異丙苯制備和分離過程設(shè)計(jì)模擬

1、.設(shè)計(jì)名稱：異丙苯制備及分離過程設(shè)計(jì)模擬英文名稱：Design and Simulation for the Preparation and Separation Processof Isopropylbenzene班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、設(shè)計(jì)任務(wù)：異丙苯的制備與分離學(xué)號1234567890分子甲烷丙烯丙烷正丁烷正戊烷甲苯乙醇異丙苯正戊烷苯(1) 進(jìn)口物料：壓力1.1 atm，溫度120 ； 流量：苯和丙烯各6 kmol/s，其他組分分別為0.5 kmol/s；(2) 反應(yīng)器： 丙烯轉(zhuǎn)化率0.9，壓力降、熱負(fù)荷為：0；(3) 換熱器： 壓力降-0.1 a

2、tm；(4) 精餾塔 ：塔釜苯摩爾含量為0.001 .2 物性數(shù)據(jù)化合物英文名Component ID沸點(diǎn)/甲烷MethaneC1-161.5丙烯PropyleneC3-47.7正丁烷butaneNC4-0.5異丙苯CumeneC9152.4苯BenzeneC680.1二、流程設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)流程圖根據(jù)合成和分離要求設(shè)計(jì)流程如下圖：圖1 設(shè)計(jì)流程圖其中，REACTOR - 反應(yīng)器 ,HEATX - 換熱器 ,SEP - 閃蒸罐 ,DIS- 精餾塔,COOL 冷卻器,MIXER 混合器.2 流程簡介原料（FEED）首先進(jìn)入反應(yīng)器（REACTOR）進(jìn)行反應(yīng)，丙烯和苯反應(yīng)生成異丙苯，連同未反應(yīng)的原料與雜

3、質(zhì)一同進(jìn)入深冷裝置（COOL1），冷卻到-12，送入閃蒸罐（SEP1）。其中，氣相為以甲烷為主的可燃?xì)?，送出體系；液相與產(chǎn)品物流進(jìn)行換熱，送入閃蒸罐（SEP2）。其中，氣相為以丙烯、正戊烷為主的循環(huán)氣，送入閃蒸罐（SEP3），回收原料氣丙烯；液相進(jìn)入精餾塔。SEP3中液相組分為以正丁烷為主的廢液。精餾塔主要用于分離原料苯與產(chǎn)物異丙苯，其中塔頂輕組分以苯為主，與SEP3的氣相組分（主要為丙烯）混合，送至反應(yīng)器循環(huán)利用；塔底重組分為異丙苯。三、參數(shù)輸入1 輸入組分進(jìn)入組分輸入頁面，分別輸入甲烷、丙烯、正戊烷、苯及產(chǎn)物異丙苯。如圖所示：圖2 輸入組分2 物性方法選擇考慮到分離要求中，物系為丙烯、苯以

4、及異丙苯體系，是非極性物系，且又是真實(shí)物系，選取的是RK-SOLVE物性方法。如下圖所示：圖3 物性方法的選擇3流股輸入進(jìn)料（FEED）溫度為120，壓力為1.1atm，丙烯和苯均為6kmol/s，甲烷、正丁烷均為0.5kmol/s，而產(chǎn)物異丙苯為0kmol/s。其余流股參數(shù)均為自動計(jì)算。圖4 原料物流參數(shù)4 模塊輸入(1) 反應(yīng)器（REACTOR）參數(shù)輸入選擇反應(yīng)器模塊RStoic，反應(yīng)溫度為120，反應(yīng)壓力為1.1atm，在此反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)： C3H6（丙烯） + C6H6（苯） = C9H12（異丙苯）其中丙烯的轉(zhuǎn)化率為0.9。圖5 反應(yīng)器參數(shù)輸入圖6 三個(gè)反應(yīng)圖示圖7 反應(yīng)1圖8 反

