pro模拟软件在煤焦油蒸馏装置改造中的应用

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1、2010年10月2010年湖南科技论坛——低碳绿色化工技术论文集171Pro/II模拟软件在煤焦油蒸馏装置改造中的应用杨培志李代玉（长岭炼化岳阳工程设计公司湖南岳阳414000）摘要：通过应用Pro/II模拟软件,模拟了云南某厂煤焦油蒸馏装置，与实际生产数据进行了对比分析。文章简要介绍了模拟煤焦油蒸馏装置热力学方法的选用，并通过模拟模型，对装置的改造设计进行了优化，以达到节能降耗的目的。关键字：煤焦油流程模拟精馏分离1前言煤焦油是煤炭干馏和气化过程中获得的重要炼焦副产品，其产量约占炼焦煤的4%。煤炭干馏和气化过程主要应用于

2、焦炭生产、化工合成原料（主要包括合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液体燃料）、工业燃气或民用煤气等。我国是焦炭生产大国，焦炭产量占世界焦炭产量的40%左右[1]，近年来，随着炼钢业的快速发展，我国的焦炭需求逐年上升；农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力，世界人口不断增长给粮食供应带来巨大压力，而使用化学肥料是农业增产的有效途径，氮肥行业是我国合成氨产业发展的支柱，氮肥行业合成氨消费量占合成氨消费总量的87%。随着我国焦炭需求及合成氨消费量的不断上升，煤炭干馏和气化过程将会进一步得到应用，煤焦油产量也必

3、将随之不断增加[2]。云南某化工厂现有3万吨/年的煤焦油连续蒸馏装置，可以将煤焦油分离成轻油，中油，洗油，重油4个产品。现该厂新增一套副产煤焦油3万吨/年的合成氨装置，因此，拟对原有煤焦油连续蒸馏装置进行升级改造，改造内容如下：（1）适应6万吨/年的煤焦油处理能力。（2）优化换热流程，达到节能降耗的目的。（3）减少常压塔底汽提蒸汽量，降低含油污水排放。2改造设计过程2.1煤焦油蒸馏流程简介及模拟流程模型的建立2.1.13万吨/年的煤焦油连续蒸馏装置流程简介3万吨/年的煤焦油连续蒸馏装置工艺流程示意图见图1，如图所示,含水约

4、3%的煤焦油进入煤焦油-重油换热器与常压塔底重油换热，然后再进入煤焦油加热器用蒸汽加热至120℃进入脱水塔，脱水塔顶油气冷却至40℃后进入分液罐进行油水分离。脱水塔底含水＜0.5%煤焦油进入常压炉(F-101)加热至355℃后进入常压塔进行分馏。常压塔顶油气经冷却至40℃进入回流罐，一路作为T-102塔顶回流，另一路作轻油产品出装置，中油自第10层塔板抽出后冷却至40℃出装置，洗油自第28层塔板抽出后出装置，常压底重油换热冷却至80℃作为产品出装置，煤焦油原料性质见表1。2010年10月2010年湖南科技论坛——低碳绿色化

5、工技术论文集171图1煤焦油连续蒸馏装置工艺流程示意图Fig.2.1Flowdiagramoftaroilcontinuousdistillationplant表1煤焦油原料性质Table2.1Taroilproperty项目性质项目性质密度，(20℃)/kg.m-3966.9残炭，%2.78凝点/℃24灰分，%0.179粘度(50℃)/mm2.s-17.194水分，%6.5总N，%0.96组成，烷烃18.97总S，%0.95%烯烃13.98H，%9.66芳烃/C，%77.33胶质29.64H/C(原子比)/沥青质馏程/℃

6、HK～10%135～206苯不溶物37.4120～30%226～241金属/μg.g-1Ca17640～50%260～285Fe15560～70%310～347Al75.480～90%380～425Na16.8KK/K14.1350℃馏量，％72Mg10.62.1.2模拟流程模型的建立利用基于稳态模拟的大型流程模拟软件Pro/II建立流程模型，并将模型用于改造设计。模拟中分别采用Pro/II推荐的BK10、PR、GS等热力学方程对装置进行模拟计算，模拟过程中以现场数据为基础规定了各侧线产品及塔顶塔底产品的流量及馏程。在相同

7、操作压力下把模拟结果中温度与实际温度数据进行比较，结果见表2。2010年10月2010年湖南科技论坛——低碳绿色化工技术论文集171表2热力学方程对模拟数据的影响Table2.2Thermodynamicsequationaffectiononthesimulationdata项目生产数据GS方程PR方程BK10方程脱水塔进料温度/℃120120120120脱水塔底温度/℃109113114108常压塔进料温度/℃355355355355常压塔顶温度/℃157146145143常压中油出口温度/℃213205204203常

8、压洗油出口温度/℃274274273272常压塔底温度/℃327326325322由表2可以看出，各热力学方程对流程都能做出较好的模拟，温度差别不大，其中BK10模拟数据最接近脱水塔实际生产数据，而GS方程模拟数据最接近常压塔的实际生产数据，所以模拟中对2塔分别采用不同的热力学方程。其中液相密度的计算都