【《年产12万吨苯乙烯减压精馏系统模拟研究》10000字（论文）】

年产12万吨苯乙烯减压精馏系统模拟研究摘要本设计论文的题目是年产12万吨苯乙烯精馏系统模拟计算及工艺设计，精馏系统模拟采用连续精馏过程，使用四个精馏塔，分别是乙苯/苯乙烯精馏塔、甲苯/乙苯精馏塔、苯/甲苯精馏塔、苯乙烯精馏塔，处理来自乙苯催化脱氢得到的乙苯脱氢混合液，分离得到苯乙烯产品，回收脱氢液中的乙苯，得到达标的副产品苯、甲苯等组分。利用化工过程模拟AspenPlus软件，选择PENG-ROB物性分析方法，对整个苯乙烯精馏系统单元进行了单个精馏塔模拟计算和全流程模拟计算，并使用AspenPlus软件的灵敏度分析功能，对每一个精馏塔的主要工艺参数如理论塔板数、进料位置、回流比等进行了优化。最终模拟计算结果为，苯乙烯产品质量分数为99.99%，并且其回收率达到99.99%，回收的乙苯产品质量分数为99.97%，副产品苯的质量分数为99.88%，副产品甲苯的质量分数99.29%。按照年工作330天，每天24小时，年产苯乙烯产品12.35万吨。关键词：苯乙烯；精馏；优化；AspenPlus目录TOC\o"1-3"\h\u32374第1章文献综述 第1章文献综述1.1苯乙烯简介苯乙烯，分子式为C8H8，别名乙烯基苯，英文名称为Styrene，简称SM，是一种无色或微黄色粘稠状芳香族化合物，能够与乙醇、乙醚等有机物互相溶解，水与之不溶。苯乙烯分子中的苯环与乙烯基可以形成电子共扼，因为该双键的存在让苯乙烯分子性质很活泼，在常温下可以发生聚合反应和共聚反应，反应速率与温度成正比REF_Ref28467\w\h[2]。苯乙烯常见的物理性质如表1.1所示。表1.1苯乙烯的物理性质性质数值性质数值熔点-30.6℃密度0.903g/cm³沸点145.16℃闪点31.11℃临界温度369℃自燃温度490℃临界压力3.81MPa燃烧热-4376.9kJ/mol饱和蒸气压1.33kPa（30.8℃）折射率1.5467溶解性0.3g/L（20℃）表面张力30.9（dyne/cm)1.2苯乙烯生产工艺苯乙烯产品的生产工艺投入使用的主要有乙苯脱氢法和共氧化法两种方法，其中乙苯脱氢法又包括乙苯催化脱氢和乙苯氧化脱氢两种工艺方法，该生产工艺的原料是乙苯，乙苯在脱氢催化剂参加反应的条件下，使乙苯脱去氢原子生成苯乙烯，目前该生产工艺方法占全球苯乙烯产品市场的九成以上REF_Ref27353\w\h[3]。另一种生产工艺是乙苯共氧化法，该生产工艺的原料也是乙苯，乙苯先氧化生成乙苯过氧化物，然后与丙烯反应生成苯乙烯REF_Ref27353\w\h[3]。1.3AspenPlus软件介绍化工过程模拟AspenPlus软件是由美国AspenTech公司研究研发的大型通用流程模拟软件，该软件的使用者遍布全球。现如今，该软件已经有十几个版本，软件的开发者不断地对软件进行完善、改造升级，使其缺陷逐渐减少，让该软件的功能越来越强大。物性数据库、单元操作模块、系统实现策略是化工过程模拟AspenPlus软件的三大组成部分REF_Ref19605\w\h[14]。该软件具有很强大的功能，可以分析纯组分和混合物性质，可实现图标和表格的绘制、灵敏度的分析和案例的研究、设备大小的确定，工艺流程的优化、物理化学性质的估算以及过程的动态分析。本设计主要研究精馏单元工艺，因此单元模块主要用精馏塔模块，同时会涉及到流体输送模块，在精馏模拟计算中采用严格计算模块RadFrac进行模拟计算。