产万吨氯乙烯精制工段的设计

1、毕 业 论 文（ 2011届 ）题 目 年产10万吨氯乙烯精制工段的设计学 院 化学化工学院专 业 化学工程与工艺年 级 07级化工<3>班学生学号 12007240231学生姓名 XXX 指导教师 吴 建 波2011年 4 月 24 年产10万吨氯乙烯精制工段的设计宁夏大学化学化工学院（化工）专业 2011届 杨静摘要：本设计是对年产10万吨的氯乙烯（VCl）精制工段进行了工艺设计并采用pro化工软件进行模拟.首先是对氯乙烯的性质、精制原理、工艺流程进行了简单的介绍，通过对原料、中间产物产品的各种物质的性质的分析制定出了合理的生产方案及流程。然后，以计算机为辅助，对氯乙烯精制工段

2、中的低沸塔和高沸塔进行了物料衡算、热量衡算。最后以本设计任务为目的对氯乙烯的精制过程进行PRO模拟，通过对比精算验证了PRO在氯乙烯精制过程中的可行性、准确性和高效性。关键字：氯乙烯；PRO模拟；低沸塔；高沸塔；工艺流程；设计计算；19100,000 tons of VCM Refined Section DesignAbstract ： This paper produces 100,000 tons of VC refining process design and sections of simulated using PRO chemical software of vinyl chl

3、oride, first in nature, refined principle, process flow is also briefly introduced, through to the raw materials, semi-finished product product analysis of the characteristics of various substances made reasonable production plan and process. Then, computer as auxiliary, the low retention of vinyl c

4、hloride refined boiling tower and the high boiling tower materials calculation, heat calculation. Finally, with this design task for the purpose of vinyl chloride refining process, by contrasting PRO simulation verified the actuarial PRO in vinyl chloride in the process of refining feasibility, accu

5、racy and efficiency.keyword: vinyl chloride; PRO simulation; Low boiling tower; High boiling tower; Process; Design calculation;目 录引 言11.1氯乙烯在国民经济中的地位和作用11.2氯乙烯工业的发展及前景21.3氯乙烯的性质21.4氯乙烯精制的工艺流程，原理以及设备简介41.5本设计的任务及研究内容的提出5第二章 氯乙烯精制模拟62.1 已知条件62.2 PRO/II模型的建立62.3原料组成62.4设计规定72.4实际操作过程模拟82.4小结12第三章 工艺参数

6、的优化133.1 灵敏度分析133.2进料位置的影响133.3回流比的影响14第四章 小结164.1 PRO化工软件模拟氯乙烯精馏小结16参考文献17致 谢18宁夏大学本科毕业设计 引 言引 言1.1氯乙烯在国民经济中的地位和作用自1835年法国化学家V.Regnault首先发现了氯乙烯，于1838年他又观察到聚合体，这就是最早的聚氯乙烯。聚氯乙烯自工业化问世至今，六十多年来仍处不衰之势。占目前塑料消费总量的29%以上。到上世纪末，聚氯乙烯树脂大约以3%的速度增长。这首先是由于新技术不断采用，产品性能亦不断地得到改进，品种及牌号的增加，促进用途及市场的拓宽。其次是制造原料来源广、制造工艺简单。

7、产品质量好。在耐燃性、透明性及耐化学药品性能方面均较其它塑料优异。又它是氯碱行业耗“氯”的大户，对氯碱平衡起着举足轻重的作用。从目前世界主要聚氯乙烯生产国来说：一般耗用量占其总量的2030%。特别是60年代以来，由于石油化工的发展，为聚氯乙烯工业提供廉价的乙烯资源，引起了人们极大的注意，因而促使氯乙烯合成原料路线的转换和新制法以及聚合技术不断地更新，使聚氯乙烯工业获得迅猛的发展。而由于生产的连续性，氯乙烯精馏过程与前工段的合成和后工段的聚合紧密相连，合成工段的出料就是氯乙烯精馏工段的进料，因此，精馏的低沸塔进料流量和进料组分会经常变化，这是氯乙烯精馏工段的主要干扰因素。氯乙烯进料流量的变化既改

