【《甲基叔丁基醚（MTBE）生产流程模拟与优化分析案例》2600字】

甲基叔丁基醚（MTBE）生产流程模拟与优化分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u24540甲基叔丁基醚（MTBE）生产流程模拟与优化分析案例 1251701.1流程叙述 1286521.2Aspen模拟与计算 5153871.3物料衡算 51.1流程叙述自装置外来的混合碳四进入碳四储罐V101，再经碳四输送泵P101A和P101B加压，原料预热器E101预热后，进入混合原料罐M101,如图5-1图5-1PID流程图装置外的甲醇进入V102甲醇储罐，经甲醇输送泵P102A和P102B加压后进入甲醇分流罐V103，分流后的甲醇一部分进入原料预热器E101，一部分进入甲醇脱水罐V104，脱水后的甲醇再进入反应精馏塔T101中进行再一步反应，如图5-2图5-2流程图在E101原料预热器中，先利用低压蒸汽对C4和甲醇原料预热，为使该工艺节能，可在MTBE精馏塔T101塔釜开始出料的时时候，利用物料之间的换热代替蒸汽加热，预热后的反应物进入反应器R101进行反应生成MTBE，再将反应后物质输送至换热器E102，利用冷却水进行降温冷却，如图5-3图5-3流程图补充甲醇后，再次在反应器中进行醚化反应，产物进入精馏塔T101，经反应精馏塔再沸器E104中压蒸汽预热，同时冷却MTBE产物；T101精馏塔顶醚后碳四及少量未反应的甲醇从塔顶馏出，再进入反应精馏塔冷凝器E103，经循环水冷却后，进入反应精馏塔回流罐V105分成两路：一部分经回流泵P103A/B加压后，作为回流返回精馏塔T101塔顶；一部分经反应萃取塔进料泵P104A/B加压后，输送至萃取塔T102底部，如图5-4图5-4流程图在萃取塔T102塔底，醚后碳四与萃取水在塔内逆流接触脱出甲醇，在V106气液分离器中进行气体和液体的分离，将分离后的液体输入液液分相器V107中分离出净化碳四；塔釜富液经E106甲醇预热器预热后再次进入甲醇回收塔T103中部进行甲醇回收，如图5-5图5-5流程图甲醇回收塔T103塔顶的甲醇达到质量分数要求后，经E107甲醇回收塔冷凝器冷却，返回V108回流罐循环使用，塔釜贫液经过换热后进入萃取塔顶部循环使用，如图5-6图5-6流程图MTBE产品由反应精馏塔T101底部流出，进入MTBE冷却器E105，再利用冷却水将其冷却至40后，再经MTBE产品泵P106A和P105B加压后输送至MTBE产品罐，如图5-7图5-7流程图1.2Aspen模拟与计算该工艺流程模拟计算采用的是Aspen模拟软件。整个系统主要包括甲醇、C4组分两种组分，整个流程模拟如下图5-1所示[1]图5-8Aspen模拟流程图研究的过程中需要从多方面的知识展开相关的分析，在分析的过程中首先从热力学的方法出发，意在检测一个科学合理的数据，分析的过程中了解当前的发展现状，对相关的数值展开有效的检测，从而拿到更加准确合理的数字，在监督的过程中判断好所需要的方法，采用热力方法中，首先应当采用科学的软件对数值进行相关的检测，利用软件能够得到准确的数据，从而对当前存在的问题进行有效的监测。本次测试采用的软件能够对相关的指数进行记录，对气液平衡的常数进行有效的分析，液液平衡的指数也能够得到及时的反馈。在分析和接受数据的过程中，利用力学的计算方法。对几个参数进行科学的分析，研究不同的热力方法在不同的适用范围内的使用原则，同时还要对模拟工艺的关键进行研究，找到最合理的利用方式对不同阶段，不同程度需要不同准确度的系统进行格外的注意，这是初步判定方法中应当注意到的重要内容。1.3物料衡算用Aspen模拟的整个流程，得出每股物流的物流数据，根据所得的数据进行物料衡算以及能量衡算。1.3.1全车间物料衡算根据设计要求：MTBE年产量为6万吨，按年工作量为8000小时计算，则每小时产工业MTBE量:根据产品组成要求：表5-1产品组成要求序号组分含量/wt%1MTBE≥98.02叔丁醇0.6~1.03低聚物0.3~0.54甲醇＜0.15C40.3~0.56DIB≤0.5则产品中含纯MTBE：1.3.2进料输入本流程的两股进料为：甲醇和C4进料，Aspen输入如下图：图5-9C4进料输入图5-10甲醇进料输入1.3.3物料衡算由ASPEN模拟所得一段MTBE反应器物料衡算如下：表5-2一段反应器进料组成及流量组分质量流量kg/h摩尔流量kmol/h质量分数kg/kg摩尔分数kmol/kmolIC4H104844.95349183.35633310.1929579250.171314165IC4H85504.1712798.100419870.2192123140.201616252C4H8-16722.254143119.81021690.2677243880.246234287NC4H101347.31993623.18033590.0536591440.04764029TC4H81632.7955829.101189640.0650286630.059808845CC4H81882.49171233.551504550.0749732060.068955144H2O11.874368550.8811613