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分离 Design and Optimization on the Isopropyl BenzeneTechnology 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： 2011011052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2一、设计任务与要求31、设计任务3二流程设计3三、完成输入设定43.1 SETUP设置43.2 输入组分43.3物性方法选择53.4 Streams的输入53.5 主要Block的输入53.5.1反应器模块输入53.5.2 换热器模块输入73.5.3 闪蒸罐模块输入83.5.

2、4压缩机模块输入83.5.5精馏塔模块输入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丁烷正戊烷甲苯乙醇异丙苯正戊烷苯（1）进口物料：压力1.1atm， 温度120 C 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0.9， 压力降、热负荷为：0（3）换热器： 压力降 -0.1 atm（4）精馏塔 ：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2011011052，对应以下物质：甲烷CH4，沸点-161

3、.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

4、加压后进入T1精馏塔中进行分离，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3.1 SETUP设置图2 SETUP设置图3.2 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3.3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：图4 物性方法选择3.4 Streams的输入在物性方法确定之后，在Str

5、eams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：图5 物料输入3.5主要 Block的输入3.5.1反应器模块输入根据题目要求，反应器为绝热的，即热负荷为0，压力降为0。如图6所示：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0.9，关键组分为C3H6。界面如图所示：图7反应方程式输入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10，压力降0.1atm。如图8所示：图8换热器H1模块输入设定换热器H2的压力降

6、及出口温度，出口温度暂设定为60，压力降0.1atm。如图9所示：图9换热器H2模块输入3.5.3 闪蒸罐模块输入根据分离要求，设定闪蒸罐压力为0.5atm，热负荷为0。如图10所示：图10闪蒸罐模块输入3.5.4压缩机模块输入如图11图11 压缩机模块输入3.5.5 精馏塔模块输入在精馏塔T1模块中，确定全塔压力为1atm，回流比设定为1.4，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0.98和0.001。如图12所示：图12精馏塔T1模块输入在精馏塔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

7、.001，采用分凝器。如图13所示：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1.6MPa，回流比设定为3，并根据任务确定塔顶轻组分甲烷和重组分丙烯的摩尔分率分别为0.97和0.001，采用分凝器。如图14所示：图14精馏塔T3模块输入四模拟运行在所有输入完成之后，将程序进行运行，运行过程没有错误和警告，表示程序运行成功。程序运行结果及各模块运行结果如下图所示： 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模块结果图18 换热器H2模块结果图19 闪蒸罐模块结果 图20 SEP 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5 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24 T1精馏塔回流比与实际塔板数灵敏度分析输入 图25 T1精馏塔回流比与实际塔板数的关系类似得到T2和T3的图图25 T2精馏塔回流比与实际塔板数的关系图26 T3精馏塔回流比与实际塔板数的关系六确定工艺参数：根据灵敏度分析，精馏塔回流比2.75 ,1.2