Aspen_工業(yè)裝置流程模擬

1、1化工計(jì)算與軟件應(yīng)用化工計(jì)算與軟件應(yīng)用第五章第五章 工業(yè)裝置流程模擬工業(yè)裝置流程模擬南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏2/42第五章第五章 工業(yè)裝置流程模擬工業(yè)裝置流程模擬 化工工業(yè)裝置除了包含主要設(shè)備外，還要包含真實(shí)的管道、閥化工工業(yè)裝置除了包含主要設(shè)備外，還要包含真實(shí)的管道、閥門、管件、儀表、以及采樣、放凈、排空、連通等設(shè)施。門、管件、儀表、以及采樣、放凈、排空、連通等設(shè)施。除了主生產(chǎn)流程，還包含開(kāi)車、停車、事故時(shí)的備用設(shè)備與管除了主生產(chǎn)流程，還包含開(kāi)車、停車、事故時(shí)的備用設(shè)備與管線。所以，反映真實(shí)化工流程的管道及儀表流程圖線。所以，反映真實(shí)化工流程的管道及儀表流程圖(Piping a

2、nd Instrument Diagram，PID圖圖)看上去密密麻麻，繁復(fù)異看上去密密麻麻，繁復(fù)異常。常。實(shí)際的工藝流程圖是表示過(guò)程單元的圖標(biāo)和進(jìn)出單元的物料流實(shí)際的工藝流程圖是表示過(guò)程單元的圖標(biāo)和進(jìn)出單元的物料流線條的集合，強(qiáng)調(diào)的是化工過(guò)程中的物料流和能量流。模擬流線條的集合，強(qiáng)調(diào)的是化工過(guò)程中的物料流和能量流。模擬流程圖是描述模擬過(guò)程單元和流股信息的計(jì)算機(jī)程序模擬單元的程圖是描述模擬過(guò)程單元和流股信息的計(jì)算機(jī)程序模擬單元的集合，強(qiáng)調(diào)的是信息流。集合，強(qiáng)調(diào)的是信息流。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏3/42第五章第五章 工業(yè)裝置流程模擬工業(yè)裝置流程模擬用化工流程模擬軟件模擬一真實(shí)化工

3、流程，有可能在用化工流程模擬軟件模擬一真實(shí)化工流程，有可能在PID圖完圖完成之前，也可能在成之前，也可能在PID圖完成之后。在化工設(shè)計(jì)之初，常用圖完成之后。在化工設(shè)計(jì)之初，常用Aspen Plus軟件進(jìn)行化工流程的物料衡算與能量衡算，由此軟件進(jìn)行化工流程的物料衡算與能量衡算，由此產(chǎn)生工藝物料流程圖產(chǎn)生工藝物料流程圖(Process Flowsheet Diagram，PFD圖圖)，進(jìn)而產(chǎn)生進(jìn)而產(chǎn)生PID圖，這是設(shè)計(jì)型模擬計(jì)算。圖，這是設(shè)計(jì)型模擬計(jì)算。在對(duì)一現(xiàn)實(shí)化工流程進(jìn)行核算時(shí)，則是在在對(duì)一現(xiàn)實(shí)化工流程進(jìn)行核算時(shí)，則是在PID圖完成之后，模圖完成之后，模擬人員要從擬人員要從PID圖抽象出模擬流

4、程，要把實(shí)際的工藝流程圖轉(zhuǎn)圖抽象出模擬流程，要把實(shí)際的工藝流程圖轉(zhuǎn)化為模擬軟件中的模擬流程圖，這是核算型模擬計(jì)算。化為模擬軟件中的模擬流程圖，這是核算型模擬計(jì)算。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏4/42第五章第五章 工業(yè)裝置流程模擬工業(yè)裝置流程模擬不管是設(shè)計(jì)型模擬計(jì)算，或核算型模擬計(jì)算，模擬人員首要任不管是設(shè)計(jì)型模擬計(jì)算，或核算型模擬計(jì)算，模擬人員首要任務(wù)是充分理解基本工藝路線，明確本流程的主干與枝干，選擇務(wù)是充分理解基本工藝路線，明確本流程的主干與枝干，選擇軟件中合適的模塊、或模塊組合構(gòu)成流程，以反映流程的模擬軟件中合適的模塊、或模塊組合構(gòu)成流程，以反映流程的模擬需求。需求。對(duì)于設(shè)計(jì)型