5、應(yīng)2圖9 反應(yīng)3(2) 深冷器（COOL）參數(shù)輸入選擇加熱器模塊Heater，COOL1將物流深冷至-12，壓降-0.1atm，目的為將進(jìn)入流股冷凝至適宜溫度，便于分離出輕組分甲烷氣。COOL2將物流深冷至-13，壓力1atm，目的為將進(jìn)入流股冷凝至適宜溫度，便于分離出輕組分原料氣丙烯，用于循環(huán)利用。圖10 深冷器COOL1參數(shù)輸入圖11 深冷器COOL2參數(shù)輸入圖12 深冷器COOL3參數(shù)輸入(3) 閃蒸罐（SEP）參數(shù)輸入選擇閃蒸罐模塊Flash2，SEP1溫度-12，壓力為5atm，目的為將部分輕組分（主要為甲烷，以及部分正戊烷）除去。SEP2溫度138，壓力1atm，目的為將輕組分（丙

6、烯，以及部分正戊烷）除去。SEP3溫度-13，壓力1atm，目的為將循環(huán)氣中的正戊烷移出體系。圖13 閃蒸罐SEP1參數(shù)輸入圖14 閃蒸罐SEP2參數(shù)輸入圖15 閃蒸罐SEP3參數(shù)輸入(4) 混合器（MIXER）選擇混合器模塊Mixer，MIXER溫度120，壓力1atm。圖16 混合器參數(shù)輸入(5) 精餾塔（DIS）選擇精餾塔簡捷算法模塊DSTWU，目的將原料苯與產(chǎn)品異丙苯分離。全塔壓力為1atm，回流比設(shè)為最小回流比的1.1倍，輕關(guān)鍵組分為丙烯，重關(guān)鍵組分為苯，其摩爾分率分別為0.9999和0.0001。如圖所示：圖17 精餾塔參數(shù)輸入(6) 換熱器（HeatX）選擇換熱器模塊HeatX，

7、其中熱物流為精餾塔塔釜餾出物，冷物流為為SEP1液相組分，通過熱量交換將97%純度的異丙苯產(chǎn)品降至室溫，送出體系。將SEP1液相組分升溫，送至SEP2進(jìn)行二段分離。圖18 換熱器輸入?yún)?shù)四、流程模擬運(yùn)行結(jié)果參數(shù)輸入完成后，進(jìn)行程序模擬，運(yùn)行過程沒有錯(cuò)誤和警告，表示程序運(yùn)行成功。 程序運(yùn)行結(jié)果及各模塊運(yùn)行結(jié)果如下所示。圖19 streams模擬結(jié)果圖20 Custom stream summary 模擬結(jié)果圖21 Model summary 模擬結(jié)果五、確定工藝參數(shù) 根據(jù)靈敏度分析，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，又要兼顧盡可能的節(jié)能降耗。綜合考慮，閃蒸罐SEP1閃蒸溫度-12，壓力5atm；閃蒸罐SE

8、P2閃蒸溫度138，壓力1atm；閃蒸罐SEP2閃蒸溫度-13，壓力1atm。六、學(xué)習(xí)心得 Aspen Plus是一個(gè)生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)、穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化的大型通用流程模擬系統(tǒng)。 Aspen Plus是AspenTech工程套裝軟件(AES)的一個(gè)成員，它是一套非常完整產(chǎn)品，特別對整個(gè)工廠、企業(yè)工程流程工程實(shí)踐和優(yōu)化和自動化有著非常重要的促進(jìn)作用。自動的把流程模型與工程知識數(shù)據(jù)庫、投資分析，產(chǎn)品優(yōu)化和其它許多商業(yè)流程結(jié)合。Aspen Plus包括數(shù)據(jù)，物性，單元操作模型，內(nèi)置缺省值，報(bào)告及為滿足其它特殊工業(yè)應(yīng)用所開發(fā)的功能。作為一名化工專業(yè)的學(xué)生，我認(rèn)為我們有必要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)它。學(xué)號Aspen Plus對我們將來從事或研究化工專業(yè)都會有很大的幫助。通過這幾天的入門學(xué)習(xí)，我初步的了解到這個(gè)軟件，感謝我的老師，是他繪聲繪色講演，將我?guī)肓艘粋€(gè)新的知識領(lǐng)域，我將在以后繼續(xù)努力學(xué)習(xí)。歡迎您的光臨，Word文檔下載后可修改編輯.雙擊可刪除頁眉頁腳.謝謝！希望您提出您寶貴的意見，你的意見是我進(jìn)步的動力。贈語； 1、如果我們做與不做都會有人笑，如果做不好與做得好還會有人笑，那么我們索性就做得更好，來給人笑吧！ 2、現(xiàn)在你不玩命的