耿璐璐

[摘 要]本文采用 Aspen Plus 軟件對苯酚丙酮裝置中的粗丙酮精餾塔進行了模擬計算與分析，模擬計算結(jié)果與設計數(shù)據(jù)基本一致；并通過靈敏度分析工具，對精餾過程中進料板位置、回流比對精餾過程的影響進行了模擬計算及分析，模擬計算結(jié)果可用于指導生產(chǎn)。

[關(guān)鍵詞]苯酚丙酮 Aspen Plus 模擬

中圖分類號：TQ02 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0157-01

苯酚丙酮是重要的化工生產(chǎn)原料，異丙苯法苯酚丙酮生產(chǎn)工藝在當前苯酚丙酮工藝中占重要的地位，此工藝生產(chǎn)的苯酚占世界苯酚總產(chǎn)量的90%以上，該過程具有一個過程，兩種產(chǎn)品的優(yōu)點。但由于反應過程多，過程中副產(chǎn)物也多，所以造成了工藝流程長，工藝過程中技術(shù)難度大的特點。 本文針對異丙苯法苯酚丙酮裝置的粗丙酮精餾塔進行了研究，并采用 Aspen Plus軟件對精餾塔進行模擬與分析。

1 模擬與分析軟件

ASPEN PLUS 化工模擬系統(tǒng)是嚴格和最新的計算方法， 進行單元和全過程的計算， 為企業(yè)提供準確的單元操作模型； 還可以評價已有裝置的優(yōu)化操作或新建、改建裝置的優(yōu)化設計。由于其功能強大， 模擬準確， 使用方便等特點， 故廣泛用于過程模擬和優(yōu)化。 對于一個模擬過程來說，正確選擇準確無誤的物性是模擬結(jié)果好壞的關(guān)鍵。 ASPEN PLUS 為單元操作計算提供了熱力學性質(zhì)和傳遞性質(zhì)，在典型的 ASPEN PLUS 模擬中常用的物理性質(zhì)參數(shù)有逸度系數(shù)、焓、密度、熵和自由能。 ASPEN PLUS 自身擁有兩個通用的數(shù)據(jù)庫；ASPEN CD-ASPEN TECH 公司自己開發(fā)的數(shù)據(jù)庫； DIPPR-美國化工協(xié)會物性數(shù)據(jù)設計院設計的數(shù)據(jù)庫。另外還有多個專用數(shù)據(jù)庫，如電解質(zhì)、固體、燃燒產(chǎn)品，這些數(shù)據(jù)庫結(jié)合擁有的一些專用狀態(tài)方程和專用單元操作模塊使得 ASPEN PLUS 軟件可適用于固體加工電解質(zhì)等特需領域，極大地拓寬了 ASPEN PLUS 的應用范圍，為ASPEN PLUS的準確模擬提供了依據(jù)。

2 流程介紹

異丙苯經(jīng)過氧化后的氧化液，經(jīng)過分解之后的粗產(chǎn)品經(jīng)過T-401緩沖進入粗丙酮塔C-401，實現(xiàn)苯酚與丙酮的分離。為了得到較好的分離效果，在實際操作過程中，向C-401 塔中加入工藝水，以增加丙酮的相對揮發(fā)度，在常壓條件下實現(xiàn)苯酚與丙酮的較好分離。

3 模擬計算與分析

本文利用Aspen plus軟件對精餾過程中的粗丙酮塔 C-401 進行模擬與分析。主要是考察了進料位置、回流比對精餾過程的影響，為優(yōu)化操作、節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量等提供理論依據(jù)和參考方案。

3.1 C-401塔模擬結(jié)果與討論

在實際計算過程中，進料組分中，有些重組分及未知其結(jié)構(gòu)的重組分，在模擬軟件系統(tǒng)中很難找到，由于這些組分的含量非常小，僅有幾十到幾百個PPM，在計算過程中采用比該組分重的相鄰的組分代替，進料中的未知重組分采用進料組分中的最重的組分代替，進料組成，可以看出計算值與設計值基本吻合，塔頂溫度比設計溫度低 2.6℃，是由于微量輕組分被忽略所致；塔底溫度比設計溫度低3.8℃，是由于重組分未知其結(jié)構(gòu)、組成或基礎物性，而采用相鄰組分代替所致。

3.2 靈敏度分析

在考查不同因素對C-401塔的影響時，主要的控制參數(shù)為塔底丙酮含量、塔頂苯酚含量及精餾過程的熱負荷。C-401 塔底丙酮為不可回收丙酮，為了保證丙酮的產(chǎn)量，減少不可回 收丙酮的損失，在實際操作過程中要嚴格控制塔底的丙酮含量。

3.2.1 進料位置的影響

在相同條件下，進料位置的不同將對塔板的分離效果產(chǎn)生影響。不同的精餾效果導致塔頂和塔釜的組成產(chǎn)生改變，對再沸器和冷凝器負荷也會產(chǎn)生影響，因此存在最佳進料位置。通過對進料位置的考查，為實際操作過程中，調(diào)整進料位置，以保證分離效果和產(chǎn)品質(zhì)量提供理論指導。 不同進料位置對塔頂苯酚含量、塔底丙酮含量及精餾過程熱負荷的影響分別如圖3-1、圖3-2所示。

由圖3-1可知，當塔頂苯酚含量超標時，需要將進料位置下移，當塔底酮含量超標時，需要將進料位置上移，以保證塔頂和塔底的產(chǎn)品質(zhì)量；由圖 3-2 可知，改變進料位置會改變整個精餾塔的熱負荷，為保證整個精餾塔的熱負荷較小，精餾塔的進料位置應控制在 16～26之間。

3.2.2 回流比的影響

在精餾塔中，回流比將直接影響每一層塔板的分離能力，因此對于精餾塔，無論是設計還是操作回流比都是一個至關(guān)重要的參數(shù)，回流比的選擇要考慮兩個條件：一是回流比的選擇必須在最小回流比和全回流之間；二是必須使設備費和操作費最小。 不同質(zhì)量回流比對塔頂苯酚含量、塔底丙酮含量及精餾過程熱負荷的影響分別如圖 3-3、圖 3-4 所示。

由圖中可以看出當回流比達到 1.5以上時，增大回流比對精餾效果的影響已經(jīng)不是很明顯，但冷凝器和再沸器的熱負荷隨回流比的增加而增加，也即意味這能源費的增加，因此在實際操作過程中，應將回流比控制在1.5～2.1 之間，即能保證產(chǎn)品質(zhì)量有可以節(jié)省能源。

4 結(jié)論

1 Aspen Plus 化工模擬軟件能方便地應用與精餾塔的模擬計算和操作分析；

2 對苯酚丙酮精餾塔的模擬所得的結(jié)果與實際工藝吻合，并且通過靈敏度分析工具，考察了不同的操作條件對精餾過程的影響，為實際操作提供理論指導。

參考文獻

1 ASPEN Technology Inc. ASPEN PLUS USER GUIDE， 1994

2 苯酚丙酮生產(chǎn)工藝，中石化天津分公司，2008

3 陳敏恒，化工原理，化學工業(yè)出版社，2001