完整版使用Aspen对异丙苯制备及流程模拟优化

1、异丙苯制备及产物杂质别离Design and Optimization on the IsopropylBenzeneTechnology Process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:2021011052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目录目录21、设计任务一、设计任务与要求错误!未定义书签.流程设计完成输入设定3.1SETUP设置3.2输入组分3.3物性方法选择43.4 Streams 的输入.53.5主要Block的输入 53.5.1反响器模块输入 53.5.2换热器模块输入 .73.5.3闪蒸罐模块输入 83.5.4压缩机模

2、块输入 83.5.5精馄塔模块输入 8四. 模拟运行结果 10五. 灵敏性分析14六. 确定工艺参数 16七. 心得体会16一、设计任务与要求1.异丙苯制备给定条件学号1234567890分子甲烷丙烯丙烷正烷正戊 烷甲苯乙醇异内苯正戊 烷苯(1) 进口物料： 压力l.latm , 温度120 C流 量： 苯和丙烯各60kmol/s,其他组分分别为 10kmol/s(2) 反响器：丙烯转化率0.9 ,压力降、热负荷为：0(3) 换热器：压力降-0.1 atm(4) 精储塔：要求压力为1atm (全塔),塔釜苯摩尔含量为0.0012、物性数据我的学号为2021011052,对应以下物质:甲烷CH4

3、,沸点-161.5C丙烯C3H6沸点-47.7C正戊烷C5H12沸点36.1C苯C6H6沸点80.1C异丙苯 C9H12 152.4C二.流程设计图1异丙苯制备及产物杂质别离流程图 整个流程主要有六种化工设备组成：反响器(REACTOR、换热器(HEATER、闪蒸罐(SEP、压缩机(COMPR)、混合器(MIXER)及精储塔(DSTWU.原料(FEED以及循环回来的苯 进入反响器进行反响,丙烯和苯反响生成异丙苯,连同未反响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精储塔中进行分离,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

4、 T2精储塔别离,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精储塔实现甲烷和丙烯的别离.三、完成输入设定3.1 SETUP 设置/Global Description ccamintng DAgnostics.Speeifi catkinsSimulation OptionsStream ClassSubhtr edniiiCosting OptionsStrcann PriceUnits SfftcCustom UntE；Corn ponentePropertiesFlowsheetSt

5、reamsBlocks3.2输入组分Unil of meuremertGlobal 期 tkngwIntut d 如二Run type:Flowsheet_Hutpit results:METC0_-Input mode,Sbearndajs;COWENFlow basis:Ambient pr®SLire:| bar 二Ambienttenp.;|c _LVeiid phases:Free water:Operaticrial yer;lh ,Title:| 心卜 uayl 991图2 SETUP设置图进入如以下图界面,输入各组分如下:,SoecftMtions E KIJS Rk

6、rtiarii Pi4rrileiimNnncnnwnSnnalFnt印prK三|宥拍1目*r©odon &00CQ©On-D 0g - 一 一一 4 一 _ *“/.£3 L!i!- «LL"2.L; .I!i计I5imuhtioini Option16；Stream ClassSubstreamsCosting OptionsStream- ？riceUnits SetaCuslom UnittReport OptionsAssay/BlendLight-Erd Properties P*tro Ch arrtFrffati smP

7、seucocomponent3.3物性方法选择Comacncnt ID1T？p.Corrpcnflrit narrwAlisCH4Lirr.er liiridlMETHANEC3HB-ZDorft'entionalHUFYLENEC5H12-CarwenltiarMlIN-PCN 如 E匚 WIBICSWECanri'ShtiarhalBENZEMECSdGC9H1>-2CiQnx'entianalSflFROFVLBEN？:H12-2*Define ccmponents图3组分输入进入Properties 输入界面,选择适宜的物性方法,本次模拟选用选用RK-SO

8、AV曲性方法,如图：9«cScnt I ReferencedRK-SDtfyE二_|Modfy propeiy rrodelstosErKSlL ,Dm妃：12jLiquid jarnTiauD目旧Liquid erthal.HLMXI07Liquid /durne-,厂 Hetol nirwingPropertji methed;r Po/rtirifl Mrrcdion| Hs iq fHFnr：F卧h怕 Arfh=ipy"厂 UNIFAC GroupsMl Comp-GroupijJ-jSZ C&np-Liets.AnH-qI PoymersAtlr-caJi

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10、ed; |m P,|Water soldsikw |3 VElKtFofct* calculalion opticni-Chembtiy HD |三|V U« (rue corrpciinerts：图4物性方法选择3.4 Streams 的输入在物性方法确定之后, 在Streams输入界面根据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：ParametersFasti Ogdens | FS2)ComDDnent Attr. EO Ortlont I CoSAig IDataHcf Te'iurraljue IR-*.勺t+目Prop-Set

