年产10万吨异戊二烯Aspen plus模拟流程设计详细步骤.docxVIP

1.截图与说明 1.组分的输 首先在Aspen plus模拟软件中输入模拟流程需要的组分，见图。 2.热力学方法的选择 PENG-ROB状态方程适用于非极性或弱极性的混合物，如烃和轻气体。能够对气体分离、炼油和石化应用进行准确的计算和预测。本流程的主要组分为烃类和一些轻气体（H2），因此本流程选择PENG-ROB状态方程对流股的物性参数进行计算。 3.流程搭建 接着进入模拟界面，对整个流程进行搭建。 4.进料组分及状态 本流程的组分比例见下图，进料状态为30℃，进料压力为5bar，减料流量为96200吨/年。 5.预处理塔的参数设置 预处理塔选择RadFraction模块。进料流股进入预处理塔中进行分离，其中塔板数为30块，精馏量为2000kg/h，回流比为45，进料板为第5块塔板，精馏塔的操作压力为5bar。 6.碳五分离塔的参数设置 碳五分离塔选择DSTWU模块，实际回流比与理论回流比的比值为1.2。精馏塔的操作压力为2bar，异戊烯为轻组分，正五烷为重组分。 7.加热器的参数设置 加热器将流股加热至400℃，加热压力为2bar。 8.泵的参数设置 泵选择pump 模型，将流股加压至9bar。 9.反应器的参数设置及动力学方法的参数设置 根据朱常发，李沛明和李奉孝在石油炼制期刊中发表的《异戊烷在Pt-Sn-碱/ 催化剂上脱氢动力学脱氢研究》在反应条件为:温度500~580℃,压力0.1MPa(表压),空速(LHSV)40~100,氢和异戊烷摩尔比为2:1。反应器内装80~100目催化剂0.1049。结果表明,异戊烷脱氢反应服从一级反应规律,由L-H双邻位表面反应为控制步骤的机理模型导出的动力学方程可较好地与实验数据吻合。 反应： 反应速率表达式： 其中动力学相关符号及单位： 分别表示异戊烷，异戊烯和氢气的分压，单位为MPa。 由于aspen里的LHHW的时间单位为秒，为了便于化简，采用GENERAL中的LHHW模型，便可直接以小时为时间单位。 根据aspen输入规定： 单位MPa是软件不自带的单位因此化MPa为Pa(aspen里为N/sqm),于是要对进行单位转化。 而的单位很复杂，对此从它们乘的压强考虑，对相应的项进行单位转换，将反应速率改写为： 带入数据： 的指前因子和活化能输入如下： 指前因子和活化能 正、逆向推动力常数根据aspen内置要求： 正向： 正向推动力常数 逆向： 逆向推动力常数 再进行吸附项的输入，吸附项的指数及浓度指数如下： 吸附项的指数及浓度 吸附项常数 。吸附有两项，分别为， 其中： 吸附项1 9.冷却器的参数设置 利用冷却器将流股降温至10℃，冷却器的压力为3bar。 10.闪蒸器的参数设置 闪蒸器的闪蒸温度为10摄氏度，闪蒸压力为5bar。 11.加热器的参数设置 利用加热器将流股降温至120℃，加热器的压力为2bar。 12.反应器B9的参数设置 根据O.Kh. Karimov, E. Kh. Karimov, R.R. Daminev, L.Z. Kasyanova and R.R. Nasyrov在《World Applied Sciences Journal》发表的《Power-Efficient Synthesis of Isoprene via Two-Stage Dehydrogenation of Isopentane》。 主反应： 反应速率表达式： 符号解释： 将反应速率化为正、逆反应来输入aspen中，分别记为 。表达式如下： aspen里的LHHW的时间单位为秒，为了便于化简，采用GENERAL中的LHHW模型，便可直接以小时为时间单位。且文献的单位并非kmol,因此对反应速率单位进行转化，以输入软件： 先来看动力学因子k,由文献的公式，恰好为aspen里所要求的表达式： 输入如下： 图1. 动力学因子k 输入如下： 图2. 动力学因子k 再来处理吸附项，吸附项的指数及浓度指数如下： 图3. 吸附项的指数及浓度 下面计算吸附项常数，吸附项常数 。的表达式尤其复杂，以来说明。 输入如下 同理： 对应输入如下： 图4. 吸附项常数 最后,输入催化剂活性常数。，如下图: 图5. 吸附项常数 逆反应的吸附项和正反应完全相同，不再赘述。 13.闪蒸器的参数设置 闪蒸器的操作压力为30℃，操作压力为3bar。 14.分离器的参数设置 2.设备尺寸模拟 （1）精馏塔的参数设置 塔径的参数设置 首先对精馏塔的塔径进行设置，精馏段的塔径为3.0675米，提馏段的塔径为3.08726米。 电极运行之后得到精馏塔的塔板尺寸如下图。 提馏塔的尺寸 （2）反应器的参数设置 设计反应器的长度度10米，直径为6.5米。 通过运行可以得到反应器的停留时间