5、模擬計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果對(duì)工藝流程的設(shè)計(jì)有重要影對(duì)于設(shè)計(jì)型模擬計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果對(duì)工藝流程的設(shè)計(jì)有重要影響。因此，模擬人員要根據(jù)工藝流程設(shè)計(jì)的原則，從技術(shù)、經(jīng)響。因此，模擬人員要根據(jù)工藝流程設(shè)計(jì)的原則，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、安全和環(huán)保等多方面進(jìn)綜合考慮，確定模擬計(jì)算的濟(jì)、社會(huì)、安全和環(huán)保等多方面進(jìn)綜合考慮，確定模擬計(jì)算的流程。流程。對(duì)于核算型模擬計(jì)算，流程是確定的，模擬人員要仔細(xì)閱讀流對(duì)于核算型模擬計(jì)算，流程是確定的，模擬人員要仔細(xì)閱讀流程圖，理解原設(shè)計(jì)思路，搞清楚原流程中各設(shè)備的功能，刪繁程圖，理解原設(shè)計(jì)思路，搞清楚原流程中各設(shè)備的功能，刪繁就簡(jiǎn)，抽象出模擬流程。就簡(jiǎn)，抽象出模擬流程。 南京工業(yè)大學(xué)

6、南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏5/425.1 混酸過(guò)程混酸過(guò)程苯硝化工藝中使用的硝化劑是混合酸，由硫酸和硝酸按一定比苯硝化工藝中使用的硝化劑是混合酸，由硫酸和硝酸按一定比例配置而成。例配置而成。在實(shí)驗(yàn)室中，可以用兩個(gè)燒杯和一根玻璃棒攪拌完成。在實(shí)驗(yàn)室中，可以用兩個(gè)燒杯和一根玻璃棒攪拌完成。在工業(yè)上，為保證混酸裝置能夠連續(xù)、穩(wěn)定、安全地生產(chǎn)，為在工業(yè)上，為保證混酸裝置能夠連續(xù)、穩(wěn)定、安全地生產(chǎn)，為循環(huán)利用硝化反應(yīng)后分離出來(lái)的稀硫酸，為減少混酸過(guò)程中產(chǎn)循環(huán)利用硝化反應(yīng)后分離出來(lái)的稀硫酸，為減少混酸過(guò)程中產(chǎn)生的生的NOx廢氣的污染，需要對(duì)混酸裝置配置較多的設(shè)備、管道廢氣的污染，需要對(duì)混酸裝置配置較多的設(shè)

7、備、管道管件、儀表等，如圖管件、儀表等，如圖5-1所示。所示。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏6/425.1 混酸過(guò)程混酸過(guò)程在圖在圖5-1中，除了硫酸、硝酸、稀硫酸儲(chǔ)罐外，還設(shè)置了混合中，除了硫酸、硝酸、稀硫酸儲(chǔ)罐外，還設(shè)置了混合酸循環(huán)罐、混合酸儲(chǔ)罐、換熱器、流體泵、氣體吸收文丘里酸循環(huán)罐、混合酸儲(chǔ)罐、換熱器、流體泵、氣體吸收文丘里設(shè)備和相應(yīng)的管道管件。設(shè)備和相應(yīng)的管道管件。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏7/425.1 混酸過(guò)程混酸過(guò)程在做物料衡算與熱量衡算時(shí)，設(shè)計(jì)人員關(guān)心的是三股原料酸在做物料衡算與熱量衡算時(shí)，設(shè)計(jì)人員關(guān)心的是三股原料酸與混合產(chǎn)品酸的流率與組成、換熱器的熱負(fù)荷

8、。因此，基于與混合產(chǎn)品酸的流率與組成、換熱器的熱負(fù)荷。因此，基于圖圖5-1的混酸過(guò)程，在用的混酸過(guò)程，在用AspenPlus 進(jìn)行穩(wěn)態(tài)過(guò)程模擬時(shí)，抽進(jìn)行穩(wěn)態(tài)過(guò)程模擬時(shí)，抽象出的模擬流程如圖象出的模擬流程如圖5-2所示。所示。模擬結(jié)束后，在滿足混合酸流率與質(zhì)量指標(biāo)的前提下，可以模擬結(jié)束后，在滿足混合酸流率與質(zhì)量指標(biāo)的前提下，可以知道各種原料酸的流率、混合酸的流率、換熱器的熱負(fù)荷，知道各種原料酸的流率、混合酸的流率、換熱器的熱負(fù)荷，由此可以編制由此可以編制PFD圖。進(jìn)一步地，可以計(jì)算管道管件尺寸、圖。進(jìn)一步地，可以計(jì)算管道管件尺寸、儲(chǔ)罐大小、換熱器選型與核算，為編制儲(chǔ)罐大小、換熱器選型與核算，為編

9、制PID圖和設(shè)備一覽表提圖和設(shè)備一覽表提供數(shù)據(jù)。對(duì)圖供數(shù)據(jù)。對(duì)圖5-2混合過(guò)程的詳細(xì)計(jì)算可看第二章的例混合過(guò)程的詳細(xì)計(jì)算可看第二章的例2-1混酸混酸過(guò)程。過(guò)程。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏8/425.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己酮是重要的有機(jī)化工原料和工業(yè)溶劑，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、環(huán)己酮是重要的有機(jī)化工原料和工業(yè)溶劑，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、油漆、涂料、農(nóng)藥和橡膠等工業(yè)領(lǐng)域，主要用于生產(chǎn)己內(nèi)酰胺油漆、涂料、農(nóng)藥和橡膠等工業(yè)領(lǐng)域，主要用于生產(chǎn)己內(nèi)酰胺和己二酸。和己二酸。工業(yè)上合成環(huán)己酮的工藝路線主要有苯酚加氫法和環(huán)己烷空氣工業(yè)上合成環(huán)

