采用状态方程法，而对于液相则可以采取状态方程法 或活态系数法，其中：活度系数法主要适用于极性或强 极性物质，如醋酸、水等物质；而状态方程主要适用于 非极性或弱极性的物质，如烷烃等。
供给ＤＡ３６０１的原料由ＤＡ８０１和ＤＡＢ５０１两塔塔底 出料组成，２股物料在管线内掺混后，一起送至ＤＡ３６０１ 精馏塔。
ＤＡ３６０１设计处理物料为含有１０ ｔ吨ＯＸ的４０吨迸 料；塔釜再沸器ＢＡ３６０１的热负荷设计为１０．３ ＭＷ；
塔顶冷凝器的负荷为１２ Ｍｗ。塔径为３．４ ｍ，高为 ５０ｍ，每个塔板有２个沉降管，内置有１００塔板。
６结论
（１）采用第４０块塔板进料，有利于保持塔顶ＯＸ含 量的同时降低塔顶的ＩＰＢ含量。
（２）采用灵敏板温度差无法控制塔顶ＯＸ产品中杂 质ＩＰＢ的含量。
（３）塔顶采出量是产品中异丙苯杂质的显著影响因 素。
（４）采用优化的操作条件下生产，产品中ＩＰＢ的含 量可以下降４０％，质量有较大提高，同时也降低了能耗， 每年可以节省４６万元的燃料成本。
从图３中可以看出，第４０块和第５０块塔板进料的 曲线相接近，明显高于第３０块塔板。结合ＩＰＢ的控制要 求，选取从第４０块塔板进料有利于降低塔顶ＯＸ产品的 ＩＰＢ含量的同时提高ＯＸ含量。如保持回流比７．８２不变， 进料从第５０块塔板改为第４０块塔板，可以在塔顶ＯＸ 含量几乎不变的同时，将塔顶ＩＰＢ的含量降为Ｏ．８％以下。