气体分馏装置工艺模拟及设计

1. 影响塔板效率的因素有哪些

塔板效率是理论塔板数与实际塔板数之比。其影响因素有：

1、气相与液相中物质交换速度的快慢；

2、塔板上气液的混合程度；

3、蒸汽夹带液体雾滴进入上层塔板的多少；

4、塔板的设计和布置；

5、操作条件；

6、处理物料的物理性能。

随着催化裂化装置工艺技术的进步、原料多样化和多产液态烃等新工艺的不断推广应用，液态烃产量不断增加，特别是作为气体分馏装置经济效益核心的丙烯产量更是呈现出大幅上升的趋势。

气体分馏装置中丙烯精馏塔的实际塔板数较多，回流比较大，对塔板进行较为深入地分析研究，确定合理的设计参数，对节省工程投资和提高经济效益具有非常重要的意义。

(1)气体分馏装置工艺模拟及设计扩展阅读：

精馏塔在实际运行中，由于气液相传质阻力、混合、雾沫夹带等原因，气液相的组成与平衡状态有所偏离，所以在确定实际塔板数量时，应考虑塔板效率。系统物性、流体力学、操作条件和塔板结构参数等都对塔板效率有影响，塔板效率还不能精确地预测。

丙烯精馏塔板效率经验关系曲线和实际运行结果均可达到95%，文献报道的数据甚至高达100%以上。从物系分析来看，丙烯精馏操作压力高，意味着操作温度高，液相粘度和相对挥发度均较小，均对提高塔板效率有利。

随着装置规模日趋大型化，精馏塔直径随之增大，塔内液流长度增加，减少了液流的轴向返混，增加了液体与汽体的接触传质时间，也对提高塔板效率有利。

2. 塔板效率的典型代表

丙烯精馏塔板效率
随着催化裂化装置工艺技术的进步、原料多样化和多产液态烃等新工艺的不断推广应用，液态烃产量不断增加，特别是作为气体分馏装置经济效益核心的丙烯产量更是呈现出大幅上升的趋势。一般气体分馏装置中丙烯精馏塔的实际塔板数较多，回流比较大，对塔板进行较为深入地分析研究，确定合理的设计参数，对节省工程投资和提高经济效益具有非常重要的意义。
1．设计参数
由于丙烯精馏塔的模拟计算与生产实际一直存在较大的差别，为了使模拟计算结果更符合于生产实际，多年来许多工程技术人员对其进行了大量的计算，提出了许多新的计算方法，为确定合理的设计参数提供了良好的借鉴作用。随着计算技术的进步和设计水平的提高，丙烯精馏塔的设计参数也在不断地优化，主要设计参数变化趋势见表1。
从表1中可以看出，生产聚合级丙烯的丙烯精馏塔，设计选取的板效率是不断提高的，丙烯收率也随着丙烷纯度的提高而提高。
2．模拟数据与实际数据的对比
通过对丙烯精馏塔做的大量计算对比分析认为，即使是用同一种软件计算，由于所用热力学方程和其它物性数据计算方法的不同，所得结果往往也存在较大的差别。在丙烯精馏模拟计算方面，笔者也做了一些尝试。在模拟计算中以PRO/lI软件5．0版为计算工具，相平衡参数、焓和汽相密度的计算采用Peng-Robinson方程，液体密度的计算采用Lee-Kesler方程，丙烯一丙烷二元交互作用参数的计算采用PRO/Ⅱ软件中的REGRESS程序计算，其余物性的计算均采用了PRO/lI软件中的常规方程。为了验证计算结果的可靠性，本文以文献，中提供的原料数据和现场运行数据为依据，并将模拟计算结果与文献数据和现场数据进行了对比，其中文献也对文献。中的数据进行了模拟计算，本文一同列出，详见表2～3。
通过与文献数据和现场生产数据的对比，从表3中可以看出采用本文的计算方法，当理论板数与实际板数相等或略多时，模拟数据较文献数据更符合生产实际，并优于文献模拟数据；模拟计算同时也看出，尽管实际生产中为了满足生产或扩能改造的要求，采用了不同的阀型，但对丙烯一丙烷分离来说，塔板效率均可达100%或略高于100%。