10、己酮的工藝路線主要有苯酚加氫法和環(huán)己烷空氣氧化法。其中較經(jīng)濟(jì)的工藝路線是環(huán)己烷空氣氧化法。該方法氧化法。其中較經(jīng)濟(jì)的工藝路線是環(huán)己烷空氣氧化法。該方法又分為無(wú)催化氧化法和催化氧化法（包括鈷鹽催化法和硼酸催又分為無(wú)催化氧化法和催化氧化法（包括鈷鹽催化法和硼酸催化法）。目前，工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)己酮有化法）。目前，工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)己酮有90%是通過(guò)環(huán)己烷空氣氧是通過(guò)環(huán)己烷空氣氧化法獲得的。化法獲得的。環(huán)己烷空氣氧化法生產(chǎn)環(huán)己酮的主要特點(diǎn)是低轉(zhuǎn)化率、大循環(huán)環(huán)己烷空氣氧化法生產(chǎn)環(huán)己酮的主要特點(diǎn)是低轉(zhuǎn)化率、大循環(huán)量。環(huán)己烷單程氧化的轉(zhuǎn)化率只有量。環(huán)己烷單程氧化的轉(zhuǎn)化率只有5%左右，約左右，約95%的環(huán)己烷的環(huán)己烷需

11、要通過(guò)精餾操作與產(chǎn)物（環(huán)己酮、環(huán)己醇）分離后再循環(huán)再需要通過(guò)精餾操作與產(chǎn)物（環(huán)己酮、環(huán)己醇）分離后再循環(huán)再利用，這種工藝將導(dǎo)致較大的分離能耗成本，因此該分離工序利用，這種工藝將導(dǎo)致較大的分離能耗成本，因此該分離工序的能耗高低直接影響到環(huán)己酮生產(chǎn)成本的大小。的能耗高低直接影響到環(huán)己酮生產(chǎn)成本的大小。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏9/425.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程例例5-1. 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物三效精餾流程模擬。環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物三效精餾流程模擬。 原始工藝條件。某工廠采用的環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合原始

12、工藝條件。某工廠采用的環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物三效順流精餾組合的工藝流程見(jiàn)圖物三效順流精餾組合的工藝流程見(jiàn)圖5-3。原料組成見(jiàn)附表。原料組成見(jiàn)附表1，原精餾工藝設(shè)計(jì)參數(shù)和塔設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)附表原精餾工藝設(shè)計(jì)參數(shù)和塔設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)附表2。 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏10/425.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏11/425.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程例例5-1解。解。 流程模擬。流程模擬。環(huán)己烷、環(huán)己醇、環(huán)己酮三效精餾模擬計(jì)算流

13、程圖環(huán)己烷、環(huán)己醇、環(huán)己酮三效精餾模擬計(jì)算流程圖 FEED1 7037027057081710W2709W3-3712FEED2 4W3731W3-2C-OH-O 704706W2-1B706B729707711723724730716731-2710-2710-2BW3-1B724B726GAS 717H2O S001AC-HEXANE S1C2C3C3BC1E2E5702BV1E5M1E3E5703BSP1P1V2V5702SP3-1B1B2南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏12/425.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程計(jì)算結(jié)果：

14、計(jì)算結(jié)果：三效精餾計(jì)算結(jié)果三效精餾計(jì)算結(jié)果1-原料與產(chǎn)品組成原料與產(chǎn)品組成 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏13/425.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程為進(jìn)一步提高能量利用率，降低環(huán)己烷精餾工段的能耗，可以為進(jìn)一步提高能量利用率，降低環(huán)己烷精餾工段的能耗，可以考慮以節(jié)能為目標(biāo)的兩個(gè)進(jìn)一步優(yōu)化方案流程。考慮以節(jié)能為目標(biāo)的兩個(gè)進(jìn)一步優(yōu)化方案流程。 優(yōu)化方案一優(yōu)化方案一 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏14/425.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程優(yōu)化方案一優(yōu)化方案一計(jì)算結(jié)果

15、計(jì)算結(jié)果1-原料與產(chǎn)品組成原料與產(chǎn)品組成四效精餾流程能耗四效精餾流程能耗節(jié)省節(jié)省28.9%。 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏15/425.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程優(yōu)化方案二優(yōu)化方案二南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏16/425.2 環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效分離過(guò)程優(yōu)化方案二優(yōu)化方案二計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果1-原料與產(chǎn)品組成原料與產(chǎn)品組成熱泵流程能耗節(jié)省：熱泵流程能耗節(jié)?。?-5.912/6.53=9.46% 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏17/425.3 75 k

