Aspen plus模擬煤焦油分離過程的研究解析

1、學(xué)號(hào)：201164160102HEBEIUNITEDUNIVERSITY畢業(yè)論文GraduateThesis設(shè)計(jì)題目：Aspenplus模擬煤焦油分離過程的研究學(xué)生姓名：尹永恒專業(yè)班級(jí)：11級(jí)本科工程教育實(shí)驗(yàn)班學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院指導(dǎo)教師：溫自強(qiáng)2015年5月10日- #- I-關(guān)鍵詞:AbstractAbstractAbstractKeywords:S錄S錄0錄- IV- #- III-目錄引言第一章前言1.1研究背景1.2研究內(nèi)容與意義第二章文獻(xiàn)綜述2.1煤焦油的組成及性質(zhì)1.1煤焦油的形成1.2煤焦油的組成2.1.3煤焦油的性質(zhì)2.2煤焦油係分2.2.1輕油係分2.2.2酚油係分2.2.3

2、蔡油係分2.2.4洗油係分2.2.51蔥油飾分2.2.6II蔥油憎分2.2.7瀝青2.3煤焦油粗分離2.3.1煤焦油初步分離的現(xiàn)狀與進(jìn)展煤焦油初步分離現(xiàn)狀分析煤焦油蒸飾2.3.2國內(nèi)外煤焦油蒸鎘工藝常壓蒸館工藝減壓蒸懈工藝常減壓蒸飾工藝2.4化工過程模擬軟件2.4.1內(nèi)容與作用4.2AspenPlus單元操作模型第三章課題研究的理論基礎(chǔ)3.1化工蒸係分離基本原理2熱力學(xué)方法2.1狀態(tài)方程法3.2.2活度系數(shù)法第四章煤焦油分離過程模擬研究4.1煤焦油的組成2物性估算3煤焦油物性方法的選擇4.4煤焦油模擬流程的建立4.5煤焦油分離過程工藝模擬結(jié)論參考文獻(xiàn)致謝河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)

3、工程學(xué)院- - -第一章前言1.1研究背景煤焦油簡(jiǎn)稱焦油，是煤在干飾和汽化過程中生成的液體產(chǎn)品，是具有刺激性臭味的黑色或黑褐色的黏稠狀液體，是生產(chǎn)一系列芳燒、工業(yè)油和電極瀝青等的原料。煤焦油的實(shí)驗(yàn)室研究始于1820年,其后相繼發(fā)現(xiàn)了蔡（1824年）、苯酚（1830年）、蔥（1833年）、苯胺和唾咻（1834年）、苯（1845年）、甲苯（1849年）和毗噪（1854年）等一系列主要化合物，為有機(jī)化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。直到二戰(zhàn)結(jié)束，工業(yè)上所使用的苯、苯酚和雜酚油、蔡、甲苯、毗噪和唾啦、蔥等基本上全部來自于煤焦油和粗苯。雖然當(dāng)今世界，石油化學(xué)工業(yè)迅猛發(fā)展，單環(huán)芳燒主要來源于石油，但是很多煤焦油產(chǎn)品不

4、能從石油中獲得，所以煤焦油加工還有巨大的價(jià)值。隨著中國改革開放的不斷深入發(fā)展，中國鋼鐵的生產(chǎn)規(guī)模已步入世界前列，焦化工業(yè)也隨之迅速發(fā)展起來，現(xiàn)中國已發(fā)展成為世界最大的焦炭和煤焦油生產(chǎn)國家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年中國煤焦油產(chǎn)能將突破25007J噸。但目前我國煤焦油資源僅為2000萬噸左右，如果能充分回收利用這些煤焦油，一定能為我國帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，煤焦油經(jīng)加工可生產(chǎn)多種產(chǎn)品，可為現(xiàn)代精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)提供稀缺資源，且產(chǎn)品附加值高，但在我國煤焦油加工產(chǎn)品中，高附加值產(chǎn)品所占比例非常低。只有大規(guī)模集中進(jìn)行煤焦油的精深加工，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。另外，化工流程模擬技術(shù)是近兒十年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)

