Aspen Plus模拟轻苯馏分分离

目录

1.引言 (2)

2.设计条件 (2)

3.工艺过程计算 (3)

3.1Tower-1的设计 (3)

3.2tower-2的设计 (7)

3.3Tower-3的设计 (10)

3.4换热器的设计 (12)

4结果汇总 (20)

5.设计心得 (21)

6.参考文献 (22)

1.引言

Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。该项目称为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN），并于1981年底完成。1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。Aspen Plus庞大的数据库包是得到精确可靠的模拟结果的关键，该数据库收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据，共计二十五万多套数据，用户也可以把自己的物性数据与Aspen Plus系统连接，其广泛应用于化学与石油工业、炼油加工、生物及医药等方面。

本文采用Aspen Plus进行轻苯馏分体系精馏塔的设计，目的是将反应产物分离成为C4、C5、C6及C10四个馏分，且每个馏分的质量分数均不低于0.95，收率不低于0.96，完成在此工艺分离条件下塔和换热器的设计，本文采用了三个精馏塔进行分离操作，并对塔和换热器的类型进行了选取，并进行相关工艺参数的确定。

2.设计条件

1）已知：有一股轻苯馏分，流率为1000kg/h，温度80℃，压力600kPa，经过反应器后将其中环戊二烯经热二聚反应生成双环戊二烯后，温度变为103℃,组成和基本物性见表4-1。物性：SRK方程

要求将热二聚反应产物分离成为4个馏分，即C4馏分(主要成分1-丁烯)、C5(主要成分环戊烯)、C6(主要成分苯)、C10(主要成分双环戊二烯)。每个馏分中主要成分的质量分数不低于0.95，收率不低于0.96。

组分英文名结构式质量分数沸点/℃

1-丁烯1-butene C4H80.037537.0

环戊烯Cyclopentene C5H80.22444.2

环戊二烯cyclopentadiene C5H60.00641.5

苯benzene C6H60.52380.1

双环戊二烯dicyclopentadiene C10H120.2095170.0

合计 1.0000

表2-1轻苯馏分的组成和基本物性

2）公用工程条件与注意事项

①循环冷却水压力400kPa，入口温度33℃，出口温度40-43℃；

②冷冻水压力400kPa，入口温度5℃，出口温度15℃；

③加热蒸汽为600kPa饱和水蒸汽；

④为防止双环戊二烯热分解，物料温度不得超过120℃。

3）设计任务

①选择分离方法，画出工艺流程图；

②用ASPEN PLUS模拟计算，给出物料流程图和物流表；计算总物料平衡

和能量平衡；计算公用工程消耗量；

③设备工艺计算，设备选型与设计计算。给出工艺条件一览表。

图2-1基本工艺流程图

塔编号回流比塔顶压力/kPa

塔底压力/kPa

其他信息

B1 3.5350370最小塔径0.2m ，塔板间距0.3m ；单流型、Koch

Flexitray 轻型浮阀。

B2 2.5200220塔板间距0.3m ；塔径0.3m 。

B3

0.2

30

35

选用SULZER CY 规整填料，最大液泛因子

取0.8，HETP:0.4。

表2-2轻苯馏分精馏塔简捷计算已知条件

3.工艺过程计算

3.13.1Tower-1

Tower-1的设计①简捷塔设计和运行的结果

②严格塔核算

运行结果不满足要求，进行设计规定的设计a.流程变量的设定

b.操纵变量的设计

c.设计结果

③塔类型和尺寸的设计

a.Tray sizing

b.Tray rating

④灵敏度分析

再沸器和冷凝器随回流比变化的灵敏度分析a.因变量的设定

b.自变量的设定和制表

c.分析结果

VARY 1 TOWER-1 COL-SPEC MOLE-RR

B T U

/

H R 0000

同理进行流股C4组分质量分数随回流比变化的灵敏度分析

分析结果

3.2tower-2的设计

①简捷塔的设计和结果

②严格塔核算

运行结果不满足要求，进行设计规定的设计a.流程变量的设定

b.操纵变量的设计

c.设计结果

③塔tray rating设计

设计结果

④灵敏度分析

用相同的方法进行再沸

器和冷凝器随回流比变化的灵敏度分析，结果如下

VARY 1 TOWER-2 COL-SPEC MOLE-RR

B T U /H R

6

3.3Tower-3的设计

①简捷塔的设计及结果

②严格塔的核算

结果满足要求

③塔类型的设计和结果

核算

核算结果

3.4换热器的设计

①冷凝器的简捷设计如下，以tower-1为例。

a.TOPIN的设置。

塔板2的信息如下（mole fraction）

因为tower-1的第一块板就是冷凝器，所以2号塔板的温度和压力以及气相即为冷凝器热物料进料TOPIN，其设置如下。

b.COLIN设置如下，因为冷冻水的进料流量未定，暂设为200kmol/h。