第2章物性方法的选择2.1物性方法简述物性方法是指模拟计算中所需方法和模型的集合REF_Ref19605\w\h[14]。该软件有状态方程法、活度系数法等多种分析方法和模型如表2.1所示，可以计算各组分的热力学性质和传递性质。在模拟计算中选择的物性分析方法不一样，可能会使模拟结果差别很大，所以物性方法的选择是工艺流程模拟重要的一个环节，与模拟结果是否可参考利用有密切的联系。表2.1常见物性方法和模型物性方法代表方法模型状态方程法RK、SRK、PR、PENG-ROB活度系数法NRTL、UNIFAC、UNIQUAC2.2苯乙烯精馏系统工艺流程模拟物性方法的选择苯乙烯精馏系统工艺处理的混合物组分有苯乙烯、苯、甲苯、乙苯、焦油等弱极性物质组分。从模拟经验得知，可以选择PENG-ROB、PR、SRK等状态方程。本设计选择PENG-ROB物性方法对苯乙烯精馏系统工艺进行全流程的模拟，有关系到液液分相器的模拟选择NRTL物性方法REF_Ref27353\w\h[3]。

第3章苯乙烯精馏系统工艺流程模拟3.1苯乙烯精馏系统工艺流程简述苯乙烯精馏系统模拟采用连续精馏过程，使用四个精馏塔，，分别是乙苯/苯乙烯精馏塔、甲苯/乙苯精馏塔、苯/甲苯精馏塔、苯乙烯精馏塔，处理来自乙苯催化脱氢得到的产物脱氢混合液，分离得到苯乙烯产品，回收脱氢液中的乙苯，得到达标的副产品苯、甲苯等组分，苯乙烯精馏系统工艺流程如图3.1所示。图3.1苯乙烯精馏系统工艺流程图第一个塔是乙苯/苯乙烯精馏塔，来自上工段的脱氢混合液首先在该塔进行减压精馏分离，经过塔顶冷凝器，在塔顶馏出苯、甲苯和乙苯混合液送到下一个塔甲苯/乙苯精馏塔进行分离，塔釜馏出苯乙烯和重组分混合液送到下一个塔苯乙烯精馏塔进行分离。第二个塔是甲苯/乙苯精馏塔，来自上一个塔的塔顶馏出混合液首先通过加压泵加压，通入到该塔精馏分离，塔顶馏出的苯和甲苯混合液送到下一个精馏塔进行进一步分离，塔釜可以馏出达标的乙苯，进行回收。第三个塔是苯/甲苯精馏塔，来自上一个塔的塔顶馏出混合液在该塔进行精馏分离，塔顶馏出达标的副产品苯，塔釜馏出达标的副产品甲苯。第四个塔是苯乙烯精馏塔，来自乙苯/苯乙烯精馏塔的塔釜馏出液粗苯乙烯首先通过加压泵加压，然后进行减压精馏分离，塔顶馏出符合产品要求的苯乙烯液体，塔釜收集得到焦油等重组分液体。3.2苯乙烯精馏系统工艺流程模拟苯乙烯精馏系统工艺流程处理的原料脱氢液主要含有苯、甲苯、乙苯、苯乙烯及焦油等组分，整个工艺流程对各组分进行了四次切割，共有四个精馏塔，流程较为复杂，而且在模拟的过程中每一个塔操作参数的改变均会对下游精馏塔的模拟结果产生一定的影响，直接全流程模拟显然不容易收敛且模拟数据不够准确，因此在做苯乙烯精馏系统单元全流程模拟前有必要先完成单个精馏塔的模拟，这样有利于全流程的模拟及模拟数据可靠性较强。3.2.1乙苯/苯乙烯精馏塔的模拟3.2.1.1模拟流程的建立如图3.2所示，来自上工段的乙苯脱氢混合液流股FEED通到乙苯/苯乙烯精馏塔T1减压精馏分离，塔顶馏出苯、甲苯和乙苯等轻组分经加压泵加压后送至甲苯/乙苯精馏塔进一步处理，塔釜馏出苯乙烯和重组分经加压泵加压后送至苯乙烯精馏塔进一步处理。图3.2乙苯/苯乙烯精馏塔模拟流程图3.2.1.2乙苯/苯乙烯精馏塔的模拟条件物流FEED为来自上工段的乙苯脱氢液，质量流量为24000kg/hr，压力为303kPa，温度为83℃，脱氢液组成如下表3.1所示。