【《甲苯甲醇烷基化流程模拟中典型模块参数优化分析案例》1800字】

甲苯甲醇烷基化流程模拟中典型模块参数优化分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u4954甲苯甲醇烷基化流程模拟中典型模块参数优化分析案例 1173251.1闪蒸单元参数优化 2317421.2精馏单元参数优化 7 本章将详细介绍及分析甲苯甲醇烷基化年产20万吨对二甲苯生产工艺的工艺流程。透过AspenPlus软件进行各工段工艺流程的模拟与优化工作，确定闪蒸罐以及精馏塔最佳的操作参数设置，并对每个工段进行模拟结果的汇总。AspenPlus中甲苯甲醇烷基化工艺的模拟流程图如图1.1所示，当中使用的模块及模块功能如表1.1所示。图1.SEQ图3.\*ARABIC1甲苯甲醇烷基化全工段模拟流程图表1.SEQ表3.\*ARABIC1模拟流程中模块选取及其功能名称模块闪蒸罐Flash2(V101)倾析罐Decanter(D101)混合气Mixer(M101，M102，M103，M301)换热器Heater(E101,E102，E103，E201，E202，E203，F101)反应器RstoicReactor(R101，R301，R302)泵Pump(P101，P102，P103，P201，P202)精馏塔Radfrac(T201，T202，T301，T302)1.1闪蒸单元参数优化 分离单元的模拟以烷基化反应工段的闪蒸罐（V101）作为举例来详细说明参数优化设置。在反应完成的流股进入分离工段之前，必须将气态烯烃排除，这里选用Flash2模块作为闪蒸罐进行模拟将流股中的气态烯烃进行排除。闪蒸罐的分离效果取决于温度以及压力的设置，因此对于闪蒸罐使用Sensitivity功能模拟各个压力条件下温度与排除的气态烯烃以及损失的对二甲苯的摩尔流量之间的关系，以此找出最优的温度和压力的设置参数。表1.2至表1.4分别显示在不同压力下损失的对二甲苯，而图1.2至图1.4为温度与损失的对二甲苯流量的关系图。图1.SEQ图3.\*ARABIC21bar压力下不同温度设置损失的对二甲苯分析图表1.SEQ表3.\*ARABIC21bar压力下不同温度设置损失的对二甲苯温度（℃）对二甲苯损失量(kmol/h)40.00.960945.01.387650.02.0469表1.SEQ表3.\*ARABIC21bar压力下不同温度设置损失的对二甲苯（续）温度（℃）对二甲苯损失量(kmol/h)55.01.107060.04.862465.07.739770.012.208075.018.799380.028.3706图1.SEQ图3.\*ARABIC32bar压力下不同温度设置损失的对二甲苯分析图表1.32bar压力下不同温度设置损失的对二甲苯温度（℃）对二甲苯损失量(kmol/h)40.00.339445.00.463750.00.633555.00.867860.01.196565.01.667170.02.359075.01.406480.05.0330图1.SEQ图3.\*ARABIC42.5bar压力下不同温度设置损失的对二甲苯分析图表1.42.5bar压力下不同温度设置损失的对二甲苯温度（℃）对二甲苯损失量(kmol/h)40.00.242945.00.330750.00.448655.00.607760.00.824365.01.122870.01.541575.02.141880.01.0249图1.SEQ图3.\*ARABIC53bar压力下不同温度设置损失的对二甲苯分析图表1.53bar压力下不同温度设置损失的对二甲苯温度（℃）对二甲苯损失量(kmol/h)40.00.182145.00.248450.00.336755.00.454360.00.611865.00.824370.01.114175.01.515580.02.0823 经过Sensitivity功能进行分析后，由上述图表可以知道3bar条件下对二甲苯的损失量最少,但考虑到3bar压力条件下气态烯烃的分离效果不理想，最终将压力设置为2.5bar。压力条件设置完成后，对该压力下温度变化对气态烯烃的分离量以及对二甲苯的损失量进行分析。在2.5bar的条件下气态烯烃的分力量和对二甲苯损失量如表1.4所示。从表里的数据可以看出，当温度为45℃时能保证在不损失大量对二甲苯的同时达到排除气态烯烃的效果，因此最终闪蒸罐的参数设置为压力2.5bar，温度45℃。此时损失的对二甲苯量为0.3307kmol/h，为进流股235.924kmol/h对二甲苯的0.14%，符合经济要求。1.2精馏单元参数优化 精馏塔一般用于进行高纯度要求的产品需求以及未参与反应组分的分离过程。本设计共使用4个精馏塔，其中包括苯分离塔（T201）、甲苯分离塔（T202）以及2个对二甲苯精制塔（T301、T302）。精馏塔的参数设置在确定了分离要求后使用AspenPlus中的DSTWU模块进行初步的模拟中取得。DSTWU模块将会根据输入的分离条件给出最小回流比、推荐的理论塔板数一级实际塔板数等详细模拟所需的数据。这里以二级对二甲苯精制塔（T302）为例进行详细说明。图1.6为指定分离要求下回流比与理论塔板数的关系图，表1.5则是不同回流比下所需的理论塔板数。图1.SEQ图3.\*ARABIC6二级对二甲苯精制塔（T302）回流比与理论塔板数的关系表1.6塔板数与回流比之间的关系塔板数回流比2158.632247.062342.292439.522537.552635.962734.602831.352932.143030.903129.63 从图1.6和表1.5可知，T302的初步的最佳设置参数为26块塔板，回流比35.96。经过优化后取得最佳的初步设置参数后便可以使用Radfrac模块模拟更为详细的精馏塔设置参数。此时可以透过AspenPlus中的Sensitivity功能分析进料塔板对采出的对二甲苯摩尔流量的影响，以此找出最佳的进料塔板。各进料塔板得到的对二甲苯摩尔流量如图1.7所示。图1.SEQ图3.\*ARABIC7进料塔板与对二甲苯摩尔流量的关系图 从图1.7中可以看出，第14块为最佳的进料板位置。本设计对于对二甲苯产品的纯度要求为0.995以上，这里通过使用AspenPlus中的DesignSpec功能求得指定目标纯度下所需的回流比。图1.SEQ图3.\*ARABIC8二级对二甲苯精制塔（T302）DesignSpec设置图1.SEQ图3.\*ARABIC9DesignSpec的变量设置图1.SEQ图3.\*ARABIC10最佳回流比结果 经过DSTWU模块的初步精馏模拟到Radfrac模块的详细精馏模拟，并透过使用Sensitivity功能以及DesignSpec功能可以得到T302的最优的精馏参数，包括再沸器以及冷凝器在内塔板数共26块，最佳的进料板位置为第14块