異丙苯制備及分離過程設(shè)計模擬

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1、設(shè)計名稱：異丙苯制備及分離過程設(shè)計模擬英文名稱：DesignandSimulationforthePreparationandSeparationProcessofIsopropylbenzene班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：一、設(shè)計任務(wù)與要求1、設(shè)計任務(wù)：異丙苯的制備與分離學(xué)號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120℃；流量：苯和丙烯各6kmol/s，其他組分分別為0.5kmol/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-0.1

2、atm；(4)精餾塔：塔釜苯摩爾含量為0.001.2物性數(shù)據(jù)化合物英文名ComponentID沸點/℃甲烷MethaneC1-161.5丙烯PropyleneC3-47.7正丁烷butaneNC4-0.5異丙苯CumeneC9152.4苯BenzeneC680.1二、流程設(shè)計1設(shè)計流程圖根據(jù)合成和分離要求設(shè)計流程如下圖：圖1設(shè)計流程圖其中，REACTOR-反應(yīng)器,HEATX-換熱器,SEP-閃蒸罐,DIS-精餾塔,COOL–冷卻器,MIXER–混合器.2流程簡介原料（FEED）首先進入反應(yīng)器（REACTOR）進行反應(yīng)，丙烯和苯反應(yīng)生成異丙

3、苯，連同未反應(yīng)的原料與雜質(zhì)一同進入深冷裝置（COOL1），冷卻到-12℃，送入閃蒸罐（SEP1）。其中，氣相為以甲烷為主的可燃氣，送出體系；液相與產(chǎn)品物流進行換熱，送入閃蒸罐（SEP2）。其中，氣相為以丙烯、正戊烷為主的循環(huán)氣，送入閃蒸罐（SEP3），回收原料氣丙烯；液相進入精餾塔。SEP3中液相組分為以正丁烷為主的廢液。精餾塔主要用于分離原料苯與產(chǎn)物異丙苯，其中塔頂輕組分以苯為主，與SEP3的氣相組分（主要為丙烯）混合，送至反應(yīng)器循環(huán)利用；塔底重組分為異丙苯。三、參數(shù)輸入1輸入組分進入組分輸入頁面，分別輸入甲烷、丙烯、正戊烷、苯及產(chǎn)物異

4、丙苯。如圖所示：圖2輸入組分2物性方法選擇考慮到分離要求中，物系為丙烯、苯以及異丙苯體系，是非極性物系，且又是真實物系，選取的是RK-SOLVE物性方法。如下圖所示：圖3物性方法的選擇3流股輸入進料（FEED）溫度為120℃，壓力為1.1atm，丙烯和苯均為6kmol/s，甲烷、正丁烷均為0.5kmol/s，而產(chǎn)物異丙苯為0kmol/s。其余流股參數(shù)均為自動計算。圖4原料物流參數(shù)4模塊輸入(1)反應(yīng)器（REACTOR）參數(shù)輸入選擇反應(yīng)器模塊RStoic，反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)壓力為1.1atm，在此反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)：C3H6（丙烯）+C

5、6H6（苯）=C9H12（異丙苯）其中丙烯的轉(zhuǎn)化率為0.9。圖5反應(yīng)器參數(shù)輸入圖6三個反應(yīng)圖示圖7反應(yīng)1圖8反應(yīng)2圖9反應(yīng)3(1)深冷器（COOL）參數(shù)輸入選擇加熱器模塊Heater，COOL1將物流深冷至-12℃，壓降-0.1atm，目的為將進入流股冷凝至適宜溫度，便于分離出輕組分甲烷氣。COOL2將物流深冷至-13℃，壓力1atm，目的為將進入流股冷凝至適宜溫度，便于分離出輕組分原料氣丙烯，用于循環(huán)利用。圖10深冷器COOL1參數(shù)輸入圖11深冷器COOL2參數(shù)輸入圖12深冷器COOL3參數(shù)輸入(1)閃蒸罐（SEP）參數(shù)輸入選擇閃蒸罐模

6、塊Flash2，SEP1溫度-12℃，壓力為5atm，目的為將部分輕組分（主要為甲烷，以及部分正戊烷）除去。SEP2溫度138℃，壓力1atm，目的為將輕組分（丙烯，以及部分正戊烷）除去。SEP3溫度-13℃，壓力1atm，目的為將循環(huán)氣中的正戊烷移出體系。圖13閃蒸罐SEP1參數(shù)輸入圖14閃蒸罐SEP2參數(shù)輸入圖15閃蒸罐SEP3參數(shù)輸入(1)混合器（MIXER）選擇混合器模塊Mixer，MIXER溫度120℃，壓力1atm。圖16混合器參數(shù)輸入(2)精餾塔（DIS）選擇精餾塔簡捷算法模塊DSTWU，目的將原料苯與產(chǎn)品異丙苯分離。全塔壓

7、力為1atm，回流比設(shè)為最小回流比的1.1倍，輕關(guān)鍵組分為丙烯，重關(guān)鍵組分為苯，其摩爾分率分別為0.9999和0.0001。如圖所示：圖17精餾塔參數(shù)輸入(3)換熱器（HeatX）選擇換熱器模塊HeatX，其中熱物流為精餾塔塔釜餾出物，冷物流為為SEP1液相組分，通過熱量交換將97%純度的異丙苯產(chǎn)品降至室溫，送出體系。將SEP1液相組分升溫，送至SEP2進行二段分離。圖18換熱器輸入?yún)?shù)四、流程模擬運行結(jié)果參數(shù)輸入完成后，進行程序模擬，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)果如下所示。圖19streams模擬

8、結(jié)果圖20Customstreamsummary模擬結(jié)果圖21Modelsummary模擬結(jié)果五、確定工藝參數(shù)根據(jù)靈敏度分析，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，又要兼顧盡可能的節(jié)能降耗。綜合考慮，閃蒸罐