软件实习大作业异丙苯制备及分离流程模拟总25页Word文档下载推荐.docx
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二零一一年十二月三十日
目录
异丙苯制备及分离流程模拟...................................................................................................1
一、设计任务与要求...............................................................................................................3
1、设计任务.....................................................................................................................3
二.流程设计...........................................................................................................................4
三.完成输入设定......................................................................................................................5
3.1setup设置....................................................................................................................5
3.2输入组分....................................................................................................................5
3.3物性方法的选择........................................................................................................6
3.4Streams的输入...........................................................................................................6
3.5BLOCK的输入..........................................................................................................7
3.5.1反应器模块的输入..........................................................................................7
3.5.2换热器模块输入..............................................................................................9
3.5.3精馏塔模块输入............................................................................................10
3.5.4闪蒸罐模块输入............................................................................................10
3.5.5泵的输入........................................................................................................11
四,模拟运行.........................................................................................................................13
五.灵敏性分析.....................................................................................................................16
5.1换热器出口温度的灵敏度分析..............................................................................18
5.2闪蒸罐温度的灵敏度分析......................................................................................20
5.3闪蒸罐压力的灵敏度分析........................................................................................21
5.4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,进行异丙苯制备及分离
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
甲醇
正丙醇
异丙苯
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0.0001
二、流程设计
根据合成及分离要求设计流程如下图1所示:
整个流程有五部分组成:
反应器(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,经过冷凝器降温后的混合物进入闪蒸罐进行闪蒸,闪蒸后的气相进入其他工序,液相经泵加压后进入精馏塔中进行分离,其中塔顶轻组分循环回到反应器中继续反应,重组分异丙苯由塔釜排出,作为产品。
图1异丙苯制备及分离工艺流程图
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,选择合适的物性方法,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反应器模块输入
根据题目要求,反应器为绝热的,即Heatduty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。
图7反应方程式输入
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℃,压力降0.1atm。
如图8所示:
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
根据分离要求,最终确定闪蒸罐压力为0.02atm,温度为29℃。
如图10所示:
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12运行结果
图13换热器模块结果
图14反应器运行结果图
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行灵敏性分析,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行了灵敏性分析。
首先,从Date菜单上单击ModelAnalysisTool,然后选择Sensitivity,创建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)。
如下图所示:
图17目标函数设定
目标函数具体设置如下图
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℃。
如下图所示:
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、分离器和精馏塔的总能耗。
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
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,在老师讲解下,我们开始了流程模拟,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。
看老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,在自己练习老师所给的例题时,远行过程中出现了错误,经过反复修正才得到正确结果,这样的操作过程使自己对AspenPlus软件的操作更加熟练。
在学习灵敏度分析的过程中,我也遇到了一些困难,通过老师和同学的帮助使我的流程模拟得以正确无误的运行,但是就某些细节,我还是不太了解,在今后的学习中应该更加深入钻研,争取有更大的进步。
对于本次课设,在开始运行阶段也不太顺利,经同学的指点,将流程图略作修改之后才得以运行成功,感觉最后的结果可能还不是最优的,但我已经尽力调试,得出了上述结果。
最后,感谢老师对我们的悉心教导,我以后会将这门课所学的知识学以致用。