异丙苯制备和分离过程设计模拟.doc

.设计名称：异丙苯制备及分离过程设计模拟英文名称：Design and Simulation for the Preparation and Separation Processof Isopropylbenzene班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 一、设计任务与要求1、设计任务：异丙苯的制备与分离学号1234567890分子甲烷丙烯丙烷正丁烷正戊烷甲苯乙醇异丙苯正戊烷苯(1) 进口物料：压力1.1 atm，温度120 ； 流量：苯和丙烯各6 kmol/s，其他组分分别为0.5 kmol/s；(2) 反应器： 丙烯转化率0.9，压力降、热负荷为：0；(3) 换热器： 压力降-0.1 atm；(4) 精馏塔 ：塔釜苯摩尔含量为0.001 .2 物性数据化合物英文名Component ID沸点/甲烷MethaneC1-161.5丙烯PropyleneC3-47.7正丁烷butaneNC4-0.5异丙苯CumeneC9152.4苯BenzeneC680.1二、流程设计1 设计流程图根据合成和分离要求设计流程如下图：图1 设计流程图其中，REACTOR - 反应器 ,HEATX - 换热器 ,SEP - 闪蒸罐 ,DIS- 精馏塔,COOL 冷却器,MIXER 混合器.2 流程简介原料（FEED）首先进入反应器（REACTOR）进行反应，丙烯和苯反应生成异丙苯，连同未反应的原料与杂质一同进入深冷装置（COOL1），冷却到-12，送入闪蒸罐（SEP1）。其中，气相为以甲烷为主的可燃气，送出体系；液相与产品物流进行换热，送入闪蒸罐（SEP2）。其中，气相为以丙烯、正戊烷为主的循环气，送入闪蒸罐（SEP3），回收原料气丙烯；液相进入精馏塔。SEP3中液相组分为以正丁烷为主的废液。精馏塔主要用于分离原料苯与产物异丙苯，其中塔顶轻组分以苯为主，与SEP3的气相组分（主要为丙烯）混合，送至反应器循环利用；塔底重组分为异丙苯。三、参数输入1 输入组分进入组分输入页面，分别输入甲烷、丙烯、正戊烷、苯及产物异丙苯。如图所示：图2 输入组分2 物性方法选择考虑到分离要求中，物系为丙烯、苯以及异丙苯体系，是非极性物系，且又是真实物系，选取的是RK-SOLVE物性方法。如下图所示：图3 物性方法的选择3流股输入进料（FEED）温度为120，压力为1.1atm，丙烯和苯均为6kmol/s，甲烷、正丁烷均为0.5kmol/s，而产物异丙苯为0kmol/s。其余流股参数均为自动计算。图4 原料物流参数4 模块输入(1) 反应器（REACTOR）参数输入选择反应器模块RStoic，反应温度为120，反应压力为1.1atm，在此反应器中发生反应： C3H6（丙烯） + C6H6（苯） = C9H12（异丙苯）其中丙烯的转化率为0.9。图5 反应器参数输入图6 三个反应图示图7 反应1图8 反应2图9 反应3(2) 深冷器（COOL）参数输入选择加热器模块Heater，COOL1将物流深冷至-12，压降-0.1atm，目的为将进入流股冷凝至适宜温度，便于分离出轻组分甲烷气。COOL2将物流深冷至-13，压力1atm，目的为将进入流股冷凝至适宜温度，便于分离出轻组分原料气丙烯，用于循环利用。图10 深冷器COOL1参数输入图11 深冷器COOL2参数输入图12 深冷器COOL3参数输入(3) 闪蒸罐（SEP）参数输入选择闪蒸罐模块Flash2，SEP1温度-12，压力为5atm，目的为将部分轻组分（主要为甲烷，以及部分正戊烷）除去。SEP2温度138，压力1atm，目的为将轻组分（丙烯，以及部分正戊烷）除去。SEP3温度-13，压力1atm，目的为将循环气中的正戊烷移出体系。图13 闪蒸罐SEP1参数输入图14 闪蒸罐SEP2参数输入图15 闪蒸罐SEP3参数输入(4) 混合器（MIXER）选择混合器模块Mixer，MIXER温度120，压力1atm。图16 混合器参数输入(5) 精馏塔（DIS）选择精馏塔简捷算法模块DSTWU，目的将原料苯与产品异丙苯分离。全塔压力为1atm，回流比设为最小回流比的1.1倍，轻关键组分为丙烯，重关键组分为苯，其摩尔分率分别为0.9999和0.0001。如图所示：图17 精馏塔参数输入(6) 换热器（HeatX）选择换热器模块HeatX，其中热物流为精馏塔塔釜馏出物，冷物流为为SEP1液相组分，通过热量交换将97%纯度的异丙苯产品降至室温，送出体系。将SEP1液相组分升温，送至SEP2进行二段分离。图18 换热器输入参数四、流程模拟运行结果参数输入完成后，进行程序模拟，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所示。图19 streams模拟结果图20 Custom stream summary 模拟结果图21 Model summary 模拟结果五、确定工艺参数 根据灵敏度分析，在保证产品质量的前提下，又要兼顾尽可能的节能降耗。综合考虑，闪蒸罐SEP1闪蒸温度-12，压力5atm；闪蒸罐SEP2闪蒸温度138，压力1atm；闪蒸罐SEP2闪蒸温度-13，压力1atm。六、学习心得 Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。 Aspen Plus是AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。自动的把流程模型与工程知识数据库、投资分析，产品优化和其它许多商业流程结合。Aspen Plus包括数据，物性，单元操作模型，内置缺省值，报告及为满足其它特殊工业应用所开发的功能。作为一名化工专业的学生，我认为我们有必要系统地学习它。学号Aspen Plus对我们将来从事或研究化工专业都会有很大的帮助。通过这几天的入门学习，我初步的了解到这个软件，感谢我的老师，是他绘声绘色讲演，将我带入了一个新的知识领域，我将在以后继续努力学习。欢迎您的光临，Word文档下载后可修改编辑.双击可删除页眉页脚.谢谢！希望您提出您宝贵的意见，你的意见是我进步的动力。赠语； 1、如果我们做与不做都会有人笑，如果做不好与做得好还会有人笑，那么我们索性就做得更好，来给人笑吧！ 2、现在你不玩命的