表3.1原料脱氢液组成表组分质量分率质量流量kg/hr苯0.015360甲苯0.01240乙苯0.317440苯乙烯0.6515600焦油0.015360全部124000乙苯/苯乙烯精馏塔的操作参数如下图所示。图3.3输入组分信息图3.4输入的进料流股信息图3.5乙苯/苯乙烯精馏塔T1的操作参数图3.6乙苯/苯乙烯精馏塔T1的进料板位置参数图3.7乙苯/苯乙烯精馏塔T1的压力参数3.2.1.3乙苯/苯乙烯精馏塔的物性方法及选用模块乙苯/苯乙烯精馏塔用于脱氢液的预处理，处理组分有苯、甲苯、乙苯、苯乙烯和焦油等组分的弱极性物系，同时考虑到为真实体系，对于该精馏塔模拟时采用PENG-ROB物性方法进行分析计算。乙苯/苯乙烯精馏塔是精馏塔，RadFrac是单塔精馏严格计算模块，适用于该模拟条件。因此选用的是RadFrac模块。3.2.1.4模拟计算结果与分析根据上面建立的模拟流程及操作条件，对该精馏塔进行模拟计算，得到的结果如图3.8所示。图3.8乙苯/苯乙烯精馏塔模拟计算结果由图3.8可知，乙苯/苯乙烯精馏塔塔顶馏出液中组分苯乙烯质量分率为0.13%，达到分离要求。塔釜馏出液中组分乙苯质量分率约为0.00%，达到分离要求。3.2.2甲苯/乙苯精馏塔的模拟3.2.2.1模拟流程的建立如图3.9所示，经加压泵加压得到的苯、甲苯、乙苯混合液流股P11，通入到甲苯/乙苯精馏塔T2精馏分离，塔顶馏出苯、甲苯轻组分送至苯/甲苯精馏塔进一步分离处理，塔釜馏出副产品合格的乙苯，进行回收利用。图3.9甲苯/乙苯精馏塔模拟流程图3.2.2.2甲苯/乙苯精馏塔的模拟条件甲苯/乙苯精馏塔的操作参数如下图所示。图3.10甲苯/乙苯精馏塔T2操作参数图3.11甲苯/乙苯精馏塔T2进料板位置参数图3.12甲苯/乙苯精馏塔T2压力参数3.2.2.3甲苯/乙苯精馏塔的物性方法及模块甲苯/乙苯精馏塔用于分离苯、甲苯和乙苯，涉及苯、甲苯和乙苯等弱极性物系，同时考虑到为真实体系，对于该精馏塔模拟计算时选择PENG-ROB物性方法进行分析计算。甲苯/乙苯精馏塔是精馏塔，RadFrac是单塔精馏严格计算模块，适用于该模拟条件。因此选用的是RadFrac模块。3.2.2.4模拟计算结果与分析根据以上建立的模拟流程及操作条件，对甲苯/乙苯精馏塔进行了模拟计算，得到的结果如3.13图所示。图3.13甲苯/乙苯精馏塔模拟计算结果由图3.13可知，甲苯/乙苯精馏塔塔顶馏出液中组分乙苯质量分率为2.62%，达到分离要求。塔釜馏出液中组分甲苯质量分率约为0.00%，组分乙苯质量分率为99.78%，达到回收要求。3.2.3苯/甲苯精馏塔的模拟3.2.3.1模拟流程的建立如图3.14所示，来自甲苯/乙苯精馏塔的塔顶馏出液物流T2-1，进入苯/甲苯精馏塔T3进行精馏分离，塔顶馏出副产品苯，塔釜馏出副产品甲苯，进行回收。图3.14苯/甲苯精馏塔模拟流程图3.2.3.2苯/甲苯精馏塔的模拟条件苯/甲苯精馏塔的操作参数如下图所示。图3.15苯/甲苯精馏塔T3操作参数图3.16苯/甲苯精馏塔T3进料板位置参数图3.17苯/甲苯精馏塔T3压力参数3.2.3.3苯/甲苯精馏塔的物性方法及模块苯/甲苯精馏塔用于分离副产品苯和甲苯，涉及苯、甲苯等弱极性物系，同时考虑到为真实体系，对于该精馏塔模拟计算时选择PENG-ROB物性方法进行分析计算。RadFrac是单塔精馏严格计算模块，适用于苯/甲苯精馏塔模拟条件。因此，选用的是RadFrac模块。3.2.3.4模拟计算结果与分析根据以上建立的模拟流程及模拟条件，对苯/甲苯精馏塔进行了模拟计算，得到的结果如图3.18所示。