使用Aspen對異丙苯制備及流程模擬優(yōu)化

-.z......資料....異丙苯制備及產(chǎn)物雜質(zhì)分離DesignandOptimizationontheIsopropylBenzeneTechnologyProcess一級學科：化學工程與技術(shù)學科專業(yè)：化學工程與工藝學生：徐爽學號：2011011052指導教授：王水化工大學化學工程學院二零一五年一月十二日目錄5860目錄231002一、設(shè)計任務(wù)與要求3233221、設(shè)計任務(wù)317056二．流程設(shè)計 311564三、完成輸入設(shè)定4279393.1SETUP設(shè)置4178173.2輸入組分4280523.3物性方法選擇5128633.4Streams的輸入 5318373.5主要Block的輸入 5112183.5.1反應(yīng)器模塊輸入 5126583.5.2換熱器模塊輸入 7277193.5.3閃蒸罐模塊輸入 8407壓縮機模塊輸入 83.5.5精餾塔模塊輸入 813673四．模擬運行結(jié)果1012064五．靈敏性分析 1417258六．確定工藝參數(shù) 1629628七．心得體會16一、設(shè)計任務(wù)與要求1.異丙苯制備給定條件**1234567890分子甲烷丙烯丙烷正丁烷正戊烷甲苯乙醇異丙苯正戊烷苯（1）進口物料：壓力1.1atm，溫度120C流量：苯和丙烯各60kmol/s，其他組分分別為10kmol/s（2）反應(yīng)器：丙烯轉(zhuǎn)化率0.9，壓力降、熱負荷為：0（3）換熱器：壓力降-0.1atm（4）精餾塔：要求壓力為1atm（全塔），塔釜苯摩爾含量為0.001物性數(shù)據(jù)我的**為2011011052，對應(yīng)以下物質(zhì)：甲烷CH4，沸點-161.5C丙烯C3H6，沸點-47.7C正戊烷C5H12，沸點36.1C苯C6H6，沸點80.1C異丙苯C9H12，152.4C二．流程設(shè)計根據(jù)合成及分離要求設(shè)計流程如下圖1所示：圖1異丙苯制備及產(chǎn)物雜質(zhì)分離流程圖整個流程主要有六種化工設(shè)備組成：反應(yīng)器（REACTOR）、換熱器（HEATER）、閃蒸罐（SEP）、壓縮機（PR)、混合器（MI*ER)及精餾塔（DSTWU）。原料（FEED）以及循環(huán)回來的苯進入反應(yīng)器進行反應(yīng)，丙烯和苯反應(yīng)生成異丙苯，連同未反應(yīng)的物質(zhì)一同進入換熱器中進行冷凝；從閃蒸罐出來的重組分正戊烷、苯、異丙苯液相經(jīng)泵加壓后進入T1精餾塔中進行分離，塔頂輕組分為正戊烷，塔底重組分為苯和異丙苯；T1塔底重組分進入T2精餾塔分離，塔頂為苯，它將與T3塔的丙烯一起循環(huán)至進料段，作為原料作為產(chǎn)品；經(jīng)過冷凝器降溫后的混合物進入閃蒸罐進行閃蒸，閃蒸后的氣相經(jīng)過壓縮升溫加壓進入T3精餾塔實現(xiàn)甲烷和丙烯的分離。三、完成輸入設(shè)定3.1SETUP設(shè)置圖2SETUP設(shè)置圖3.2輸入組分進入如圖所示界面，輸入各組分如下：圖3組分輸入3.3物性方法選擇進入Properties輸入界面，選擇合適的物性方法，本次模擬選用選用RK-SOAVE物性方法，如圖：圖4物性方法選擇3.4Streams的輸入在物性方法確定之后，在Streams輸入界面按照設(shè)計要求輸入進口物料的溫度、壓力及各組分流率。注意各個參數(shù)的單位。如圖5所示：圖5物料輸入3.5主要Block的輸入3.5.1反應(yīng)器模塊輸入根據(jù)題目要求，反應(yīng)器為絕熱的，即熱負荷為0，壓力降為0。如圖6所示：圖6反應(yīng)器模塊輸入接下來設(shè)置反應(yīng)方程式，點擊Reactions選項卡，在界面中點擊New，新建反應(yīng)，方程式為：C3H6+C6H6=C9H12。轉(zhuǎn)化率為0.9，關(guān)鍵組分為C3H6。界面如圖所示：圖7反應(yīng)方程式輸入3.5.2換熱器模塊輸入設(shè)定換熱器H1的壓力降及出口溫度，出口溫度暫設(shè)定為10℃，壓力降0.1atm。如圖8所示：圖8換熱器H1模塊輸入設(shè)定換熱器H2的壓力降及出口溫度，出口溫度暫設(shè)定為60℃，壓力降0.1atm。如圖9所示：圖9換熱器H2模塊輸入3.5.3閃蒸罐模塊輸入根據(jù)分離要求，設(shè)定閃蒸罐壓力為0.5atm，熱負荷為0。如圖10所示：圖10閃蒸罐模塊輸入3.5.4壓縮機模塊輸入如圖11圖11壓縮機模塊輸入3.5.5精餾塔模塊輸入在精餾塔T1模塊中，確定全塔壓力為1atm，回流比設(shè)定為1.4，并根據(jù)任務(wù)確定塔頂輕組分正戊烷和重組分苯的摩爾分率分別為0.98和0.001。如圖12所示：圖12精餾塔T1模塊輸入在精餾塔T2模塊中，確定全塔壓力均為1atm，回流比設(shè)定為1.55，并根據(jù)任務(wù)確定塔頂輕組分苯和重組分異丙苯的摩爾分率分別為0.95和0.001，采用分凝器。如圖13所示：圖13精餾塔T2模塊輸入在精餾塔T3模塊中，設(shè)定全塔壓力均為1.6MPa，回流比設(shè)定為3，并根據(jù)任務(wù)確定塔頂輕組分甲烷和重組分丙烯的摩爾分率分別為0.97和0.001，采用分凝器。如圖14所示：圖14精餾塔T3模塊輸入四．模擬運行在所有輸入完成之后，將程序進行運行，運行過程沒有錯誤和警告，表示程序運行成功。程序運行結(jié)果及各模塊運行結(jié)果如下圖所示：圖15主要物流摩爾分率圖16反應(yīng)器模塊結(jié)果圖17換熱器H1模塊結(jié)果圖18換熱器H2模塊結(jié)果圖19閃蒸罐模塊結(jié)果圖20SEP模塊結(jié)果圖21精餾塔T1模塊結(jié)果圖22精餾塔T2模塊結(jié)果圖23精餾塔T3模塊結(jié)果靈敏性分析分析回流比對精餾塔實際板數(shù)的影響，以T1為例，其他兩個塔只各給出一個結(jié)果圖。圖24T1精餾塔回流比與實際塔板數(shù)靈敏度分析輸入圖25T1精餾塔回流比與實際塔板數(shù)的關(guān)系類似得到T2和T3的圖圖25T2精餾塔回流比與實際塔板數(shù)的關(guān)系圖26T3