aspen认识实习大作业-甲苯乙苯精馏分离

Aspen大作业甲苯-乙苯精馏别离〔分字班〕

一、工业背景简述

催化重整、汽油裂解等工艺生产的C7、C8混合芳烃中，除了主要含有的混合二甲苯之外，还有大量的甲苯和乙苯。其中甲苯主要用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩，因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中间体，广泛用于染料；医药；农药；火炸药；助剂；香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。甲苯进展侧链氯化得到的一氯苄；二氯苄和三氯苄，包括它们的衍生物苯甲醇；苯甲醛和苯甲酰氯〔一般也从苯甲酸光气化得到〕，在医药；农药；染料，特别是香料合成中应用广泛。甲苯的环氯化产物是农药；医药；染料的中间体。甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐剂〔主要使用其钠盐〕，也用作有机合成的中间体。甲苯与苯衍生物经磺化制得的中间体，包括对甲苯磺酸与其钠盐；CLT酸；甲苯-2,4-二磺酸；苯甲醛-2,4-二磺酸；甲苯磺酰氯等，用于洗涤剂添加剂，化肥防结块添加剂；有机颜料；医药；染料的生产。甲苯硝化制得大量的中间体。可衍生得到很多最终产品，其中在聚氨酯制品；染料和有机颜料；橡胶助剂；医药；炸药等方面最为重要。乙苯也是重要的有机化工原料，用于有机合成和用作溶剂。主要用于生产苯乙烯，进而生产苯乙烯均聚物以与以苯乙烯为主要成分的共聚物〔ABS，AS等〕。乙苯少量用于有机合成工业，例如生产苯乙酮、乙基蒽醌、对硝基苯乙酮、甲基苯基甲酮等中间体。在医药上用作合霉素和氯霉素的中间体。也用于香料。此外，还可作溶剂使用。目前全球99％的乙苯用来生产苯乙烯单体。

二、问题表示

常压连续精馏塔，饱和液体加料，料液为甲苯-乙苯混合液，100kmol/h，其中，甲苯含量0.44(摩尔分数,下同)，别离要求：

—塔顶出料含甲苯以上

—塔底出料含乙苯上

应用Aspen Plus的RadFrac模型，设计一个满足上述要求的精馏塔。要求：

1、通过模拟给出一套满足别离要求的精馏塔参数，绘制塔温度和各组分浓度分布图。

2、使用灵敏度分析功能，分别研究回流比、进料位置、采出量对塔顶(底)热负荷、产品浓度影响规律。

3、对精馏塔参数进展调优，在满足别离要求前提下，总塔板数尽可能少，再沸器的热负荷尽可能低。

三、解答过程

问题一：通过模拟给出一套满足别离要求的精馏塔参数，绘制塔温度和各组分浓度分

布图。

〔1〕利用DSTWU简捷法计算精馏塔参数

利用DSTWU模块绘制流程图如下：

使用参数：

物料F：100kmol/hr甲苯乙苯混合液，其中甲苯的摩尔分数为0.44，压力为1bar，饱和液体塔顶参数：根据采出产品理论纯度进展理论计算，塔顶采出流率为kmol/hr

甲苯的分流分率为0.9872，乙苯的分流分率为

精馏塔：回流比为最小回流比的，压力设为1bar并设置两组分各自的分流分率。

经过模拟计算，所得各参数为：

Minimum reflux ratio:

Actual reflux ratio:

Minimum number of stages:

Number of actual stages:

Feed stage:

Number of actual stages above feed:

Reboiler heating required: Btu/hr

Condenser cooling required: Btu/hr

Distillate temperature: F

Bottom temperature: F

Distillate to feed fraction:

〔2〕利用RadFrac模块准确求解

根据上面DSTWU简捷法计算的精馏塔参数，最终可以确定实际塔板数为29块，进料

位置为第15层塔板，塔顶出流率为44。

利用RadFrac模块准确求解，控制轻组分和重组分的出料含量都在。

模拟结果符合别离要求，精馏塔各参数为：

各物流稳态信息：

He a t a n d M a t e ri a l B ala n c e T a b le

S trea m ID F D B

F ro m B3B3

T o B3

P has e L IQU I D L IQU I D L IQU I D

S ub s t re am: M IXE D

M o le Fl ow lb mol/h r

C7H897.0034095.86655 1.136848

C8H10-04123.4589.8722931122.5866

M o le Fr a c

C7H8.4400000.99098309.18862E-3

C8H10-04.56000009.01699E-3.9908114

T ot a l Fl ow lb mol/h r220.462396.73884123.7234

T ot a l Fl ow lb/h r22045.258925.80313119.45

T ot a l Fl ow c u ft/h r458.4830183.5035276.1384

T e mpera t ur e F254.5533233.8588276.1713

P re s s u re p s ia14.5037714.5037714.50377

Va p or F ra c 0.0 0.0 0.0

L iq ui d Fr a c 1.000000 1.000000 1.000000

S ol id F ra c 0.0 0.0 0.0

E nt halp y Btu/lb mol7206.54911340.864403.433

E nt halp y Btu/lb72.06868122.913541.52673

E nt halp y Btu/h r1.58877E+61.09710E+65.44808E+5

E nt ro py Btu/lb mol-R -81.18313 -71.51839 -90.42053

E nt ro py Btu/lb-R -.8118672 -.7751242 -.8527140

De n s it y lb mol/c u ft.4808516.5271771.4480486

De n s it y lb/cuf t48.0830348.6410547.51041

Avera g e M W99.9955792.26700106.0385

L iq Vol 60F c u ft/h r405.9726164.3569241.6157