乙烯精馏塔的动态模拟.pdfVIP

维普资讯 Vo1．1●No．4 华 东 化 工 学 院 学 攫 1993-08 J urnaIofE ；tChina1n~titute otCheml~~lTechnology ‘~81 · 乙烯 精 馏 塔 的 动 态 模 拟 三生 李炽章 宋堆端 (华东化工学院计算中lI。) fQ2，z／、2[／ 叶 大 文 (上海 医药工业设计院 ) 提要：以工业装置为背景，建立 了乙烯精馏塔的动态模型。 用FORTRAN 语言蝙程 ，在CDC机上进行楗拟。研究7填塔 的几个主要 变量 (进料流量、进 料组成、侧线产品流量，再沸器热量 )存在阶跃干扰下，壤塔的动态硅JI生，获 得 7与定性概念相一致的模拟结果。 雾 湍释 数学模型 精馏塔的动态机理模型已非常成熟，但由于精馏过程本身极其复杂，同时进行动量，质 量和热量三种传递过程，体现在精僭塔的动态数学模型上，往往要用几百个敞劳方 程 来表 达，且 由这些微分方程组成的数学模型势必是个 刚性 日]『题 。求解剐性 问题时要求时间步长取 得极小，一般在l0 一l0一。数量级上，横拟时耗机时间碍多。因此，精馏塔实际动态模拟结 果很少。对塔板数很多、所要分离的物系比较复杂、产品纯度要求很高的精馏塔动态模拟， 还未见到有文献报道。 本文针对 sOkt／年乙烯装置 中 塔扳 数很多， 分离纯度要求 99 以上 的 多组 分乙烯精馏塔进行了动态模拟，响磨时问 达 2h， 得到 了满 意的结果。 为 更好地 指 导生产，采现计算机在线前馈控制和改进 该塔设计提供了依据 。 1 静态模拟概述 精馏塔动态模拟 问题，实质上是求解 微分方程初值 问题，其初值就是静态模拟 结果。对生产流程 (图1)，通过流程切割 (如 切断3流股)，利用 巳商品化软件 SPEN， 用精馏塔和换热器模块联立求解可得到静 图 1 乙烯堵螬塔疽程示意田 0中辩字为疽股号，其意义为：l一饲城抽i}l流 态模拟结果。 2--加科流 3， ～‘ 中闻按热流；5一塔底产 i}l 花：6～ 乙烯产品流；7～塔顶产 出流 用理论板模拟结果，冬流股位置如裘 l所示。模拟值与设计值相比较，主萼数 误差(相对)小于1， 维普资讯 ●4蚰 · 对各种不同工况进行模拟，对 乙烯浓度在塔中的分布情况进行分析比较，可知此塔的灵 敏扳为69、70饭。 表 1 理论板数及各段物流位置 m可 2 精馏塔动态模型及其求解 2．1 基本假设 ①塔压恒定 ：在整个动态过程E塔压不变 ；④整个动态过程 中分凝器、 再沸器 和 旁路 换热器的液存量不变，压力不变；④忽略汽相蓄存量；④瞬间建立汽一液平衡，用液相Mar— phm 效率关系式表这板效率；⑤用F~ancls堰方程表示水力学特性； ⑥忽略塔的热损失及塔 板本身热容；⑦忽略分凝器 、再沸器和旁路换热器的热传递动态过程 。 2．2 动态摸型 (1)总物料衡算 L，一i+ fi—Lf— ，+F ，i+FL，一SLf—SV， (1) (2)组分 i的物料衡算： = L x ，一。 +y，+ y ，。