11、sAdvancedCAPE-OPN PadkagesUTV'shte-l岂 SectionStreamsC-OUTFEED.InputFlcuHsED VadablesQ Custom strearri Resi Hl-OUTH2-OUTM1-0U7oor r>i irr-Stale /航由日FIcmrpcdtwQ切C3PrEKSJlB"11T Dl flow:Mol»1Ibml/hSok/ent-3£弟曲的nnirri女旌DComDQsitonMHo=Iom ' | kmoPicc -CamponertVaLi&|CH4(C3H6

12、2印C5H12-1,oCSHB旷j-i. H in图5物料输入3.5主要 Block的输入3.5.1反响器模块输入根据题目要求,反响器为绝热的,即热负荷为0,压力降为0.如图6所示:0;-s-!±)!tn-!:!;1M1XER1R 叩LrEMCTW dDy REA粉,©9Q<19_J一Block Options ResultsED VariableBED InputSpec GroupsPorts'/Specifications ZRt«tionj| CombjstiDn | Hea1 ofReaciion Sehctwi PSIPreMurenat

13、mtHear duty0Etu/hiLpeti 咆 ccndiborisValid phase*I Vapcr-bquid图6反响器模块输入接下来设置反响方程式,点击Reactions选项卡,在界面中点击New,新建反响,方程式为:C3H6+C6H6=C9H12转化率为0.9,关键组分为C3H6界面如以下图：HI:E)!a:uUctfbjvointHduE' P5C MUEA1KIXER1RfACTOR皿叩|M C. geme0 Ghek 0 poorsHf EO1 Varibl 尊£0 IriDu"0 Spec； GroupsPurtsQ| Stream Resu

14、lls n C-Uorn StFE! RtyMekM 5iun-imarySEPR Ci&ihznsR im Nl_ SpeeliDaior SeIhoc cflnxen on淘苧ion眄r3H&-2i C6+IE.->H0'o,3sfl9o_JsSpecific ationt Fits 代 ftioniU 履孑图7反响方程式输入3.5.2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0.1atm.如图8所示:3)H1v 囱图| |ENG f| 牛<< |aii 恒N些夕 X0 垂J Str# a meiX i5 Blo

15、cks-也 CO1PRInput Heurwe DynamicBlock OptiDm ResultsEO anablesE.InputGrnijipsPortsSb e aim ReuI:、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0.1atm.如图9所示:FlowsheetStrearnBlock:-宣 COMR制Hl& H2,Input - Hcurvet,Djnarnic,Blt>c< J3t)on53.5.3闪蒸罐模块输入根据别离要求,设定闪蒸罐压力为田！：田：B-iH2MI1XERLMIJXER2REACTORShP

16、O InputQ Hcurves.Dynamic.Block OpticntQ ResultsEO Variabk&.EO Input3.5.4压缩机模块输入如图11|l Blocks目 OMPRSetupPerlonmarcj？ Curv Lset Subfautine Cynamir Black Optcns RcsulbFO &诂U» EO Input Spec Groups PortsStream RMults Cuxrta-m Iz e-arn Re-k- klrr id imiruru弟麒lEis.3.5.5精熠塔模块输入'/S pecifiudt

17、iunPlah Options I Ub 岫皿闭“£V6DrPiessureV0.1| aim工Flash *mFie占bBH*图9换热器H2模块输入0.5atm ,热负何为0.如图10所示：VSpecificaHvnc| /Fla曲 Opbort | EnlrainmftnlUtil如图10闪蒸罐模块输入vSipwificjitioM 匚通IcuGtigDplicm Pew* Lok匚口*屈妇6心 li仆少网im % * 广| U liuModal and 钢Mcdct 洋 Corores-EaiC I urbr傩 |lc«riiiapic Utir$ GPSAi'

18、;vieCliCd rnfriirn广 口 jtch/尸 prmjt*住 Pnmemo merejoof* Ftesjuie idiu r Fortfti rasuetdtt U 4-elufk c？ to drlennri屹 ducha j- sonionEifie#hCi#i？I 做trfido |Pdpirpic. IMfchriirsl. |图11压缩机模块输入在精储塔T1模块中,确定全塔压力为 分正戊烷和重组分苯的摩尔分率分别为1atm,回流比设定为1.4 ,并根据任务确定塔顶轻组0.98和0.001.如图12所示：4 u 一in 巴9 1冲*T色七EHG-<=>