16、t/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈生產(chǎn)裝置的工藝廢水主要來(lái)自兩段急冷塔和脫氰組分塔丙烯腈生產(chǎn)裝置的工藝廢水主要來(lái)自兩段急冷塔和脫氰組分塔的廢水。的廢水。在一段急冷塔，用水洗去反應(yīng)氣中的聚合物和催化劑粉塵。該在一段急冷塔，用水洗去反應(yīng)氣中的聚合物和催化劑粉塵。該段污水經(jīng)催化劑沉降后，產(chǎn)生高濃度含氰廢水。該廢水含有丙段污水經(jīng)催化劑沉降后，產(chǎn)生高濃度含氰廢水。該廢水含有丙烯腈、乙腈、氫氰酸、丙烯醛、乙醛、丙腈及大量聚合物等。烯腈、乙腈、氫氰酸、丙烯醛、乙醛、丙腈及大量聚合物等。二段急冷廢水含有二段急冷廢水含有20 %左右的硫酸銨，另外含有同一段急冷廢左右的硫酸銨

17、，另外含有同一段急冷廢水相近的污染物，只是污染物濃度低。水相近的污染物，只是污染物濃度低。丙烯腈生產(chǎn)廢水屬于公認(rèn)的難降解高濃度有機(jī)廢水，其中丙烯丙烯腈生產(chǎn)廢水屬于公認(rèn)的難降解高濃度有機(jī)廢水，其中丙烯腈屬于我國(guó)確定的腈屬于我國(guó)確定的58 種優(yōu)先控制和美國(guó)種優(yōu)先控制和美國(guó)EPA 規(guī)定的規(guī)定的114 種優(yōu)種優(yōu)先控制的有毒化學(xué)品之一。先控制的有毒化學(xué)品之一。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏18/425.3 75 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程隨著各國(guó)對(duì)于工業(yè)廢水排放要求的不斷提高，丙烯腈廢水的達(dá)隨著各國(guó)對(duì)于工業(yè)廢水排放要求的不斷提高，丙烯腈廢水的達(dá)標(biāo)排放已經(jīng)

18、成為制約丙烯腈生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的重要因素。標(biāo)排放已經(jīng)成為制約丙烯腈生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的重要因素。目前，丙烯腈裝置三廢處理是根據(jù)污染物不同形態(tài)，采取高處目前，丙烯腈裝置三廢處理是根據(jù)污染物不同形態(tài)，采取高處排放、焚燒、四效蒸發(fā)、掩埋等措施進(jìn)行處理。排放、焚燒、四效蒸發(fā)、掩埋等措施進(jìn)行處理。目前，大型丙烯腈生產(chǎn)裝置都采用四效蒸發(fā)方法處理廢水，不目前，大型丙烯腈生產(chǎn)裝置都采用四效蒸發(fā)方法處理廢水，不僅提濃了原料液，使其滿足后續(xù)工序的要求，而且節(jié)省了大量?jī)H提濃了原料液，使其滿足后續(xù)工序的要求，而且節(jié)省了大量的水源和一定量的蒸汽，對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能減排具有實(shí)際意義。的水源和一定量的蒸汽，對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能減排具有實(shí)際意義。丙

19、烯腈廢水經(jīng)四效蒸發(fā)預(yù)處理后，廢水量大大減少，焚燒單元丙烯腈廢水經(jīng)四效蒸發(fā)預(yù)處理后，廢水量大大減少，焚燒單元負(fù)荷操作相對(duì)簡(jiǎn)單。四效蒸發(fā)方法減少了蒸汽用量，負(fù)荷操作相對(duì)簡(jiǎn)單。四效蒸發(fā)方法減少了蒸汽用量， 做到了節(jié)做到了節(jié)能減排，在丙烯腈工業(yè)廢水處理中應(yīng)用廣泛。能減排，在丙烯腈工業(yè)廢水處理中應(yīng)用廣泛。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏19/425.3 75 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程例例5-2. 75 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)流程模擬。丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)流程模擬。某某260 kt/a丙烯腈生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的廢水溫度丙烯腈生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的廢水溫度113

20、，壓力，壓力600 kPa，流率流率75148.1 kg/h，其中含有丙烯腈聚合物，其中含有丙烯腈聚合物(以以C6H8N2O計(jì)算計(jì)算) 816 kg/h。丙烯腈裝置的運(yùn)行需要大量的水，為了節(jié)約新鮮水，。丙烯腈裝置的運(yùn)行需要大量的水，為了節(jié)約新鮮水，并減少污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，必須大大濃縮工藝污水。采用四效并減少污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，必須大大濃縮工藝污水。采用四效蒸發(fā)器系統(tǒng)可回收大部分工藝水，只有少部分廢水送至焚燒爐或蒸發(fā)器系統(tǒng)可回收大部分工藝水，只有少部分廢水送至焚燒爐或生化處理系統(tǒng)。生化處理系統(tǒng)。丙烯腈裝置四效蒸發(fā)器系統(tǒng)采用并流加料法，工藝流程如圖丙烯腈裝置四效蒸發(fā)器系統(tǒng)采用并流加料法，工藝流程

