[21]。所以要選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)的回流比既能滿足產(chǎn)品純度要求又能在經(jīng)濟(jì)上可以接受。在Radfrac模塊中進(jìn)行設(shè)計(jì)模擬，由于回流比對(duì)塔頂?shù)姆蛛x效率有較大的影響，因此，在設(shè)計(jì)規(guī)定的基礎(chǔ)上，通過(guò)靈敏度分析做出塔頂己二腈摩爾分?jǐn)?shù)隨回流比的變化圖：圖4-2己二腈純度和熱負(fù)荷隨回流比變化關(guān)系圖從圖4-2可以看到己二腈純度隨著回流比的增大而增大，但是在0.7時(shí)趨勢(shì)開(kāi)始變緩之后幾乎不變，冷凝器和再沸器的熱流量隨回流比的增加而增加也即意味能源費(fèi)用的增加。之后再增加回流比會(huì)導(dǎo)致能源的消耗。且考慮實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，回流比過(guò)大反而會(huì)增加塔的成本，設(shè)計(jì)之初就是在保證較高產(chǎn)品純度同時(shí)降低能耗，因此最終確定回流比為0.7。4.3進(jìn)料位置的優(yōu)化在同等條件下進(jìn)料位置不同將會(huì)對(duì)塔板的分離效果產(chǎn)生影響。不同的精餾效果導(dǎo)致塔頂和塔釜的組成產(chǎn)生改變，對(duì)再沸器和冷凝器負(fù)荷也會(huì)產(chǎn)生影響。因此最佳的進(jìn)料位置能夠提高分離效率、降低運(yùn)行成本以及節(jié)約能源的消耗。在設(shè)計(jì)規(guī)定的基礎(chǔ)上，筆者通過(guò)靈敏度分析做出塔頂塔底總負(fù)荷隨進(jìn)料板位置的變化如圖4-3所示：圖4-3進(jìn)料位置與塔總負(fù)荷和塔頂己二腈質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系圖由圖4-3可知，熱負(fù)荷與進(jìn)料位置增大相差無(wú)幾，但己二腈的純度在第16塊板位置達(dá)到99.86%，在產(chǎn)品達(dá)標(biāo)的情況下其塔的熱負(fù)荷達(dá)到最低。之后，隨著進(jìn)料位置增加純度已無(wú)變化。因此取最佳進(jìn)料位置為第16塊塔板。4.4塔底采出與進(jìn)料比優(yōu)化塔底采出與進(jìn)料比對(duì)塔的分離效率有較大的影響，它決定了所需產(chǎn)品在底部流出中濃度及塔的分離效率。較高的塔底采出與進(jìn)料比可能會(huì)提高產(chǎn)品回收率，但也會(huì)可能導(dǎo)致增加更多的能耗。而較低的比率會(huì)使能耗降低，但在產(chǎn)出產(chǎn)品時(shí)會(huì)由夾帶雜質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，通過(guò)靈敏度分析做出塔頂己二腈質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨塔底采出與進(jìn)料比的變化圖：圖4-4己二腈純度隨塔底采出與進(jìn)料比變化關(guān)系圖由圖4-4可知，塔頂己二腈純度在0～0.01時(shí)呈上升趨勢(shì)，當(dāng)大于0.01時(shí)己二腈純度不在變化甚至呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明0.01時(shí)屬于塔內(nèi)己二腈純度臨界點(diǎn)，為產(chǎn)品采出的最佳值。之后再增加塔底采出與進(jìn)料比而己二腈純度變化越來(lái)越低。因此，塔底采出與進(jìn)料比最終為0.01。4.5重復(fù)優(yōu)化過(guò)程為了驗(yàn)證各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性，接下將理論塔板數(shù)25和最佳進(jìn)料塔板數(shù)位置17代入驗(yàn)證。通過(guò)靈敏度分析確定重復(fù)優(yōu)化的參數(shù)，如4-5所示：圖4-5重復(fù)優(yōu)化回流比由圖4-5得出改變總理論塔板數(shù)和進(jìn)料位置塔板數(shù)回流比為0.8時(shí)，己二腈純度可達(dá)到99.8%其塔熱負(fù)荷也在優(yōu)化結(jié)果的接受范圍內(nèi)。同樣在優(yōu)化完成也可根據(jù)得到的回流比進(jìn)一步改變塔板數(shù)、進(jìn)料位置塔板數(shù)和餾出物此類參數(shù)，在此不再贅述。