图3.18苯/甲苯精馏塔模拟计算结果由图3.18可知，苯/甲苯精馏塔塔顶馏出液中，副产品苯的质量分率为99.72%，达到分离要求。塔釜馏出液中副产品甲苯质量分率为93.20%，达到分离要求。3.2.4苯乙烯精馏塔的模拟3.2.4.1模拟流程的建立如图3.19所示，来自上一个塔的塔釜馏出混合液经过加压泵加压后的物流P21，通入到苯乙烯精馏塔T4进行减压精馏分离，塔顶可以馏出达标的苯乙烯产品，塔釜可以馏出副产品焦油重组分。图3.19苯乙烯精馏塔模拟流程图3.2.4.2苯乙烯精馏塔的模拟条件苯乙烯精馏塔的操作参数如下图所示。图3.20苯乙烯精馏塔T4操作参数图3.21苯乙烯精馏塔T4进料板位置参数图3.22苯乙烯精馏塔T4压力参数3.2.4.3苯乙烯精馏塔的物性方法及模块苯乙烯精馏塔用来提取苯乙烯产品，得到达标的苯乙烯产品，涉及苯乙烯、焦油等组分的弱极性物系，同时考虑到为真实体系，对该塔模拟计算时选择PENG-ROB物性方法进行模拟计算。RadFrac是单塔精馏严格计算模块，适用于苯乙烯精馏塔模拟条件。因此选用的是RadFrac模块。3.2.4.4模拟计算结果与分析根据以上建立的模拟流程及操作条件，对苯乙烯精馏塔进行了模拟计算，得到的计算结果如图3.23所示。图3.23苯乙烯精馏塔模拟计算结果由图3.23可知，苯乙烯精馏塔塔顶馏出液中产品苯乙烯的质量分率为99.99%，达到分离要求。塔釜馏出液中焦油重组分的质量分数为99.97%，达到分离要求。3.3苯乙烯精馏系统单元全流程模拟根据已经建立的苯乙烯精馏系统工艺中各个单塔的模拟模型，依次连接各塔，进行苯乙烯精馏系统工艺的全流程模拟，模拟流程如图3.24所示。苯乙烯精馏系统工艺全流程模拟主要流股计算结果如图3.25所示。图3.24苯乙烯精馏系统单元模拟流程图图3.25主要流股模拟计算结果由图3.25可知，产品苯乙烯的质量流率为15589.2kg/hr，质量分数为99.995%，并且回收率达到99.93%，满足产品要求，将全流程模拟的结果跟单个塔模拟结果作比较，可以看出接近吻合，表明建立的苯乙烯精馏系统单元全流程模拟模型可行，可以对该精馏系统单元各塔的工艺参数进一步优化。

第四章苯乙烯精馏系统单元工艺参数优化现对各精馏塔理论塔板数、进料位置、回流比进行优化。优化的目的是使各组分分离达标，馏出物质量流率达到要求，降低操作费用，减小再沸器热负荷，同时兼顾设备费用和实际操作的要求。其中操作费用与回流比有关，具体为回流比越小，操作费用越低；设备费用与精馏塔的塔板数成正比，塔板数越多，设备费用相应越高；而塔底再沸器的热负荷受精馏塔的工艺参数影响，如理论塔板数、进料位置等，综合上述几个工艺参数，对这四个精馏塔分别进行灵敏度分析，结合分离要求，确定各参数的大小。下面利用化工过程模拟AspenPlus软件的灵敏度分析功能对每一个精馏塔进行优化分析。4.1乙苯/苯乙烯精馏塔工艺参数的优化乙苯/苯乙烯精馏塔T1，塔顶馏出的是苯、甲苯和乙苯等轻组分，塔釜馏出的是苯乙烯和焦油等重组分。精馏塔T1的工艺参数优化目标，首先应满足轻关键组分乙苯的回收率近100%，重关键组分苯乙烯回收率近100%，其次要考虑降低设备费用，减小再沸器热负荷。对于该塔，定义因变量为塔顶馏出液中乙苯质量流量和再沸器热负荷，从而进行各工艺参数的选择。4.1.1理论塔板数工艺参数的选择利用AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析理论塔板数与塔顶馏出液中组分乙苯的质量流量及塔底再沸器热负荷的关系，如图4.1所示。