软件实习大作业异丙苯制备和分离流程模拟(ASPEN)

...wd......wd......wd...异丙苯制备及别离流程模拟DesignandOptimizationontheIsopropylBenzeneTechnologyProcess一级学科：化学工程与技术学科专业：化学工程与工艺学生：学号：指导教授：教授北京化工大学化学工程学院二零一一年十二月三十日目录异丙苯制备及别离流程模拟...................................................................................................1一、设计任务与要求...............................................................................................................31、设计任务.....................................................................................................................3二．流程设计...........................................................................................................................4三.完成输入设定......................................................................................................................53.1setup设置....................................................................................................................53.2输入组分....................................................................................................................53.3物性方法的选择........................................................................................................63.4Streams的输入...........................................................................................................63.5BLOCK的输入..........................................................................................................73.5.1反响器模块的输入..........................................................................................73.5.2换热器模块输入..............................................................................................93.5.3精馏塔模块输入............................................................................................103.5.4闪蒸罐模块输入............................................................................................103.5.5泵的输入........................................................................................................11四，模拟运行.........................................................................................................................13五．灵敏性分析.....................................................................................................................165.1换热器出口温度的灵敏度分析..............................................................................185.2闪蒸罐温度的灵敏度分析......................................................................................205.3闪蒸罐压力的灵敏度分析........................................................................................215.4精馏塔回流比的灵敏度分析....................................................................................22六．确定工艺参数：.............................................................................................................24七．心得体会.........................................................................................................................24一、设计任务与要求我的学号为，包含0、1、2、7、8五个数字，对应甲烷、丙烯、正丙醇、异丙苯、苯这五种原料，进展异丙苯制备及别离学号1234567890分子甲烷丙烯丙烷正丁烷正戊烷甲醇正丙醇异丙苯正戊烷苯〔1〕进口物料：压力1.1atm温度120C流量：苯和丙烯各40kmol/s，其他组分分别为5kmol/s〔2〕反响器：丙烯转化率0.9，压力降、热负荷为：0〔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0.0001二、流程设计根据合成及别离要求设计流程如以以下图1所示：整个流程有五局部组成：反响器〔REACTOR〕、换热器〔HEATER〕、闪蒸罐〔SEP〕、泵〔PUMP〕及精馏塔〔DSTWU〕。原料〔FEED〕首先进入反响器进展反响，丙烯和苯反响生成异丙苯，连同未反响的物质一同进入换热器中进展冷凝，经过冷凝器降温后的混合物进入闪蒸罐进展闪蒸，闪蒸后的气相进入其他工序，液相经泵加压后进入精馏塔中进展别离，其中塔顶轻组分循环回到反响器中继续反响，重组分异丙苯由塔釜排出，作为产品。图1异丙苯制备及别离工艺流程图三、完成输入规定3.1setup设置在界面中点击，进入如图2所示界面，选用英制单位，其余均为默认值。图2SETUP设置界面3.2输入组分进入如图3所示界面，输入正丙醇、丙烯、异丁烷、苯和异丙苯五种物质。图3组分输入3.3物性方法选择进入Properties输入界面，选择适宜的物性方法，本次模拟选用RK-SOAVE物性方法。图4物性方法的选择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物流〔FEED〕输入3.5Block的输入3.5.1反响器模块输入根据题目要求，反响器为绝热的，即Heatduty为0，压力降为0。如图6所示：图6反响器模块输入接下来设置反响方程式，点击Reactions选项卡，在界面中点击New..，新建反响，方程式为：C3H6+C6H6=C9H12转化率为0.9，关键组分为C3H6。图7反响方程式输入3.5.2换热器模块输入设定换热器的压力降及出口温度，出口温度暂设定为38图8换热器模块输入3.5.3精馏塔模块输入在精馏塔模块中，确定全塔压力均为1atm，回流比设定为2，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0.999和0.0001。如图9所示：图9精馏塔模块输入3.5.4闪蒸罐模块输入根据别离要求，最终确定闪蒸罐压力为0.02atm，温度为29℃。如图图10闪蒸罐模块输入3.5.5泵的输入离心泵的出口压力设定为1atm，以便能够将物料输送进精馏塔。图11.离心泵模块的输入四．模拟运行在所有输入完成之后，将程序进展运行，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以以下图所示：图12运行结果图13换热器模块结果图14反响器运行结果图图15精馏塔运行结果图图16闪蒸结果输出五．灵敏性分析根据流程工艺的要求，需要对过程的热负荷进展灵敏性分析，下面我从换热器出口温度、闪蒸罐温度、压力和回流比四个方面对其进展了灵敏性分析。首先，从Date菜单上单击ModelAnalysisTool，然后选择Sensitivity，创立S-1灵敏性分析。定义目标变量：HEAT〔换热器所需热量〕、SEP〔闪蒸罐所需冷量〕、RE〔精馏塔再沸器热量〕、CON〔精馏塔冷凝器所需热量〕。如以以下图所示：图17目标函数设定目标函数具体设置如以以下图5.1换热器出口温度的灵敏度分析在Vary选项卡中定义灵敏性分析自变量，自变量TEMP为HEATER的一个模块变量，设定其变量最小值20℃和最大值50℃，并确定数据间隔为3图19换热器出口温度变量设置点击Tabulate标签，进入表格定制页面，确定表格，输出结果为换热器热、别离器和精馏塔的总能耗。如以以下图所示：图20表格定制图21总能耗与换热器出口温度关系5.2闪蒸罐温度的灵敏度分析运行结果：图23闪蒸温度与热量的关系5.3闪蒸罐压力的灵敏度分析图24闪蒸压力变量设置5.4精馏塔回流比的灵敏度分析图26精馏塔回流比变量设置图27总能耗与精馏塔回流比关系六．确定工艺参数：根据灵敏度分析，尽可能节省能量，同时保证产品的质量，综合考虑，换热器出口温度选为38℃，闪蒸罐压力0.02atm，温度22℃，精馏塔回流比2。最终模拟结果无误。七．心得体会：通过应用软件实践，第一次接触到了AspenPlus软件，以前学化工的我只是听过这个软件，而没有实际应用过，这种未知性让我对这个软件的学习与使用产生了很大的兴趣，AspenPlus软件的功能很强大，在教师讲解下，我们开场了流程模拟，换热器，闪蒸罐，精馏塔这些化工常用的装置与设备的流程模拟，我们对化工流程有了更深入的理解。看教师讲解操作这个软件，感觉没有那么难，到自己亲自动手去做，却没有那么简单，在