從優(yōu)化過(guò)程結(jié)果得出，使用Aspenplus軟件對(duì)裝置的優(yōu)化是一個(gè)不斷嘗試探索參數(shù)的過(guò)程，在滿足純度的同時(shí)，探索塔的理論塔板數(shù)，進(jìn)料位置等關(guān)鍵參數(shù)來(lái)降低生產(chǎn)過(guò)程中的建造成本和生產(chǎn)能耗。4.5工藝參數(shù)優(yōu)化結(jié)果匯總本研究應(yīng)用Aspenplus模擬軟件，針對(duì)某石化年產(chǎn)18萬(wàn)噸丁二烯氰化法生產(chǎn)己二腈精制塔進(jìn)行了性能優(yōu)化，并通過(guò)一系列模擬和計(jì)算，找到了更為經(jīng)濟(jì)和高效的操作點(diǎn)。筆者將與未優(yōu)化時(shí)參數(shù)做一個(gè)詳細(xì)對(duì)比：表格4-1精制塔冷凝器優(yōu)化前后參數(shù)名稱單位優(yōu)化前數(shù)值優(yōu)化后數(shù)值溫度℃221.32224.285熱負(fù)荷KW-6227.93-5715.84塔底物流率Kmol/hr209.258209.32再沸蒸汽流率Kmol/hr150.666127.69再沸比/0.720.61塔底采出與進(jìn)料比/0.9896520.99表格4-2精制塔再沸器優(yōu)化前后參數(shù)名稱單位優(yōu)化前參數(shù)優(yōu)化后參數(shù)溫度C276.153278.798熱負(fù)荷KW5493.284986.91塔底物流率Kmol/hr2.188122.11436再沸蒸汽流率Kmol/hr307.781282.308再沸比/140.66133.519塔底采出與進(jìn)料比/0.01034840.01表4-3精制塔流股優(yōu)化前后參數(shù)名稱單位ADN流股優(yōu)化前參數(shù)ADN流股后參數(shù)溫度℃224.34224.29壓力Kpa1515摩爾焓KJ/kg123261123505質(zhì)量焓KJ/kg1126.21141.94摩爾熵KJ/Kmol-357.26-358.15質(zhì)量熵KJ/kg-3.26-3.31摩爾密度Kmol/cum7.347.34質(zhì)量密度Kg/cum3531.58793.81焓流量KW7166.977181.21摩爾流量Kmol/hr209.322209.32摩爾分率/0.99620.9986通過(guò)整體對(duì)比進(jìn)行分析在保證己二腈純度前提下，對(duì)精制塔性能做到了能耗優(yōu)化。優(yōu)化前冷凝器熱負(fù)荷和再沸器熱負(fù)荷：6227.93+5493.28=11721.21KW。優(yōu)化后冷凝器熱負(fù)荷和再沸器熱負(fù)荷：5715.84+4986.91=10702KW。精制塔通過(guò)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的優(yōu)化最終分離出的己二腈產(chǎn)品摩爾分率達(dá)到99.86%，塔體操作能耗降低了約9%，優(yōu)化效果明顯。

5結(jié)語(yǔ)精制塔決定了己二腈最后產(chǎn)出的合格率，是整個(gè)工藝中不可缺少的一部分，其各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)也同樣有著重要地位。本文利用Aspenplus軟件通過(guò)DWUST模塊計(jì)算和FadFrac模塊計(jì)算對(duì)某年產(chǎn)量18萬(wàn)/t丁二烯氰化法制己二腈精制塔裝置進(jìn)行模擬計(jì)算。最終通過(guò)靈敏度分析后確定操作最佳條件為塔的理論板數(shù)為25塊板，進(jìn)料位置為第16塊板通過(guò)兩個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)定得到的回流比為0.7和塔底采出物與進(jìn)料比為0.01，最終己二腈摩爾分率達(dá)到99.86%，精制塔能耗約降低9%。模擬與實(shí)際生產(chǎn)存在差別此次模擬結(jié)果僅作為實(shí)際生產(chǎn)中的參照。隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)高性能材料的需求不斷增長(zhǎng)。己二腈作為重要的化學(xué)中間體，其市場(chǎng)需求預(yù)計(jì)將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。從我國(guó)情況來(lái)看，現(xiàn)有的工藝還不滿足我國(guó)大基數(shù)人口需求，還需在進(jìn)行改良生產(chǎn)。