5、展而發(fā)展起來的一門集化學(xué)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)和過程系統(tǒng)工程為一體的綜合學(xué)科5?；み^程模擬實(shí)質(zhì)是使用計(jì)算機(jī)程序定量計(jì)算一個(gè)化學(xué)過程中的特性方程，根據(jù)化工過程的數(shù)據(jù)，釆用適當(dāng)?shù)哪M軟件，將由多個(gè)單元操作組成的化工流程用數(shù)學(xué)模型描述，模擬實(shí)際的生產(chǎn)過程，并在計(jì)算機(jī)上通過改變各種有效條件得到所需要的結(jié)果。AspenPlus是一款功能強(qiáng)大的集化工設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)模擬等計(jì)算于一體的大型通用流程模擬軟件，起源于20世紀(jì)70年代美國能源部資助、MIT主持項(xiàng)目AdvancedSystemforProcessEngineeimg（ASPEN）o1982年將其商品化，成立AspenTech公司，并稱之為AspenPlus。

6、1.2研究內(nèi)容與意義雖然近年來化工流程模擬己被廣泛應(yīng)用，并產(chǎn)生了很明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。但是并非所有體系都能得到很理想的結(jié)果，例如與石化、原油蒸徭過程相比，煤焦油的模擬技術(shù)就存在較明顯的滯后現(xiàn)象7。這主要是因?yàn)樵趯?duì)任何體系進(jìn)行模擬分析前，首先必須有一套科學(xué)的熱力學(xué)物性評(píng)價(jià)方法以及一種適合于該體系、較準(zhǔn)確有效的物性數(shù)據(jù)庫。然而在這一方面目前國內(nèi)外適合于煤焦油體系的研究較少，其大部分相關(guān)的物性處理方法和標(biāo)準(zhǔn)都是針對(duì)石化原油而言的8。再加上經(jīng)過改進(jìn)的AspenPlus采用基于聯(lián)立方程和序貫?zāi)K兩種技術(shù)的混合求解法，具有較完善的、能快速收斂的流程模擬能力。所以本文采AspenPlus對(duì)煤焦油分離進(jìn)

7、行模擬計(jì)算，目的是通過計(jì)算為煤焦油分離的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供基礎(chǔ)依據(jù)。具體研究內(nèi)容如下：（1）結(jié)合文獻(xiàn)與實(shí)際生產(chǎn)，確定煤焦油分離工藝；（2）針對(duì)Aspenplus數(shù)據(jù)庫中缺省的物質(zhì)，釆用物性估算propertyestimation計(jì)算相關(guān)物性參數(shù)；第二章文獻(xiàn)綜述2.1煤焦油的組成及性質(zhì)2丄1煤焦油的形成煤焦油是煤料在高溫?zé)捊惯^程中，從所產(chǎn)生的粗煤氣中回收的液態(tài)產(chǎn)物。將煤裝入焦?fàn)t的炭化室，在隔絕空氣的條件下對(duì)其進(jìn)行加熱，在高溫作用下，煤質(zhì)逐步發(fā)生一系列的物理和化學(xué)變化。裝入煤在200C以下蒸出表面水分，同時(shí)析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等氣體；隨溫度升高至250、300C,煤的大分子端部含氧化合物開始

8、分解，生成二氧化碳、水和酚類，這些酚主要是高級(jí)酚；至約500C時(shí)，煤的大分子芳香族稠環(huán)化合物側(cè)鏈斷裂和分解，產(chǎn)生氣體和液體，煤質(zhì)軟化熔融，形成氣、固、液三相共存黏稠狀的膠質(zhì)體；并生成脂肪燒，同時(shí)釋放出氫。在600C前從膠質(zhì)層析出的和部分從半焦中析出的蒸汽和氣體稱為初次分解產(chǎn)物，主要含有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、化合水及初煤焦油（簡(jiǎn)稱初焦油），氫含量很低。初焦油主要的族組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）大致如下。河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院鏈烷燒（脂肪炷）烯炷芳炷酸性物質(zhì)鹽基類樹脂狀物質(zhì)其他8.0%2.8%58.9%12.1%1.8%14.4%2%初焦油中芳燒主要有甲苯、二甲苯、甲基蔡、甲基聯(lián)