19、1; Mr » 口网,罟 N« * :？' X 乙* JSiMdFiirdAium占ktilabun D piimu CunvwLjE-KEBN5l&宣ESI M.»®ffl-:B-;s-EBi»f!-34-J3JBJSBCOWPRHlMIXER1M1XER2REACTORSEP11npurt.B Cfk Options:-Q RriJtsq9 EO nput, Spec Croups；-r j Pomffl Sireemi ResultsCdirr fficplicotpns厂N侦*rb*I有 Rifluri Idlj JCu

20、"dwFu¥l AUuflUiJldL 血I i&Sn/gtr匚 ondoHMirf- Paiba Candcncfi "iMlh dlvopcr dtiilxoP P*ib Mndena ".MihordlquddiatilaleD=i.e xpcTIractiji: |l图12精储塔T1模块输入在精储塔T2模块中,确定全塔压力均为1atm,回流比设定为1.55,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0.95和0.001,采用分凝器.如图 13所示：在精储塔T3模块中,设定全塔压力均为 组分甲烷和重组分丙烯的摩尔分率分别为图1

21、3精储塔T2模块输入1.6MPa,回流比设定为 3,并根据任务确定塔顶轻0.97和0.001,采用分凝器.如图 14所示：| Input也国ENGT 作* «AU» 0JN* # 夕 XSpeciRudliunisICalcuhlfQri OptionsConwqcras |Eduran ipectcafhnrs-Freswies199_jss1t30,q'11o_jss'13HFqV16MFa匚CH州EWFrtolerKei cmipneiit retc veies-Ecrdsner 中已ctihuadtrnwL T old corr|Rnsfi<G

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23、 wryL N Jinber of stages& Reflux rafc:图14精储塔T3模块输入四. 模拟运行运行过程没有错误和警告,表示程序运行成功.程在所有输入完成之后,将程序进行运行, 序运行结果及各模块运行结果如以下图所示:TIT卜二r-d迎J5T'7 二1丽m51做袖mW蹴5W'具面】琲醐a恤1婀mME1BU2:vm帼515DEEm碰O5WW；削曜净匪跚1岫暗Ki教ii1350m3EM皿mI3Wm删邸迎删31Mim挪D3WVmJOMWft001!O1Q册椭1143例咖aimQD51Q1M00moM-:皿瞻岫03咖邮岫岫1HEr瞄础1431J15OUI55E

24、QNZQU1EUO13351？刑邮0S3119Ui图15主要物流摩尔分率REACTOR 色正*.SbcJu71 » (Si N+i 23 mixeiF MFXER2港 REACTOR=-Vfl ReEults<9QS<3* EI3BJQZ一一！e.l-卜匚i-Sunmaij BderiM | Plw/Equi侦umRaSions | SdIooIiy U厕 llagEO Var-atlesStream ResutsCustom Stre-airii Re？iModel SummaryResultsEC刀tilf%Strearn Rtsu tsCuGtorr £t

25、r&arrii R&iModel Sumnriarv图16反响器模块结果 .V 的圳卜刁» O a翠N*曲 T3-OUT寻 TS-OVE BlocksM COMPRRemitsEO VariablesStream ReultaSummary Balance | Phase Equilibrium | Utility Usageqgssghisg-'ssefit.LL.i"Custom Stream Resi _ Medel SummaryResultiEO VariablesStream ResultsCustom Stream ResiA M jk

26、* I C r f r rullet tempeiature.Outlet pessure:Vapor 阮 ctior;Heat JUjtNef d*;I sHiqud/Total liquidPressure-drop correlation parameter;10C0.311925barT0.11596-9624 3564Gcal Air3824.3564Gal/hr10X)00203Block results summary图17换热器H1模块结果<?pResute » 口逾争H* W夕XMo del SummaryGuimmry BahncG Phaco Eqyuii

27、brunn UtTilylhgoFF1+B ock rssults surmaOutlet temperaltureOutlet prssure;Vapor fractjoni：Heafi dJty：Net dlut/.1 出口 udl / T otal iouidPies$ure-diop coirelaiior p<ameier;£0c"0530.1291 DIGSb司GcafhrzJ1V7.S&J01Gud/lw二0100192349H Resulte(J EO Variables ffj StreaiTii RefiutsBJ Custcnn Stre

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33、Q.ED!M8GcaMirr nndnf eoolihg rqiHPitfirv ynqnz？ScaW iiDililkiie CemproLurG31 4DS7U19匚Eloaamtenpgiatuie.1Cb.Gl63E3cU前旧峪由值ed laciatTQ.ll|£14HETP-Resulto图21精儒塔T1模块结果Q| Resultt色令f RwJte ?O脸I渺N*SasT2Q言SW%LF M0» iJ:"l-1a:14=3:12-lEResults±O VariaEjIesStream ReulhruEnm Stream R>sjMod

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