560.0006322220.001810965CH4O3158.99934298.588838640.1258121380.20262005225108.85984486.5711图5-11一段MTBE反应器物料衡算表5-3一段反应器出口物料组成及流量组分质量流量kg/h摩尔流量kmol/h质量分数kg/kg摩尔分数kmol/kmolIC4H104844.95349183.35633310.1929579250.191624184IC4H82610.51414546.526992190.1039678490.106958843C4H8-16722.254143119.81021690.2677243880.275426403NC4H101347.31993623.18033590.0536591440.053288248TC4H81632.7955829.101189640.0650286630.066899437CC4H81882.49171233.551504550.0749732060.077130068H2O17.388277340.9651960630.0006925160.002218846C8H16-010.2752085640.002452511.10E-051.64E-06CH4O1486.56533846.394042660.0592048120.106653211MTBE4496.71072251.012218330.1790886070.11726973TBA33.963356420.4582039050.0013526440.001053345DME24.980412330.5422386130.0009948840.001246528MSBE8.647520620.098100420.0003444010.00022551925108.85984434.999024811由ASPEN模拟所得二段MTBE反应器物料衡算如下：图5-12二段MTBE反应器物料衡算表5-4二段反应器出口物料组成及流量组分质量流量kg/h摩尔流量kmol/h质量分数kg/kg摩尔分数kmol/kmolIC4H104844.95349183.35633310.1929579250.171314165IC4H85504.1712798.100419870.2192123140.201616252C4H8-16722.254143119.81021690.2677243880.246234287NC4H101347.31993623.18033590.0536591440.04764029TC4H81632.7955829.10118940.0650286630.059808845CC4H81882.49171233.551504550.0749732060.068955144H2O11.874368550.8811613560.0006322220.001810965CH4O3158.99934298.588838640.1258121380.20262005225108.85984486.5711由ASPEN模拟所得反应精馏塔物料衡算如下：图5-13反应精馏塔Aspen物料衡算表5-5反应精馏塔塔底MTBE成品组成及流量名称摩尔流量kmol/h摩尔分数kmol/kmol质量流量kg/h质量分数kg/kgMTBE84.410.9837440.490.992其他1.480.01759.510.00881.891.000075001.0000表5-6反应精馏塔塔顶出口物流组成及流量组分质量流量kg/h质量分数kg/kg摩尔流量kmol/h摩尔分数kmol/kmolIC4H104844.9534910.27185788483.35633310.259418822IC4H8678.6765010.03808159512.095998910.037644768C4H8-16722.2541430.377196147119.81021690.372869393NC4H101347.3199360.07560021923.18033590.072141074TC4H81632.795580.09161870229.101189640.09056776CC4H81882.4917120.10562954133.551504550.104417882H2O0.7603981784.27E-050.0422085130.00013136C8H16-014.70E-132.64E-174.19E-151.30E-17CH4O596.10263420.03344824718.603696950.05789781MTBE91.304138830.0051232171.0357852560.003223537TBA0.0002000571.12E-082.70E-068.40E-09DME24.980412330.001401690.5422386130.001687537MSBE0.0013896977.80E-081.58E-054.91E-0817821.640541321.31952681由ASPEN模拟所得萃取塔物料衡算如下：图5-14萃取塔Aspen物料衡