内容发布更新时间 : 2024/5/4 4:55:58星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

Aspen大作业

Aspen大作业甲苯-乙苯精馏分离（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。甲苯进行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。甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体，包括对甲苯磺酸及其钠盐；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及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、问题叙述

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)，分离要求：

—塔顶出料含甲苯0.99以上 —塔底出料含乙苯0.99以上

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分离要求的精馏塔参数，绘制塔内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、对精馏塔参数进行调优，在满足分离要求前提下，总塔板数尽可能少，再沸器的热负荷尽可能低。

三、解答过程

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问题一：通过模拟给出一套满足分离要求的精馏塔参数，绘制塔内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行理论计算，塔顶采出流率为43.8776kmol/hr 甲苯的分流分率为0.9872，乙苯的分流分率为0.0078 精馏塔：回流比为最小回流比的1.2倍，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: Condenser cooling required: Distillate temperature: Bottom temperature: Distillate to feed fraction:

（2）利用RadFrac模块精确求解

2.46229514 2.95475417 14.3583384 28.0578097 15.2779571 14.2779571 5644377.93 Btu/hr 5591437.67 Btu/hr 233.889185 F 276.122681 F 0.438736 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

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位置为第15层塔板，塔顶出流率为44。

利用RadFrac模块精确求解，控制轻组分和重组分的出料含量都在0.99以上。 模拟结果符合分离要求，精馏塔各参数为：

常压精馏塔：塔板数NT=29 进料塔板NF=15 塔板 冷凝器/塔顶 再沸器/塔底 温度/℃ 112.143804 135.650747 热负荷/Gcal/hr 回流比（再沸比） 采出流率kmol/hr -1.5667827 1.5801677 3.41 3.24825257 43.8799996 56.1199994 各物流稳态信息：

Heat and Material Balance TableStream IDFromToPhaseSubstream: MIXEDMole Flow C7H8 C8H10-04Mole Frac C7H8 C8H10-04Total FlowTotal FlowTotal FlowTemperaturePressureVapor FracLiquid FracSolid FracEnthalpyEnthalpyEnthalpyEntropyEntropyDensityDensityAverage MWLiq Vol 60FBtu/lbmolBtu/lbBtu/hrlbmol/hrlb/hrcuft/hrFpsialbmol/hrFB3LIQUID LIQUID LIQUID DB3BB3 97.00340 95.86655 1.136848 123.4589 .8722931 122.5866 .4400000 .99098309.18862E-3 .56000009.01699E-3 .9908114 220.4623 96.73884 123.7234 22045.25 8925.803 13119.45 458.4830 183.5035 276.1384 254.5533 233.8588 276.1713 14.50377 14.50377 14.50377 0.0 0.0 0.0 1.000000 1.000000 1.000000 0.0 0.0 0.0 7206.549 11340.86 4403.433 72.06868 122.9135 41.526731.58877E+61.09710E+65.44808E+5Btu/lbmol-R -81.18313 -71.51839 -90.42053Btu/lb-R -.8118672 -.7751242 -.8527140lbmol/cuftlb/cuftcuft/hr .4808516 .5271771 .4480486 48.08303 48.64105 47.51041 99.99557 92.26700 106.0385 405.9726 164.3569 241.6157

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