8、变了物料平衡的关系，也改变了能量平衡的关系。因粗氯乙烯在精馏塔中滞后时间长，通常的反馈调节无法及时克服进料流量的扰动。进料组分变化对各层塔板温度及达到一定产品纯度时的馏出量影响很大，尤其是氯乙烯精馏，进料成份复杂，不可测量，给产品质量的平稳控制带来很大难度。节能型精馏流程对降低精馏过程中的能耗有着非常重要的作用。PRO/II是一个拥有解算特大型和复杂流程的能力化工模拟软件，允许在流程中包括反馈控制器和多变量控制器。这些单元可通过调整上游参数而逐步达到用户定义的工艺单元或物流的参数。将精馏节能技术做到系统化、全面化、智能化，既是对节能技术的发展，又是对节能技术的优化整合，对精馏节能技术的发展具有

9、重要意义。此外，PRO/II除了用于精馏节能的理论研究外，更主要的是为精馏工艺设计和选择、企业的节能改造提供了有利的武器，特别是在能源日益紧张的今天，降低精馏过程的能量消耗，建立节能型精馏工艺更显重要，应用其进行精馏工艺设计，可减少大量的实验工作，节省大量的人力、物力和财力，无论是经济效益还是社会效益都是显著的。我国在精馏过程节能的理论研究和技术开发与应用方面与国外都存在较大的差距，国外现在已经开展对多种方式相结合的节能研究，尤其在工业实用方面差距显著。若有效的利用·研究，它的每一项进展都会带来巨大的经济利益。1.2氯乙烯工业的发展及前景1835年V.regnault首先发现了氯乙烯

10、，在实验室以二氯乙烷和乙醇钾溶液制得氯乙烯。1911年Klaett和Rollet有乙炔和氯化氢合成氯乙烯。1931年Griesi-Elektron使用氯化汞催化剂使这项合成得以发展。1926年Goodrich公司的Waldo Semon合成了PVC并在美国申请了专利。1931年以氯化汞为催化剂，由乙炔和氯化氢合成氯乙烯工艺首先在德国实现工业化。1933年美国开发了乙烯发生产氯乙烯工艺，乙烯直接氯化生成二氯乙烷，而后在碱的作用下二氯乙烷分子脱氯化氢得到氯乙烯。190年研究出了二氯乙烷裂解得到氯乙烯，并和电石乙炔生产氯乙烯组成联合法氯乙烯工艺。随着石油工业的发展，1958年Dow化学公司将电石乙炔

11、工艺路线换成了石油乙烯工艺路线，建成了固定床乙烯氧氯化法氯乙烯装置。1964年B.F.Goodrich公司建成了流化床乙烯氧氯化法氯乙烯装置。由于乙烯氧氯化法较其他氯乙烯合成方法技术指标上更合理，这种工艺的出现时氯乙烯的生产得到了飞速的发展。70年代开始，国外的新建氯乙烯工厂均以乙烯氧化发为基础，与此同时，对老长进行技术改造。我国的氯乙烯产量1990年为77.7万吨。当前乃以电石乙炔为主，使用乙烯的厂家很少。1977年北京化工二厂迎进B.F.Goodrich技术，建成年产8万吨乙烯氧化法装置，随后又山东齐鲁石化公司和上海氯碱总厂的氧氯化装置投产。化学工业部北京化工厂研究院开展了空气发流化床氧氯

12、化技术及其催化剂的研究，中国科学院兰州化学物理所对乙烯氧氯化法工艺进行了进一步的研究，镜西石化研究院对氧氯化固定床催化剂研究。与此同时北京化工二厂、齐鲁石化公司等厂家对技术进行深入剖析，对装置提出改进方案，经实施后均得到了满意的效果1。由于我国经济的稳定增长，对聚氯乙烯的需求量很大，对原料的需求要求逐渐增加。因此氯乙烯的发展前景非常良好。从世界形势看，中东、南美和中国在未来5-8年内对氯乙烯的需求乃是保持增长的势头2。其中中国的需求增长尤为强劲，需求量的年均增长率将达8-10，中东和南美地区对全氯乙烯的需求量德年均增长率将达到5以上。1.3氯乙烯的性质1.3.1氯乙烯的物理性质氯乙烯在通常状态