21、如圖5-33所示。工藝污水所示。工藝污水 (物流號(hào)物流號(hào)70) 進(jìn)入第一效蒸發(fā)器進(jìn)入第一效蒸發(fā)器 (V-5001)，蒸發(fā)，蒸發(fā)所需熱量由加熱器所需熱量由加熱器 (E-5001)提供。液體被泵強(qiáng)制循環(huán)加熱后部分提供。液體被泵強(qiáng)制循環(huán)加熱后部分蒸發(fā)，在汽液分離器中分相后一部分液體被送到第二效蒸發(fā)器，蒸發(fā)，在汽液分離器中分相后一部分液體被送到第二效蒸發(fā)器，一部分液體被泵強(qiáng)制循環(huán)入加熱器的進(jìn)口進(jìn)行加熱閃蒸。第一效一部分液體被泵強(qiáng)制循環(huán)入加熱器的進(jìn)口進(jìn)行加熱閃蒸。第一效蒸發(fā)器的熱源是蒸發(fā)器的熱源是0.37 MPag的飽和蒸汽，來(lái)自蒸汽管網(wǎng)。的飽和蒸汽，來(lái)自蒸汽管網(wǎng)。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏

22、20/425.3 75 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程第二效蒸發(fā)器進(jìn)料第二效蒸發(fā)器進(jìn)料 (物流號(hào)物流號(hào)72) 是一效蒸發(fā)器來(lái)的未蒸發(fā)的殘是一效蒸發(fā)器來(lái)的未蒸發(fā)的殘液，液量由一效蒸發(fā)器液位調(diào)節(jié)器控制，蒸發(fā)所需熱量由一效液，液量由一效蒸發(fā)器液位調(diào)節(jié)器控制，蒸發(fā)所需熱量由一效蒸發(fā)器頂部蒸汽蒸發(fā)器頂部蒸汽 (物流號(hào)物流號(hào)71) 提供。進(jìn)入第二效蒸發(fā)器的液體提供。進(jìn)入第二效蒸發(fā)器的液體繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)加熱、閃蒸汽化、汽液分離、液液分配的過(guò)程。繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)加熱、閃蒸汽化、汽液分離、液液分配的過(guò)程。第三效蒸發(fā)器進(jìn)料第三效蒸發(fā)器進(jìn)料 (物流號(hào)物流號(hào)74) 是二效蒸發(fā)器未蒸發(fā)的

23、殘液，是二效蒸發(fā)器未蒸發(fā)的殘液，進(jìn)料量由二效蒸發(fā)器液位調(diào)節(jié)器控制，蒸發(fā)所需熱量由二效蒸進(jìn)料量由二效蒸發(fā)器液位調(diào)節(jié)器控制，蒸發(fā)所需熱量由二效蒸發(fā)器頂部蒸汽發(fā)器頂部蒸汽 (物流號(hào)物流號(hào)73) 提供。提供。四效蒸發(fā)器進(jìn)料四效蒸發(fā)器進(jìn)料 (物流號(hào)物流號(hào)76) 是三效蒸發(fā)器未蒸發(fā)的殘液，進(jìn)是三效蒸發(fā)器未蒸發(fā)的殘液，進(jìn)料量由三效蒸發(fā)器液位調(diào)節(jié)器控制，蒸發(fā)所需熱量由三效蒸發(fā)料量由三效蒸發(fā)器液位調(diào)節(jié)器控制，蒸發(fā)所需熱量由三效蒸發(fā)器頂部蒸汽器頂部蒸汽 (物流號(hào)物流號(hào)75) 提供，蒸發(fā)殘液提供，蒸發(fā)殘液 (物流號(hào)物流號(hào)84) 送焚燒爐送焚燒爐處理。處理。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏21/425.3 75

24、 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程第四效蒸發(fā)器頂部蒸汽依次通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)的冷凝器第四效蒸發(fā)器頂部蒸汽依次通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)的冷凝器 (E-5005、E-5006) 冷凝冷卻，約冷凝冷卻，約90%的蒸汽在冷凝器的蒸汽在冷凝器 E-5005中冷凝，不中冷凝，不凝汽相由真空泵抽至火炬總管。四效蒸發(fā)器的操作壓力由第四凝汽相由真空泵抽至火炬總管。四效蒸發(fā)器的操作壓力由第四效蒸發(fā)器頂部的壓力控制器調(diào)節(jié)真空泵出口氣體返回入口的量效蒸發(fā)器頂部的壓力控制器調(diào)節(jié)真空泵出口氣體返回入口的量來(lái)控制。來(lái)控制。冷凝器冷凝器E-5005用循環(huán)冷卻水（用循環(huán)冷卻水（CWS，進(jìn)口，進(jìn)口33，400

