乙酸乙酯的制备与分离流程模拟.docx

1、乙酸乙酯的制备与分离流程模拟乙酸乙酯的制备与分离流程模拟Design and Optimization on the Ethyl AcetateTechnology Process一级学科：化学工程与技术学科专业：化学工程与技术学号：班级：姓名：指导教授：北京化工大学化学工程学院二零一七年上板跳修流程图目录 47设计任务与设计目标71.1设计任务 71.2设计目标 72物 性 数 据73工 艺流程的选择和论证分析8检流程模拟的输入设定104.13etup 设置 104.2组分输入 104.3物性方法设置 114. 4 gtteam. A 114.5Hfadio/i 输入 124.6”的输入 7

2、44. & 7精微塔的输入 144.6.8闪蒸罐模块的输入 154.6.9反应精储塔氏逸）的设置 154. 6. 10 离器的输入 21闪蒸罐6. 2反应精储塔246. 3能量集成7设计任务与设计目标1.1设计任务我的学号是。，包含数字。、7、2、6、9,设计任务中有甲烷、乙醇、甲苯、正戊烷、乙 酸6种物质，乙静与乙酸反应生成乙酸乙酯和水。表7设计任务物质列表学号12J4567890分烷乙醉内烷正烷正戊烷屮於甲醇异内聚正戊烷乙酸(7)进口物料：压力温度72o C流量：乙酸和乙醇各6泌m。从其他组分分别为(2)乙酸乙酯纯度达到99%以上2设计目标(7)工艺流程的选择和论证分析(2)全流程模拟(J

3、)流程优化(4)能量集成和优化(至少有一种)(6)动态分析(选作)物性数据各物质的主要物性数据如表21所示:表27各物质主要物性参数物质相对分子质量相对密度熔点t7沸点r乙醇46. 070. 78945-774. J78. 4乙酸60. 051.05016. 7118.3乙酸乙酯88.1060. 8945-83.677.10水78. 0210100甲苯92.140.866-94.9110. 6正戊烷72.140.626129. 836. 1甲烷16.0430.42 7826-167.53工艺流程的选择和论证分析根据合成及分离要求，通过对过程的分析，在觎纟寸/%?软件上建立乙酸乙酯制备与分离的工

4、艺流程图，如图占7所示：I FL4XJUT IFLASH| SEPqUTj RAD-0*0PRODUCT |图第7工艺流程图原料液旳刀首先进入精馀塔刀进行初步的乙酸与乙醇的分离，塔顶得到轻组分刀刀主要包含乙醇与正戊烷、中苯和中烷，塔釜得到重组分扰已主要为乙酸。物流 进入闪蒸罐型#&#进行乙醇与正戊烷、甲苯、甲烷的初步分离，闪蒸罐上部的气相物流取丹。啊主 要包括大部分的正戊烷和中烷及小部分的甲苯，闪蒸罐下部液相物流oaO%#主要包括乙醇及部分甲 烷等。回收的乙醇b”和乙酸扰物流分别从不同位置进入精储塔火电，进行酯化反应，塔顶物流 的钟/主要为生成的乙酸乙酯和水，以及未发生反应的乙醇，塔釜物流成v

5、w主要为未发生反应的乙 酸，可选择回收程序回收使用。带有产物乙酸乙酯的物流出4/秒被 送入组分分离器式0进行分离, 最终得到产物物流论明夕5/,其中乙酸乙酯的纯度为99. 9%o4全流程模拟的输入设定么Z皿华设置流程建立以后，点击”进入参数设置，g号设置如图4-7：Diagnostics/Global| /Description | Accounting ITitle：Input data:METOutputMETUnits of measurementGlobalsettingsFlowsheeRun type:Steady-StateTInput mode：COWENFlow basis：

6、WoleAmbient1.01325bar tpressure:10-3 Ambient ternp;Valid phases：:XoFree water:8766hi v图少设置界面么纟组分输入根据设计要求，原料中包括甲烷、乙醇、乙酸、正戊烷、甲苯组分，同时产物中包括乙酸乙 酯和水，组分输入界面如图42。Selection I Petroleum Non conventional E nterprise D ata ba$eDefine componentsComponent IDTypeCorfiponent nameAliasCH 4ConventionalMETHANECH4ETHAC

7、onventionalETHANOLC2H6O-2C5ConventionalN-PENTANEC5H12-1C7CcinventionalTOLUENEC7H8ConventionalACETIC-ACIDC2H402-1EAConventionalETHYL-ACETATEC4H802-3H20ConventionalWATERH20米图4-2组分输入界而JO么3物性方法设置组分输入完成后点击小t进入历界面，选择物性方法成见存已如图43oJ G lob al Flow shee t S ections I R efe ren cedPr ope rtv method:modelsALLPr