13、下是无色、容易燃烧和有特殊香味的气体，在稍加压的条件下很容易地转变为液体。氯乙烯稍溶于水，在25 时，在100g水中可溶解0.11g氯乙烯；水在氯乙烯内的溶解度，在-15  时，100g氯乙烯可溶解0.03g水。氯乙烯可溶欲烃类、丙酮、乙醇、含氯溶剂如二氯乙烷以及多种有机溶剂内。氯乙烯的典型物理参数，如表1-1所示8 A" n. j0 x( w+ p" z氯乙烯在常温下是气体， 在生产氯乙烯的过程中以0.2-1.5MPa下的液体状态输送。其聚合过程多采用釜式反应器，间歇操作，因而在生产厂内需设置相当复杂的管道，在若干带压容器间加以输送。这样就存在着氯乙烯

14、从带压设备内往外泄露的危险。还有氯乙烯的聚合并非完全转变成聚合物，在聚合后需要移除大约占原始投料10%-20%的单体。 ( K3 N' a4 y0 Y4 y- q3 p8 A$ a1960年以前，人们认识到氯乙烯是一种具有爆炸危险的气体，这种气体具有一定的麻醉性。" ! w+ I" S+ a* 7 Q' y: r60年代期间，曾经发现聚氯乙烯生产厂有少数人患有一种被称为肢端溶骨症（AOL）的骨科病症。70年代初期，Maltoni研究在很宽广的氯乙烯范围内可以诱发肿瘤。4 v2 n; 4 o' j6 D/ b+ K5 c# 1974年在美国BF.Goo

15、drich公司的氯乙烯的工厂中3，发现了数起肝血管肉瘤病历，引起世界的注目，使人们认识到氯乙烯看来是能够使人致癌的有害物质。表.1-1氯乙烯物理性质性质 数值 性质 数值熔点 一153.888 沸点 -13.8三相点 一153.84 熔解焙(119.3K)kj/mol 4.92相对密度(液体) 0.9106 气化潜热kJ/mol 29d4. 1.4046 热容 J /(mol.，C) 89.458 v0 z7 L& y3 R" z4 w/ - h1.3.2氯乙烯的化学性质+ f- P) o" O. v0 ; " x& y5 r) p氯乙烯是分子内含

16、氯原子的不饱和化合物。由于双键的存在，氯乙烯能发生一系列的化学反应，工业应用最重要的化学反应是其均聚与共聚反应。; * j  V  K  （1） 均聚反应：氯乙烯分子内的双键很活泼，在光照、受热、有机过氧化物等引发剂存在条件下，双键打开发生均聚反应! 8 Y4 I. L- K nCH2=CH2 (CH2CH2)n7 l1 k( O1 U) l' 4 z工业上使用的聚合方法包括悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合和本体聚合，这些聚合方法对氯乙烯都适用，氯乙烯聚合应用最多的是悬浮聚合。   " R, _4 ( ; e2

17、 Y. m. z（2）  共聚反应：为了改进聚氯乙烯树脂的性能，可在氯乙烯聚合过程中加入其它单体形成共聚产物。氯乙烯能和多种单体进行共聚反应。 0 y7 p: X# d" o. T1 q+ O（3）  碳氯键的取代反应。对于亲核取代反应来说。和烷基卤化物相比氯乙烯具有很大的惰性。然而，近年来的工作表明，在钯和其它过渡金属存在条件下，在亲核状态能够迅速发生氯交换反应。3 , |9 A  i0 x! W7（4）  氧化反应：在气相中氯乙烯氧化得到74%（vol）的CLCHO和25%（vol）其转化率为30%-

18、32%。) k9 9 k/ （5）  加成反应：氯乙烯可沿离子或自由基途径进行氯化反应7 P: B5 z- q! E（6） 裂解反应：对于热烈解反应，氯乙烯比饱和氯代烃更稳定。因此，做氯乙烯生产的一个主要反应是1，2-二氯乙烷热脱氯化氢。1.4氯乙烯精制的工艺流程，原理以及设备简介1.4.1 氯乙烯精馏工艺流程目前国内氯乙烯单体的合成，按原料来源区分有两条工艺路线，即电石乙炔法和石油乙烯氧氯化法。电石乙炔法是以经过混合脱水的乙炔和氯化氢，在汞触媒的作用下进行加成反应得到氯乙烯。氧氯化法生产氯乙烯目前以三步法技术最为成熟，即乙烯氯化得二氯乙烷、乙烯氧氯化得二氯乙烷、二氯乙烷裂