随理论塔板数的逐渐增加，塔顶馏出液中组分乙苯的质量流量不断持续增大，到88块增幅减小直至平稳，同时考虑到塔底再沸器的热负荷大小，因此选择理论塔板数为88块进行模拟计算。图4.1理论塔板数与塔顶馏出液中乙苯质量流量及再沸器热负荷的关系曲线4.1.2进料位置工艺参数的选择利用AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析进料位置与塔顶馏出液中组分乙苯的质量流量及再沸器热负荷的关系如图4.2所示。可以观察到，随着进料位置的不断增大，塔顶馏出液中组分乙苯的质量流量先增大后减小，到40-44达到最大值;再沸器热负荷先降低后升高,到40-43达到最小值。因此，最佳的进料位置可以判断为第41块理论塔板。图4.2进料位置与塔顶馏出液中乙苯质量流量及再沸器热负荷的关系曲线4.1.3回流比工艺参数的选择在其它模拟参数保持不变的条件下，通过改变回流比大小，利用化工过程模拟AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析回流比对塔顶馏出液中乙苯质量流量及再沸器热负荷的关系，如图4.3所示。可以从图中清晰的看出，塔釜再沸器热负荷随回流比的增大而升高，主要是由于回流比增大，会使塔内组分的蒸发量和冷凝量也增大，从而影响到再沸器热负荷的大小。也可以看出，塔顶馏出液中组分乙苯的质量流量随回流比的增大而增大，在回流比较小的时侯，塔顶馏出液中乙苯质量流量随回流比增大变化趋势较为明显，在回流比增大到12时，塔顶馏出液中组分乙苯的质量流量随回流比的变化趋势很小。原因是因为回流比增大，有利于轻重组分的分离，使得塔顶馏出液中轻组分乙苯质量流量含量增加，但增加到一定程度后，受物料衡算的限制，乙苯的质量流量不再增加。因此，为了塔顶馏出液中乙苯质量流量达标又可以降低再沸器热负荷，回流比选择12较为合适。图4.3回流比与塔顶馏出液中乙苯质量流量及再沸器热负荷的关系曲线4.2甲苯/乙苯精馏塔工艺参数的优化甲苯/乙苯精馏塔精馏塔T2，在塔顶馏出的是苯、甲苯轻组分，塔釜馏出的是回收的乙苯。精馏塔T2的工艺参数优化目标，首先应满足轻关键组分甲苯的回收率近100%，然后是回收全部的重关键组分乙苯，使回收率近100%，其次要考虑降低设备费用，减小再沸器热负荷。对于该塔，定义因变量为塔顶馏出液中甲苯质量流量和再沸器热负荷，从而进行各工艺参数的选择。4.2.1理论塔板数工艺参数的选择利用AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析理论塔板数与塔顶馏出液中组分甲苯、乙苯质量流量及再沸器热负荷的关系如图4.4所示。随理论塔板数的增加，塔顶馏出液中甲苯质量流量不断增大，乙苯质量流量不断减小，到50块增幅直至平稳，结合考虑到再沸器热负荷，使设备费用降低，因此选择理论塔板数为50块进行模拟计算。图4.4理论塔板数与塔顶馏出液中甲苯、乙苯质量流量及再沸器热负荷的关系曲线4.2.2进料位置工艺参数的选择利用AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析进料位置与塔顶馏出液中组分甲苯的质量流量及再沸器热负荷的关系如图4.5所示。可以观察到，随着进料位置的不断增大，塔顶馏出液中组分甲苯的质量流量先增大后减小，到13-14达到最大值;再沸器热负荷先降低后升高,到12-15达到最小值。因此，最佳的进料位置可以判断为第13块理论塔板。