8、ocess type: BaseNRTL-HOCHenryProperty methods： &NRTL-HOC HIoptionsSTEAM-TAWater3Petroleum calculationElectrode calculation optionsS/ Use true componentsVapor EOS:ESHOCData set:1二Liquid garnr:GMRENONData s&t:Liquid enthalpy:HLMX80Liquid volume;VLMX01Tp Heat of mixingP Poyntirtg correctionUse liq refe

9、rence-state图43物性方法选择界而4. 4输入物性方法选择完成后，点击Swrf查看相互作用系数后，再次点击次逐进入物流8Ma/n3输入界 面，完成对进料物流代费的输入，进料条件为：温度72。C、压力2afm,乙酸与乙醇流量为SOOhnoL/k烷、甲苯与正戊烷流量为勿尬ko如图44n/Specificationsj Flash Options j PSD Component Altr. EO Options CostingSubstream name： |/MIXED JStateRef T ernperstureComposition|Temper-Czj7120IPressure2

10、I atmJTotal flow:WoleTemo1/hrSolvent;TMole-Flow kmol/hr ComponentValueCH420ETHA500C520C720姐500EAH204. 成输入点击 0”ffactZon，进入 6。managfifi 界|H1 ,设置化学反应衣厶选择反应类型为如乎如Q&,如图46所示。QRsclQns 回国Setup Components Properties Flowsheet StreamsBlocksUtilities Reactions C Chemistry4 Reactions0 R-l Convergence Flowshecti

11、ng Options Modal Analysis Took EO Cerfiguratien Results Summary Dynamic Configuration如屯他包制硒0也二值00位傀出 J- -為-:】：6F?ff i丄 S图46设置化学反应厌7界而定义代7反应的正、逆 反应，选择反应类型为股（尢自八 已设置后如图46所示。 I AT 7d翻部N*察夕X度Mew.RenarrieRe/edDdctc Id国国metcbar g Q LIT二战争差/ X慢凶国倒倒倒豳D耳a囱白白劭劭M眇卧ol 0 。 I 卧Setup Components Properties Flowshee

12、tStreamsBlocks Utilities ReactionsReactionsSalt SubroutineChemistry R-l Convergence FlowsheetingOptions Model Analysis Tools EOConfiguration Results Summary DynamicConfigurationRxn NoReactionStoichiometry1KINETICET |陷 4 M EA + H202KINETICEA b H20 ETHA / M/Sto ichiometiy /Kiretie Equilibrium jConvers

13、ion图46正、逆反应设定设置正、逆反应的反应动力学，如图a7、&8Q*/Stoichiorftetrp JKinetic Equilibrium ConverSiori Salt Subroutine6 Use built-in Power LawC Use user kinetic subroutineNewEdiDelete1) ETHA+ 他及 EA+ H20Reacting phase: | J 中介Power Law kinetic expressionIf Tois specified： Kinetic factor=k(T/To)n e 任/R) 1 /T lJToIf Toi

14、s not specified: Kinetic factor=kTne 七/RTk;190000000n:0E:53500000JZkmolTo:cCi ba5i$:MolarityEdit reactions图47正反应反应动力学设置界面j氐 (Equilibrium I Conversion Salt SubroutineG Use built-in Power L*awC U5e user kinetic subroutine 2J EA+ H20 - ETHA+ MPower Law kinetic expressionReactingIf To is specified: Kine

15、tic fact or=k (T,To)巳 4ER) 1 /T 1 /IoIf To is not specified: Kinetic factor=kTn & E/RTk:50000000n:0E：59500000J/kmol To:c Ci basis：MolarityEdit reactions图逆反应反应动力学设置界面4. 0oftme9c 的输入4. 6. /精储塔/7的输入点击*rf,进入/中包模块，精锚塔d7主要用于乙醇和乙酸的分离，根据题冃要求，在精偏塔模块中，确定全塔压降均为25n,回流比设定为7. 7,并根据任务确定塔顶轻组分乙醇和重组分乙酸的摩尔分率分别为0. 999和

16、0. 0%精储塔07输入情况如图49所示。pecifications： I Calculation Options ConvergenceColumn specifications1-Number of stages:6 Reflux ratio:PressureCondenser: 1Reboiler: 11atm Latm _Kev component recoveriesLightETHAComp:Recov: (0.999Condenser specificationsTotal condenserrPartial condenser with all vapor distillate

