热泵设计教程.doc

课程设计报告 院别：材料与化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级：工艺2011级卓越班 题目：苯、甲苯热泵精馏工艺设计 教师：.. 学生：... 学号：11031010511 苯、甲苯热泵精馏工艺设计 四川理工学院材料与化学工程系，工艺卓越班 摘要：在化工生产中精馏是应用最广泛的化工分离单元操作，也是主要的能源耗费场所。精馏塔的热集成是精馏过程节能的重要途径，而热集成中的热泵精馏更是最具有节能潜力的技术之一。因此，在精馏过程中采用热泵精馏降低能耗和成本来提高经济效益具有重要的现实意义。热泵精馏是既向塔底供热又向塔顶供冷的逆卡诺循环系统，节能的效果显著，但如何在生产中应用热泵精馏是个难点。本文采用Aspen plus模拟苯、甲苯热泵精馏工艺设计，编辑得到了物料平衡表和热量平衡表，并对精馏塔的工艺尺寸进行了计算。 关键词：热泵精馏；Aspen plus；工艺设计；精馏塔 1. 设计要求 题目：苯、甲苯的热泵精馏工艺的设计 处理量： 150kt/a 年工作时间： 330天 原料规格：化学式6H6 分子量g/mol 密度 /25℃ 0.8765g/cm3 挥发性水溶性g/L 表2-2 甲苯的主要性质 化学式 C7H8 分子量 92.14g/mol 密度 /25℃ 0.866g/cm3 挥发性 不易挥发 沸点 110.6℃ 外观 无色透明 熔点 -94.9℃ 水溶性 微溶于水 P0101为离心式水泵， E0101-0103为换热器， V0101-0102为分离器 E0104为冷凝器， T0101为精馏塔 工艺流程简述：原料经离心泵输送到换热器，换热到110℃送入精馏塔中，轻组分苯从塔顶出来后，经过一次换热，温度达到110℃，再经过一个压缩机后升温，然后与塔釜分离器流出的一部分釜夜换热，然后经过一个冷凝器和一个塔顶分离器，一部分作为产品流出，一部分循环回精馏塔中。而塔釜出来的流体经过分离器后一部分作为产品流出，一部分与塔顶气体换热后回到精馏塔。通过塔顶与塔釜换热从而实现了节能目的。 3.2 流程模拟结果 根据设计的工艺流程图在Aspen plus中模拟得到流程图如下： 在Aspen plus中编辑得到该热泵精馏的物料平衡表2-1与热量平衡表2-2，如下： 表2-1 热泵精馏物料平衡表 物流号 1 2 3 4 5 6 7 Temperature C 25 25 110 83 114.3 110 170.5 Pressure bar 1.013 1.2 1.2 1.1 1.2 1.1 5 Vapor Frac 0 0 1 1 0 1 1 Mole Flow kmol/hr 226.207 226.207 226.207 408.626 259.047 408.626 408.626 Mass Flow kg/hr 19050.879 19050.879 19050.879 31937.241 23674.232 31937.241 31937.241 Volume Flow cum/hr 21.977 21.978 6005.105 10999.312 30.49 11833.944 3014.731 Mole Flow kmol/hr C6H6 127.75 127.75 127.75 407.345 13.866 407.345 407.345 C7H8 98.457 98.457 98.457 1.281 245.181 1.281 1.281 Mole Frac C6H6 0.565 0.565 0.565 0.997 0.054 0.997 0.997 C7H8 0.435 0.435 0.435 0.003 0.946 0.003 0.003 物流号 8 9 10 11 12 13 14 Temperature C 142.9 80 80 80 114.3 120 114.3 Pressure bar