氯乙烯精馏过程Aspen模拟_韩飞
第43卷第7期2014年7月
应用化工Vol．43No．7Jul．2014
Applied Chemical Industry
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近些年来，随着工业和经济的发展，市场对聚氯
应用范围也在逐步提乙烯（PVC ）的需求快速增加，
高，国内的PVC 产量已经逐渐不能迎合市场的需
［1］
而改良生产PVC 的装置成为一个可行的突破求，口
［2］
是非常关键的一个过程
论不同的热力学模型，用了很多不同的化工流程模拟软件，做了精馏塔物料衡算及精馏塔热量的衡算
［4-7］
做出研究分析。
本文将以化工过程模拟软件Aspen Plus 为工
研究氯乙烯分离工艺，建立粗氯乙烯的流程模拟具，系统
［8-9］
1
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摘
优化到0．9。
应用技术
要：运用化工流程模拟软件Aspen Plus 对氯乙烯精馏装置低沸塔和高沸塔的操作变量进行灵敏度分析。结果
显示，低沸塔进料位置在第二块板时比之前第八块板可以得到更高纯度的馏出液，低沸塔馏出比由0．25优化到0．3，回流比由0．5优化到0．8。高沸塔最终优化结果为第四块板进料，馏出比从0．93优化到0．95，回流比从0．8关键词：氯乙烯精馏；模拟；优化中图分类号：TQ 014
文献标识码：A
文章编号：1671－3206（2014）07－1356－03
Abstract ：Though Aspen Plus software ，the analysis of operating variables ’sensitivity about vinyl chloride distillation device shows that ：as for low boiling tower ，feeding in second plate can get higher purity than the eighth plate ；distillate ratio should be optimized from 0．25to 0．3；reflux ratio can be improved from 0．5to 0．8．While ，high boiling tower ’s results shows that ：feeding in the fourth plate is optimal ，distillate ratio should rise from 0．93to 0．95and reflux ratio from 0．8to 0．9．Key words ：vinyl chloride distillation ；simulation ；optimization
［10］
算的物性的精确度，甚至会影响到模拟结果的精确程度。Aspen Plus 软件提供的有通用化学方程（UNIQUAC ）、有规双液方程（NＲTL）以及威尔逊方
。在生产PVC 的时候，尤其是氯乙烯的精馏，
［3］
，可极少有人对操作参数是否会影响整个系统
。分析讨论操作参数是否会影响整个系统。
精馏塔的模拟分析
恰当的选择一个热力学模型，可以大大提高计
04-0205-15收稿日期：2014-修改稿日期：2014-基金项目：陕西省自然科学基金（2013gm5013）
作者简介：韩飞（1991－），男，陕西西安人，长安大学在读硕士研究生，师从王虎教授，从事工程力学的研究。电话：
[1**********]，E －mail ：674623368@qq．com 通讯联系人：王虎，长安大学理学院教授，主要研究工程力学。
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氯乙烯精馏过程Aspen 模拟
韩飞
（长安大学理学院，陕西西安710064）
The distillation process of vinyl chloride
simulated by Aspen
HAN Fei
（College of Science ，Chang ’an University ，Xi ’an 710064，China ）
程（Wilson ）。该体系的分离模拟计算，以上3种模
型都适用，而利用NＲTL模型计算的结果最佳。
表1
Table 1
低沸塔及高沸塔输入数据The input data of low boiling tower and
high boiling tower
低沸塔36Partial-Vapor Kettle 0．50．2580．2