9、苯、菲、蔥及其甲基同系物，酸性化合物多為甲酚和二甲酚，還有少量的三甲酚和甲基卩引唏；鏈烷炷和烯炷皆為C5、C32的化合物，鹽基類主要是二甲基毗噪、甲苯胺、甲基卩奎啡等。煉焦過程析出的初次分解產(chǎn)物，在炭化室內(nèi)的向上流動(dòng)，約85%的產(chǎn)物是通過赤熱的半焦及焦炭層和沿溫度為1000C左右的爐墻到達(dá)炭化室頂部空間的，其余，約25%的產(chǎn)物則通過溫度一般不超過400C,處在兩側(cè)膠質(zhì)層之間的煤料層逸出。溫度繼續(xù)升高，膠質(zhì)層開始固化形成半焦。揮發(fā)物從半焦中逸出，在高溫作用下初次分解產(chǎn)物進(jìn)一步分解或縮合形成二次熱裂解的產(chǎn)物，即高溫煤焦油。高溫煤焦油主要含有稠環(huán)芳香族化合物。高溫煤焦油實(shí)質(zhì)是初煤焦油在高溫作用下經(jīng)熱

10、化學(xué)轉(zhuǎn)化形成的。熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程非常復(fù)雜，包括熱分解、聚合、縮合、歧化和異構(gòu)化等反應(yīng)。高溫煤焦油在組成上與初焦油差別很大,見表1-1.表1-1初焦油和高溫焦油組成項(xiàng)0初笊酒產(chǎn)耳st10D久0組分的質(zhì)理升敗/ft10.0險(xiǎn)凳2501.53.01X0蘋和尊1-0&0W3S.0化合物待類JL百?zèng)_返萬科2丄2煤焦油的組成組成煤焦油的主要元素中，碳占90%以上，氫占5%,此外還含有少量的氧、硫、氮及微量的稀有金屬等。高溫煤焦油主要是芳香燒所組成的復(fù)雜混合物，估計(jì)其組分總數(shù)有上萬種，目前己查明的約500種，其中某些化合物含量共微,含量在1%左右的組分只有10多種。其中碳?xì)浠衔锞手行?。含氧化合物?主要為

11、酸性的酚類及少量的中性化合物（如氧茹、古馬隆等）。含氮化合物中,含氮雜環(huán)的氮原子上有氫原子相連時(shí)呈中性（如咔卩坐、眄I味等）；而當(dāng)無氫原子相連時(shí)呈堿性（如毗噪、唾II林）。含硫化合物皆呈中性。煤焦油中不飽和化合物含量雖少，但為有害成分，易聚合形成煤焦油渣。煤焦油中各個(gè)物質(zhì)在煤焦油中所占的比例見表1-2o表1.2煤焦油的主要組分含量組分名稱在焦油屮的質(zhì)雖:百分含雖組分名稱在焦汕屮的質(zhì)量百分含雖苯O.12-OJ51引唏0-0.2屮苯0.18()25咔啜0.92二甲苯0.08-OJ2苯酚020.5和0.25-03鄰甲酚0.2苯的高級(jí)同系物0.8-0.9間屮酚04四氫化蔡020.3對(duì)中酚0.2荼8-1

12、2二屮酚03-0.51甲基蔡0.8-1.2高級(jí)酚0.75-0.952甲基蔡1.01.8二苯并吠喃051.3聯(lián)苯020.4硫雜甜03-0.4二甲基蔡1.01.2花12-2.0危122.501020080303780.03菲46L82.5表1.2煤焦油的主要組分含量通過查表可知：沸點(diǎn)可看出各組分存在于哪些鎘分中；各組分在煤焦油中的平均含量可說明它們是否值得提取和利用。2丄3煤焦油的性質(zhì)煤焦油的閃點(diǎn)為96105C,自燃點(diǎn)為580630C,燃燒熱為3570039000kJ/kgo煤焦油的密度是評(píng)價(jià)煤焦油質(zhì)量最主要指標(biāo)之一。煤焦油在20C的密度為11001250kg/m3,通常密度隨溫度升高而降低。煤焦

