苯酚丙酮裝置烴化系統精餾塔研究

摘 要：本文通過對于烴化系統中精餾塔模擬結果與設計的相關數據進行分析，對于精餾塔進行了深入的研究。在選擇了較為適宜的相關操作之后，對于精餾塔的節能進行了深入的探索，希望能給予相關工作者一些有效的參考。

關鍵詞：苯酚丙酮裝置;精餾塔;節能降耗

作為重要的化工生產原料，苯酚丙酮在這其中發揮著重要的作用。同時，在苯酚丙酮工藝中，異丙苯法苯酚丙酮的生產工藝的使用在其中占據著重要地位。在世界的苯酚產量中，90%以上都是根據使用異丙苯法苯酚丙酮的生產工藝來進行產出的。這種方法需要具體的操作進行支持，同時擁有很多優點。但是由于其操作流程較為復雜，反應過程也較為繁瑣，這就會造成工藝流程較長，技術難度相對較大的問題。

1 烴化流程闡述

苯酚丙酮裝置的主要原料為苯和丙烯，通過分子篩催化劑能夠作用反應出異丙苯，異丙苯通過進行系統的操作，最終得到想要產出的產品，即苯酚丙酮。這一裝置在整體上分為四個單元部分，分別為：烴化、氧化、精制、回收四個單元部分組成，本文重點對于苯酚丙酮裝置烴化系統中的精餾塔進行研究，因此，先對于烴化系統的流程進行簡要的介紹，在下文中將進行詳細的呈現。

通過使用氯化鋁作為其中的催化劑，HCl氣體作為助催化劑，通過將精制的苯和丙烯放入烴反應器之中，使異丙烯以及多烷基烴化物得以順利的轉化出來。在其中的異丙烯以及多烷基烴化物之中就包括二異丙苯與三異丙苯等，在經過烴化反應液和精制系統的有效循環之后二異丙苯與三異丙苯可進入到轉位烴化器之中，同時，通過使用高濃度的催化劑絡合物進行充分的轉位烴化反應，對于反應的結果進行系統的觀察，反應液中的異丙苯濃度得到了上升，就可以通過沉降等手段進行催化劑的分離，再通過水洗和堿洗等相關環節，可以有效的使其進入到精制的系統之中[1]。

將涉及到的相關產物以及反應系統中產出的微量乙苯和高沸物反應液送入到苯塔（CT-401）之中。同時將未反應苯從塔頂進行有效的切割分離，送至苯精制塔（CT-103）中進行循環。再將各個環節產出的產物進行分別送出。例如：側向切割乙苯、塔底液分別送入到乙苯塔（CT-502）和異丙苯精制塔中，其中，異丙苯精制塔在塔頂之中能夠得出精制異丙苯在進行氫化工段的送入。塔底液的送出流程如下：首先，先將塔底液進行多聚物閃蒸塔的送入，使多聚物閃蒸塔能夠在塔頂之中得到二異丙苯與三異丙苯，在得到二異丙苯與三異丙苯之后，再將塔底液送回至轉位烴化器之中?？蓪⑺赘叻形镞M行燃料油槽的送至，乙苯塔能夠在塔頂得到相應的物質之后進行燃料槽的送至。其中，主要針對于異丙苯進行塔底液的循環最后送至苯塔之中[2]。

2 在苯酚丙酮裝置烴化系統中對精餾塔的模擬數據進行研究

2.1 模擬設計軟件分析

苯酚丙酮裝置烴化系統進行蒸餾塔研究可通過相應的計算機軟件進行有效的模擬分析。此計算機軟件可通過中文表格的形式進行編輯頁面的輸入，這種方式具有良好的簡便性，使用十分便利。在使用軟件進行數據的輸入之后，能夠在內部進行數據文件的形成，這樣可以通過參考數據直接進行相對應的計算。同時可以將計算好的結果進行多種語言的存儲，使其便于查找和觀看。同時，還能直接顯示在屏幕之中。相關模擬人員可以通過對于其結果進行打印，促進相關組成分布圖的繪制工作效率得到良好的提高。同時，該計算機軟件的突出優勢就在于其具有的自動錯誤檢測的功能，同時通過提供線上的幫助平臺，使用戶能夠對于軟件進行深入的了解，對于軟件的整體應用更加的方便。本軟件主要針對于一些復雜塔進行相關的模擬計算，通過采用新松弛法的方法，使其在整個計算過程中更加的便利，促使其收斂速度、穩定性得到很大程度上的提升。本軟件的精餾過程最多可進行24個組份，150塊理論板數。

要對于定塔的的相關要求作出明確的規定，對于整個精餾過程進行嚴格的計算，這樣才能夠得出較為精確的沿塔內部的各板流率、溫度以及相關組成的系統分布。同時，該計算機軟件還可以對于實際的精餾塔的具體操作情況進行校核，同時，提出較為專業的改造意見，使其整體設計方案更具有優化性。

