碳四烷基化工艺全流程模拟
发布时间：2020-06-03 13:47
【摘要】：烷基化油又名工业异辛烷,具有低硫,低烯烃以及高辛烷值的良好特性,是种十分优异的汽油调和油。依据某炼化企业的烷基化工艺,作者完成了该工艺的全流程稳态及动态模拟,测试了工艺设计的合理性,愿为国内自主碳四烷基化工艺工艺包的开发尽绵薄之力。本文研究的烷基化装置设计规模为16万吨/年烷基化油,但根据MTBE装置所提供的液化气量及液化气中的烯烃含量,实际可生产烷基化油约13.13万吨/年。该装置引进的是美国DuPont公司开发的工艺包,此工艺主要由四部分组成:原料加氢精制部分、烷基化反应部分、制冷压缩部分以及产品精制分馏部分。由于受制于企业利益和知识产权保护等法规,文献和网上未曾公布该工艺的PID和PFD图等资料,所以本课题研究始于搭建工艺流程。根据某炼化企业的烷基化装置操作规程工艺流程说明部分,作者应用CAD作图软件大致画出了该工艺的流程简图。然后作者利用通用化工流程模拟软件UnisimDesign,选取PR-Twu热力学计算方法,对工艺全流程进行稳态模拟,依据工艺流程和各装置的设计参数得到了各物流的信息,同时,该工作也是对工艺流程及设备参数进行的一种测试。为了完成工艺的动态模拟,作者首先整理出模拟该流程所需要的全部组分及其适应的温度范围,并依靠UnisimDesign软件内的物性数据库得到各组分的基础物性数据,数据库中未有的组分利用适宜的物性估算方法计算得到。然后作者研究了工艺中各单元设备的控制方案,如脱轻烃塔,烷基化反应器,压缩机,脱异丁烷塔和脱正丁烷塔等,进而得到了主要的控制模型。以上工作完成之后,作者根据工艺流程图来绘制仿真流程图,将其应用于通用化工装置动态模拟与优化平台(DSO),进行全流程动态模拟工作。动态模拟结果表明:测试结果与工艺设计值吻合良好,这不仅说明了工艺设计合理,而且表明了动态模拟的准确性。
【图文】：
积冷凝器的冷凝液，一部分回流，一部分作为产品流出。塔底流出物一部分在重沸器逡逑（Ｅ１０２）加热下产生气相回流，剩余部分则途经换热器（Ｅ１０４）以及冷却器（Ｅ１０５）逡逑冷至约４０°Ｃ进入烷基化工段。此部分流程见图２－１。逡逑Ｅ１０３逦燃料气逡逑￣邋逦逦＾逡逑加氢裂化液化气逦Ｍ—ＢＥ■未反应Ｃ４逡逑（ｗ邋Ａ等人\ －Ａ邋Ａr-逡逑ｃｉ0ｑ邋＾°ｐｉ°３逦？逡逑３１０２逦加逦）１0１逦３１０５逡逑烃■刁逦液化气？！逦Ｊ逦｜逦ｇ逡逑塔逦ｇ逦冲水逡逑罐逦罐逦器逡逑Ｙ逦丫逦￥逦Ｙ逡逑．邋ｉ0１０４逦卜４邋灥逦＾Ｐ１０１逡逑Ｌ邋Ｅ１０４邋Ｉ逦Ｍ１０２逡逑￣ｘ＼）ｙｍ——Ｉ邋逦ｍｓｓ逦逦邋逦１＾＞逡逑Ｅ１０１逡逑逦逦ＬＪ逡逑图２－１加氢精制部分流程图逡逑Ｆｉｇ＃２－１邋Ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｆｌｏｗ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ邋ｈｙｄｒｏｆｉｎｉｎｇ邋ｓｅｃｔｉｏｎ逡逑２．２．２烷基化反应部分逡逑将冷却器Ｅ１０５冷却后的碳四物料与从异丁烷塔（Ｃ２０１）过来的循环异丁烷混合逡逑在一起，然后经换热器Ｅ２０１冷却至约１１°Ｃ。