13、油的蒸發(fā)潛熱X可用下式估算：1-1X=494.l-o.67t煤焦油餾分相對(duì)分子質(zhì)量可按下式計(jì)算:1-2式中M一一煤焦油懈分相對(duì)分子質(zhì)量；Tk一蒸館鐳出50%時(shí)的溫度，K：B一一系數(shù)，對(duì)于洗油、酚油館分為3.74,對(duì)于其余鐳分為3.80。煤焦油的相對(duì)分子質(zhì)量可按各懈分進(jìn)行加和計(jì)算確定。煤焦油在不同范圍內(nèi)的比熱容：溫度范圍廠C比熱容/KJ/(kgC)201001.65025、1371.729251841.88025、2102.100煤焦油的表面張力:溫度/C表面張力/N/m1000.04105700.0364煤焦油的運(yùn)動(dòng)黏度實(shí)際應(yīng)用多采用恩氏粘度，即在一定溫度下，液態(tài)焦油從恩氏黏度計(jì)中流出200m

14、L所需的時(shí)間（s）與水在20C時(shí)流出200mL的時(shí)間的比值，用Et表示。一般煤焦油的恩氏黏度:溫度/C恩氏黏度Et4020-30803-51501-22.1煤焦油憎分對(duì)煤焦油的加工國外主要有三種模式：第一種模式是生產(chǎn)具有一定飾程范圍的多種飾分，最具代表性的是徳國的Rueters公司，它從焦油中分離、研制所得到的產(chǎn)品有500多種，其中，蔡有4個(gè)級(jí)別，蔥有5個(gè)級(jí)別，樹脂有3個(gè)級(jí)別,瀝青類產(chǎn)品有20個(gè)級(jí)別。這樣就可以在同一套裝置上，隨著市場(chǎng)需求的變化,相應(yīng)地改變操作參數(shù)，生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品，充分利用裝置的多功能性；第二種模式是在煤焦油各種鎘分的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深加工，得到染料、醫(yī)藥、精細(xì)化工等方面的化學(xué)品

15、，具有代表性的是日本住金化學(xué)，它僅僅只是提純煤焦油中的純化合物，研制和生產(chǎn)的產(chǎn)品大約有180種14:如21種酚類衍生物、60種蔡衍生物、32種唾咻及衍生物；第三種模式是對(duì)瀝青進(jìn)行深加工13。主要代表有美國的Rilly公司、日本的三菱株式會(huì)社、澳大利亞的Koppers公司，都是對(duì)瀝青進(jìn)行深加工，得到電極瀝青、改質(zhì)瀝青等瀝青類產(chǎn)品。煤焦油蒸鎘一般按不同組分的沸點(diǎn)分割成：輕油懈分(=360C)16,主要組成分布見表2.117-18。表2.1煤焦油錨分及其主要化合物的分布飾分名稱芳炷含氧化合物含氮化合物含氮化合物不飽和化合物酸性中性堿性中性酸性中性輕油苯、甲苯、二甲苯輕毗噪苯硫酚II塞吩雙環(huán)戊二烯酚油

16、多甲基苯苯酚類氧笏重毗喘苯甲苯硫酚苗、苯乙烯蔡油蔡、甲基蔡三甲酚甲基氧笏II奎咻、多甲基毗噪蔡硫酚二甲基蔡、洗油聯(lián)苯、危、笏蔡酚氧茹唾11林類卩弭朵硫苗I蔥油蔥、菲聯(lián)苯酚、菲酚苯并氧茹II丫噪、崇胺咔卩坐硫苗II蔥油花、屈、熒蔥蔥酚、菲酚苯并氧笏II丫噪咔卩坐同系物苯并硫笏2.1.3輕油憎分輕油係分是煤焦油蒸係時(shí)切取館程為95酚含量/%902.2.3蔡油館分蔡油飾分是煤焦油蒸飾時(shí)切取懈程為210、230C的鎘出物。它的產(chǎn)率為無水煤焦油的10%-13%0煤焦油中80%-85%的蔡集中在這段飾分中。其他主要組分還有甲基蔡、硫苗、酚和毗噪堿等。蔡油係分一般送去進(jìn)行酸堿洗滌，提取酚和毗噪堿，然后用蒸懈

