论文部分内容阅读
摘 要：本文首先对氯乙烯精馏的工艺流程机进行了分析，之后模拟了精馏过程，主要包括两个方面：物性方法选择、精馏过程的稳态模拟，然后又对进料位置的优化进行了探讨，最后对氯乙烯精馏过程的节能降耗技术进行了阐述，主要包括两个方面：循环水改造技术以及高效导向筛板技术。通过以上几个方面的研究、分析和探讨，希望能够为以后相关的研究工作提供一些参考。
关键词：氯乙烯；精馏过程模拟优化；节能降耗技术
工业上可以利用氯乙烯制造出聚氯乙烯树脂，这种合成高分子材料在当今社会中发挥着非常重要的作用。当前在世界范围内这种合成高分子材料的使用量以及跃居第二。当前氯乙烯产量的百分之九十六用于制造聚氯乙烯树脂，因此对聚氯乙烯生产过程中的问题进行研究和分析，有利于提高聚氯乙烯的产量。
1.工艺流程
氯乙烯的整个精馏过程需要使用到高沸点塔和低沸点塔这两个精馏塔。低沸点塔在进料时需要靠近塔顶，这是因为在进料的过程中氯乙烯在合成时具有很高的转化率。在低沸点塔的发内部，充分接触的气液两相，会在塔顶产出乙炔等物质，塔底则是氯乙烯和1-二氯乙烷等物质。高沸点塔接收低沸点塔塔底产出的氯乙烯等物质进行进一步提纯，之后在高沸点的塔顶将会产出高纯度的氯乙烯，而高沸点塔的塔底则会产出重组分的1-二氯乙烷等物质。
2.精馏过程模拟
2.1物性方法选择
氯乙烯、乙炔等是氯乙烯径流过程中包含的主要组分，氯乙烯的整个精馏过程要保证操作压力在1MPa以下，因此全局的物性方法就确定为NRTL。
2.2精馏过程的稳态模拟
根据氯乙烯的精馏工艺可以知道，高沸点塔和低沸点塔都参与到了氯乙烯的精馏过程中，本文研究了某工厂的实际生产过程，其低沸点塔的进料口在第三块塔板处，并且一些低沸点物质，例如：乙炔等，这些物质都产自低沸点塔的塔顶，而塔底主要产出一些1-二氯乙烷之类的物质；高沸点塔的进料口在第十二块塔板处，高沸点塔的塔顶主要产出氯乙烯等物质，而塔底则与低沸点塔一样主要产出1-二氯乙烷等物质。
3.进料位置的优化
高沸点塔的进料是低沸点塔塔底的出料，在低沸点塔中氯乙烯的含量会受到进料位置的影响，具体来说就是开始增加进料位置之后，并没有明显的影响氯乙烯的含量，但是增加到第十六块塔板时，塔底的氯乙烯含量开始受到影响并不断的减小。同时塔底和塔顶的热负荷开始不断升高，在分析了原材料的组成之后可以知道上方的塔板是做合适的进料位置，所以进料位置应该选择第三块进料板，通过对研究工厂的调查发现与工厂实际的进料口相符合。
而在高沸点塔中，塔顶产出的氯乙烯作为一种非常重要的反应物主要用于后续的工段聚合，在这种情况下就要求氯乙烯的纯度必须非常高，要达到99.99%。高沸点塔的进料位置在不断增加的过程中，具体来说就是从3增加到10的过程中，氯乙烯的摩尔系数也一直在变化，也是在一直增加。但是进料位置在10-40的塔板时，氯乙烯的摩尔系数就开始停止变化。10之前的进料位置，精馏段不能得到充分的保证，因此难以良好的反应工业原料的波动，考虑到这一点和其他的一些影响因素，应该将12-15块塔板作为工业生产中的进料位置。在对塔顶和塔底的热负荷情况进行了充分的考虑之后，本文研究工厂在实际的生产过程中选择第12块塔板为进料位置。
4.节能降耗技术
4.1循环水改造技术
