1. 研究目的与意义
芳烃歧化单元重芳烃塔主要分离Ｃ9芳烃和重芳烃，物料通过重芳烃塔可以分离出高纯度的产品。
甲苯歧化与Ｃ9芳烃烷基转移工艺是大型制苯装置中重要的工艺过程之一，其目的是将直接用途较少、相对过剩的甲苯和Ｃ9芳烃转化成用途广泛但供应不足的苯和对二甲苯。
随着二甲苯用量的上升，在1960年末期相继开发出了可以同时增产二甲苯的甲苯歧化和烷基转移技术。这个反应为可逆反应，根据使用催化剂、工艺条件、原料的不同而有不同的工艺过程。
2. 课题关键问题和重难点
⑴课题关键问题：
①首先要熟悉工艺流程、主要控制参数和产品质量要求。
②必须熟悉Aspen Plus软件的使用方法。
3. 国内外研究现状（文献综述）
芳烃是重要的基本有机化工原料，其中以BTX（苯、甲苯和二甲苯）等尤为重要，广泛用于合成纤维、合成树脂和合成橡胶工业中，同时它们还是合成洗涤剂、炸药、染料、农药等工业的重要原料，在现代国民经济中有着极其重要的地位和作用[1]。甲苯歧化和Ｃ9芳烃烷基转移是大型芳烃联合装置中重要的工艺过程之一，其目的是将直接用途较少、相对过剩的甲苯和Ｃ9芳烃转化成用途广泛但供应不足的苯和对二甲苯。
芳烃歧化与烷基转移反应的实质是芳烃侧链烷基基团在芳环之间的移动和重排。一般而言，芳烃歧化反应则是烷基侧链从一个烷基取代芳烃化合物转移到另一个相同的化合物的芳环上，生成两个不同的芳烃分子，与此类似，烷基转移反应指一个烷基侧链在两个不同的芳烃分子之间转移，产生两个新的芳烃化合物分子，芳烃歧化反应是烷基转移反应的一种特殊形式。
歧化及烷基转移单元重芳烃塔因实际作为闪蒸塔使用，该塔压力视系统压力而定，调节余地不大，塔顶没有回流，塔底重沸器热源温位较低，调节余地较小，因此重芳烃塔调节手段不多。杨明辉[2]根据操作经验，采取了物料平衡控制取代能量平衡控制的优化方案，取得了良好效果。
化工流程模拟通过计算机模拟实际化工生产过程，得到完整的物料平衡和热量平衡数据[3]。化工流程模拟主要代表有Aspen Plus系统[4]，有麻省理工学院开发，广泛应用在化工、环保、冶金、节能、炼油等工业领域。包括模拟、优化、灵敏度分析及系统综合等。具有以下特点：拥有一套完整单元操作模型；提供灵活的数据回归系统，同时物性常数估算系统能通过输入分子结构及易测性质，估算短缺的物性参数。
通过阅读大量文献可知：利用Aspen Plus流程模拟软件，建立芳烃装置中甲苯歧化或烷基转移单元精馏部分模型，利用模型对各精馏塔进行综合分析，在各大产品指标达标前提下，降低装置能耗，提升装置经济效益。
表1某芳烃装置歧化/烷基转移
单元模拟计算结果对比[5]
设备 | 项目 | 结果对比 | |
标定值/实际值 | 模拟计算值 | ||
汽提塔 | 塔顶温度/℃ | 122.2 | 122.2 |
塔底温度/℃ | 218.5 | 216.1 | |
回流量/(t/h) | 46.9 | 48.0 | |
塔底非芳烃含量，% | 0.01 | 0.00 | |
苯塔 | 塔顶温度/℃ | 90.8 | 90.7 |
塔底温度/℃ | 149.4 | 149.8 | |
回流量/(t/h) | 128.7 | 130.0 | |
苯塔温差/℃ | 4.00 | 5.78 | |
甲苯产品纯度，%（质量分数） | 99.98 | 99.96 | |
甲苯塔 | 塔顶温度/℃ | 186.6 | 185.9 |
塔底温度/℃ | 234.4 | 231.9 | |
甲苯塔温度/℃ | 1.85 | 3.47 | |
回流量/(t/h) | 219.6 | 216.2 | |
甲苯产品纯度，%（质量分数） | 99.89 | 99.76 | |
重芳烃塔 | 塔顶温度/℃ | 180.4 | 178.8 |
塔底温度/℃ | 239.5 | 238.1 |
应用Aspen Plus流程模拟软件，可以较好的模拟芳烃装置歧化/烷基转移单元，通过模拟计算，可以诊断和把脉装置的生产运行状态，判断装置是否处于优化状态下进行，不优化时提出操作优化方案和改造建议，在降低装置能耗和提高经济效益的同时，也提高了芳烃装置的精细化水平。
参考文献：
[1]孙宗海.瞿国华.张漆芳编著,石油芳烃生产工艺与技术[M].北京：北学工业出版社.1986.
[2]杨明辉.重芳烃塔的工艺控制优化[J].石化技术.2010.17(3):17-20.
[3]陈新志.赵倩.钱超.基于Aspen-Plus的化工热力学[I]纯物质均相性质计算[J].化工高等教育.2011,28(5):80-84.
[4]郝刚.Aspen Plus在CPG气体分离塔校核中的应用.中国造船.2008,增刊2:454-473.
[5]王乐.王建平.芳烃联合装置模拟与优化（Ⅲ）甲苯歧化/烷基转移单元的模拟与优化.中外能源.2013,18(12).
4. 研究方案
课题是制苯装置重芳烃塔模拟及极限负荷预测，因此首先要查找与其相关的外文文献，在对课题有了一定的印象后，开始查找制苯装置重芳烃塔模拟及极限负荷预测工艺资料，熟悉其工艺流程、主要控制参数和产品质量要求，绘制带控制点的工艺流程图。用 Aspen Plus软件建立制苯装置重芳烃塔模拟及极限负荷预测的基础模型，对模型进行分析，找出产品质量、产量、能耗的主要影响因素，根据分析的结果优化内容，完成最终模型。
5. 工作计划
至1月1日： 查找关于制苯装置重芳烃塔模拟及极限负荷预测相关的外文文献，撰写任务书。
1月4日至1月8日：完成任务书，撰写开题报告。
1月11日至1月15日：完成制苯装置重芳烃塔模拟及极限负荷预测开题报告。
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