开题报告对二甲苯结晶过程模拟研究.docVIP

山 东 科 技 大 学 本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 对二甲苯结晶过程的模拟研究 学 院 名 称 化学与环境工程学院 专业班级 化学工程与工艺 08级02班 学生姓名 *** 学 号 20080**** 指 导 教 师 *** 填表时间： 2012 年 04 月 17 日 设计（论文） 题目 对二甲苯结晶过程的模拟研究 设计（论文） 类型（划“√”） 工程实际 科研项目 实验室建设 理论研究 其它 √ 本课题的研究目的和意义 对二甲苯(PX)用于生产精对苯二甲酸(PTA)，而PTA是生产聚酯树脂、纤维、薄膜等产品的主要原料。PX的另一个应用领域是用于制备对苯二甲酸二甲酯(DMT)，也有少量PX在除草剂和联对二甲苯中用作溶剂。 PX可从混合二甲苯中抽提分离，也可将间、邻二甲苯和乙苯异构化转化为PX。还可以通过甲苯歧化生产PX。分离混合二甲苯是制备对二甲苯的主要方法。混合二甲苯是由对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯等二甲异构体和乙苯组成的混合物，各组份密度接近且沸点差较小，如对二甲苯与乙苯的沸点差是2.18℃，对二甲苯与间二甲苯的沸点差只有0.75℃，难以用传统精馏的办法分离。工业上分离PX 的方法主要有结晶分离法和吸附分离法2种。 近年来，随着甲苯选择性歧化技术的应用，可以容易地由反应产物中获得PX质量分数为80%~90%的混合二甲苯。在分离高浓度的PX原料时，现有吸附分离法将难以适应，而结晶法因其能耗低、产品纯度高、生产设备简单且不使用溶剂和分离剂等优点，受到了人们的青睐。 本课题通过Aspen模拟二段结晶法分离对二甲苯，即将对二甲苯从二甲苯混合物中分离出来，从第一个结晶器出来的二甲苯混合进料与母液相互交换，冷的物流输送到换热器用乙烯冷却到-95F，母液被送进离心分离机与结晶产品离心分离，母液再循环用于冷却进料，结晶产品被溶解后送到第二级结晶器，晶体将在第二个离心分离机分离，母液返回进料，最终的晶体产品送到融解器。然后对其进行灵敏度分析和相关的数据计算，为对二甲苯结晶分离的设计和操作提供基础数据。 本课题的主要研究内容（提纲） 1、最佳结晶温度的选择 实验中采用分步冷冻结晶法，第一次结晶主要是为了提高对二甲苯回收率，第二次结晶(重结晶)则是为了提纯对二甲苯。第一次结晶时，若温度太高则不易形成结晶，对二甲苯回收率较低。若结晶温度太低，则共晶成分增加，虽然能提高对二甲苯回收率，但对二甲苯相对含量却降低，且能耗增大，不利于重结晶分离。选择第一次结晶温度应既能保证原料液中60%以上的对二甲苯进入结晶，又能保证其它组分尽量少地与之共晶。 2、结晶器其他工艺参数的确定 通过模拟结晶过程，对结晶器的温度进行的灵敏度分析，得到结晶温度对结晶过程的影响，从而确定结晶的最佳温度。 3、离心分离机最佳工艺参数的确定 离心分离机把结晶器的流出液分离成滤液和晶体产品。通过模拟离心分离过程，对离心机转速、半径进行灵敏度分析确定最佳转速，通过控制器调整离心机的半径确定液体流率。 4、工艺流程优化 模拟对二甲苯结晶分离过程，得出最终数据并对模型进分离回收效果进行分析，优化工艺流程。 三 、文献综述（国内外研究情况及其发展） 3.1对二甲苯的结晶分离进展 对二甲苯(PX)是用量最大的C8芳烃，是聚酯工业的重要原料，主要用于生产精对苯二甲酸(PTA)或精对苯二甲酸二甲酯(DMT)，进而由PTA和DMT去生产聚酯(PET)[2]。分离混合二甲苯是生产对二甲苯的主要方法。混合二甲苯简称C8馏分，由对二甲苯(PX)、间二甲苯(MX)、邻二甲苯(OX)和乙苯(EB)组成，各组分间的沸点差异很小，PX与EB的沸点差为218℃，而PX与MX沸点差仅为075℃，因此采用传统的精馏方法难以实现良好的分离效果，工业上分离PX的方法主要有结晶分离法和吸附分离法2种。 3.1.1分离对二甲苯工艺 1．结晶分离法 结晶分离法一般由两段结晶过程组成。第一段结晶温度控制在低共熔温度(-62～-68℃)附近，以提高对二甲苯的回收率，对二甲苯晶体的纯度为85%～90%;第二段结晶过程中将一段结晶粗产品熔融后，控制结晶温度为-20～-10℃，进行重结晶，以提高产品的纯度，可获得纯度98%的对二甲苯。二次结晶产品以甲苯洗涤，可以脱除对二甲苯晶粒间夹杂的间位和对位异构体，晶体熔化后经精馏塔脱甲苯 ，得到的对二甲苯产品的纯度可达998% ，大大提高了产品的纯度。根据结晶方式、制冷方式和液固分离手段，结晶分离法可以分为Chevron法、Krupp法、Amoco法、Ar