使用Aspen对异丙苯制备及流程模拟优化总14页Word文档下载推荐.docx

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指导教授：

王水

北京化工大学化学工程学院

二零一五年一月十二日

8

一、设计任务与要求

1.异丙苯制备给定条件

学号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

分子

甲烷

丙烯

丙烷

正丁烷

正戊烷

甲苯

乙醇

异丙苯

苯

（1）进口物料：

压力1.1atm，温度120C

流量：

苯和丙烯各60kmol/s，其他组分分别为10kmol/s

（2）反应器：

丙烯转化率0.9，压力降、热负荷为：

（3）换热器：

压力降-0.1atm

（4）精馏塔：

要求压力为1atm（全塔），

塔釜苯摩尔含量为0.001

2、物性数据

我的学号为2011011052，对应以下物质：

甲烷CH4，沸点-161.5C 

丙烯C3H6，沸点-47.7C 

正戊烷C5H12，沸点36.1C 

苯C6H6，沸点80.1C 

异丙苯C9H12，152.4C

二．流程设计

根据合成及分离要求设计流程如下图1所示：

图1异丙苯制备及产物杂质分离流程图

整个流程主要有六种化工设备组成：

反应器（REACTOR）、换热器（HEATER）、闪蒸罐（SEP）、压缩机（COMPR）、混合器（MIXER）及精馏塔（DSTWU）。

原料（FEED）以及循环回来的苯进入反应器进行反应，丙烯和苯反应生成异丙苯，连同未反应的物质一同进入换热器中进行冷凝；

从闪蒸罐出来的重组分正戊烷、苯、异丙苯液相经泵加压后进入T1精馏塔中进行分离，塔顶轻组分为正戊烷，塔底重组分为苯和异丙苯；

T1塔底重组分进入T2精馏塔分离，塔顶为苯，它将与T3塔的丙烯一起循环至进料段，作为原料作为产品；

经过冷凝器降温后的混合物进入闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸后的气相经过压缩升温加压进入T3精馏塔实现甲烷和丙烯的分离。

三、完成输入设定

3.1SETUP设置

图2SETUP设置图

3.2输入组分

进入如图所示界面，输入各组分如下：

图3组分输入

3.3物性方法选择

进入Properties输入界面，选择合适的物性方法，本次模拟选用选用RK-SOAVE物性方法，如图：

图4物性方法选择

3.4Streams的输入

在物性方法确定之后，在Streams输入界面按照设计要求输入进口物料的温度、压力及各组分流率。

注意各个参数的单位。

如图5所示：

图5物料输入

3.5主要Block的输入

根据题目要求，反应器为绝热的，即热负荷为0，压力降为0。

如图6所示：

图6反应器模块输入

接下来设置反应方程式，点击Reactions选项卡，在界面中点击New，新建反应，方程式为：

C3H6+C6H6=C9H12。

转化率为0.9，关键组分为C3H6。

界面如图所示：

图7反应方程式输入

3.5.2换热器模块输入

设定换热器H1的压力降及出口温度，出口温度暂设定为10℃，压力降0.1atm。

如图8所示：

图8换热器H1模块输入

设定换热器H2的压力降及出口温度，出口温度暂设定为60℃，压力降0.1atm。

如图9所示：

图9换热器H2模块输入

3.5.3闪蒸罐模块输入

根据分离要求，设定闪蒸罐压力为0.5atm，热负荷为0。

如图10所示：

图10闪蒸罐模块输入

如图11

图11压缩机模块输入

3.5.5精馏塔模块输入

在精馏塔T1模块中，确定全塔压力为1atm，回流比设定为1.4，并根据任务确定塔顶轻组分正戊烷和重组分苯的摩尔分率分别为0.98和0.001。

如图12所示：

图12精馏塔T1模块输入

在精馏塔T2模块中，确定全塔压力均为1atm，回流比设定为1.55，并根据任务确定塔顶轻组分苯和重组分异丙苯的摩尔分率分别为0.95和0.001，采用分凝器。

如图13所示：

图13精馏塔T2模块输入

在精馏塔T3模块中，设定全塔压力均为1.6MPa，回流比设定为3，并根据任务确定塔顶轻组分甲烷和重组分丙烯的摩尔分率分别为0.97和0.001，采用分凝器。

如图14所示：

图14精馏塔T3模块输入

四．模拟运行

在所有输入完成之后，将程序进行运行，运行过程没有错误和警告，表示程序运行成功。

程序运行结果及各模块运行结果如下图所示：

图15主要物流摩尔分率

图16反应器模块结果

图17换热器H1模块结果

图18换热器H2模块结果

图19闪蒸罐模块结果

图20SEP模块结果

图21精馏塔T1模块结果

图22精馏塔T2模块结果

图23精馏塔T3模块结果

五．灵敏性分析

分析回流比对精馏塔实际板数的影响，以T1为例，其他两个塔只各给出一个结果图。

图24T1精馏塔回流比与实际塔板数灵敏度分析输入

图25T1精馏塔回流比与实际塔板数的关系

类似得到T2和T3的图

图25T2精馏塔回流比与实际塔板数的关系

图26T3精馏塔回流比与实际塔板数的关系

六．确定工艺参数：

根据灵敏度分析，精馏塔回流比2.75,1.2,2.1。

以此三个回流比分别输入，得到19块板，5.8块板，3.5块板。

七．心得体会

ASPEN在化工模拟过程中有着巨大的优势，通过几天的学习，初步熟悉了ASPEN的操作，需要足够的耐心来改参数，甚至换流程。

对于不久的毕设将有很大帮助。