19、解脱氯化氢制得氯乙烯，半生的氯化氢用于乙烯的氧氯化反应。由于氯乙烯单体合成的方法不同，导致氯乙烯单体的精馏工艺也差别较大。电石乙炔法生产的粗氯乙烯气体，经过水碱洗、干燥后进入压缩机压缩，加压后的、氯乙烯气体送入精馏单元进行精制。粗氯乙烯气体中含有的乙炔、氮气、氯化氢、二氯乙烷、水分等杂质，在全凝器和尾凝器中除去水分及部分氯化氢、乙炔，之后加入低沸塔进一步除去乙炔等低沸物，从塔顶出来的低沸物进入吸附装置吸附后放空，而从塔釜出来的氯乙烯液体利用压差进入高沸塔，在高沸塔内进行进一步精制，使得成品氯乙烯单体从塔顶采出，二氯乙烷等高沸物从塔釜采出.乙烯氧氯化法生产的粗氯乙烯单体，含有氯化氢、二氯乙烷等杂

20、质，进入氯化氢塔精制，塔顶出来的氯化氢返回前面的氧氯化反应单元，塔釜出来的氯乙烯粗产品进入氯乙烯塔，高沸物二氯乙烷从塔釜采出，返回二氯乙烷裂解单元，循环利用。塔顶采出氯乙烯产品(也有些精馏工艺增加了一只精馏塔，用于除去少量氯化氢。本设计所研究的对象是电石乙炔法所采用的精馏工艺，此工艺与乙烯氧氯化法的精馏工艺相比，主要有以下两点区别:1、进料组成不同。乙烯氧氯化法工艺流程采用的是将乙烯氯化生成1，2一二氯乙烷3，二氯乙烷在裂解单元裂解后生成氯乙烯和氯化氢，进入精馏单元精制。电石乙炔法工艺流程采用的是电石乙炔法所生产的粗产品，即乙炔和氯化氢在汞催化剂作用下加成反应制得含有乙炔、氮气、氯化氢、二氯乙

21、烷、水分等杂质的氯乙烯粗产品。2、精制功能的侧重点不同。该流程重点在氯化氢塔和氯乙烯塔，本流程重点在氯乙烯低沸塔和高沸塔。某公司10 万 t/ a氯乙烯生产工艺中精馏系统流程图如图1-1所示。粗氯乙烯经过水洗、 碱洗并经过冷凝器冷却进入低沸塔,进料组成为氯乙烯(VC) 85.76%、 重组分 反式1, 2- 二氯乙烯、 顺式 1, 2- 二氯乙烯、 1, 2-二氯乙烷(EDC)、 乙醛等,以 EDC 计 0. 53%、 轻组分氯甲烷、 甲烷、 乙炔( C2 H2 )、 乙烯、 氢气等, 以C2 H2 计 13.11%、 其余为水。通过低沸塔分离低沸物C2 H2 等, 塔釜出料经过缓冲槽缓冲后作

22、为进料进入高沸塔, 该塔用于分离高沸物 EDC 等。高沸塔塔釜产出EDC 等副产品, 塔顶产出 VC。 图1-1 VC精馏系统的流程图1.4.2氯乙烯精馏的原理液体混合物的精馏过程，是基于不同组成的不同物质具有不同的挥发度。也就是具有不同蒸汽压和不同沸点，借恒压下降低温度和升高温度时，个物质在气相里的组成和液相里组成之间的差异，并获得分离的。此精馏过程必须依据：有塔底再沸器使物料产生上升的蒸汽和由塔顶冷凝器使部分冷凝为向下的回流液体这两个条件。在连续精馏的每一块塔板上，均发生部分汽化和部分冷凝，也就是传热和传质程，塔顶的蒸汽.所含易挥发的组分（低沸物）较多，温度也较低；塔顶部德液体所含难挥发组

