軟件實習大作業(yè)異丙苯制備和分離流程模擬(ASPEN)

...wd......wd......wd...異丙苯制備及別離流程模擬DesignandOptimizationontheIsopropylBenzeneTechnologyProcess一級學科：化學工程與技術(shù)學科專業(yè)：化學工程與工藝學生：學號：指導(dǎo)教授：教授北京化工大學化學工程學院二零一一年十二月三十日目錄異丙苯制備及別離流程模擬...................................................................................................1一、設(shè)計任務(wù)與要求...............................................................................................................31、設(shè)計任務(wù).....................................................................................................................3二．流程設(shè)計...........................................................................................................................4三.完成輸入設(shè)定......................................................................................................................53.1setup設(shè)置....................................................................................................................53.2輸入組分....................................................................................................................53.3物性方法的選擇........................................................................................................63.4Streams的輸入...........................................................................................................63.5BLOCK的輸入..........................................................................................................73.5.1反響器模塊的輸入..........................................................................................73.5.2換熱器模塊輸入..............................................................................................93.5.3精餾塔模塊輸入............................................................................................103.5.4閃蒸罐模塊輸入............................................................................................103.5.5泵的輸入........................................................................................................11四，模擬運行.........................................................................................................................13五．靈敏性分析.....................................................................................................................165.1換熱器出口溫度的靈敏度分析..............................................................................185.2閃蒸罐溫度的靈敏度分析......................................................................................205.3閃蒸罐壓力的靈敏度分析........................................................................................215.4精餾塔回流比的靈敏度分析....................................................................................22六．