图4.5进料位置与塔顶馏出液中甲苯质量流量及再沸器热负荷的关系曲线4.2.3回流比工艺参数的选择在其它模拟参数保持不变的条件下，通过改变回流比大小，利用化工过程模拟AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析回流比对塔顶馏出液中甲苯质量流量及再沸器热负荷的关系如图4.6所示。可以从图中清晰的看出，塔釜再沸器热负荷随回流比的增大而升高，主要是由于回流比增大，会使塔内组分的蒸发量和冷凝量也增大，从而影响到再沸器热负荷的大小。另外，塔顶馏出液中组分甲苯的质量流量随着回流比的增大而增大，当回流比在较小的时候，塔顶馏出液中组分甲苯的质量流量随回流比增大变化趋势较为明显，当回流比增大到13时，塔顶馏出液中组分甲苯的质量流量随着回流比的变化几乎不再增加。主要原因是由于回流比增大，有利于轻重组分的分离，使得塔顶馏出液中轻组分甲苯质量流量含量增加，但增加到一定程度后，受物料衡算的限制，甲苯的质量流量不再增加。因此，为了塔顶馏出液中甲苯质量流量达标又可以降低再沸器热负荷，回流比选择13较为合适。图4.6回流比与塔顶馏出液中甲苯质量流量及再沸器热负荷的关系曲线4.3苯/甲苯精馏塔工艺参数的优化苯/甲苯精馏塔T3，塔顶馏出液是苯，塔釜馏出液是甲苯。精馏塔T3的工艺参数优化目标，首先应满足轻组分苯的回收率近100%，重组分甲苯的回收率近100%，其次要考虑降低设备费用，减小再沸器热负荷。对于该塔，定义因变量为塔顶馏出液中苯的质量流量和再沸器热负荷，从而进行各工艺参数的选择。4.3.1理论塔板数工艺参数的选择利用AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析精馏塔理论塔板数与塔顶馏出液中组分苯的质量流量及塔底再沸器热负荷的关系如图4.7所示。可以从图中清晰的看出，塔顶馏出液中组分苯的质量流量随理论塔板数的增加而不断增大，到18块增幅减小直至平稳，又考虑再沸器热负荷，降低设备费用，因此选择理论塔板数为18块进行模拟计算。图4.7理论塔板数与塔馏出液中苯质量流量及热负荷的关系曲线4.3.2进料位置工艺参数的选择利用AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析进料位置与塔顶馏出液中组分苯的质量流量及再沸器热负荷的关系如图4.8所示。可以观察到，随着进料位置的增加，塔顶馏出液中组分苯的质量流量先逐渐增大然后逐渐减小，到8-11达到最大值;再沸器热负荷先降低后升高,到8-10达到最小值。因此，最佳的进料位置可以判断为第8块理论塔板。图4.8进料位置与塔馏出液中苯的质量流量及热负荷的关系曲线4.3.3回流比工艺参数的选择在其它模拟参数保持不变的条件下，通过改变回流比大小，利用化工过程模拟AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析回流比的大小对馏出液中组分苯的质量流量及热负荷的关系如图4.9所示。可以从图中清晰的看出，塔釜再沸器热负荷随着回流比的增大而升高。此外，随着回流比的不断增大，塔顶馏出液中组分苯的质量流量逐渐增大，但增幅不大。主要原因是由于回流比增大，有利于轻重组分的分离，使得塔顶馏出液中组分苯的质量流量含量增加，但增加到一定程度后，受物料衡算的限制，苯的质量流量不再增加。因此，为了塔顶馏出液中苯的质量流量达标又可以降低再沸器热负荷，回流比选择6较为合适。