17、法生產(chǎn)工業(yè)蔡。蔡油飾分的質(zhì)量控制指標(biāo)如下：密度(20C)/(g*cm-3)1.01-1.04初懈點(diǎn)/c205蔡含量/%75230C前憎出量/%85酚含量/%952.2.4洗油館分洗油係分是煤焦油蒸係時(shí)切取的係程為230-300C的懈出物。其產(chǎn)率為無水焦油的4.5%-6.5%o主要組分有甲基蔡、二甲基蔡、危、聯(lián)苯、茹、氧笏、嗟咻、眄I喙和好高沸點(diǎn)酚等。洗油係分主要用于生產(chǎn)供吸收焦?fàn)t煤氣所含苯及同系物的洗油，也可以進(jìn)一步精鎘切取窄1分，以提取甲基蔡、眄I喙、聯(lián)苯、危、氧笏和笏等產(chǎn)品。洗油用于洗苯時(shí)要脫除其中的酚，因?yàn)榉拥拇嬖谀艽偈瓜从腿榛?，降低吸苯效果。洗油係分的質(zhì)量控制指標(biāo)如下：密度(20C)/

18、cm-3)1.035-1.055初餡點(diǎn)/C230-S-河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院- #- -蔡含量/%85酚含量/%32.2.5I蔥油憾分1蔥油係分是煤焦油蒸飾時(shí)切取的係程為300-330C的係出物，其產(chǎn)率為無水焦油的14%-20%。主要成分有蔥、菲、咔卩坐和花等。I憩油飾分是制取粗蔥的原料，也可以直接配制生產(chǎn)炭黑的原料油，其質(zhì)量指標(biāo)控制如下：密度(20C)/(gcm-3)300C前錨出量/%1.12-1.1310蔡含量/%3360前飾出量/%50-702.2.6n蔥油II蔥油係分是煤焦油蒸飾時(shí)切取的係程為330-360C的係出物。其產(chǎn)率為無水焦油的4%-10%0主要成分

19、苯基蔡、熒蔥、花、苯基笏等。II蔥油鎘分主要用于配制生產(chǎn)炭黑的原料油或筑路瀝青等，也可以作為提取熒蔥和花等化工產(chǎn)品的原料。其質(zhì)量指標(biāo)控制如下：密度(20C)/(gcm-3)蔡含量/%360C前錨出量/%1.15-1.191152.2.7瀝青煤焦油瀝青是煤焦油蒸懈提取懈分后的殘?jiān)?，產(chǎn)率為50%60%。煤焦油瀝青簡(jiǎn)稱為瀝青，瀝青為多種有機(jī)物質(zhì)的混合物，所以無固定的熔點(diǎn)，受熱后軟化繼而熔化。按其軟化點(diǎn)的高低可將瀝青分為低溫、中溫、高溫瀝青。低溫瀝青也叫軟瀝青，用于建筑、鋪路、爐襯黏結(jié)劑和電極炭素材料，也可用作制造炭黑的原料。中溫瀝青用于生產(chǎn)油氈、建筑物防水層、高級(jí)瀝青漆、煤瀝青延遲焦和改質(zhì)瀝青等。中

20、溫瀝青還可用來制取針狀焦和瀝青炭纖維等新型炭素材料。也可通過回配恵油制取軟瀝青。高溫瀝青可用來生產(chǎn)各種炭素材料的黏結(jié)劑和電極焦等。河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院2.3煤焦油粗分離2.3.1煤焦油初步分離的現(xiàn)狀與進(jìn)展煤焦油初步分離現(xiàn)狀分析目前煤焦油加工的主要產(chǎn)品是獲得蔡、酚、蔥等工業(yè)純產(chǎn)品和洗油、瀝青等粗產(chǎn)品。由于煤焦油中各組分含量都不太多，且組成復(fù)雜，性質(zhì)相近的不可能通過一次蒸飾加工而獲得所需的純產(chǎn)品。所以，煤焦油加工均是首先進(jìn)行蒸懈，切取富集某些組分的窄懈分，再進(jìn)一步從窄懈分中提取所需的純產(chǎn)品。煤焦油的連續(xù)蒸飾，分離效果好，各種飾分產(chǎn)率高，酚和荼可高度集中在一定的飾分中。因