在工厂的实际生产过程中，无论是高沸点塔还是低沸点塔，它们的塔顶温度都普遍很低，这主要是因为塔顶的冷凝器所使用的冷冻水只有5摄氏度，所以会有大量的电能消耗。可以利用提高操作压力，增大物质沸点这个方法使高沸点塔和低沸點塔的操作压力有效提高，进而使塔顶温度得到有效提升，最终使利用循环水进行换热的条件得以实现。经过改造后，就经济效益这方面来比较旧工艺和新工艺，可以发现旧工艺中需要使用到的冷水由冰机制成，需要消耗大量的电力，如果按每千瓦时0.6元来计算电费，并以每吨0.2元来计算循环水水费用，以每吨50元来计算热水的费用，由于新工艺在电耗方面非常少，通过相关的计算得出使用新工艺每年能够增加一千多万的经济效益。
4.2高效导向筛板技术
易自聚物质VCM如果在生产过程中不采取合理有效使得措施加以控制，那么就很容易生成黏性微团或者黏性颗粒。以往老式的浮阀塔板广泛应用于PVC厂，塔内压降增加现象经常在实际的运行中出现，情况比较严重时甚至会导致堵塞，如果出现这种情况会大幅缩短操作周期，通常情况下为三到五个月，这会严重扰乱工厂的正常生产。因此，可以将高效导向式筛板应用在T-201塔—T-203塔中，从而使塔板上液面落差和液相返混的问题得到了完满的解决，同时堵塔和液泛等问题也被成功解决。另外，与浮阀塔相比平均板的效率整整提高了百分之二十五左右，并且与浮阀塔相比平均板的生产能力整整提高了百分之四十左右，之后相关的操作参数可以通过模拟计算结果进行确定，利用高效导向筛板进行改造之后，工厂的生产产量和质量要求都得了充分的满足，同时也降低了塔压。
结束语：
本文在氯乙烯精馏过程模拟优化的过程中应用了Aspen Plus软件，同时还选择了NRTL模型，之后通过正交实验设计以及分析相关操作参数的灵敏度，获得了最优设计以及操作参数。在最后一部分介绍了循环水改造技术和高效导向筛板技术这两种节能降耗技术，这不仅能够使工厂的产量和质量需求得到充分的满足，还能够生产过程更加稳定。
参考文献：
[1]姚卫国， 郑瑞鹏， 刘勇营. 氯乙烯精馏过程的模拟与优化[J]. 浙江化工， 2017， 48（2）：40-45.
[2]王银亮， 赵忠峰， 轩卫华. 基于Aspen Plus的氯乙烯精馏过程模拟及优化[J]. 聚氯乙烯， 2015， 43（4）：9-12.
关键词：氯乙烯；精馏过程模拟优化；节能降耗技术
工业上可以利用氯乙烯制造出聚氯乙烯树脂，这种合成高分子材料在当今社会中发挥着非常重要的作用。当前在世界范围内这种合成高分子材料的使用量以及跃居第二。当前氯乙烯产量的百分之九十六用于制造聚氯乙烯树脂，因此对聚氯乙烯生产过程中的问题进行研究和分析，有利于提高聚氯乙烯的产量。
1.工艺流程
氯乙烯的整个精馏过程需要使用到高沸点塔和低沸点塔这两个精馏塔。低沸点塔在进料时需要靠近塔顶，这是因为在进料的过程中氯乙烯在合成时具有很高的转化率。在低沸点塔的发内部，充分接触的气液两相，会在塔顶产出乙炔等物质，塔底则是氯乙烯和1-二氯乙烷等物质。高沸点塔接收低沸点塔塔底产出的氯乙烯等物质进行进一步提纯，之后在高沸点的塔顶将会产出高纯度的氯乙烯，而高沸点塔的塔底则会产出重组分的1-二氯乙烷等物质。
2.精馏过程模拟
2.1物性方法选择
氯乙烯、乙炔等是氯乙烯径流过程中包含的主要组分，氯乙烯的整个精馏过程要保证操作压力在1MPa以下，因此全局的物性方法就确定为NRTL。
2.2精馏过程的稳态模拟
根据氯乙烯的精馏工艺可以知道，高沸点塔和低沸点塔都参与到了氯乙烯的精馏过程中，本文研究了某工厂的实际生产过程，其低沸点塔的进料口在第三块塔板处，并且一些低沸点物质，例如：乙炔等，这些物质都产自低沸点塔的塔顶，而塔底主要产出一些1-二氯乙烷之类的物质；高沸点塔的进料口在第十二块塔板处，高沸点塔的塔顶主要产出氯乙烯等物质，而塔底则与低沸点塔一样主要产出1-二氯乙烷等物质。
