Aspen Plus 软件在苯酚丙酮精馏过程中的应用

【前言】Aspen Plus 软件在苯酚丙酮精馏过程中的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。ASPEN PLUS 化工模拟系统是严格和最新的计算方法， 进行单元和全过程的计算， 为企业提供准确的单元操作模型； 还可以评价已有装置的优化操作或新建、改建装置的优化设计。由于其功能强大， 模拟准确， 使用方便等特点， 故广泛用于过程模拟和优化。 对于一个模拟过程...

[摘 要]本文采用 aspen plus 软件对苯酚丙酮装置中的粗丙酮精馏塔进行了模拟计算与分析，模拟计算结果与设计数据基本一致；并通过灵敏度分析工具，对精馏过程中进料板位置、回流比对精馏过程的影响进行了模拟计算及分析，模拟计算结果可用于指导生产。

[关键词]苯酚丙酮 Aspen Plus 模拟

中图分类号：TQ02 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0157-01

苯酚丙酮是重要的化工生产原料，异丙苯法苯酚丙酮生产工艺在当前苯酚丙酮工艺中占重要的地位，此工艺生产的苯酚占世界苯酚总产量的90%以上，该过程具有一个过程，两种产品的优点。但由于反应过程多，过程中副产物也多，所以造成了工艺流程长，工艺过程中技术难度大的特点。 本文针对异丙苯法苯酚丙酮装置的粗丙酮精馏塔进行了研究，并采用 Aspen Plus软件对精馏塔进行模拟与分析。

1 模拟与分析软件

ASPEN PLUS 化工模拟系统是严格和最新的计算方法， 进行单元和全过程的计算， 为企业提供准确的单元操作模型； 还可以评价已有装置的优化操作或新建、改建装置的优化设计。由于其功能强大， 模拟准确， 使用方便等特点， 故广泛用于过程模拟和优化。 对于一个模拟过程来说，正确选择准确无误的物性是模拟结果好坏的关键。 ASPEN PLUS 为单元操作计算提供了热力学性质和传递性质，在典型的 ASPEN PLUS 模拟中常用的物理性质参数有逸度系数、焓、密度、熵和自由能。 ASPEN PLUS 自身拥有两个通用的数据库；ASPEN CD-ASPEN TECH 公司自己开发的数据库； DIPPR-美国化工协会物性数据设计院设计的数据库。另外还有多个专用数据库，如电解质、固体、燃烧产品，这些数据库结合拥有的一些专用状态方程和专用单元操作模块使得 ASPEN PLUS 软件可适用于固体加工电解质等特需领域，极大地拓宽了 ASPEN PLUS 的应用范围，为ASPEN PLUS的准确模拟提供了依据。

2 流程介绍

异丙苯经过氧化后的氧化液，经过分解之后的粗产品经过T-401缓冲进入粗丙酮塔C-401，实现苯酚与丙酮的分离。为了得到较好的分离效果，在实际操作过程中，向C-401 塔中加入工艺水，以增加丙酮的相对挥发度，在常压条件下实现苯酚与丙酮的较好分离。

3 模拟计算与分析

本文利用Aspen plus软件对精馏过程中的粗丙酮塔 C-401 进行模拟与分析。主要是考察了进料位置、回流比对精馏过程的影响，为优化操作、节能降耗、提高产品质量等提供理论依据和参考方案。

3.1 C-401塔模拟结果与讨论

在实际计算过程中，进料组分中，有些重组分及未知其结构的重组分，在模拟软件系统中很难找到，由于这些组分的含量非常小，仅有几十到几百个PPM，在计算过程中采用比该组分重的相邻的组分代替，进料中的未知重组分采用进料组分中的最重的组分代替，进料组成，可以看出计算值与设计值基本吻合，塔顶温度比设计温度低 2.6℃，是由于微量轻组分被忽略所致；塔底温度比设计温度低3.8℃，是由于重组分未知其结构、组成或基础物性，而采用相邻组分代替所致。

3.2 灵敏度分析

在考查不同因素对C-401塔的影响时，主要的控制参数为塔底丙酮含量、塔顶苯酚含量及精馏过程的热负荷。C-401 塔底丙酮为不可回收丙酮，为了保证丙酮的产量，减少不可回 收丙酮的损失，在实际操作过程中要严格控制塔底的丙酮含量。

3.2.1 进料位置的影响

在相同条件下，进料位置的不同将对塔板的分离效果产生影响。不同的精馏效果导致塔顶和塔釜的组成产生改变，对再沸器和冷凝器负荷也会产生影响，因此存在最佳进料位置。通过对进料位置的考查，为实际操作过程中，调整进料位置，以保证分离效果和产品质量提供理论指导。 不同进料位置对塔顶苯酚含量、塔底丙酮含量及精馏过程热负荷的影响分别如图3-1、图3-2所示。

由图3-1可知，当塔顶苯酚含量超标时，需要将进料位置下移，当塔底酮含量超标时，需要将进料位置上移，以保证塔顶和塔底的产品质量；由图 3-2 可知，改变进料位置会改变整个精馏塔的热负荷，为保证整个精馏塔的热负荷较小，精馏塔的进料位置应控制在 16～26之间。

3.2.2 回流比的影响

在精馏塔中，回流比将直接影响每一层塔板的分离能力，因此对于精馏塔，无论是设计还是操作回流比都是一个至关重要的参数，回流比的选择要考虑两个条件：一是回流比的选择必须在最小回流比和全回流之间；二是必须使设备费和操作费最小。 不同质量回流比对塔顶苯酚含量、塔底丙酮含量及精馏过程热负荷的影响分别如图 3-3、图 3-4 所示。

由图中可以看出当回流比达到 1.5以上时，增大回流比对精馏效果的影响已经不是很明显，但冷凝器和再沸器的热负荷随回流比的增加而增加，也即意味这能源费的增加，因此在实际操作过程中，应将回流比控制在1.5～2.1 之间，即能保证产品质量有可以节省能源。

4 结论

1 Aspen Plus 化工模拟软件能方便地应用与精馏塔的模拟计算和操作分析；

2 对苯酚丙酮精馏塔的模拟所得的结果与实际工艺吻合，并且通过灵敏度分析工具，考察了不同的操作条件对精馏过程的影响，为实际操作提供理论指导。

参考文献

1 ASPEN Technology Inc. ASPEN PLUS USER GUIDE， 1994

2 苯酚丙酮生产工艺，中石化天津分公司，2008

3 陈敏恒，化工原理，化学工业出版社，2001