確定工藝參數(shù)：.............................................................................................................24七．心得體會.........................................................................................................................24一、設(shè)計任務(wù)與要求我的學號為，包含0、1、2、7、8五個數(shù)字，對應(yīng)甲烷、丙烯、正丙醇、異丙苯、苯這五種原料，進展異丙苯制備及別離學號1234567890分子甲烷丙烯丙烷正丁烷正戊烷甲醇正丙醇異丙苯正戊烷苯〔1〕進口物料：壓力1.1atm溫度120C流量：苯和丙烯各40kmol/s，其他組分分別為5kmol/s〔2〕反響器：丙烯轉(zhuǎn)化率0.9，壓力降、熱負荷為：0〔3〕換熱器：壓力降-0.1atm〔4〕精餾塔：要求壓力為1atm〔全塔〕，塔釜苯摩爾含量為0.0001二、流程設(shè)計根據(jù)合成及別離要求設(shè)計流程如以以下圖1所示：整個流程有五局部組成：反響器〔REACTOR〕、換熱器〔HEATER〕、閃蒸罐〔SEP〕、泵〔PUMP〕及精餾塔〔DSTWU〕。原料〔FEED〕首先進入反響器進展反響，丙烯和苯反響生成異丙苯，連同未反響的物質(zhì)一同進入換熱器中進展冷凝，經(jīng)過冷凝器降溫后的混合物進入閃蒸罐進展閃蒸，閃蒸后的氣相進入其他工序，液相經(jīng)泵加壓后進入精餾塔中進展別離，其中塔頂輕組分循環(huán)回到反響器中繼續(xù)反響，重組分異丙苯由塔釜排出，作為產(chǎn)品。圖1異丙苯制備及別離工藝流程圖三、完成輸入規(guī)定3.1setup設(shè)置在界面中點擊，進入如圖2所示界面，選用英制單位，其余均為默認值。圖2SETUP設(shè)置界面3.2輸入組分進入如圖3所示界面，輸入正丙醇、丙烯、異丁烷、苯和異丙苯五種物質(zhì)。圖3組分輸入3.3物性方法選擇進入Properties輸入界面，選擇適宜的物性方法，本次模擬選用RK-SOAVE物性方法。圖4物性方法的選擇3.4Streams的輸入在物性方法確定之后，在Streams輸入界面按照設(shè)計要求輸入進口物料的溫度、壓力及各組分流率。注意各個參數(shù)的單位。如圖5所示：圖5物流〔FEED〕輸入3.5Block的輸入3.5.1反響器模塊輸入根據(jù)題目要求，反響器為絕熱的，即Heatduty為0，壓力降為0。如圖6所示：圖6反響器模塊輸入接下來設(shè)置反響方程式，點擊Reactions選項卡，在界面中點擊New..，新建反響，方程式為：C3H6+C6H6=C9H12轉(zhuǎn)化率為0.9，關(guān)鍵組分為C3H6。圖7反響方程式輸入3.5.2換熱器模塊輸入設(shè)定換熱器的壓力降及出口溫度，出口溫度暫設(shè)定為38圖8換熱器模塊輸入3.5.3精餾塔模塊輸入在精餾塔模塊中，確定全塔壓力均為1atm，回流比設(shè)定為2，并根據(jù)任務(wù)確定塔頂輕組分苯和重組分異丙苯的摩爾分率分別為0.999和0.0001。如圖9所示：圖9精餾塔模塊輸入3.5.4閃蒸罐模塊輸入根據(jù)別離要求，最終確定閃蒸罐壓力為0.02atm，溫度為29℃。如圖圖10閃蒸罐模塊輸入3.5.5泵的輸入離心泵的出口壓力設(shè)定為1atm，以便能夠?qū)⑽锪陷斔瓦M精餾塔。圖11.離心泵模塊的輸入四．模擬運行在所有輸入完成之后，將程序進展運行，運行過程沒有錯誤和警告，表示程序運行成功。程序運行結(jié)果及各模塊運行結(jié)果如以以下圖所示：圖12運行結(jié)果圖13換熱器模塊結(jié)果圖14反響器運行結(jié)果圖圖15精餾塔運行結(jié)果圖圖16閃蒸結(jié)果輸出五．靈敏性分析根據(jù)流程工藝的要求，需要對過程的熱負荷進展靈敏性分析，下面我從換熱器出口溫度、閃蒸罐溫度、壓力和回流比四個方面對其進展了靈敏性分析。首先，從Date菜單上單擊ModelAnalysisTool，然后選擇Sensitivity，創(chuàng)立S-1靈敏性分析。定義目標變量：HEAT〔換熱器所需熱量〕、SEP〔閃蒸罐所需冷量〕、RE〔精餾塔再沸器熱量〕、CON〔精餾塔冷凝器所需熱量〕。如以以下圖所示：圖17目標函數(shù)設(shè)定目標函數(shù)具體設(shè)置如以以下圖5.1換熱器出口溫度的靈敏度分析在Vary選項卡中定義靈敏性分析自變量，自變量TEMP為HEATER的一個模塊變量，設(shè)定其變量最小值20℃和最大值50℃，并確定數(shù)據(jù)間隔為3圖19換熱器出口溫度變量設(shè)置點擊Tabulate標簽，進入表格定制頁面，確定表格，輸出結(jié)果為換熱器熱、別離器和精餾塔的總能耗。如以以下圖所示：圖20表格定制圖21總能耗與換熱器出口溫度關(guān)系5.2閃蒸罐溫度的靈敏度分析運行結(jié)果：圖23閃蒸溫度與熱量的關(guān)系5.3閃蒸罐壓力的靈敏度分析圖24閃蒸壓力變量設(shè)置5.4精餾塔回流比的靈敏度分析圖26精餾塔回流比變量設(shè)置圖27總能耗與精餾塔回流比關(guān)系六．確定工藝參數(shù)：根據(jù)靈敏度分析，盡可能節(jié)省能量，同時保證產(chǎn)品的質(zhì)量，綜合考慮，換熱器出口溫度選為38℃，閃蒸罐壓力0.02atm，溫度22℃，精餾塔回流比2。最終模擬結(jié)果無誤。七．心得體會：通過應(yīng)用軟件實踐，第一次接觸到了AspenPlus軟件，以前學化工的我只是聽過這個軟件，而沒有實際應(yīng)用過，這種未知性讓我對這個軟件的學習與使用產(chǎn)生了很大的興趣，AspenPlus軟件的功能很強大，在教師講解下，我們開場了流程模擬，換熱器，閃蒸罐，精餾塔這些化工常用的裝置與設(shè)備的流程模擬，我們對化工流程有了更深入的理解?？唇處熤v解操作這個軟件，感覺沒有那么難，到自己親自動手去做，卻沒有那么簡單，在