25、kPa，出口出口43）作為冷凝冷卻介質(zhì)。冷凝器）作為冷凝冷卻介質(zhì)。冷凝器E-5006用循環(huán)冷凍水用循環(huán)冷凍水（RWS，進(jìn)口，進(jìn)口0，400 kPa，出口，出口10）作為冷凝冷卻介質(zhì)。）作為冷凝冷卻介質(zhì)。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏22/425.3 75 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程第一、二、三、四效蒸發(fā)器的二次蒸汽冷凝液匯總后第一、二、三、四效蒸發(fā)器的二次蒸汽冷凝液匯總后(物流號(hào)物流號(hào)80) 在換熱器在換熱器E-5007內(nèi)與汽提塔內(nèi)與汽提塔 (T-5001) 的一股釜液的一股釜液 (物流號(hào)物流號(hào)83) 換熱升溫，然后送入汽提塔進(jìn)行汽提處理，以脫

26、去冷凝液換熱升溫，然后送入汽提塔進(jìn)行汽提處理，以脫去冷凝液中殘存的輕組分。中殘存的輕組分。汽提塔有汽提塔有30塊實(shí)際塔板，塔頂操作壓力塊實(shí)際塔板，塔頂操作壓力0.08 MPag，塔釜再沸，塔釜再沸器用器用0.37 MPag的飽和蒸汽加熱。約占進(jìn)料的飽和蒸汽加熱。約占進(jìn)料15.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的液體從塔頂被汽提蒸出，這股含輕組分的汽相液體從塔頂被汽提蒸出，這股含輕組分的汽相 (物流號(hào)物流號(hào)85) 入入回收塔回收塔T-3001（下一單元）冷凝回收。（下一單元）冷凝回收。汽提后的釜液分成兩部分，汽提后的釜液分成兩部分，55%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）釜液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）釜液(物流號(hào)物流號(hào)83) 被進(jìn)塔冷凝液換熱

27、回收熱量后送回丙烯腈裝置循環(huán)利用，被進(jìn)塔冷凝液換熱回收熱量后送回丙烯腈裝置循環(huán)利用，45%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的釜液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的釜液(物流號(hào)物流號(hào)82) 用循環(huán)冷卻水（進(jìn)口用循環(huán)冷卻水（進(jìn)口33，400 kPa）冷卻至）冷卻至50后送至生化系統(tǒng)進(jìn)一步處理。后送至生化系統(tǒng)進(jìn)一步處理。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏23/425.3 75 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程分離要求。分離要求。要求通過(guò)四效蒸發(fā)流程把廢水中的水份蒸出要求通過(guò)四效蒸發(fā)流程把廢水中的水份蒸出83%，冷凝后的凈，冷凝后的凈化水作為工藝循環(huán)水使用，使?jié)饪s液中的丙烯腈聚合物質(zhì)量濃化水作為工藝循

28、環(huán)水使用，使?jié)饪s液中的丙烯腈聚合物質(zhì)量濃度達(dá)到度達(dá)到5.9%以上。多效蒸發(fā)器的最終壓力不低于以上。多效蒸發(fā)器的最終壓力不低于20 kPa，求，求四效蒸發(fā)流程的直接蒸汽消耗量。四效蒸發(fā)流程的直接蒸汽消耗量。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏24/425.3 75 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程例例5-2解。解。繪制模擬計(jì)算流程圖。繪制模擬計(jì)算流程圖。參考例參考例3-3，用汽液閃蒸器、換熱器、分配器三個(gè)模塊組合構(gòu)，用汽液閃蒸器、換熱器、分配器三個(gè)模塊組合構(gòu)成一臺(tái)強(qiáng)制外循環(huán)蒸發(fā)器，把圖成一臺(tái)強(qiáng)制外循環(huán)蒸發(fā)器，把圖5-33丙烯腈裝置廢水四效蒸發(fā)丙烯腈裝置廢水四

29、效蒸發(fā)系統(tǒng)工藝流程轉(zhuǎn)化為模擬計(jì)算流程圖，如圖系統(tǒng)工藝流程轉(zhuǎn)化為模擬計(jì)算流程圖，如圖5-34所示。所示。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏25/425.3 75 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏26/425.3 75 kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程工藝模擬結(jié)果：最終濃縮液工藝模擬結(jié)果：最終濃縮液 中丙烯腈聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為中丙烯腈聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.060.059，蒸發(fā)水分，蒸發(fā)水分74332.1-12401.4=61930.7 kg/h。四效蒸發(fā)過(guò)程消耗直接蒸汽四效蒸發(fā)過(guò)程消耗