21、此，生產(chǎn)規(guī)模較大的煤焦油車間或加工廠均采用管式爐連續(xù)蒸飾裝置。煤焦油蒸懈蒸懈是分離液體混合物的典型單元操作。這種操作是將液體混合物部分汽化，利用各組分的揮發(fā)度不同的特性以實(shí)現(xiàn)分離的目的。這種分離操作是通過液相和氣相間的質(zhì)量傳遞來實(shí)現(xiàn)的。由于煤焦油中的各組分之間的沸點(diǎn)范圍比較廣，蒸操作也被應(yīng)用于煤焦油生產(chǎn)的各個(gè)階段。煤焦油加工廠的煤焦油來源較廣，而為了保證煤焦油加工操作的正常穩(wěn)定,提高設(shè)備的生產(chǎn)能力和維護(hù)設(shè)備，必須做好煤焦油加工前的準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備工作包括煤焦油的運(yùn)輸及儲(chǔ)存、煤焦油質(zhì)量的均合、煤焦油脫水及脫鹽等。2.3.1國內(nèi)外煤焦油蒸館工藝煤焦油蒸懈按壓力可分為常壓蒸僻、減壓蒸飾、常減壓蒸係,其

22、中工業(yè)上較先進(jìn)且常用的是常減壓多塔式連續(xù)蒸僻。國內(nèi)焦油蒸係現(xiàn)狀見表2.2表2.2國內(nèi)焦油蒸鎘現(xiàn)狀工藝操作方式操作壓力技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)樣板裝置焦油蒸鐳間歇減壓蒸懈逐步淘汰2-苯并蔥0.50.8廣1.2苯甲惰0.010.03范烯廣2.5瀝青5060苯并茹0.91.14.2物性估算常用的物性估算途徑主要包括以下兩種：完全經(jīng)驗(yàn)法：即將實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)整理成方程式，應(yīng)用時(shí)直接按方程采用數(shù)學(xué)方程式計(jì)算即可。半經(jīng)驗(yàn)半理論法：此法是用理論推導(dǎo)出方程式，然后利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求解出方程式中的常數(shù)。此類方法運(yùn)用較普通，其中乂主要包括對(duì)理想體系加以校正、對(duì)應(yīng)狀態(tài)原理關(guān)聯(lián)以及基團(tuán)貢獻(xiàn)法這三種方法。AspenPlus自帶的各種物

23、質(zhì)的物性數(shù)據(jù)庫較全，可滿足絕大部分工藝過程的模擬要求。但在實(shí)際工藝計(jì)算過程中，也會(huì)遇到在Aspenplus自帶物性數(shù)據(jù)庫中查找不到的情況93,致使模擬過程無法正常進(jìn)行。例如本文中的煤焦油,作為相當(dāng)復(fù)雜的混合物，其中有些物質(zhì)在數(shù)據(jù)庫中查找不到，此時(shí)需要釆用AspenPlus提供的物性估算功能Propertyestimation用基團(tuán)貢獻(xiàn)法求解。為了模擬過程的準(zhǔn)確性，首先需要提供必要的基本物性數(shù)據(jù)，包括分子結(jié)構(gòu)、常壓沸點(diǎn)、分子量以及各種實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的其他物性等，所查得相關(guān)參數(shù)見表4.2o表42AspenPlus自帶數(shù)據(jù)庫中缺省組分?jǐn)?shù)分子式沸點(diǎn)廠C密度25C蒸汽閃點(diǎn)/汽化焙(760mmHg)(g/cn

24、?)壓(mmHg)C(KJ/mol)2,3-二甲基蔡C12H12268.910.0J2411448.661,2二甲基蔡C12H12266.51.013nonenonenone2,3-苯并氧茹C16H10ONonenonenonenonenone2,3,6三甲酚C9U12O223.020.9960.06699.9647.8192,4,6三甲酚C9H12O215.80.9960.098896.747.062,3,5三甲酚C9H12O2310.996().0419103.648.672乙基毗嚨C7H9N15030.9274.9329.437.127,8苯并磴臥C13H9N340.81.1870.00