23、分（高沸物）较多，温度也较高一些。以低沸物为例，当上塔板向下流的液体（含较多的易挥发组分乙炔），在该塔板上与下层上升的蒸汽（含有较少的易挥发组分乙炔）接触时，两者发生发生汽液相之间的传质和传热过程，使易挥发组分乙炔以扩散方式进入上升的蒸汽中，而难挥发组分氯乙烯则同时以相反的方向，并以扩散方式进入下流的液体中，气体通过一次次接触，上升蒸汽中的易挥发组分乙炔的含量奖因液体的部分汽化而增多；向下流的液体难挥发组分氯乙烯的含量则因蒸汽的部分冷凝而增多。通过许多快板上气相间的热量和质量传递平衡过程，使上升的蒸汽到达顶部时，含量很浓的易挥发组分乙炔，而向下流的液体到达底部时，则含有很浓的难挥发组分氯乙烯，

24、几乎不含乙炔，而实现完全分离。高沸塔的分离原理也是如此，只是对高沸塔来说易挥发组分是氯乙烯，难挥发组分为高沸物（主要以1.2-二氯乙烷为主）杂质.1.4.3精馏过程设备简介（1）低沸塔塔釜:采用立式列管换热器，尺寸900X3624，换热面积为5m2，采用70热水加热。塔身:700X15100，垂直筛板塔，塔板数33块，塔顶加料。塔顶冷凝器:立式列管换热器，尺寸讼ll00X3440，换热面积为120m2，用O盐水冷凝。（2）高沸塔塔釜:采用立式列管换热器，尺寸1000x4265，换热面积为98m2。采用70热水加热。塔身:800X16320，垂直筛板塔，塔板数40块，第26块塔板进料。塔顶冷凝器

25、:立式列管换热器，尺寸忆1100x3050，换热面积为110m2。采用O盐水冷凝。1.5本设计的任务及研究内容的提出对氯乙烯精馏过程及精馏塔的分析研究前人已经做过一些，但主要是采用不同的化二l;流程模拟软件对氯乙烯精馏工艺进行模拟或者是对.高、低沸塔进行物料及热量衡算，而对于不同的操作参数或是工艺条件的改变对整个系统及高、低沸塔的影响尚没有进行分析和研究。本课题基于PRO软件对氯乙烯精馏过程进行模拟，重点在于低沸塔和高沸塔的模拟和调优。在PRO中选取恰当的装置模块，对低沸塔和高沸塔进行模拟，并作灵敏度分析，优化操作参数，找出优化条件。宁夏大学本科毕业设计 第二章 氯乙烯精制模拟第二章 氯乙烯精

26、制模拟2.1 已知条件要建立一个工业模型，需要采集某一时段的稳态工业数据，加以整理得到模型输入的数据。本数据采集来至某化厂分馏单元中的一套精馏系统4，年设计精馏能力10万吨左右。要求工作时间按每年平均8000小时，产品VCL纯度为99.8%。2.2 PRO/II模型的建立 热力学方法的选取：基于状态方程的物性计算模型适合于高温和高压条件,使得该模型被广泛用于气体加工、炼油、化工等过程模拟。选择的数学模型将直接影响计算的物理性能的准确程度,并影响计算结果的精确度。由于本计算体系中的VC、 EDC 均是极性化合物,选用NRTL活度系数模型。NRTL方程是以威尔逊提出的局部组成概念为基础的活度系数方

27、程,该模型能准确模拟非理想溶液的 VLE 和LLE 性质。精馏模块的选取：shortcut是一个简捷模型，distillation是一个严格模型,用于模拟所有类型的多级气液平衡操作。这些操作包括一般精馏、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取和共沸蒸馏等过程。对精馏过程,它适用于两相蒸馏体系、三相蒸馏体系、窄沸程和宽沸程体系,液相具有强非理性的体系的计算10。因此,本文选用NRTL热力学模型、shortcut和distillation精馏模块。如下模拟图2-1所示5。图2-1 热力学模拟输入图2.3原料组成进料组成是本模型的基础，后续的单元操作中所有的物流组成基本都取决于此进料组成，具体如下表2

28、-1所示，进料流量约为为250kmol/h.在PRO中输入组分数据如图2-2所示。表2-1 氯乙烯精馏的进料组成序列组分含量（质量百分比）1234C2H2VCLEDCH2O0.13110.85760.00530.006图2-2 组分数据输入图2.4设计规定要保持产品的质量合格和工业装置的稳定操作，需要检测并稳定一些单元操作参数，如图表2-2所示。表2-2 单元操作典型参数单元模型温度(K）压力（Mpa）备注进料低沸塔塔顶冷凝器塔底再沸器高沸塔塔顶冷凝器高沸塔塔底261.2529.3942.425.0936.90.502330.5070.5660.280.352250Kmol/h2.4实际操作过