图4.9回流比与塔馏出液中苯的质量流量及热负荷的关系曲线4.4苯乙烯精馏塔工艺参数的优化苯乙烯精馏塔T4，塔顶馏出苯乙烯，塔釜馏出焦油重组分。精馏塔T4的工艺参数优化目标，首先应满足苯乙烯的回收率近100%，重组分回收率近100%，其次要考虑降低设备费用，减小再沸器热负荷。对于该塔，定义因变量为塔顶馏出液中苯乙烯的质量流量和再沸器热负荷，从而进行各工艺参数的选择。4.4.1理论塔板数工艺参数的选择利用AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析精馏塔的理论塔板数与塔顶馏出液中组分苯乙烯的质量流量及塔底再沸器热负荷的关系如图4.10所示。随着精馏塔的理论塔板数增加，塔顶馏出液中苯乙烯的质量流量不断增大，到7块增幅减小直至平稳，同时考虑再沸器热负荷大小，节省设备费用，因此选择理论塔板数为7块进行模拟计算。图4.10理论塔板数与塔顶馏出液中苯乙烯的质量流量及再沸器热负荷的关系曲线4.4.2进料位置工艺参数的选择利用AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析进料位置高低与塔馏出液中苯乙烯的质量流量及热负荷的关系如图4.11所示。可以从图中清晰的看出，塔顶馏出苯乙烯产品的质量流量、塔底再沸器热负荷随进料位置的增加而逐渐增大直至稳定。因此，最佳的进料位置可以判断为第2块理论塔板。图4.11进料位置与塔顶馏出液中苯乙烯的质量流量及再沸器热负荷的关系曲线4.4.3回流比工艺参数的选择在其它模拟参数保持不变的条件下，通过改变回流比大小，利用化工过程模拟AspenPlus软件的灵敏度分析功能，分析回流比对塔顶馏出的苯乙烯质量流量及热负荷大小的关系如图4.12所示。可以从图中清晰的看出，塔釜再沸器热负荷随着回流比的增大而升高。此外，塔顶馏出液中苯乙烯的质量流量随着回流比的不断增大而逐渐增大，但增幅不大。因此，为了塔顶馏出液中苯乙烯的质量流量达标又可以降低再沸器热负荷，回流比选择3.4较为合适。图4.12回流比与塔顶馏出液中苯乙烯的质量流量及再沸器热负荷的关系曲线4.5苯乙烯精馏系统单元工艺流程优化结果根据以上优化分析，各塔主要参数优化前后比较如表4.1和表4.2所示。表4.1苯乙烯精馏系统单元各塔参数优化前后比较（1）工艺参数T1T2优化前优化后优化前优化后理论塔板数100884250进料位置48412013回流比12121113塔顶冷负荷/KW11289.311274.9791.6906.9塔釜热负荷/KW10980.210965.81157.21272.4表4.2苯乙烯精馏系统单元各塔参数优化前后比较（2）工艺参数T3T4优化前优化后优化前优化后理论塔板数1518307进料位置88142回流比8653.4塔顶冷负荷/KW350.7272.810178.17470塔釜热负荷/KW352.2274.110205.67496.9与优化前相比，整个苯乙烯精馏系统单元冷凝器冷负荷降低了11.87%，再沸器热负荷降低了11.84%。在优化的工艺参数条件下，利用AspenPlus软件对苯乙烯精馏系统工艺流程进行了模拟计算，模拟结果如图4.13所示。图4.13优化后主要流股模拟计算结果由图4.13可知，优化后苯乙烯产品质量分数为99.99%，达到国家级优品级标准，并且苯乙烯的回收率高达99.99%，回收的乙苯产品质量分数为99.97%，副产品苯的质量分数为99.88%，副产品甲苯的质量分数99.29%。

第五章总结本