因此，在未來(lái)的研究中，不斷尋找新的生產(chǎn)工藝，優(yōu)化現(xiàn)有的工藝并解決這些缺陷來(lái)彌補(bǔ)我國(guó)對(duì)己二腈生產(chǎn)技術(shù)的空白打破國(guó)外的壟斷。如今生產(chǎn)己二腈的方法有丁二烯氰化法、己二酸法、丙烯腈法及己內(nèi)酰胺法。但是目前最優(yōu)方法是丁二烯法，未來(lái)我國(guó)可以在丁二烯法上有更深層次的研究對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)打破國(guó)外的技術(shù)壟斷，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)己二腈生產(chǎn)工藝的研究和創(chuàng)新。參考文獻(xiàn)[1]孟迎,袁秋華,韓艷輝,郭琳,張洪武.我國(guó)己二腈的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與發(fā)展建議[J].合成纖維,2022,51(07):10-12.[2]李偉斌,孟迎,韓艷輝.我國(guó)尼龍66的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與發(fā)展建議[J].合成纖維,2021,50(08):1-3.[3]石廣雷.丁二烯氫氰化法制備己二腈工藝的研究與優(yōu)化[D].青島科技大學(xué),2017.[4]錢伯章.我國(guó)首個(gè)丁二烯法己二腈項(xiàng)目投產(chǎn)[J].合成材料老化與應(yīng)用,2022,51(06):162.[5]Grace.英威達(dá)40萬(wàn)t/a己二腈生產(chǎn)基地在上?；^(qū)正式落成[J].上海化工,2022,47(06):33.[6]屠慶華,葛凌生.國(guó)內(nèi)外己二腈行業(yè)現(xiàn)狀及競(jìng)爭(zhēng)力分析[J].化學(xué)工業(yè),2023，41(03):15-20.[7]趙國(guó)忠.己二腈生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及展望[J].化工設(shè)計(jì),2022,32(04):10-13+50+1.[8]胡月.己二腈工藝技術(shù)進(jìn)展及市場(chǎng)分析[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2023,15(33):1-3.[9]石廣雷,王文強(qiáng),段繼海,張自生.己二腈生產(chǎn)技術(shù)的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2016,35(09):2861-2868.[10]許凱,楊璐,琚裕波,潘蓉,李振虎,李超.丁二烯氫氰化法制己二腈催化劑的研究進(jìn)展[J].石油化工,2021,50(11):1174-1184.[11]劉揚(yáng).己二腈的生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場(chǎng)分析[J].河南化工,2010,27(05):30-32.[12]安紫纓.丙烯腈法合成己二腈反應(yīng)及其配對(duì)電解研究[D].大連理工大學(xué),2022.[13]郭琳,袁秋華,韓艷輝,王佳臻,胡慧敏,孟迎.己二腈市場(chǎng)現(xiàn)狀及工藝技術(shù)進(jìn)展[J].山西化工,2017,37(04):13-16.[14]趙鑫,常靜.己二酸合成己二腈技術(shù)路線[J].煤炭與化工,2020,43(10):124-126.[15]LeiDu,ZhiTaoCao,XiaoMeiWang,MeiQiWang,BaoChangSun,GuangWenChu,JianFengChen.Reactionkineticsandmechanismofadiponitrilepreparationbyadipicacidammoniation[J].ChemicalEngineeringScience,2024,290119851-.[16]石瑤.AspenPlus穩(wěn)態(tài)模擬應(yīng)用于芳烴工藝中二甲苯塔設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].中外能源,2023,28(07):66-72.[17]陳月亮,王佳兵,李曉翔,余章學(xué),秦鳳祥.基于AspenPlus軟件的尿素羰基化尾氣處理工藝研究[J].石化技術(shù),2022,29(10):12-15+101.[18]吳昊天.基于AspenPlus的氣體分餾裝置的模擬