29、程模拟PRO模拟软件中，shortcut简单模型是对实际精馏过程在确定了工艺条件后的简单模拟，其模拟结果主要体现了实际过程中的效率，精馏过程的可行性。而distillation严格模型是在shortcut简单模型的基础上可行性的精馏过程进行进一步的优化与细致6。在本设计中首先是用shortcut简单模型对氯乙烯的精馏过程模拟，再利用其结果利用distillation严格模型对此过程进行优化。2.4.1 shortcut简单模型模拟1.氯乙烯精馏在shortcut简单模型下的模拟如图2-3所示以及工艺条件输入2-4图图2-3 氯乙烯精馏shortcut简单模型模拟图2-4简捷模型工艺输入图2.

30、氯乙烯精馏塔进料量为250kmol/h时，简捷模拟结果如表2-3、2-4所示表2-3 shortcut简单模型对低沸塔的模拟结果表TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M*KJ/HR TRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER 7 7.60 23.825 1.500 0.844 -2.275E+00 3.859E+00 8 8.79 12.402 1.750 0.440 -1.224E+00 2.808E+00 9 9.97 7.939 2.000 0.281 -8.033E-01 2.387E+00 11 11.16 5.

31、370 2.250 0.190 -5.534E-01 2.137E+00 12 12.34 3.530 2.500 0.125 -3.667E-01 1.951E+00 表2-4 shortcut简单模型对高沸塔的模拟结果TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M*KJ/HRTRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER55.1318.9991.5000.946-2.412E-014.895E-0165.9010.2921.7500.513-1.307E-013.790E-0176.676.5632.0000.327-8.335E

32、-023.316E-0187.444.6382.2500.231-5.891E-023.072E-0198.223.2552.5000.162-4.134E-022.896E-01由上表数据可知在符合氯乙烯精馏工艺的精馏过程中，低沸塔的总塔板数为12块，而在第8块板时各塔冷凝器负荷和再沸器负荷之和最小，因此在第8块板进料最合适。高沸塔的总塔板数为9块，而在第6块板时各塔冷凝器负荷和再沸器负荷之和最小，因此在第6块板进料最合适。所以，在严格模型模拟是，选择低沸塔第8块板进料，高沸塔第6块板进料。2.4.2 distillation严格模型模拟1.氯乙烯精馏在distillation严格模型下的模

33、拟如图2-5所示。低沸塔条件输入如图2-6所示，高沸塔输入如图2-7所示。. 图2-5严格模型模拟图图2-6严格模型低沸塔条件输入图图2-7 严格模型高沸塔条件输入图2.用distillation严格模型模拟的模拟结果如下表图所示。表2-5、2-6分别为高沸塔在distillation严格模型模拟下的工艺条件模拟结果和出料模拟结果，图2-8是模拟过程中的出料结果示意图之一。图2-8严格模型模拟输出图2-5低沸塔、高沸塔模拟结果7 低沸塔 高沸塔项目 工业值 模拟值 工业值 模拟值实际板数1618209塔顶温度29.434.925.0929.37塔釜温度42.44336.936塔顶压力Mpa0.

34、5070.5070.2810.349塔釜压力Mpa0.5660.5070.3520.366塔顶出料流量230.1310.197塔釜出料流量19.8699.6782-6低沸塔、高沸塔出料模拟结果 低沸塔（重量百分比） 高沸塔（重量百分比） 塔顶 塔底 塔顶 塔底 组分 模拟值 控制指标 模拟值 控制指标 模拟值 控制指标 模拟值 控制指标C2H2 0.142 0.000 0.000 0.000VCL 0.851 0.933 1.000 >0.99 0.863EDC 0.000 0.067 0.000 <100PPM 0.137H2O 0.007 0.000 0.000 0.000由表