17、L Partial condenser with vapor and liquid distillateDistillate vapor fraction: 0Heavy key;Comp:Recov: 10.001图9精微塔。7的设置界而4.6.2闪蒸罐模块的输入点击必必，进入模块输入，闪蒸罐取#主要用于分离乙酸和乙醇，设置 如图42所示。/Specifications：； Flash Options | E ntrainment 1 Utility |图4闪蒸罐疗/6的设置界面4.6.3反应精储塔次心的设置反应精循塔采用应通加模块进行模拟，精锦塔模块参数设置如图477所示。Configuf

18、dtion j S beams -Pressure j J Condenser ；Thermosiphon Config.| /Reboiler|2-PhaseSetup optionsCalculation type:E quilibrium -jJNumber of stages:25 乞Stage wizard |Condenser:T otalReboiler:ketlte;Valid pha$e$:Vapor-LiquidConvergence:AzeotropicOperating specificationsDistillate rateMole 二600kmol/hr | R

19、eflux ratio 二j |M ole 二j21 FFree water reflux ratio; Feed basis图477反应精馀塔的沙的设置界面乙醇物流从塔下邮第26块塔板进入精锦塔，乙酸从第7块塔板进料，压力设置为7个大气 压，如图472、4J3所示：J Configuration J S I、earns | / Pres sure) J Condenser T herrnosiphon Config | J R ebo iler 3-Phas： eFeed streamsName：StageConventionAETNA7Above-StageAC25Product slre

20、amsNameStagePhaseBasisFlowUnitsFlow ratioFeed specSRAD-D1LiquidMotekrfiol/hrFeed baSiSRQDW25LiquidMotekrriol/hrFeed basis4 Con figuration Phase图幻2反应精储塔灰心进料位置设置界面/Streams */Pressure /Condenser | Thermosiphon Config _ 5/Reboiler 3-View:1 up 王(ogy f PISt age 1 / Condenser pressure:1 atm oiayc l piowuiu

21、 tupuunaij* Stage 2 pressure:atm -C Condenser pressure drop：atmUI up 1 UI 121 UI UUlUllin (UpiUQIJ Stage pressure drop：atm -Column pressure drop;atrn图4. 7J反应精馀塔的加压力设置界面塔板参数确定后，需要设置反应在精馀塔内的塔板区间，同时设置反应在反应的停留时间，点击反应精储塔的曲。或。/1选项，设置反应次7参数:JSpecifications) Holdups ! */Residence Time$ I ConversionReaction

22、namesStarting stageEnding st ageReaction IDReactionuserCherni$t(vID725R-l米图4. 74反应精储塔反应塔板区间设置Specifications ) Holdups/Residence TimesConversionSpecify residence time* for rate-controlled reactionsStarting stageEnding stageResideliquidice timevaporpec二 Jhr ._d72515米图4. 75反应精储塔反应停留时间设置4.6.4分离器的输入根据分离要

23、求，确定分离器的模块，将乙酸乙酯分离出来，输入情况如图476所示:/Specifications! Feed Fla$h Outlet Flash UtilitySubsUeam: MIXED Outlet stream: PRODUCT StreamISpliUraction .Component ID1st S pec2ndSpecCH4Split fraction0Hois fracETHASplit fraction0Hole fracC5Split Fraction0Hole fracC7Split fraction0Hole frac的Split Fraction0Mole： fr

24、acEASplit haction0. 999Hole fracH20Split fraction0. 001Hole frac图476分离器的设置界面6模拟运行各模块参数配置完成后，运行流程得到如下的模拟结果: 表模拟结果或e夕 加在 在0 6口吋不加00W8卬6叼JJJ)e118901209067. 667. 611867. 6-79.312221J111atmQap5000.57110000. 0320OfoZt600388.2J060171. 7211. 54600288.2388.4560hnol/Kt.4654466c/tgb30019185756668076.18623.3128

25、1730J26S82664/low &/M.2931. 3797.471799189J. 9248. 748.7368J 78Ao/ama31. 7625.7 J8517.2464.22. 09937.4218.31357.330.00/low cam, /kt1666319b047舁卜碗56. 35-23.9-84.4-7.91-23. 87-48. 3-32.4-24. 6535.5gca/M22402143398538cftabbJ VM10.27320.8310.510.2710.27320.8ftac9SS769ftac95523.03170723035941.7346.7346.2301配蛇60.2484.522373610. 0033611.485239. J1443.J203.239. J239.11443.冬ftac11006895/ftac110060. 0051222.1842.620.31222.1222.1842.49181144960. 001496