3.进料位置的优化
高沸点塔的进料是低沸点塔塔底的出料，在低沸点塔中氯乙烯的含量会受到进料位置的影响，具体来说就是开始增加进料位置之后，并没有明显的影响氯乙烯的含量，但是增加到第十六块塔板时，塔底的氯乙烯含量开始受到影响并不断的减小。同时塔底和塔顶的热负荷开始不断升高，在分析了原材料的组成之后可以知道上方的塔板是做合适的进料位置，所以进料位置应该选择第三块进料板，通过对研究工厂的调查发现与工厂实际的进料口相符合。
而在高沸点塔中，塔顶产出的氯乙烯作为一种非常重要的反应物主要用于后续的工段聚合，在这种情况下就要求氯乙烯的纯度必须非常高，要达到99.99%。高沸点塔的进料位置在不断增加的过程中，具体来说就是从3增加到10的过程中，氯乙烯的摩尔系数也一直在变化，也是在一直增加。但是进料位置在10-40的塔板时，氯乙烯的摩尔系数就开始停止变化。10之前的进料位置，精馏段不能得到充分的保证，因此难以良好的反应工业原料的波动，考虑到这一点和其他的一些影响因素，应该将12-15块塔板作为工业生产中的进料位置。在对塔顶和塔底的热负荷情况进行了充分的考虑之后，本文研究工厂在实际的生产过程中选择第12块塔板为进料位置。
4.节能降耗技术
4.1循环水改造技术
在工厂的实际生产过程中，无论是高沸点塔还是低沸点塔，它们的塔顶温度都普遍很低，这主要是因为塔顶的冷凝器所使用的冷冻水只有5摄氏度，所以会有大量的电能消耗。可以利用提高操作压力，增大物质沸点这个方法使高沸点塔和低沸點塔的操作压力有效提高，进而使塔顶温度得到有效提升，最终使利用循环水进行换热的条件得以实现。经过改造后，就经济效益这方面来比较旧工艺和新工艺，可以发现旧工艺中需要使用到的冷水由冰机制成，需要消耗大量的电力，如果按每千瓦时0.6元来计算电费，并以每吨0.2元来计算循环水水费用，以每吨50元来计算热水的费用，由于新工艺在电耗方面非常少，通过相关的计算得出使用新工艺每年能够增加一千多万的经济效益。
4.2高效导向筛板技术
易自聚物质VCM如果在生产过程中不采取合理有效使得措施加以控制，那么就很容易生成黏性微团或者黏性颗粒。以往老式的浮阀塔板广泛应用于PVC厂，塔内压降增加现象经常在实际的运行中出现，情况比较严重时甚至会导致堵塞，如果出现这种情况会大幅缩短操作周期，通常情况下为三到五个月，这会严重扰乱工厂的正常生产。因此，可以将高效导向式筛板应用在T-201塔—T-203塔中，从而使塔板上液面落差和液相返混的问题得到了完满的解决，同时堵塔和液泛等问题也被成功解决。另外，与浮阀塔相比平均板的效率整整提高了百分之二十五左右，并且与浮阀塔相比平均板的生产能力整整提高了百分之四十左右，之后相关的操作参数可以通过模拟计算结果进行确定，利用高效导向筛板进行改造之后，工厂的生产产量和质量要求都得了充分的满足，同时也降低了塔压。
结束语：
本文在氯乙烯精馏过程模拟优化的过程中应用了Aspen Plus软件，同时还选择了NRTL模型，之后通过正交实验设计以及分析相关操作参数的灵敏度，获得了最优设计以及操作参数。在最后一部分介绍了循环水改造技术和高效导向筛板技术这两种节能降耗技术，这不仅能够使工厂的产量和质量需求得到充分的满足，还能够生产过程更加稳定。
参考文献：
[1]姚卫国， 郑瑞鹏， 刘勇营. 氯乙烯精馏过程的模拟与优化[J]. 浙江化工， 2017， 48（2）：40-45.
[2]王银亮， 赵忠峰， 轩卫华. 基于Aspen Plus的氯乙烯精馏过程模拟及优化[J]. 聚氯乙烯， 2015， 43（4）：9-12.