氣體分餾裝置工藝模擬及設計

1. 影響塔板效率的因素有哪些

塔板效率是理論塔板數與實際塔板數之比。其影響因素有：

1、氣相與液相中物質交換速度的快慢；

2、塔板上氣液的混合程度；

3、蒸汽夾帶液體霧滴進入上層塔板的多少；

4、塔板的設計和布置；

5、操作條件；

6、處理物料的物理性能。

隨著催化裂化裝置工藝技術的進步、原料多樣化和多產液態烴等新工藝的不斷推廣應用，液態烴產量不斷增加，特別是作為氣體分餾裝置經濟效益核心的丙烯產量更是呈現出大幅上升的趨勢。

氣體分餾裝置中丙烯精餾塔的實際塔板數較多，迴流比較大，對塔板進行較為深入地分析研究，確定合理的設計參數，對節省工程投資和提高經濟效益具有非常重要的意義。

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精餾塔在實際運行中，由於氣液相傳質阻力、混合、霧沫夾帶等原因，氣液相的組成與平衡狀態有所偏離，所以在確定實際塔板數量時，應考慮塔板效率。系統物性、流體力學、操作條件和塔板結構參數等都對塔板效率有影響，塔板效率還不能精確地預測。

丙烯精餾塔板效率經驗關系曲線和實際運行結果均可達到95%，文獻報道的數據甚至高達100%以上。從物系分析來看，丙烯精餾操作壓力高，意味著操作溫度高，液相粘度和相對揮發度均較小，均對提高塔板效率有利。

隨著裝置規模日趨大型化，精餾塔直徑隨之增大，塔內液流長度增加，減少了液流的軸向返混，增加了液體與汽體的接觸傳質時間，也對提高塔板效率有利。

2. 塔板效率的典型代表

丙烯精餾塔板效率
隨著催化裂化裝置工藝技術的進步、原料多樣化和多產液態烴等新工藝的不斷推廣應用，液態烴產量不斷增加，特別是作為氣體分餾裝置經濟效益核心的丙烯產量更是呈現出大幅上升的趨勢。一般氣體分餾裝置中丙烯精餾塔的實際塔板數較多，迴流比較大，對塔板進行較為深入地分析研究，確定合理的設計參數，對節省工程投資和提高經濟效益具有非常重要的意義。
1．設計參數
由於丙烯精餾塔的模擬計算與生產實際一直存在較大的差別，為了使模擬計算結果更符合於生產實際，多年來許多工程技術人員對其進行了大量的計算，提出了許多新的計算方法，為確定合理的設計參數提供了良好的借鑒作用。隨著計算技術的進步和設計水平的提高，丙烯精餾塔的設計參數也在不斷地優化，主要設計參數變化趨勢見表1。
從表1中可以看出，生產聚合級丙烯的丙烯精餾塔，設計選取的板效率是不斷提高的，丙烯收率也隨著丙烷純度的提高而提高。
2．模擬數據與實際數據的對比
通過對丙烯精餾塔做的大量計算對比分析認為，即使是用同一種軟體計算，由於所用熱力學方程和其它物性數據計算方法的不同，所得結果往往也存在較大的差別。在丙烯精餾模擬計算方面，筆者也做了一些嘗試。在模擬計算中以PRO/lI軟體5．0版為計算工具，相平衡參數、焓和汽相密度的計算採用Peng-Robinson方程，液體密度的計算採用Lee-Kesler方程，丙烯一丙烷二元交互作用參數的計算採用PRO/Ⅱ軟體中的REGRESS程序計算，其餘物性的計算均採用了PRO/lI軟體中的常規方程。為了驗證計算結果的可靠性，本文以文獻，中提供的原料數據和現場運行數據為依據，並將模擬計算結果與文獻數據和現場數據進行了對比，其中文獻也對文獻。中的數據進行了模擬計算，本文一同列出，詳見表2～3。
通過與文獻數據和現場生產數據的對比，從表3中可以看出採用本文的計算方法，當理論板數與實際板數相等或略多時，模擬數據較文獻數據更符合生產實際，並優於文獻模擬數據；模擬計算同時也看出，盡管實際生產中為了滿足生產或擴能改造的要求，採用了不同的閥型，但對丙烯一丙烷分離來說，塔板效率均可達100%或略高於100%。

