Aspen Plus模拟计算软件在氯化氢吸收与解析化工设计中的应用

王宏宾(神华准能资源综合开发有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300)

Aspen Plus模拟计算软件在氯化氢吸收与解析化工设计中的应用

王宏宾(神华准能资源综合开发有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300)

氯化氢的吸收与盐酸的解析化工过程设计需要大量物性参数和模型计算，应用工程软件高效的完成过程模拟和计算可节省大量时间、资金和人力。本文综述了Aspen Plus模拟软件在氯化氢吸收与解析化工设计中的应用，就化工过程模拟方法进行了探讨。

Aspen Plus;氯化氢;吸收;解析

Aspen Plus工程软件是集物性分析、单元设备模型和流程模拟于一体的通用计算软件[1]，该软件具有丰富的物性数据系统和适用于不同场合的物性方法，为科学研究、工业设计和生产管理等提供可靠的理论依据。

盐酸和氯化氢气体是重要的化工产品，广泛用于石油化工、冶金、制药等行业。近年来随着氯碱、有机硅、稀土等行业快速发展，生产过程中副产大量低浓度的盐酸，且盐酸中含有机物、杂质离子等而无法直接使用，因此，通过解析工艺将副产盐酸生成高附加值的氯化氢气体，成为该类盐酸主要的利用途径。本文就基于Aspen Plus模拟软件在氯化氢吸收与解析化工设计中的应用进行综述和探讨。

1 氯化氢吸收制备盐酸工艺流程模拟

1.1 氯化氢吸收工艺描述

氯化氢吸收制备盐酸通常采用多级吸收工艺，其中多级填料塔串联使用，氯化氢气体则顺次进入多级填料吸收塔进行盐酸吸收，新鲜水从最后一级塔顶部注入，每级塔底采出部分稀酸返回前一级塔顶作为吸收液。

1.2 Aspen Plus模拟计算

Aspen Plus模拟计算氯化氢吸收制备盐酸时填料吸收塔是主要模块，其模拟选用RadFrac模型，该模型属于一个严格模型，主要用来模拟两相或三相体系的精馏、吸收等类型操作。模拟流程如图1所示。选用ELECNRTL物性方法，灵敏度分析法研究工艺参数的变化对系统计算结果的影响。输入初始进料条件及设计规定，对装置运行结果进行模拟计算。

缪晖[2]等用Aspen Plus模拟了1000 Kt/a Deacon工艺中氯化氢吸收塔的设计，在输条件为：塑料鲍尔环散堆填料规格为Φ38mm×3mm，温度80℃，压力0.285 MPa，塔高4.0 m，塔径2.34 m，吸收剂流量为10.379 t/h，计算得到氯化氢的吸收率达到80%，能够满足设计要求。杨紫琪[3]等对改良西门子法尾气中氯化氢回收工艺进行了模拟，采用灵敏度分析方法研究了体系中各操作参数对氯化氢吸收效果的影响，进而获得优化的操作参数。计算结果表明：吸收剂的初始温度对氯化氢吸收效率影响最大，吸收剂的流量影响次之，混合气进塔的温度影响较小。

2 盐酸解析制备氯化氢工艺流程模拟

2.1 盐酸解析工艺描述

盐酸解析是将盐酸预热后送至解析塔，经过再沸器加热后的气液混合物在解析塔底沸腾，含高浓度HCl的蒸汽在解析塔内上升并与塔顶喷淋而下的盐酸进行传热传质，利用蒸汽的潜热使盐酸中的HCl解析出来，气体再经过冷凝器冷却脱水，获得高纯度氯化氢气体[4]。

2.2 Aspen Plus模拟计算

Aspen Plus模拟盐酸解析制备氯化氢气体流程，选用塔RadFrac模型，Flash2模块模拟计算分离出的氯化氢气体和水，Heater模块模拟计算冷凝氯化氢气体中的水，模拟流程如图2所示。物性方法选用PR[5]、NRTL[6]。采用灵敏度分析法研究工艺参数的变化对系统计算结果的影响。输入初始进料条件及设计规定，对装置运行结果进行模拟计算。

马海龙[5]等模拟了以氯化钙为萃取剂条件下的低浓度盐酸解析工艺，选用PR物性方法，在计算物料平衡和能量平衡的基础上，分析了冷冻温度对氯化氢气体品质的影响，结果表明，该工艺优化后的冷冻温度为-22℃，较常规冷冻温度调高了39℃，有利于节能。吴莹莹[6]等提出一种稀盐酸中回收氯化氢的分壁式萃取精馏工艺，采用浓硫酸作为萃取剂，采用软件灵敏度分析工具对原料进料位置、萃取剂进料位置、回流比进行了优化，与常规萃取精馏工艺进行了比较，结果表明：在满足分离要求前提下，分壁式萃取精馏工艺能耗更低和设备投资更小，再沸器和冷凝器负荷分别降低了14.2 %和15.4 %，并且比常规萃取精馏工艺节省了一个精馏塔的相关附属设备。

图1 Aspen Plus氯化氢吸收模型图[2]

3 结语

本文对Aspen Plus软件模拟在氯化氢吸收与解析化工设计中的应用进行了综述。软件模拟选择合适的单元操作模型如：Flash2、Heater和RadFrac，选择合适的物性方法如：ELECNRTL、PR和NRTL，利用灵敏度分析工具研究工艺参数的变化对系统运行结果的影响，进而获得优化的操作参数。通过将计算机模拟引用到实验研究和工业生产中，可以完成复杂的计算工作和预测装置的运行结果，节约了实验时间和实验经费，对实际生产具有良好的指导意义。

[1]孙兰义.化工流程模拟实训—Aspen Plus教程[M].北京：化学工业出版社,2012：1-3.

[2]缪晖,赵桂新,马斌全.100kt/a Deacon工艺中氯化氢吸收塔的设计[J].化学世界,2015,56(11)：653-655.

[3]杨紫琪,张博.改良西门子法尾气回收中影响氯化氢吸收因素的模拟分析[J].化工时刊,2016,30(7)：24-25.

[4]邓芝强.盐酸解析工艺路线的比较[J].广州化工,2012,40(18)：122-124.

[5]马海龙,贾小平,项曙光.用Aspen软件模拟计算HCI回收[J].化学工业与工程技术,2008,29(5)：16-19.

[6]吴莹莹，邬慧雄，屈艳莉.稀盐酸中回收氯化氢的分壁式萃取精馏工艺[J].化学工程,2015,43(10)：69-72.

图2 盐酸解析产氯化氢气体模型图[5]