再进入脱水器（Ｄ２０１），脱除原料中的逡逑游离水，使其含水量低于ｌＯｐｐｍ。随后与来自闪蒸罐（Ｄ２０３）的循环冷剂混合在一起逡逑后均分两路分别进入烷基化反应器（Ｒ２０１Ａ／Ｒ２０１Ｂ）。逡逑反应后的原料先经过沉降器Ｄ２０２Ａ和Ｄ２０２Ｂ，实现酸和烃类物质的分离，然后逡逑分出的酸发部分要回到反应系统被重复利用。生产装置上有两台反应器，呈并联设计，，逡逑Ｃ４原料被分成两股，分别送入Ｒ２０１Ａ与Ｒ２０２Ｂ。而补充的新鲜硫酸则进入酸沉降罐逡逑Ｄ２０２Ａ
一侧空间用于反应器采出液的汽液分离，另外一侧则用于制冷剂的分离。闪蒸逡逑管采出的液相物流线与原料进行换热，然后进入精制工段。而另一部分的制冷剂则与逡逑原料混合后与缓冲罐气相空间出来的烃类气体一起进入制冷压缩部分。流程如图２－２。逡逑沉降思（沉降逡逑（Ｑ—＾逦１邋Ｍｈ逦逡逑：：逦ｊ：］逦—逡逑０２０３逦Ｘ￣邋ｊＴＪ邋＾逦０２０１逡逑逦邋逦—！逦（逦Ｒ２０１Ｂ逦ｒ邋Ｒ２０１Ａ逦（—逡逑侯基化反＆器ｂ逦）逦Ｖ邋保x伝从Γ常徨危╁危龋义纤义掀麇义希皱危眨义希慑澹校玻埃插澹坼澹校玻埃卞义希ǎ
本文编号：2694916
【图文】：
积冷凝器的冷凝液，一部分回流，一部分作为产品流出。塔底流出物一部分在重沸器逡逑（Ｅ１０２）加热下产生气相回流，剩余部分则途经换热器（Ｅ１０４）以及冷却器（Ｅ１０５）逡逑冷至约４０°Ｃ进入烷基化工段。此部分流程见图２－１。逡逑Ｅ１０３逦燃料气逡逑￣邋逦逦＾逡逑加氢裂化液化气逦Ｍ—ＢＥ■未反应Ｃ４逡逑（ｗ邋Ａ等人\ －Ａ邋Ａr-逡逑ｃｉ0ｑ邋＾°ｐｉ°３逦？逡逑３１０２逦加逦）１0１逦３１０５逡逑烃■刁逦液化气？！逦Ｊ逦｜逦ｇ逡逑塔逦ｇ逦冲水逡逑罐逦罐逦器逡逑Ｙ逦丫逦￥逦Ｙ逡逑．邋ｉ0１０４逦卜４邋灥逦＾Ｐ１０１逡逑Ｌ邋Ｅ１０４邋Ｉ逦Ｍ１０２逡逑￣ｘ＼）ｙｍ——Ｉ邋逦ｍｓｓ逦逦邋逦１＾＞逡逑Ｅ１０１逡逑逦逦ＬＪ逡逑图２－１加氢精制部分流程图逡逑Ｆｉｇ＃２－１邋Ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｆｌｏｗ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ邋ｈｙｄｒｏｆｉｎｉｎｇ邋ｓｅｃｔｉｏｎ逡逑２．２．２烷基化反应部分逡逑将冷却器Ｅ１０５冷却后的碳四物料与从异丁烷塔（Ｃ２０１）过来的循环异丁烷混合逡逑在一起，然后经换热器Ｅ２０１冷却至约１１°Ｃ。再进入脱水器（Ｄ２０１），脱除原料中的逡逑游离水，使其含水量低于ｌＯｐｐｍ。随后与来自闪蒸罐（Ｄ２０３）的循环冷剂混合在一起逡逑后均分两路分别进入烷基化反应器（Ｒ２０１Ａ／Ｒ２０１Ｂ）。逡逑反应后的原料先经过沉降器Ｄ２０２Ａ和Ｄ２０２Ｂ，实现酸和烃类物质的分离，然后逡逑分出的酸发部分要回到反应系统被重复利用。生产装置上有两台反应器，呈并联设计，，逡逑Ｃ４原料被分成两股，分别送入Ｒ２０１Ａ与Ｒ２０２Ｂ。而补充的新鲜硫酸则进入酸沉降罐逡逑Ｄ２０２Ａ
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