高沸塔30Total Kettle 0．80．9320．2
。以往的科学家为了讨
项目塔板数/块冷凝器再沸器回流比馏出物与进料比进料位置/块冷凝器压力/MPa
图1为氯乙烯精馏工艺流程简图
。
Fig．1
图1精馏塔工艺流程图
The process flow diagram of distillation column
粗氯乙烯首先进入低沸塔（T1），从塔釜输出经缓冲槽（B ）进入高沸塔（T2）。进料液中VC 摩尔分2-二氯乙烷（EDC ），摩尔数为98．76%；重组分为1，
分数为0．53%；轻组分为乙炔（C 2H 2），摩尔分数为0．11%；其余为水。其中C 2H 2等低沸点杂质通EDC 等高沸点杂质经高过T1首先从塔顶被采出，
沸塔从塔釜吸收，最后精VC 由高沸塔塔顶产出。使用Aspen Plus 中的灵敏度分析模块，可以方便的确定过程对关键操作变量和设计变量的对应关系。其中涉及到的灵敏度参数有回流比Ｒ、馏出比D /F以及进料位置F 。1．11．1．1
低沸塔灵敏度分析
馏出比和塔顶氯乙烯摩尔分数的关系
由
图3低沸塔馏出比和塔釜氯乙烯摩尔分数的关系曲线
Fig．3Ｒelationbetween distillate to feed ratio and VC content
at the tower bottom for the low-boiler tower
图2可知，随着馏出比的增加，塔顶氯乙烯摩尔分数快速上升，并在0．3处达到最高，之后氯乙烯含量趋于稳定，不再增加
。
1．1．3回流比Ｒ规定塔板数和进料位置，回流比
增加，将导致塔釜温度降低影响塔底产品的纯度；减
会导致气液相间传质推动力减小，无法小回流比Ｒ，
保证产品质量，低沸塔选定在第二块板进料，对冷凝
最佳回流比为器再沸器换热量的灵敏度分析表明，
0．8。
1．1．4进料位置F 随着进料板的位置下降，塔釜VCM 含量逐渐增加，塔顶VCM 含量逐渐减小，但再
在保证塔釜出料纯度沸器热负荷逐渐增加。因此，
的前提下，尽量降低低沸塔的操作费用，选择在第二块塔板进料是最合适的。1．2高沸塔灵敏度分析
1．2．1D /F和高沸塔塔顶氯乙烯摩尔分数关系见图4
。
图2低沸塔馏出比和塔顶氯乙烯摩尔分数的关系曲线Fig．2Ｒelationbetween distillate to feed ratio and VC content
at the tower top for the low-boiler tower
1．1．2馏出比和塔釜出料氯乙烯摩尔分数的关系
见图3。
由图3可知，随着馏出比增加，塔釜VC 的摩尔D /F=0．3时达到最大值，分数短暂的上升，然后随着D /F的增大而不断减小。故馏出比0．3时为最佳
。
图4高沸塔馏出比和塔顶氯乙烯摩尔分数的关系曲线
Fig．4Ｒelationbetween distillate to feed ratio and VC content
at the tower top for the high-boiler tower
由图4可知，馏出比的增加导致塔顶纯度先线性增加，在D /F0．95时达到最大值，之后下降。故而最佳馏出比取0．95。
1．2．2高沸塔回流比回流比增加，塔顶VCM 纯度提高，塔釜出料VCM 含量逐步降低，相应的再沸器和冷凝器的换热量也逐渐增大。但回流比大于0．9之后，塔顶出料VCM 纯度变化不大，而冷凝器和再沸器负荷增加较多。考虑到减少高沸塔的操作费用，选取0．9作为最佳回流比。1．2．3
塔顶氯乙烯浓度在进料位置大于第四块板以后趋于稳定，且在第四块板处
高沸塔进料位置
低沸塔进料位置在塔进行了模拟分析。结果表明，
第二块板时最佳，馏出比由0．25优化到0．3，回流比由0．5优化到0．8；高沸塔优化为第四块板进料，馏出比从0．93优化到0．95。回流比从0．8优化到0．9。参考文献：
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达到最大，故取第四块板为高沸塔进料位置。
2模拟优化结果
模拟优化结果见表2。
表2
Table 2
低沸塔及高沸塔优化结果Low boiling tower and high tower ’s
optimization results
优化前80．250．520．930．8
优化后20．30．840．950．9
项目
低沸塔进料板位置/块
低沸塔馏出比低沸塔回流比高沸塔进料板位置/块
高沸塔馏出比高沸塔回流比
3结论
应用Aspen Plus 对氯乙烯精馏的低沸塔和高沸
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