煤化工工程与工艺节能改造技术研究-以环己烷蒸馏系统为例

煤化工工程与工艺节能改造技术研究-以环己烷蒸馏系统为例

王艺举

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摘要：为保证系统装置改造后的应用效果，研究人员对操作条件和方法进行改进，选择了合适的回流比，大量研究证实，回流比越小，净功耗则越小，基于此，在具体操作过程中尽可能地减少操作回流比。实验发现，回流比可明确反映出设备成本与操作成本之间的关系。也有研究证实，回流比与产品的纯度有相关性，因此，在具体设计是，要预留一定回流余量，尽可能降低回流量，最大程度上控制塔底再沸器气的能耗。

关键词：蒸馏；环己烷；模拟；节能；改造

0引言

本文以环己烷单效精馏系统的具体操作流程作为一个对比，利用AspenPlus软件进行分析后，要完成环己烷单效精馏系统的模拟，达到节能改造的目的。转化后运行问题的详细分析与讨论，最后确定了常减压双效蒸馏较为值得关注和靠谱的节能方案，所以可根据实际情况完成所需的优化细节，也要重点关注精馏塔供料位置、回流比等相关工艺条件[1]。

1环己醇—环己酮的应用及合成

环己酮属性特殊，油状液体呈现透明质地，具有低挥发、微溶于水等特性，部分性质类似于酮类物质；可作为生产原料使用。

以下就环己酮相关内容展开详细的分析：

（1）研究发现环己酮在石化尼龙厂生产中应用广泛，也作为金属脱脂剂、清洁剂原料使用。当前，环己酮集中在聚氨脂、增塑剂领域中应用，在市场需求持续增加的情况，对己二酸工艺和技术提出了更高层次的要求，因此。亟需引进和开发新工艺和新技术，进而满足市场需求。

（2）环己酮作为重要的化工生产原料，为保证环己酮产量，必须优化生产工艺，国外有研究显示，主要依托的是环己烷氧化法实现生产，在具体生产环己烷、环己酮过程中，结合生产需求，具体实施无催化氧化法和催化氧化法[2]。

2环己烷单效蒸馏系统

主要原料位于塔的中心部分，后将87e和106e分别为塔的上部蒸汽和下部温度，整个过程在常压下完成。使用AspenPlus软件中的RateFrac模型模拟正在进行的蒸馏系统。接下来，对非极性或弱极性混合物和所需的AspenPlus进行关联分析，供应量达到1000kmol/h，而塔顶产品的纯度和质量分数达到99.8%。煮沸所需的蒸汽量。

综上所述，经过仿真模型计算后得到的结果和原来的工况数据呈现出非常一致的状态，所以选择显示模型的过程和物性的方法是科学合理的，经过改造后采用与之相匹配的工艺[3]。

3环己烷双效蒸馏系统

单效蒸馏的程序相对来讲比较简单，但是由于蒸汽损失量比较严重，所以我们目前正在研究，怎样将单效蒸馏转为双效蒸馏，以达到节省能源的目的。前效塔顶蒸汽给后效再沸攒足所需热量就是双效蒸馏的优点所在，这样可以减少蒸汽量。

3.1加-正常气压蒸馏

需要使用Aspen软件针对这一系统完成所需要的模拟。在进料量达到1000kmol/h的同时，塔顶产品纯度达到99.8%，塔底再沸器所必须的蒸汽量达到了131t/h。

3.2常-减压蒸馏

这项蒸馏系统能够明确其在进料量达到1000kmol/h的同时，将特定纯度控制在99%左右，将塔底的蒸汽量控制在116t/h左右。

4单效蒸馏和双效蒸馏的比较

通过上文进行研究的数据能够得出，把分量相同的进料量（1000kmol/h）所需要的物料将其分离至规定的纯度（99.8%）的过程中，加-常压蒸馏和单效蒸馏的蒸汽损失都应该去小于3185t/h，而目前常-减压蒸馏和单效蒸馏的蒸汽损失都大于了这个数字。

