[发明专利]二甲苯精馏装置的能量系统的优化方法和优化系统

说明书

本申请提供一种二甲苯精馏装置的能量系统的优化方法和优化系统，精馏装置包括主塔和多个子塔。该优化方法包括如下步骤：搭建换热网络模型，换热网络模型包括每个子塔的再沸器的热负荷值、主塔的进料的热负荷值、主塔供给至多个子塔再沸器的热量和主塔供给至主塔的进料的热量之间的能量关系；以多个子塔和主塔的塔顶和塔底的关键组分浓度、换热网络模型中的能量关系和二甲苯纯度为约束条件，并以精馏装置的能耗最小为目标函数，求解满足目标函数的每个子塔的回流比和主塔的回流比。本申请的优化方法在满足对塔顶和塔底关键组分浓度、换热网络模型中的能量关系和二甲苯纯度要求的同时，获得使精馏装置的能耗最小的各个子塔和主塔的回流比。

技术领域

本申请主要涉及化学工程领域，具体地涉及一种二甲苯精馏装置的能量系统的优化方法和优化系统。

背景技术

对二甲苯是重要的有机化学原料，主要用于合成对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯。对苯二甲酸与乙二醇反应得到的聚酯性能优异，广泛应用于纤维、胶片和树脂的制备，是一种十分重要的合成纤维和塑料原料。随着我国纺织工业的快速发展，近年来市场对对二甲苯的需求持续攀升。

二甲苯的工业化生产是通过二甲苯精馏装置实现的，其工艺流程复杂且能耗高。二甲苯生产要经历歧化及烷基转移、二甲苯精馏、吸附分离、异构化等一系列工艺转化过程，每个工艺过程又是在相对独立的装置中进行的，这些工艺流程复杂且消耗大量的能量。其中，二甲苯塔作为主塔，是整个精馏装置中的核心精馏设备，除了给下游子塔提供原料以外，整个精馏装置的热集成也是以二甲苯塔为核心。二甲苯塔塔底再沸器由加热炉集中供热，其塔顶、塔底物料还可用于给精馏装置中的子塔提供热源。

所以，如何调整主塔和子塔的回流比以使整个精馏装置的能耗最小是亟待解决的问题。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种二甲苯精馏装置的能量系统的优化方法，该优化方法通过调整主塔和子塔的回流比使整个精馏装置的能耗最小。

本申请为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种二甲苯精馏装置的能量系统的优化方法，所述精馏装置包括主塔和多个子塔，所述方法包括如下步骤：搭建换热网络模型，所述换热网络模型包括每个所述子塔的再沸器的热负荷值、所述主塔的进料的热负荷值、所述主塔供给至所述多个子塔再沸器的热量和所述主塔供给至所述主塔的进料的热量之间的能量关系；以所述多个子塔和所述主塔的塔顶和塔底的关键组分浓度、所述换热网络模型中的所述能量关系和二甲苯纯度为约束条件，并以所述精馏装置的能耗最小为目标函数，求解满足所述目标函数的每个所述子塔的回流比和所述主塔的回流比。

在本申请一实施例中，搭建与每个所述子塔相对应的子塔模型，每个所述子塔模型根据对应的所述子塔的回流比计算所述子塔的塔顶和塔底的所述关键组分浓度。

在本申请一实施例中，搭建所述主塔的主塔模型，所述主塔模型根据所述主塔的回流比计算所述主塔的塔顶和塔底的所述关键组分的浓度。

在本申请一实施例中，使用流程模拟软件搭建所述模型。

在本申请一实施例中，所述多个子塔包括汽提塔、苯塔、甲苯塔、重整油分离塔、邻二甲苯塔、重芳烃塔、抽余液塔、抽出液塔、成品塔和脱庚烷塔。

在本申请一实施例中，所述主塔为二甲苯塔。

在本申请一实施例中，所述换热网络模型中的所述能量关系为：所述主塔供给至所述多个子塔再沸器的热量和用于加热所述主塔的进料的热量之和与所述多个子塔的热负荷值与所述主塔的进料的热负荷值之和之间的大小关系。

在本申请一实施例中，所述每个子塔的再沸器的热负荷值计算公式为：W₁＝F_S×Q_S，其中，W₁为对应子塔的再沸器的热负荷值，F_S为对应子塔出料的摩尔流量，Q_s为对应子塔的单位摩尔流量的出料的汽化潜热。