30、直接蒸汽 為為15500 kg/h，單位質(zhì)量直接蒸，單位質(zhì)量直接蒸汽蒸發(fā)水分汽蒸發(fā)水分61930.7/15500=4.00。與單效蒸發(fā)相比，四效蒸發(fā)。與單效蒸發(fā)相比，四效蒸發(fā)時(shí)直接蒸汽的利用效率增加了時(shí)直接蒸汽的利用效率增加了3倍。倍。 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏27/425.4 300 kt/a規(guī)模硫磺制酸過(guò)程規(guī)模硫磺制酸過(guò)程硫酸作為重要的工業(yè)原料，隨化肥工業(yè)、石油化工、有色冶金、硫酸作為重要的工業(yè)原料，隨化肥工業(yè)、石油化工、有色冶金、紡織和輕工業(yè)、國(guó)防工業(yè)及其它有關(guān)工業(yè)的發(fā)展而不衰?；始徔椇洼p工業(yè)、國(guó)防工業(yè)及其它有關(guān)工業(yè)的發(fā)展而不衰?；手械牧蛩徜@、過(guò)磷酸鈣等產(chǎn)品需消耗大量的

31、硫酸。目前，國(guó)內(nèi)中的硫酸銨、過(guò)磷酸鈣等產(chǎn)品需消耗大量的硫酸。目前，國(guó)內(nèi)化肥消耗硫酸量約占硫酸總消耗量的化肥消耗硫酸量約占硫酸總消耗量的70%以上。以上。硫酸裝置工程設(shè)計(jì)因采用的原料不同其形式各異。硫酸裝置工程設(shè)計(jì)因采用的原料不同其形式各異。硫鐵礦制酸技術(shù)復(fù)雜，裝置建設(shè)投資較高，再加上礦山的勘探、硫鐵礦制酸技術(shù)復(fù)雜，裝置建設(shè)投資較高，再加上礦山的勘探、采選和建設(shè)等的投資，發(fā)展硫鐵礦制酸的總投入較大。采選和建設(shè)等的投資，發(fā)展硫鐵礦制酸的總投入較大。以重有色冶金工業(yè)的冶煉煙氣生產(chǎn)硫酸，是我國(guó)硫酸工業(yè)的重以重有色冶金工業(yè)的冶煉煙氣生產(chǎn)硫酸，是我國(guó)硫酸工業(yè)的重要組成部分。要組成部分。隨著硫磺供應(yīng)的增加，

32、愈來(lái)愈多的新建工程從環(huán)境治理、生產(chǎn)隨著硫磺供應(yīng)的增加，愈來(lái)愈多的新建工程從環(huán)境治理、生產(chǎn)簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)角度考慮，選用以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸。硫磺制酸簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)角度考慮，選用以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸。硫磺制酸具有工藝流程簡(jiǎn)單、投資少、熱能利用率高、環(huán)境效益好等優(yōu)具有工藝流程簡(jiǎn)單、投資少、熱能利用率高、環(huán)境效益好等優(yōu)點(diǎn)，相同規(guī)模的硫磺制酸裝置的投資約為硫鐵礦制酸的點(diǎn)，相同規(guī)模的硫磺制酸裝置的投資約為硫鐵礦制酸的50%，且動(dòng)力消耗和公用工程費(fèi)用低，無(wú)廢渣、廢水排放，裝置建設(shè)且動(dòng)力消耗和公用工程費(fèi)用低，無(wú)廢渣、廢水排放，裝置建設(shè)周期短，操作管理方便。周期短，操作管理方便。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏2

33、8/425.4 300 kt/a規(guī)模硫磺制酸過(guò)程規(guī)模硫磺制酸過(guò)程例例5-3. 300 kt/a規(guī)模硫磺制酸裝置的工藝模擬。規(guī)模硫磺制酸裝置的工藝模擬。裝置規(guī)模。裝置規(guī)模。生產(chǎn)能力為生產(chǎn)能力為300 kt/a工業(yè)硫酸（質(zhì)量濃度工業(yè)硫酸（質(zhì)量濃度98%H2SO4）裝置，）裝置，實(shí)際產(chǎn)實(shí)際產(chǎn)900 t/d硫酸（以硫酸（以100%H2SO4計(jì)），年操作日以計(jì)），年操作日以333.3 d（即（即8000 h）計(jì)，采用）計(jì)，采用 “3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸、三塔兩槽的硫酸生兩轉(zhuǎn)兩吸、三塔兩槽的硫酸生產(chǎn)工藝。產(chǎn)工藝。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏29/425.4 300 kt/a規(guī)模硫磺制酸過(guò)程規(guī)模硫磺制酸