3. 催化干气脱丙烯

气体分馏

气体分馏是指对液化石油气即碳三、碳四的进一步分离。这些烃类在常温常压下均为气体，但在一定压力下成为液态，利用其不同沸点进行精馏加以分离。由于彼此之间沸点差别不大，分馏精度要求很高，要用几个多层塔板的精馏塔。塔板数越多塔体就越高，所以炼油厂的气体分馏装置都有数个高而细的塔。
气体分馏装置要根据需要分离出哪几种产品以及要求的纯度来设定装置的工艺流程，一般多采用五塔流程。液化石油气先进入脱丙烷塔，塔顶分出的C2和 C3（丙烯）进入脱乙烷塔，塔顶分出乙烷，塔底物料进入脱丙烯塔；塔顶分出丙烯，塔底为丙烷馏分；脱丙烷塔底物料进入脱轻碳四塔，塔顶分出轻碳四馏分（主要是异丁烷、异丁烯、l-丁烯组分），塔底物料进入脱戊烷塔，塔底分出戊烷，塔顶则为重碳四馏分（主要为2-丁烯和正丁烷）。上述五个塔底均有重沸器供给热量，操作温度不高，一般在55~110℃，操作压力前三个塔应为2兆帕以上，后两塔 0.5~0.7兆帕；可得到五种馏分：丙烯馏分（纯度可达到 99.5％）、丙烷馏分、轻碳四馏分、重碳四馏分、戊烷馏分。

4. 塔板效率的改进措施

(1)采用PR0/Ⅱ软件，选用正确的热力学方法和丙烯一丙烷二元交互作用参数，模拟计算结果与实际情况符合良好。
(2)通过模拟计算与实际情况的对比和理论分析认为．丙烯精馏塔板效率可达100%甚至100%以上。
(3)气体分馏装置新建和扩建改造，应根据企业实际情况确定合理的丙烯收率和丙烷纯度；丙烯精馏塔的设计可选取较高的塔板效率，兼顾考虑原料变化情况，建议塔板效率选取范围为93%～98%。

5. 催化裂化装置吸收稳定系统的原理是什么

催化裂化生产过程的主要产品是气体、汽油和柴油,其中气体产品包括干气和液化石油气,干气作为本装置燃料气烧掉,液化石油气是宝贵的石油化工原料和民用燃料。所谓吸收稳定,目的在于将来自分馏部分的催化富气中C2以下组分与C3以上组分分离以便分别利用,同时将混入汽油中的少量气体烃分出,以降低汽油的蒸气压,保证符合商品规格。
吸收-稳定系统包括吸收塔、解吸塔、再吸收塔、稳定塔以及相应的冷换设备。
由分馏系统油气分离器出来的富气经气体压缩机升压后,冷却并分出凝缩油,压缩富气进入吸收塔底部,粗汽油和稳定汽油作为吸收剂由塔顶进入,吸收了C3、C4(及部分C2)的富吸收油由塔底抽出送至解吸塔顶部。吸收塔设有一个中段回流以维持塔内较低的温度,吸收塔顶出来的贫气中尚夹带少量汽油,经再吸收塔用轻柴油回收其中的汽油组分后成为干气送燃料气管网。吸收了汽油的轻柴油由再吸收塔底抽出返回分馏塔。解吸塔的作用是通过加热将富吸收油中C2组分解吸出来,由塔顶引出进入中间平衡罐,塔底为脱乙烷汽油被送至稳定塔。稳定塔的目的是将汽油中C4以下的轻烃脱除,在塔顶得到液化石油气〈简称液化气〉,塔底得到合格的汽油——稳定汽油。
吸收解吸系统有两种流程,上面介绍的是吸收塔和解吸塔分开的所谓双塔流程;还有一种单塔流程,即一个塔同时完成吸收和解吸的任务。双塔流程优于单塔流程,它能同时满足高吸收率和高解吸率的要求。