使用Aspen对异丙苯制备及流程模拟优化

1、使用Aspen对异丙苯制备及流程模拟优化异丙苯制备及产物杂质分离DesignandOptimizationontheIsopropyl目录BenzeneTechnologyProcess一级学科：化学工程与技术学科专业：化学工程与工艺学生：徐爽学号：指导教授：王水北京化工大学化学工程学院二零一五年一月十二日80466一、设计任务与要求1.异丙苯制备给定条件学号1234567890分子甲烷丙烯丙烷止丁烷正戊烷甲苯乙醇异丙苯正戊烷苯1）进口物料：压力，温度120C流量：苯和丙烯各60kmol/s，其他组分分别为10kmol/s（2）反应器：丙烯转化率，压力降、热负荷为：0（3）换热器：压力降atm

2、（4）精馏塔：要求压力为1atm（全塔），塔釜苯摩尔含量为2、物性数据我的学号为甲烷CH4,沸点丙烯C3H6，沸点正戊烷C5H12,沸点苯C6H6，沸点异丙苯C9H12，二流程设计根据合成及分离要求设计流程如下图1所示：图1异丙苯制备及产物杂质分离流程图整个流程主要有六种化工设备组成：反应器（REACTOR）、换热器（HEATER）、闪蒸罐（SEP）、压缩机（COMPR）、混合器（MIXER）及精馏塔（DSTWU）。原料（FEED）以及循环回来的苯进入反应器进行反应，丙烯和苯反应生成异丙苯，连同未反应的物质一同进入换热器中进行冷凝；从闪蒸罐出来的重组分正戊烷、苯、异丙苯液相经泵加压后进入T1精

3、馏塔中进行分离，塔顶轻组分为正戊烷，塔底重组分为苯和异丙苯；T1塔底重组分进入T2精馏塔分离，塔顶为苯，它将与T3塔的丙烯一起循环至进料段，作为原料作为产品；经过冷凝器降温后的混合物进入闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸后的气相经过压缩升温加压进入T3精馏塔实现甲烷和丙烯的分离。三、完成输入设定SETUP设置图2SETUP设置图输入组分进入如图所示界面，输入各组分如下：图3组分输入物性方法选择进入Properties输入界面，选择合适的物性方法，本次模拟选用选用RK-SOAVE物性方法，如图：QUNIFACGroupsrComp-Groups0Comp-Lists0f3!Polymeirs()Atfer-G

4、calirg卜SpBcificsticnE0PropertyMethode0f3!Estimation0MolecularStirurture0Paramstere：Dmtsi:j-Analysis0Prop-Sets0f3!Advanced二|CAPE-DPENPackages0-岂fIcwshestGlobal|R誉er曰仃csdFtopertpmethods&modelsRocesstpe:COMMON*E已$emethed:R-50VEHenriirompzments:Petroleumcelculatbncplions：Fretviatermelhad:订EAMTA.二./bsrso

5、lubiSty二Fl口wsheetGeclionsElectrolytecalculationoptions-ChemistryID:|Vv*truecomponertsEOS&SFK31DDateS5t：1三Liqudgemma:创Dataaet:Liquidrthalpy:HLMX107Liquidvdume:Propertymethod:HKCDaVI：二.|Modfypiopeityrrodds厂HealofmiMiny厂PopntirgcarrecticriPUseIq.refertncestateerthalpy图4物性方法选择Streams的输入在物性方法确定之后，在Stream

6、s输入界面按照设计要求输入进口物料的温度、压力及各组分流率。注意各个参数的单位。如图5所示：.；：曰-“IgiE,IE.Ql/Parame-iers二IDatQ二|AnslyiisV|Prop-SettAdvanced二CAPE-OPENPackagesFlouvshe-ii划SectionStreams剖C-OUT卤FEEDinput应Results：(EOVsriablBE应CustomStreamR.esi謝Hl-OUT劲H2-OUT剖MI-OUT刃iE?nni.irTSpecifications!Optiarrs|FSD|CarrnzonentAtti.|EO0口尿CostingSta

7、in-/arable?lerTnpoieture13：iC-Pressure二|1-atmtJTDialRdatMoleIIbmol/h二SoMent:IJSubshmmEname:f/MlXED丁|RefTeTperaluitCompositionMole-FbwC(mpcinentVahsCH斗10C3HG-2GOC5HI2-IcCENGGOC3H12-2仃|Ikri-pjl/gec裤|tmj.Hd.n图5物料输入主要Block的输入根据题目要求，反应器为绝热的，即热负荷为0压力降为0。如图6所示：E-;.s-:l:曰H2M1XER1MIXERSREACTORSetupConvergenc