34、過(guò)程工藝流程。工藝流程。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏30/425.4 300 kt/a規(guī)模硫磺制酸過(guò)程規(guī)模硫磺制酸過(guò)程模擬流程（上）模擬流程（上） 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏31/425.4 300 kt/a規(guī)模硫磺制酸過(guò)程規(guī)模硫磺制酸過(guò)程模擬流程（下）模擬流程（下） 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏32/425.4 300 kt/a規(guī)模硫磺制酸過(guò)程規(guī)模硫磺制酸過(guò)程部分模擬結(jié)果：轉(zhuǎn)化器部分模擬結(jié)果：轉(zhuǎn)化器 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏33/425.4 300 kt/a規(guī)模硫磺制酸過(guò)程規(guī)模硫磺制酸過(guò)程部分模擬結(jié)果：干燥塔（部分模擬結(jié)果：干燥塔（T401）、吸

35、收塔（）、吸收塔（T402、T403） 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏34/425.4 300 kt/a規(guī)模硫磺制酸過(guò)程規(guī)模硫磺制酸過(guò)程部分模擬結(jié)果：高溫過(guò)熱器（部分模擬結(jié)果：高溫過(guò)熱器（B302） 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏35/425.5 從醚后從醚后C4烴中提取高純異丁烯過(guò)程烴中提取高純異丁烯過(guò)程異丁烯是生產(chǎn)丁基橡膠的共聚單體，丁基橡膠具有抗老化特性，異丁烯是生產(chǎn)丁基橡膠的共聚單體，丁基橡膠具有抗老化特性，用于子午線輪胎的生產(chǎn)。脫除用于子午線輪胎的生產(chǎn)。脫除1,3-丁二烯后的混合丁二烯后的混合C4烴中含有烴中含有高濃度的異丁烯與高濃度的異丁烯與1-丁烯，但異丁烯與丁烯

36、，但異丁烯與1-丁烯的沸點(diǎn)差僅有丁烯的沸點(diǎn)差僅有0.66 ，簡(jiǎn)單精餾難以分離。，簡(jiǎn)單精餾難以分離。異丁烯的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有硫酸萃取法、吸附分離法、異異丁烯的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有硫酸萃取法、吸附分離法、異丁烷丙烯共氧化聯(lián)產(chǎn)法、甲基叔丁基醚（丁烷丙烯共氧化聯(lián)產(chǎn)法、甲基叔丁基醚（MTBE）裂解和正）裂解和正丁烯異構(gòu)化法等。與其他方法相比，以丁烯異構(gòu)化法等。與其他方法相比，以MTBE裂解法生產(chǎn)異裂解法生產(chǎn)異丁烯，具有轉(zhuǎn)化率高、對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，工藝丁烯，具有轉(zhuǎn)化率高、對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，工藝流程合理，操作條件緩和，能耗低，產(chǎn)品純度高等特點(diǎn)。流程合理，操作條件緩和，能耗低，產(chǎn)品純度高等

37、特點(diǎn)。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏36/425.5 從醚后從醚后C4烴中提取高純異丁烯過(guò)程烴中提取高純異丁烯過(guò)程例例5-4. 從從100 kt/a抽余抽余C4烴中制取高純度異丁烯。烴中制取高純度異丁烯。生產(chǎn)方法。兩步法。生產(chǎn)方法。兩步法。第一步，第一步，MTBE合成與提純。以來(lái)自丁二烯抽提裝置脫除合成與提純。以來(lái)自丁二烯抽提裝置脫除1,3-丁二烯后的抽余丁二烯后的抽余C4烴（組成見(jiàn)附表烴（組成見(jiàn)附表1）和市售甲醇為原）和市售甲醇為原料，用固定床反應(yīng)器串聯(lián)反應(yīng)精餾塔的工藝流程，經(jīng)醚化反料，用固定床反應(yīng)器串聯(lián)反應(yīng)精餾塔的工藝流程，經(jīng)醚化反應(yīng)生產(chǎn)應(yīng)生產(chǎn)MTBE并精制提純。并精制提純。第二步

38、，第二步，MTB裂解與異丁烯提純。將提純后的裂解與異丁烯提純。將提純后的MTBE進(jìn)行進(jìn)行熱裂解、分離得到熱裂解、分離得到99.9%的異丁烯。的異丁烯。南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏37/425.5 從醚后從醚后C4烴中提取高純異丁烯過(guò)程烴中提取高純異丁烯過(guò)程工藝流程：（工藝流程：（a）MTBE合成與提純合成與提純 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏38/425.5 從醚后從醚后C4烴中提取高純異丁烯過(guò)程烴中提取高純異丁烯過(guò)程工藝流程：（工藝流程：（b） MTB裂解與異丁烯提純裂解與異丁烯提純 南京工業(yè)大學(xué)南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏包宗宏39/425.5 從醚后從醚后C4烴中提取高純異丁烯過(guò)程烴中提取高純異丁烯過(guò)程流程模擬要求流程模擬要求在在MTBE合成與提純階段，異丁烯在固定床反應(yīng)器（合成與提純階段，異丁烯在固定床反應(yīng)器（R0101）的轉(zhuǎn)化