算表5-7萃取塔塔釜出料的流量及组成组分质量流量kg/h质量分数kg/kg摩尔流量kmol/h摩尔分数kmol/kmolIC4H1011.85979940.0018958770.2040451760.000617226IC4H82.3913367080.0003822730.042620610.000128925C4H8-121.25006210.003396980.3787382170.001145663NC4H103.3020367560.0005278550.0568107980.00017185TC4H81.3176159440.000850060.0947754590.000286691CC4H86.1308151910.0009800560.1092690460.000330533H2O5601.7000858.95E-01310.94160540.940581737CH4O596.10263420.09529141418.603696950.056275189MTBE1.0098590810.0001614330.0114561853.47E-05TBA4.43E-057.08E-091.98E-071.81E-09DME6.5111672350.0010408580.1413349880.000427531MSBE1.45E-052.31E-091.64E-074.96E-106251.575471330.58435361表5-8萃取塔塔顶出料的流量及组成组分质量流量kg/h质量分数kg/kg摩尔流量kmol/h摩尔分数kmol/kmolIC4H104833.0936920.27991865483.152287920.270736845IC4H8676.28516430.03916845912.05337830.039244784C4H8-16701.0040810.388102562119.43147870.388858834NC4H101344.0178990.07784158723.12352510.07528825TC4H81627.4779640.09425876529.006414180.094442441CC4H81876.3608970.10867333633.44223550.108885102H2O99.060313071.74E-031.4986829550.017903249C8H16-010.00E+000.00E+000.00E+000.00E+00CH4O4.02E-162.33E-201.25E-174.08E-20MTBE90.294279750.0052295811.024329073.34E-03TBA1.56E-049.02E-092.10E-066.84E-09DME18.46924510.0010696850.4009036240.001305308MSBE1.38E-037.96E-081.56E-051.08E-0817266.065071307.13325311由ASPEN模拟所得甲醇回收塔物料衡算如下：图5-15甲醇回收塔Aspen物料衡算表5-9甲醇回收塔的塔顶物料组成组分质量流量kg/h摩尔流量kmol/h质量分数kg/kg摩尔分数kmol/kmolIC4H101.3630241120.0234505230.0026138180.00145266IC4H80.3545895660.0063198220.0006799830.000391486C4H8-13.2870671330.0585851440.0063034810.003629099NC4H100.4757079830.0081844490.0009122470.000506992TC4H80.9465108250.0168695890.0018150870.001044999CC4H81.150110870.0204983370.0022055230.001269784H2O0.2265029760.0125728264.34E-040.000778833CH4O1.11E+021.59E+019.80E-019.88E-01MTBE0.7207390650.0081763090.0013821331.06E-04TBA4.16E-051.61E-077.97E-083.47E-08DME2.0952466830.0454805810.0040179730.002817327MSBE1.07E-051.22E-072.06E-087.55E-09521.468577616.1431653911表5-10甲醇回收塔的塔底物料组成组分质量流量kg/h摩尔流量kmol/h质量分数kg/kg摩尔分数kmol/kmolH2O5601.465003310.92855640.9935037340.996337144CH4O36.626541471.1430734220.0064962660.0036628565638.091545312.0716298111.3.2热量衡算本设计工艺过程的热量衡算由Aspen模拟得：图5-19一段反应器Aspen热量衡算表5-11一段反应器的热量衡算总计单位入出生成相对差摩尔kmol/hr48