異丙苯制備及分離流程模擬.doc

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1、.異丙苯制備及分離流程模擬DesignandOptimizationontheIsopropylBenzeneTechnologyProcess一級(jí)學(xué)科:化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程與工藝學(xué)生：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教授：教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院二零一五年一月九日..目錄第1章設(shè)計(jì)任務(wù)和要求1第1.1節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)1第1.2節(jié)設(shè)計(jì)要求1第2章流程設(shè)計(jì)與計(jì)算結(jié)果2第2.1節(jié)流程設(shè)計(jì)2第2.2節(jié)計(jì)算結(jié)果3第3章aspen參數(shù)設(shè)置5第3.1節(jié)流程設(shè)計(jì)之——Setup5第3.2節(jié)流程設(shè)計(jì)之——Component5第3.3節(jié)

2、流程設(shè)計(jì)之——Properties6第3.4節(jié)流程設(shè)計(jì)之——Stream6第3.5節(jié)流程設(shè)計(jì)之——Blocks7第3.6節(jié)流程設(shè)計(jì)之——衡算計(jì)算結(jié)果8第4章靈敏度分析12第4.1節(jié)靈敏度分析——定義目標(biāo)函數(shù)12第4.2節(jié)靈敏度分析影響——回流比15第4.3節(jié)靈敏度分析影響——SEP壓力16第4.4節(jié)靈敏度分析影響——SEP溫度17第4.5節(jié)靈敏度分析影響——HEATER溫度18第4.5節(jié)靈敏度分析結(jié)果19第5章小結(jié)20第5.1節(jié)流程小結(jié)20第5.2節(jié)aspen軟件實(shí)習(xí)小結(jié)20..第1章設(shè)計(jì)任務(wù)和要求第1.1

3、節(jié)設(shè)計(jì)任務(wù)（1）設(shè)計(jì)異丙苯制備及分離流程模擬（2）本人學(xué)號(hào)為其中包括0；1；2；4，即0—苯；1—甲烷；2—丙烯；4—正丁烷?！喔鶕?jù)本題要求，進(jìn)料中含4種物質(zhì)。學(xué)號(hào)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（3）設(shè)計(jì)并通過(guò)AspenPlus模擬確定較低能耗的工藝及操作條件（4）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告，給出設(shè)計(jì)思想、模擬過(guò)程及結(jié)果第1.2節(jié)設(shè)計(jì)要求（1）進(jìn)口物料：壓力：1.1atm；溫度：120℃；流量：苯和丙烯各60000mol/min，甲烷和正丁烷各10000mol/min。（2）反應(yīng)器

4、：丙烯轉(zhuǎn)化率：0.9；壓力：0atm；熱負(fù)荷為：0。（3）換熱器：壓力：-0.1atm。（4）精餾塔：壓力：1atm全塔；塔釜苯摩爾含量：0.001。..第2章流程設(shè)計(jì)與計(jì)算結(jié)果第2.1節(jié)流程設(shè)計(jì)根據(jù)合成及分離要求設(shè)計(jì)流程如下圖1所示：圖2-1設(shè)計(jì)流程圖本流程圖為最理想簡(jiǎn)化流程圖，忽略進(jìn)料甲烷、正丁烷等相關(guān)雜質(zhì)之間的反應(yīng)，只考慮苯和丙烯之間生成異丙苯的反應(yīng)。本流程中含有五個(gè)模塊：分別是REACTOR反應(yīng)器；HEATER換熱器；SEPARATOR分離器；PUMP泵；DSTWU精餾塔。由流程圖可知，苯、丙烯、甲

5、烷和正丁烷物流由FEED進(jìn)料，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器反應(yīng)。由反應(yīng)方程式C6H6+C3H6àC9H12可知，苯和丙烯為反應(yīng)物，異丙苯為生成物，而甲烷和正丁烷屬雜質(zhì)。..從反應(yīng)器REACTOR出來(lái)的物流REACTOR-OUT中包含未反應(yīng)完的苯、丙烯，反應(yīng)產(chǎn)物異丙苯等，以及沒(méi)有參加反應(yīng)的甲烷和正丁烷。這些物質(zhì)進(jìn)入換熱器中進(jìn)行冷凝。經(jīng)過(guò)冷凝器后的混合物并沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化，僅發(fā)生物理變化。從換熱器中出來(lái)的混合物HEATER-OUT進(jìn)入SEPARATOR分離器進(jìn)行閃蒸。閃蒸之后氣相由頂部排除，進(jìn)入其他工序，液相LIQUIT由底部排

6、除，經(jīng)過(guò)PUMP泵加壓后進(jìn)入精餾塔DSTWU進(jìn)行精餾分離。精餾塔進(jìn)料為PUMP-OUT，經(jīng)分離后，其中輕組分從塔頂經(jīng)過(guò)RECYCLE循環(huán)回REACTOR反應(yīng)器參與反應(yīng)，重組分異丙苯從塔釜作為產(chǎn)品排出。第2.2節(jié)計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果如下表2-1和表2-2表2–1熱量和質(zhì)量衡算表1HeatandMaterialBalanceTableIDunitCYCFEEDH-OUTLIQTemperatureK313.84393.15310.15295.15Pressureatm1.001.100.900.10VaporFra

7、c　-1.000.22-MoleFlowkmol/hr641.428,400.005,791.663,783.27MassFlowkg/hr48,784.98477,199.11525,984.09426,414.61VolumeFlowl/min978.014,055,065.57615,212.728,001.22EnthalpyMMBtu/hr22.49410.58265.06325.95CH4　0.43600.00600.430.43C3H6-1　10.853,600.00361.0810.85C4

8、H10-1　45.74600.00645.7445.74C6H6　584.093,600.00934.32584.14C9H12　-..0.313,250.083,142.11表2–2熱量和質(zhì)量衡算表2HeatandMaterialBalanceTableIDunitP-OUTPRODUCTR-OUTVAPTemperatureK295.17420.81392.35295.15Pressureatm1.001.0