异丙苯生产过程的设计

1、异丙苯生产过程的设计指导老师：钱 宇学 生：李 雷 吴志辉背景介绍 甲方经过市场调研，发现酚衍生可塑剂的市场需求增大 酚衍生可塑剂需要以异丙基苯作为原料 异丙基苯酚衍生的可塑剂 甲方决定建立年产10万吨的异丙基苯生产流程，以满足市场需求 甲方企业内有含5%丙烷的丙烯，并开发了相应的列管式固定床反应器设计内容简介 针对甲方的生产要求，设计了： 确定了优化反应器操作参数 确定了反应后物系的分离序列 完成了流程的基础设计 并通过模拟软件对流程的模拟，进行了流程的热集成分析和设计；对两个精馏塔进行了塔板设计和评价 生成了基本流程的流程图、物流表、评价塔设备的分布参数表UOP公司的生产工艺 UOP公司采

2、用的是： 硅藻土骨架上的磷酸催化剂，需要一定的水份活化催化剂 温度为350左右；压力为2.05.0MPa。 高温高压下 丙烯单体会发生聚合反应，可以用烷烃来稀释丙烯 异丙苯生成后，会继续与丙烯结合成二异丙苯，需要使苯过量，减少这种副反应主要反应C3H6(气相） + C6H6 (液态） C9H12(液态） H = -12.8618516 kcal/mol r1 = k1 cp cb mol/g cat sec k1 = 3.5 * 104 exp(-24.90/RT)C3H6（气态） + C9H12(液态） C12H18(液态） H = -12.4787427 kcal/mol r2 = k2

3、cpcc mol/g cat sec k2 = 2.9 * 104 exp(-35.08/RT)（教科书上为106，经过模拟计算 参数很不合理，应该为104。）由反应可以看出：高温高压都利于产品的选择性和收率反应条件 反应 温度：350左右 压力：2.05.0MPa 进料苯和丙烯摩尔比：2 ：1 稀释丙烯防止聚合烯烷摩尔比 ：8 10 ：1 丙烷仍会有些残余参与回流水分 ：200250ppm 活化催化剂反应器模型 列管式固定床反应器 结构参数： 列管数： 234根 管长： 6m 管径： 7.62cm 操作参数： 温度：350 恒温 压力：31.75bar 因为反应接近平推流反应器，所以选择平推

4、流反应器模型进行模拟模拟结果 停留时间：88秒 输入输出产生物料平衡kmol/hr320.270159215.270159-105物料平衡kg/hr21414.879521415.2686能量平衡kW7965.104425019.7637组分进反应器出反应器丙烯1050异丙基苯7.82002686100.054613苯198.01847399.3989707二异丙基苯1.56E-056.38493131丙烷9.431799879.43179987摩尔流量 kmol/hr分离序列 最轻的组分最先分离 ：将C3先分离，需要一个闪蒸降压操作 先易后难：闪蒸后的物流进一步先分离苯，用来打回流 最后：分

5、离苯后的物流进一步分离异丙苯和二异丙苯分离序列图示反应产物闪 蒸C 3 燃 料气丙烯塔异丙基苯塔循环苯异 丙 基苯二 异 丙 基苯基本生产流程图3IN1REACTORH-01FURNACEVALVEHEATERFLASHISOPR-01BENZBENZPROPYRECYCLEMIXEDREAC-INREAC-OUTHOUTVALOUT8FUELGAS3MIX12CUMDIPBAspen Plus 10.2.1 Run:cumeneAna 2001-12-25 13:06:43Design of a New,100,000 Metric Ton per Year Cumene Productio

6、n Facility流程的热集成MIXERBENZENEPROPYRECYCLEMIXEDREACTORREAC-INREAC-OUTPHEATEDFURNACEVALVELOWPRES8FLASHFUELGASTODISTILDISTIL-212CUMENEDIPBDISTIL-1Aspen Plus 10.2.1 Run:cumene01 2001-12-26 14:34:13Design of a New,100,000 Metric Ton per Year Cumene Production FacilityHRECOVHRECYCLEMIXER01PREHDIPB-PROB45He

7、at-integrated flowsheet苯精流塔 结构参数： 实际塔板数：27 板的Murphree效率：0.5 全凝器： 1个 再沸器： 1个 进料板： 21块实际板上 操作参数： 塔顶物流流量：105 Kmol/hr 回流比： 0.44 塔顶压力： 1.5 bar苯精流塔物流表TODISTILTOISOPR-01RECYCLETemperatureC100175.758.2Pressurebar1.751.71.5VaporFrac000MoleFlowkmol/hr203.47298.472105MassFlowkg/hr20301.78812081.5478220.251Volu

8、meFlowcum/hr25.91616.7699.943EnthalpyMMBtu/hr2.301-0.8594.393MoleFlowkmol/hrPROPY-01000ISOPR-0196.27892.6173.661BENZE-0197.3560.00797.349P-DII-015.8485.8480PROPA-013.99103.991异丙基苯精流塔 结构参数： 实际塔板数：37 板的Murphree效率：0.5 全凝器： 1个 再沸器： 1个 进料板： 28块实际板上 操作参数： 塔顶物流流量：95.6 Kmol/hr 回流比： 0.63 塔顶压力： 1.5 bar异丙基苯精流塔

9、物流表INCUMENEDIPBTemperatureC174.1167.6233.4Pressurebar1.71.51.7VaporFrac000MoleFlowkmol/hr98.87595.63.275MassFlowkg/hr12112.05811580.801531.258VolumeFlowcum/hr16.77915.9040.781EnthalpyMMBtu/hr-0.87-0.78-0.183MoleFlowkmol/hrPROPY-01000ISOPR-0191.53491.5280.006BENZE-010.9640.9640P-DII-016.3773.1083.269PROPA-01000塔板设计 规定参数： 塔中采用泡罩板塔中采用泡罩板 一个流向（如图）一个流向（如图） 板间距：板间距： 0.6米米 设计规定最大液泛因子为：设计规定最大液泛因子为：0.8 漏液区为板面积的漏