對二甲苯模擬移動床分離過程的模擬與優(yōu)化.pdf

1、C8芳烴是由對二甲苯(PX)、鄰二甲苯(MX)、間二甲苯(OX)與乙苯(EB)組成的混合物，主要由催化重整、裂解汽油加氫及甲苯歧化與烷基化等工藝過程產(chǎn)生。其中，對二甲苯是 C8芳烴中的最為重要的同分異構(gòu)體，用于合成精對二苯甲酸與對二苯甲酸甲酯，制備聚對二苯甲酸二乙酯，生產(chǎn)聚酯纖維與工程塑料?；旌隙妆椒蛛x提純對二甲苯是芳烴聯(lián)合裝置的核心單元，基于分子篩吸附分離的模擬移動床技術(shù)是目前PX提純的主流工藝。模擬移動床分離過程是一個操作變量耦合

2、性強(qiáng)，工藝機(jī)理復(fù)雜的非線性系統(tǒng)工程，對二甲苯模擬移動床吸附分離過程的建模、仿真及優(yōu)化的研究，對工藝的設(shè)計(jì)與操作具有重要的指導(dǎo)意義。
　　以對二甲苯模擬移動床分離過程機(jī)理模型為基礎(chǔ)，自主編程建立四區(qū)對二甲苯模擬移動床分離過程的穩(wěn)態(tài)模型（TMB）與動態(tài)模型（SMB）。通過數(shù)值仿真考察工藝操作參數(shù)與吸附劑失活對分離效果的影響，結(jié)果表明純度與收率對切換時間與循環(huán)流量的變化較為靈敏，Ⅱ區(qū)的回流比（抽取液流量的變化）能有效調(diào)節(jié) PX純度與收率

3、的權(quán)衡關(guān)系。吸附劑飽和吸附量下降引起的失活，導(dǎo)致 PX收率與產(chǎn)率明顯降低，分離效果惡化。
　　七區(qū)對二甲苯模擬移動床分離工藝，耦合了吸附床層塔頂格柵，床層與旋轉(zhuǎn)閥間輸送管路及兩塔間循環(huán)管路死體積模型，數(shù)值模擬分析死體積對分離效果的影響。結(jié)果顯示床層與旋轉(zhuǎn)閥間管路內(nèi)殘留的原料液導(dǎo)致產(chǎn)品PX純度嚴(yán)重下降。七區(qū)工藝引入一次管路沖洗與二次管路沖洗流股，確保PX的純度與收率達(dá)到生產(chǎn)要求。參數(shù)分析表明fHo=1.1，fX=1.4時，PX純度維

4、持在99.9％，收率增加0.14%，同時解吸劑消耗增加0.77%。引入三次管路沖洗流股，移除殘留于管路中的貧PX液體，可進(jìn)一步提高PX的產(chǎn)率， fTF=0.9時，PX產(chǎn)率增加0.85kg/m3.hr-1，年增產(chǎn)2682噸PX，PX收率提升明顯。
　　在所建立的子模型及其伴隨求解的靈敏度分析基礎(chǔ)上，采用簡約空間的序貫二次規(guī)劃法(r-SQP)，以PX產(chǎn)率最大化與PDEB溶劑消耗最小化為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化四區(qū)與七區(qū)對二甲苯模擬移動床工藝操作