2.2 精餾塔的模擬計算方法

它的模擬計算主要強調對于已知的進料狀態、位置、組成和精餾塔的相關數據參數通過數學和熱力學模型，對全塔各板進行對應的計算，最終得出其溫度、組成分布、各股物流等等的相關數據。在進行計算方法的選擇和計算結果的分析中，物系極性的強弱對于整個計算的可靠性來說具有重要的影響。通常，烴化系統精餾塔一般為非極性物系。

目前較為常用的模擬計算方法一般是通過對于各理論板建立M即物料平衡方程、E即相平衡、S即分子分數加合方程以及H（能量平衡）進行求解。針對于不同的分離過程，所使用的求解方法也有所不同。通過新松弛法，能夠有效的實現對于塔的模擬計算[3]。因為烴化系統中主要涉及到的組分就是烴類物質，因此，對于物質的氣液平衡以及相關的熱力學性質計算可以采用狀態方程法進行分析。

2.3 精餾塔的模擬計算結果分析

通過對于分離過程計算方法的明確，對于熱力學性質計算方法和組份同樣進行了相關的確定，這樣可以使整個精餾塔的模擬分析得到順利的開展。

文中主要分析了通過對于苯酚丙酮裝置烴化系統的有效利用，將各個精餾塔進行的模擬研究，對于其結果進行了系統的分析。其中，進行精餾塔的模擬研究具體分析如下：

通過對于進料不同、位置不同、回流比不同、塔頂采出量不同、側線采出量不同理論板數的不同以及操作溫度和壓力等相關情況的不同，將其進行系統的劃分，并在不同的情況下，觀測出精餾塔的分離效果。通過對于模擬計算結果進行有效的分析，能夠對于精餾塔的操作技術進行系統的優化，同時，對于相關產品質量的研究以及節能降耗的整體操作方法提供有效的依據和參考。

下文是具體的結果分析，因文章的篇幅有限，主要針對于CT-401、CT-402以及CT-502的部分結果進行分析。

2.3.1 CT-401塔的分析

CT-401即為烴化系統中的苯塔，在從塔頂進行切割未反應苯循環進行送至苯精制塔，將側線的切割乙苯送至乙苯塔之中，塔底液送至異丙苯精制塔之中。通過對于CT-401塔的模擬結果數據進行有效的分析，能夠得出他定的溫度相對于設計值要較高一些，塔底的溫度值要比設計值略低一些。通過對于回流比的情況進行分析，從整體上看，要想使分離的要求得到有效的保障，回流比應盡可能的減小，目前來說，操作回流比R=1.0相對而言較為適宜。

2.3.2 CT-402塔的分析

根據CT-402的模擬數據進行分析，通過對比可發現，從整體上看，計算值與設計數據相比較而言較為吻合。同時，塔頂的溫度的計算值與設計值相比，溫度相對較低一些，塔底的溫度相較于設計值也更低一些。通過對于CT-402塔的不同回流比情況進行分析，塔頂的異丙苯組成會隨著回流比的增大而變亮，但是整體變化不大，同時，塔底的異丙苯組成會隨著回流比的增大而變小。通過對于CT-402塔的模擬數據進行分析，可說明要想確保分離符合相關要求，回流比要盡可能的減小，目前操作來說，回流比保持在R=1.2相對較為適宜

2.3.3 CT-502塔的模擬計算分析

根據對于CT-502的模擬計算結果進行分析，能夠觀察出其計算值與實際的操作數據的吻合度較高。塔頂的溫度計算值要比實測值低大約6度，塔底溫度要比實測值高將近4度左右，這其中很有可能是在測量中存在的誤差或者組份未知其結構、組成和基礎物性進行替代的原因?；诨亓鞅鹊木唧w情況進行分析，可得出，要想有效的確保分離的要求情況，回流比應相對較小一些，在目前的操作回流比之中，R=114已經偏大，應進行有效的減小，如果能將回流比進行下調，這樣可以有效的降低能源的消耗，從而達到節能降耗的根本目的。

3 結論

本文基于在苯酚丙酮裝置烴化系統中進行精餾塔的研究，通過計算機軟件進行相關的模擬計算，可判斷出模擬計算的結果與實際操作相差無幾。根據有效的數據進行進一步的深化研究，對于其組份、組成和基礎物質進行有效的探索。

參考文獻：

[1]王元.苯酚丙酮裝置反應區進出料系統設備和管道布置特點[J].化工與醫藥工程，2017，38（02）：17-20.

[2]董曉紅.苯酚裝置中丙酮產品質量改進及廢水治理[D].上海：華東理工大學，2017.

[3]項曙光.苯酚丙酮裝置烴化系統精餾塔的模擬與分析[J].計算機與應用化學，2017（05）：48-53.

作者簡介：

劉濤（1982- ），男，漢，籍貫：河北省香河縣，最高學歷：本科，目前職稱：助理工程師，研究方向：石油化工。