25、017155.956.12菲旋C13H9N350.4361.1880155.957.154苯并茹C17HI2398.31.1853.43E-06185.462.35甲基菲C15H12353.51.1057.27E-05157.557.481,2二氮化諱C9H10176.4990.9651.4665039.63根據(jù)propertyestimation所估算的物性參數(shù)包括純物質(zhì)及混合物的標(biāo)量物性以及與溫度相關(guān)的物性參數(shù)，但此處考慮到篇幅有限，只列出部分純物質(zhì)的標(biāo)量物性參數(shù)。其結(jié)果如表4.3和表4.4所示。表4.3缺省物質(zhì)物性估算結(jié)果ParameterComponentTCrcPC/atmVCcc/

26、mol2CDHFORMkJ/molDGFORMkJ/mol2,3,6-TR436.2437.05397.50.253185.03036.5702,3BEN669.8530.87632.50.252133.688392.962,4,6-TM425.9237,05397.50.257187.42036.5702-ETHPID366.8440.66368.50.28574.814197.52BEBEWU659.4228.07667.50.245340.970487.50FEIDINE370.5735.86548.50372260.874451.712,3,5JFE447.7937.05397.50.

27、249187.42036.5702,3ERJN505.9129.66521.5().24287.250249.967,8-BEKN604.9835.86548.50.273260.874451.71L2-ERJINAI438.3238.46409.50.270150.760252.38JIAJIFEI606.4728.31611.50.240176.430381.871,2ERQ1Y403.4438.41389.50.26965.490196.14表4.4缺省物質(zhì)物性估算結(jié)果ParametcrCompoOMEGADHVLBkJ/molRKTZRAVLSTDCc/molDELTA(KJ/cum)

28、2,3,6TR0.56449.9160.238108.776713.8582,3-BEN0.68370.4050.227149.502716.5002,4,6-TM0.56149.1900.238107.579711.8072-ETHPID0.33838.5330.260107.644623.753BEBEWU0.63767.2500.231168.890663.923FEJDINE0.54844.7130.240105.8636798842,3,5JFE0.56450.7290.238110.121716.0482,3ERJN0.44249.5800.250159.653597.3787,R

29、-REKN0.54860.9950.240134.709718207L2-ERJINAi0.34642.9160.259122.667627.015J1AJ1FEI0.54659.9190.240170.973631.939h2ERQIY().33240.3490.260119.303612.159注:表格中符號(hào)各自的意義如下：DHFORMstandardenthalpyofformationforidealgasat25OC;標(biāo)準(zhǔn)生成熱DGFORMstandardfreeenergyofformationforidealgasatOC;標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能OMEGApitzeracentricf

30、actor;偏心因子DHVLBenthalpyofvaporizationatTB;汽化繪RKTZRAparameterfortheRackettliquidmolarvolumemodel;液休摩爾體積參數(shù)VLSTDstandardliquidmolarvolumeat6O0F:液體摩爾體積DELTAsolubilityparameterat25OC;25OC時(shí)的溶解度4.3煤焦油物性方法的選擇對(duì)任何體系的分離,首先都要對(duì)其熱力學(xué)方法進(jìn)行考察，這也是一切模擬的基礎(chǔ)，只是體系的不同，使得考察的方法也有不同。對(duì)于煤焦油這樣的復(fù)雜體系,如果要用常規(guī)的方法，即利用汽一液相平衡數(shù)據(jù)來進(jìn)行回歸考察，明顯