3. 催化干氣脫丙烯

氣體分餾

氣體分餾是指對液化石油氣即碳三、碳四的進一步分離。這些烴類在常溫常壓下均為氣體，但在一定壓力下成為液態，利用其不同沸點進行精餾加以分離。由於彼此之間沸點差別不大，分餾精度要求很高，要用幾個多層塔板的精餾塔。塔板數越多塔體就越高，所以煉油廠的氣體分餾裝置都有數個高而細的塔。
氣體分餾裝置要根據需要分離出哪幾種產品以及要求的純度來設定裝置的工藝流程，一般多採用五塔流程。液化石油氣先進入脫丙烷塔，塔頂分出的C2和 C3（丙烯）進入脫乙烷塔，塔頂分出乙烷，塔底物料進入脫丙烯塔；塔頂分出丙烯，塔底為丙烷餾分；脫丙烷塔底物料進入脫輕碳四塔，塔頂分出輕碳四餾分（主要是異丁烷、異丁烯、l-丁烯組分），塔底物料進入脫戊烷塔，塔底分出戊烷，塔頂則為重碳四餾分（主要為2-丁烯和正丁烷）。上述五個塔底均有重沸器供給熱量，操作溫度不高，一般在55~110℃，操作壓力前三個塔應為2兆帕以上，後兩塔 0.5~0.7兆帕；可得到五種餾分：丙烯餾分（純度可達到 99.5％）、丙烷餾分、輕碳四餾分、重碳四餾分、戊烷餾分。

4. 塔板效率的改進措施

(1)採用PR0/Ⅱ軟體，選用正確的熱力學方法和丙烯一丙烷二元交互作用參數，模擬計算結果與實際情況符合良好。
(2)通過模擬計算與實際情況的對比和理論分析認為．丙烯精餾塔板效率可達100%甚至100%以上。
(3)氣體分餾裝置新建和擴建改造，應根據企業實際情況確定合理的丙烯收率和丙烷純度；丙烯精餾塔的設計可選取較高的塔板效率，兼顧考慮原料變化情況，建議塔板效率選取范圍為93%～98%。

5. 催化裂化裝置吸收穩定系統的原理是什麼

催化裂化生產過程的主要產品是氣體、汽油和柴油,其中氣體產品包括干氣和液化石油氣,干氣作為本裝置燃料氣燒掉,液化石油氣是寶貴的石油化工原料和民用燃料。所謂吸收穩定,目的在於將來自分餾部分的催化富氣中C2以下組分與C3以上組分分離以便分別利用,同時將混入汽油中的少量氣體烴分出,以降低汽油的蒸氣壓,保證符合商品規格。
吸收-穩定系統包括吸收塔、解吸塔、再吸收塔、穩定塔以及相應的冷換設備。
由分餾系統油氣分離器出來的富氣經氣體壓縮機升壓後,冷卻並分出凝縮油,壓縮富氣進入吸收塔底部,粗汽油和穩定汽油作為吸收劑由塔頂進入,吸收了C3、C4(及部分C2)的富吸收油由塔底抽出送至解吸塔頂部。吸收塔設有一個中段迴流以維持塔內較低的溫度,吸收塔頂出來的貧氣中尚夾帶少量汽油,經再吸收塔用輕柴油回收其中的汽油組分後成為干氣送燃料氣管網。吸收了汽油的輕柴油由再吸收塔底抽出返回分餾塔。解吸塔的作用是通過加熱將富吸收油中C2組分解吸出來,由塔頂引出進入中間平衡罐,塔底為脫乙烷汽油被送至穩定塔。穩定塔的目的是將汽油中C4以下的輕烴脫除,在塔頂得到液化石油氣〈簡稱液化氣〉,塔底得到合格的汽油——穩定汽油。
吸收解吸系統有兩種流程,上面介紹的是吸收塔和解吸塔分開的所謂雙塔流程;還有一種單塔流程,即一個塔同時完成吸收和解吸的任務。雙塔流程優於單塔流程,它能同時滿足高吸收率和高解吸率的要求。