35、2-4可见，低沸塔、高沸塔工艺要求的模拟值与工业值基本接近，说明了distillation严格模型模拟的可靠性与精确性 由表2-5可见，在低沸塔、高沸塔的模拟结果中，各塔塔顶塔底的组分符合实际要求，使氯乙烯的产料与废料都合理的分配。 2.4小结要对工业装置进行模拟，必须要对工业流程中各种设备及单元操作进行分析，了解各个单元的作用，使之能选取适当的模块进行建模。工业装置数据的采集，必须在精馏单元稳定操作的前提下进行，以保证所采集数据的有效性。本模型采用的操作参数是在装置稳定操作的情况下进行采集的，所有参数全部在控制指标内。对采集有效的工业数据进行整理，确定主要的操作参数和模型验证参数，并分析工业

36、数据的真实性和误差范围。宁夏大学本科毕业设计 第三章 工艺参数的优化第三章 工艺参数的优化3.1 灵敏度分析进行模拟研究的重点主要是在保证分离效果的前提下，分析进料板的位置能否优化、能否降低回流比以及最大生产能力能否提高。针对这样的目的，可以将各个塔孤立起来，对其进行模拟分析，找出优化条件。在找出各个塔的优化条件之后，再对整个流程进行模拟计算，根据产品的纯度要求进行优化。使用PRO中的灵敏度分析工具可以方便地确定过程对关键操作变量和设计变量的响应,即一个或多个流程变量变化对其他流程变量造成的影响。本设计主要在 VC精馏系统模拟过程中使用了灵敏度分析工具进行了不同工艺参数条件下的对象静态特性的研

37、究并设定操作变量的变动规律，通过计算来考察目标变量随着操作变量的变化趋势，以便于找出最优化条件。3.2进料位置的影响适宜的进料位置决定了分离的效果。因此低，进料位置的选择至关重要。沸塔塔釜出料即是高沸塔进料, 因此用低沸塔塔釜出料中VC 含量来衡量塔分离效果。下图是进料位置的优化。图 3-1，3-2分别是低沸塔进料位置与塔底VCL的流量关系图和进料位置与再沸器热量关系图，图3-3、3-4分别是高沸塔进料位置与塔底VCL的流量关系图和进料位置与再沸器热量关系图。3-1低沸塔进料位置与塔釜VC含量关系图图3-2 进料位置与再沸器热量关系图由3-1图可知，在进料是第2块板时，塔釜VC的含量最大达到了

38、98%以上，在2-16快板之间进料没有多大的变化，16块板之后VC的含量急剧下降，所以，应选择2块板中的一个进料。而图3-2也可看出在第二块板进料时再沸器与冷凝器的和也是最小的，因此低沸塔选择第二块板为最佳进料位置。、图3-3高沸塔进料位置与塔顶VC含量关系图图3-4 高沸塔进料位置与再沸器热量关系图由上图可知，在进料是第3块板时，塔釜VC的含量最大达到了99%以上。所以，高沸塔的最佳进料位置应为第3块塔板。第3块板之后进料基本上没有变化，而此时的再沸器与冷气器的热负荷最小。因此高沸塔是第3块板最优进料。3.3回流比的影响在实行优化的过程先对进料位置进行分析之后，在保持分离效果一定的情况下，最

39、佳进料位置对应的是最小回流比。在塔板数和进料位置不变的条件下，减少回流比会使得产品质量下降;增大回流比会使得产品质量上升，但是会使得塔顶冷凝量和塔釜加热量的增加(或者产量的减少)，因此控制合适选定的回流比是至关重要的8。定低沸塔在第 2 块塔板进料,进行回流比对塔釜出料中VC 摩尔分数灵敏度分析。图 3-5 是低沸塔回流比与塔釜 VC 含量的关系，3-6是高沸塔回流比与塔顶VC的关系。图 3-5 低沸塔回流比与塔釜 VC 含量关系图由上图可见，在固定进料位置不变时，回流比在4时，塔釜VC的含量最大为96%，保证了能量与效率的最优。图 3-6 高沸塔回流比与塔顶 VC 含量关系图由上图可见，在固定进料位置不变时，回流比在0.05时，塔釜VC的含量最大为96%，保证了能量与效率的最优。3-1 灵敏度优化列表变量 低沸塔高沸塔 进料位置 回流比 2430.05宁夏大学本科毕业设计 第四章 小结第四章 小结4.1 PRO化工软件模拟氯乙烯精馏小结 (1)对于VC 精馏系统的模拟, 选用 PR 方程计算其气液相行为, 可以得到较好的模拟效果。(2)通过PRO对VC精馏系统模拟计算,对年产10万吨的氯乙