31、不合適。在煤焦油分離體系中相平衡關(guān)系是模擬的基礎(chǔ)。因此，根據(jù)模擬體系的熱力學(xué)平衡數(shù)據(jù)，建立準(zhǔn)確合適的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于全過程的模擬計(jì)算至關(guān)重要。所以本文根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)確定該煤焦油分離體系釆用SRK方程。河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院- - -4.4煤焦油模擬流程的建立煤焦油蒸館是焦油加工的重要部分，其分離水平影響著焦油係分的質(zhì)量優(yōu)劣程度，并對(duì)焦油懈分的后續(xù)加工工藝有著相當(dāng)大的影響。目前國內(nèi)外存在較多比較成熟的煤焦油蒸館工藝流程,就蒸係塔的操作壓力而言，可分為常壓蒸係、常減壓蒸館及減壓蒸憎三大類。此三種蒸飾工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，如引言部分所述。根據(jù)文獻(xiàn)及武鋼實(shí)際工藝生產(chǎn)，本文釆用常減壓煤焦

32、油蒸餡工藝，其模擬流程如下圖：4.1呂特格式焦油常減壓連續(xù)蒸鐳工藝流程Coaltar0回PitchAnthracene原料煤焦油經(jīng)過換熱器Hl和換熱器H2換熱后進(jìn)入兩相閃蒸罐Bl,頂部釆出物，經(jīng)冷凝冷卻器H3和油水分離器B2分出輕油係分，底部產(chǎn)物進(jìn)中間H4加熱后進(jìn)入精係塔B3。塔頂采出酚油係分，側(cè)線釆出的蔡飾分經(jīng)兩相閃蒸罐B9脫除其中輕組分后由底部排出蔡油係分;塔底殘液進(jìn)入減壓精憎塔B4o在此分出洗油懈分、甲基蔡油飾分、恵油懈分和瀝青。4.5煤焦油分離過程工藝模擬基于Aspenplus中的物性估算功能所得到的各組分的基礎(chǔ)物性，可以完成后續(xù)煤焦油分離過程工藝的模擬研究，所得各懈分的參數(shù)模擬結(jié)果與

33、設(shè)計(jì)值見表4.5所示。表4.5煤焦油各係分參數(shù)的模擬值與設(shè)計(jì)值數(shù)餡分溫度壓力/mmHg平均分子質(zhì)量Kg/kmol汽相密度/(kg/mv)液相密度/(kg/m3)設(shè)計(jì)、值模擬值設(shè)計(jì)值模擬值設(shè)計(jì)值模擬值設(shè)計(jì)值模擬值設(shè)計(jì)值模擬值輕油餡分10089.478078011087.441.740L592816829.97尬油飭分177185.0770770120115.113.2933.116864873.32荼油飴分225223910871.5125129.263.6603.698856855.88洗油憎分195187.9100100143150.420.4900.532905892.09恵油韁分2652

34、60.9170169.8)8919460.9240.923954957.52二蔥油飾分330323.3225208.0209254.481.15681.123953949.26通過對(duì)比分析可知，模擬結(jié)果能較好地與武鋼對(duì)所有係分的產(chǎn)品質(zhì)量要求相吻合，這說明模擬結(jié)果對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)意義，可為工業(yè)生產(chǎn)提供合理地理論依據(jù)。初懈點(diǎn)和干點(diǎn)作為判斷煤焦油分離所得飾分質(zhì)量的重要生產(chǎn)控制指標(biāo)，在模擬過程中是需要重點(diǎn)考察的因素之一。通過分析可知，模擬結(jié)果與產(chǎn)品的係程范圍相近，這表明模擬所得飾分符合實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量要求，從產(chǎn)品品質(zhì)的分析可以看出模擬結(jié)果準(zhǔn)確性較高,其具體館程范圍如表4.6所示。表4.6煤焦油

35、中各飾分TBP蒸鎘數(shù)據(jù)質(zhì)輦分?jǐn)?shù)%輕油飴分尸C酚油諸分rc蔡汕飴分尸C洗油體分尸CI蔥油尸CII蔥油rc081.676165.514216.529218.728242.754267.020584.882167.704216.955238.394275.718340.3931092.536170.1332J7.034240.290309.529374.13930104.710180.991217.545244.954349.287412.17650111.476182.574218.100268.953354.267430.36770137.110198.310218.980270.017405.007436.30490149.921205.765219.911278.245423.435440.29995152.162215.74622623282390434.064459.564100163.950218.069242.790289.62443799486.648結(jié)論從以