8、eDynamicBlockOptionsResultsEOVariablesEDInputSpecGrcupsPortsaTSpecifications|/ReaLtions|Combustbn|HealofReactionSelectrvitii|PSPretsureTnatrmTHeatdjtyTUBtc/hiTOperatingconditionsValidphasesgpmLiquid图6反应器模块输入接下来设置反应方程式，点击Reactions选项卡，在界面中点击New，新建反应，方程式为：C3H6+C6H6=C9H12。转化率为，关键组分为C3H6。界面如图所示：图7反应方程式输入

9、换热器模块输入设定换热器H1的压力降及出口温度，出口温度暂设定为10C，压力降。如图8所示：nsUlilty|FlashpecificdtiDnjStreamis図Blocksj年屯COMPRj自渤Hl图8换热器H1模块输入设定换热器H2的压力降及出口温度，出口温度暂设定为60C，压力降。如图9所示：图9换热器H2模块输入闪蒸罐模块输入根据分离要求，设定闪蒸罐压力为，热负荷为0。如图10所示：图10闪蒸罐模块输入如图11图11压缩机模块输入精馏塔模块输入在精馏塔T1模块中，确定全塔压力为latm,回流比设定为，并根据任务确定塔顶轻组分正戊烷和重组分苯的摩尔分率分别为和。如图12所示：图12精馏

10、塔T1模块输入在精馏塔T2模块中，确定全塔压力均为latm,回流比设定为，并根据任务确定塔顶轻组分苯和重组分异丙苯的摩尔分率分别为和，采用分凝器。如图13所示：国，璽血av.N+)XH;Prwsuie/Spccifi&QitionsCafcdalionUpb口nw：|Ccrr/argenra|StreamResultsCusfcornStreamResiModelEummairyCoLmnspedficaticns-厂Numberof宦Rellunraiio:ErViInputClockOptionsResultsEDVariableEEDInputSpecGro-upspDirtsStrea

11、mRrsultsCuEDmStreamResiModelSummary1.55Caidanssr:1atiri1aUnTRebair:匚口ndenserpecilicali口ntrKejicomponentlecoveriesLightkey:TotalcondcnciPdrlialcondenseimUial/apordstilatePartialcondBncerkithvaporaridhquiddi前I直日Ci?ljl!eteveporhdcbcn;|1InputBlockOptions*图13精馏塔T2模块输入在精馏塔T3模块中，设定全塔压力均为，回流比设定为3,并根据任务确定塔顶轻

12、组分甲烷和重组分丙烯的摩尔分率分别为和，采用分凝器。如图14所示：jInput.阖卫TmH-IIPUTTRIUII：（：（：二:GIE：（：:忍滴：-j:曲了椀:EME：；：弋巧：/It：415S51G:保一j.r二二2左匚:二J:MU三:三圧三匸丁:：T.11厂：?J-L3：1:-:.：L：)I）：；：工:-：.-3-1S-J门:S-:-=：.-1:;E:;门二；口:：/：.-!:?FJ/二：；匚：图15主要物流摩尔分率图16反应器模块结果图17换热器H1模块结果3H2TLE)ModelSummaiy匚匕-愆珮芒夕X逵SummaryBalanceIPhaseEquiibriumIUtlity

13、UsageOutlettsirperature:soc二Outletpressure:0.4053tierVaporfiaction:0.12810D65Healduty:1F7.36J0GcabhrNetduly:1177.36D01Gudl/hiT1:tliquidiTotalicuic:1Piessure-dropcorrelaijonparameler:0.00192343Blockresultssumniar.yR启suitsEOVariablesStreamResuIts;匸uatomStreamR.esiModelSummairyH2IgResulfc3EOVariablesBlStreamResultsQCustomStreamFS.esModelSummaryM1XER1图18换热器H2模块结果图19闪蒸罐模块结果图20SEP模块结果图21精馏塔T1模块结果图22精馏塔T2模块结果图23精馏塔T3模块结果五.灵敏性分析分析回流比对精馏塔实际板数的影响，以T1为例，其他两个塔只各给出一个结果图。图24T1精馏塔回流