燃料乙醇精餾工段的工藝、控制方案設(shè)計(jì)與節(jié)能研究.pdf

1、燃料乙醇是汽油的非常重要的添加能源，作為可再生能源，可以在不對(duì)原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)做任何改動(dòng)的前提下直接使用，具有非常好的使用價(jià)值和發(fā)展前景。本文針對(duì)燃料乙醇生產(chǎn)的精餾工段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，確定三塔三差壓精餾的工藝方案，針對(duì)粗塔(C31101)、精塔(C31102)、二精塔(C31103)進(jìn)行模擬計(jì)算。首先確定了工藝方案和采出要求，通過(guò)Aspen Plus模擬計(jì)算得到三塔操作的參數(shù)，將穩(wěn)態(tài)模擬轉(zhuǎn)化為Aspen Dynamic動(dòng)態(tài)模擬，對(duì)三塔進(jìn)行控制

2、方案設(shè)計(jì)，最后對(duì)工藝方案的三塔三差壓精餾節(jié)能方案進(jìn)行計(jì)算，主要結(jié)論如下:
　　由于燃料乙醇精餾工段處理的主要物質(zhì)為乙醇(EtOH)和水(H2O)，通過(guò)查閱文獻(xiàn)，得到EtOH-H2O汽液平衡的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)此進(jìn)行熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)。通過(guò)物性方法選擇樹(shù)可知，適合EtOH-H2O的熱力學(xué)方法有NRTL、Wilson及UNIQUAC模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)三種物性方法進(jìn)行擬合，利用Aspen Plus提供的Data Regression模塊回歸三

3、者的二元交互參數(shù)并進(jìn)行對(duì)比，NRTL模型偏差較小，因此，采用NRTL模型對(duì)三塔進(jìn)行模擬計(jì)算。
　　由于乙醇和水形成共沸物，越接近共沸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的回流比越大，能耗越高，因此通過(guò)對(duì)C31103塔和分子篩的能耗匯總，計(jì)算C31103項(xiàng)采出EtOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90％～92％時(shí)總能耗最小，對(duì)燃料已經(jīng)精餾工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)塔釜加熱介質(zhì)的要求設(shè)計(jì)三塔三差壓精餾方案的三塔壓力。根據(jù)差壓精餾能量匹配要求，確定10萬(wàn)噸/年燃料乙醇生產(chǎn)精餾工段C31101塔

4、頂采出量為14644kg/h，側(cè)采量為62240kg/h。
　　利用軟件的靈敏度分析功能確定C31101的操作條件為:進(jìn)料位置為第5塊板，側(cè)采位置為第14塊板，低回流比，在此基礎(chǔ)上提出C31101塔塔頂采出與側(cè)采比例控制方案，確定靈敏板為第15塊板，分析進(jìn)料量及進(jìn)料組成擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，結(jié)果表明此方案可以控制操作穩(wěn)定并保證C31102和C31103塔進(jìn)料量和組成的穩(wěn)定。
　　對(duì)C31102、C31103塔進(jìn)行模擬，首先確定操作

5、條件:C31102進(jìn)料位置為第43塊板，塔頂餾出量為4550kg/h，回流比2.2; C31103進(jìn)料位置為第58塊板，塔頂餾出量為10321kg/h，回流比1.57，在此基礎(chǔ)上對(duì)兩塔提出回流量控制和回流比控制兩種方案，確定靈敏板均為第64塊板，分析進(jìn)料量及進(jìn)料組成擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，結(jié)果表明，回流比控制方案可以很好的保證操作穩(wěn)定，可以達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量基本不受干擾影響。
　　針對(duì)精餾能耗較高的現(xiàn)狀，對(duì)三塔三差壓工藝換熱狀況進(jìn)行分析，只加熱