《化工过程数学模型与计算机模拟》课程-案例研究课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化工过程数学模型与计算机模拟课程案例研究,甲苯加氢脱烷基制苯,生成过程的概念设计,化工所潘朝群博士,赵小曦博士,化工过程数学模型与计算机模拟课程案例研究甲苯加氢脱烷,1,目录,第一部分概述及概念设计,第一章第0级层次决策：输入信息,第二章第1级层次决策：间歇对连续,第三章第2级层次决策：输入输出结构,第四章第3级层次决策：流程的循环结构,第五章第四层次的决策：分离系统,第二部分过程输出文件,一.过程总的输入文件总结,二.流程图中各模块的操作参数模拟结果,三.流程图中各物流的组成模拟,目录第一部分概述及概念设计,2,第0级层次：输入信息,反应：,反应条件：反应器进口的温度=1150,，而且反应器的压力=500psia。,选择性：每摩尔转化的甲苯生成苯的摩尔数S0.97。,转化率：x0.7。,产量=265mol/h的苯。,原料：室温条件下的纯苯；100,和550psia下的95%的H,2,和5%的CH,4,。,制约条件：在反应器进口处H,2,/芳烃=5（以防结焦）；反应器出口温度,1300,（以防加氢裂解）；反应器出料骤冷到1150,（以防结焦）,第0级层次：输入信息反应：,3,第二章,1级层次决策：间歇对连续,选择一个连续的过程。,第二章 1级层次决策：间歇对连续选择一个连续的过程。,4,第,2级层次决策：输入-输出的结构,表32 各组分的去向,组分 正常沸点,去向,H2 423 气体循环和放空,CH4 259 气体循环和放空,苯 776.2 主要产品,甲苯 231.1 循环,联苯 496.4 副产品,第 2级层次决策：输入-输出的结构表32 各组分的去向,5,第3层次的决策：流程的循环结构,反应器,分离系统,甲苯进料,H,2,进料,放空,联苯,苯 P,B,F,T,（1-x）,F,T,（1-x）,F,T,F,FT,第3层次的决策：流程的循环结构甲苯进料H2进料放空联苯苯,6,第五章 第4层次的决策：分离系统,利用ASPEN软件模拟在100,O,F和465psia的条件下，闪蒸罐的出料的分布情况，算出离开闪蒸罐的蒸汽和液体的流量分布情况,物流 气相进料物流9气相出料物流15 液相出料物流10,总的摩尔流量kmol/h 4.154648 3.7585060.391642,H,2,的摩尔流量kmol/h 1.539709 1.5382670.00144,CH,4,摩尔流量kmol/h 2.198708 2.1836260.0151,苯的摩尔流量kmol/h 0.325816 0.03330.292523,甲苯摩尔流量kmol/h 0.009 0.00332 0.0867,联苯摩尔流量kmol/h 4.2810,4,2.2010,8,4.2810,4,从以上结果可看出，在闪蒸罐内气相和液相得到了合理的分割，无需采用冷冻过程,第五章 第4层次的决策：分离系统利用ASPEN软件模拟在,7,分离系统工艺流程图,放空的,H,2,CH,4,蒸,汽,回,收,系,统,反,应,器,系,统,冷却系统,相,分,离,器,液,体,分,离,系,统,循环甲苯,苯甲苯,蒸汽,苯,联苯,H,2,蒸汽,苯,分离系统工艺流程图放空的H2CH4蒸 汽 回 收系 统反,8,蒸汽回收系统,表5-2放空物流中各组份的分布情况,组份 H2 CH4 苯 甲苯 总的物流,摩尔流量kmol/h,0.196898 0.279504 0.00426 0.000425 0.481089,苯和甲苯的损耗量为：,放空的苯量4.26mol/h,放空的甲苯量0.425 mol/h,损失的苯和甲苯的量在可接受的范围内，所以暂时接受放空损失。,蒸汽回收系统,9,甲苯加氢脱烷基生成苯的工艺流程图,甲苯加氢脱烷基生成苯的工艺流程图,10,液相分离的塔序,分离苯、甲苯和联苯时，采用正次序，先分离苯，再分离甲苯、联苯,液相分离的塔序分离苯、甲苯和联苯时，采用正次序，先分离苯，再,11,稳定塔,塔的压力为150psia R1.033 STAGES25 FEED STAGE12板间距2ft，两端加上15ft，则塔的高度为H225+1565,塔横截面积A2.21410,4,M(T,b,+460),0.5,V,按照塔的底部来设计，即苯回流，M78，T,b,400，,VLD（R1）D （1.0331）13.6,塔的截面积A2.21410,4,78(400+460),0.5,（1.0331）13.61.5854ft,2,塔的直径为：D1.42 ft,稳定塔塔的压力为150psia R1.033,12,苯塔,R1.11STAGES55FEED STAGE27,CONDENSER DUTY 20,229,REBOILER DUTY=10,478,板间距2ft，两端加上15ft，则塔的高度为,H222+15125,塔的截面积为：,A2.21410,4,92(231+460),0.5,(1.11+1)267.8122.55 ft,2,塔的直径为：,D5.40ft,年度费用792/280101.9125,1.066,5.40,0.802,3.18/386，337$/a,苯塔R1.11STAGES55FEED STAGE,13,甲苯塔,R0.05，STAGES22，FEED STAGE11,板间距2ft，两端加上15ft，则塔的高度为,H222+1559,塔的截面积为：,A2.21410,4,154(492+460),0.5,83.78.2 ft,2,塔的直径为：,D3.23 ft,年度费用792/280101.93.23,1.066,60,0.802,3.18/328，454$/a,取冷却水的平均温升为125,O,F，则冷凝器的换热面积115 ft,2,冷凝器的年度费用,792/280101.9115,0.65,3.29/3,6896$/a,冷凝水的年度费用2730$/a,塔釜采用1000psia的水蒸气来加热，换热器的面积168ft,2,再沸器年度费用,792/280101.9168,0.65,3.29/3,8877$/a,水蒸气的年度费用52，080$/a,甲苯塔R0.05，STAGES22，FEED STAGE,14,致 谢,致 谢,15,