综合来比较不同的运行条件，可以看到常减压双效精馏装置的节能型更强。加-正常气压蒸馏目前温度较高——常压蒸馏所得聚合物经常堵塞塔盘，这样会使釜底环己醇/酮在降解和聚合的过程中出现不良反应，更严重的甚至会让换热器出现结焦的情况，打乱生产节奏。虽然现阶段常-减压蒸馏对精馏塔的真空度需求更为严苛，但前塔一般在正常压强下进行生产，目前塔温与仍为单塔的温差较大。双效精馏塔的温度可以基本保持不变，也不会出现塔底结焦等可以影响整个在节能环节中可以对实验结果造成不良后果的问题。

综上所述，将常-减压蒸馏作为最终的节能生产方案，是一种理想、实用、科学的方法。

5常-减压双效蒸馏操作条件的优化

为了有效缓解目前常-减压蒸馏在当前操作下的某些运行特性，需要适当优化蒸馏条件，其中塔底产生的热负荷回流对效应塔带来的反应处于十分强烈的状态。下面，通过实际纯度和前塔回流比对直观的结果，得到最理想的并且最具有合理性的供应位置和回流比。

5.1进料位置的影响

分别需要对于前塔和后塔当前建立的进料位置在4到10板之间所产生的灵敏度展开分析，通过分析我们能够获得的是，前塔当前所处在的进料位置其实处在了第4板和第8板的时候其能够针对当前塔顶产品实际的纯度以及塔底环己酮具体的含量产生比较大的一种影响，但是在其处于第8板和10板之间产品的纯度会逐渐的朝着缓慢的方向发展。如果当前供应位置在10号板块，当前顶级产品纯度可以提高到99.8%的要求。因此，将当前馈电板在前塔上的位置作为第十块板进行检查。但是当前进料板所处在的位置如果是保持在第6板的时候那么就证明其本身的纯度以及达到同时已经超出了99.8%的一种纯度要求。因为考虑到如果其纯度不断的提升会导致能源受到并不是十分有必要的损耗，所以，需要把后塔当前进料板所处在的位置确认在第6块板所处在的位置。

5.2回流比的影响

本文研究中，重点对进料位置进行优化，旨在全面分析回流比的影响。进料位置优化后得到的结果如上，前塔进料所在位置在10号板上。后塔进料所处在的位置是在第6板，针对前塔回流比处在016到0160对其所存在的灵敏度给予深入的分析。

通过获得的结果能够得出，在其回流比不足015的同时塔顶其产品的纯度转变的情况相对比较显著，在回流比超出015的同时其自身的纯度基本上不会产生任何变化;而塔底所产生的负荷从最开始到结束其增长的速度基本上都是保持在一个同样的提升的速度，纵然现阶段产品纯度可达99.8%，可将其操作的最后条件维持在所需弹性范围之内，另外，热负荷也不会出现过量的情况，所以可将最终回流比确定到015，塔底负荷定为13@107kJ/h。当前，二次蒸汽已经是后塔再沸器可以感知到的主要加热蒸汽，所以目前实际用蒸汽量已经达到了11104t/h，因此，新产生的蒸汽消耗量不会受到自身产生的热负荷的大小所限制。假如此产品的纯度不符合当前国家标准要求，则无需对灵敏度与回流比进行相关的分析研究。

优化模拟结果把上述优化完成的结果使用在常-减压蒸馏进行的模拟过程中，具体操作的工艺参数获得优化的实际情况的模拟结果，这一过程中损耗的蒸汽量达到了11104t/h。

7结语

综上所述，根据操作过程中单效蒸馏的实际情况，可以选择AspenPlus软件从模拟后得到结果中的完成模拟RateFrac模块，并对BWR-LS的实际物性进行模拟分析，针对单效蒸馏装置的特点去选择目标特征，可以让效果变得非常具有准确性，最终的本身完全可以用于设备日常节能换算、当前设备设计计算、设备性能检查。优化以及设备模拟和完成特定的生产情况。常-减压双效蒸馏以及单效蒸馏在对同样处理量（1000kmol/h）给予处置的情况下，其能够节省的蒸汽量能够达到6101t/h，这样可以达到节约35%的能源，同时针对蒸馏系统当前的节能改造中的不足进行改正，起到重要的实际意义。

参考文献：

[1]谢文莲，田爱国.环己酮生产工艺及研究进展[J].化工进展，2003(04):40-43.

[2]赵睿，吕高孟，季东，等.Au/ZSM-5催化选择氧化环己烷制环己酮和环己醇的研究[J].分子催化，2005(19):115-120.