乙酸乙酯的制备与分离流程模拟样本Word文件下载.docx

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（1）工艺流程选取和论证分析

（2）全流程模仿

（3）流程优化

（4）能量集成和优化（至少有一种）

（5）动态分析（选作）

2物性数据

各物质重要物性数据如表2-1所示：

表2-1各物质重要物性参数

物质

相对分子质量

相对密度

熔点℃

沸点℃

46.07

0.78945

-114.3

78.4

60.05

1.050

16.7

118.3

乙酸乙酯

88.106

0.8945

-83.6

77.10

水

18.02

100

92.14

0.866

-94.9

110.6

72.14

0.626

-129.8

36.1

16.043

0.42

-182.5

-161.5

3工艺流程选取和论证分析

依照合成及分离规定，通过对过程分析，在ASPENPLUS软件上建立乙酸乙酯制备与分离工艺流程图，如图3-1所示：

图3-1工艺流程图

原料液FEED一方面进入精馏塔T1进行初步乙酸与乙醇分离，塔顶得到轻组分T1D，重要包括乙醇与正戊烷、甲苯和甲烷，塔釜得到重组分AC，重要为乙酸。

物流T1D进入闪蒸罐FLASH进行乙醇与正戊烷、甲苯、甲烷初步分离，闪蒸罐上部气相物流FLA-OUT重要涉及大某些正戊烷和甲烷及小某些甲苯，闪蒸罐下部液相物流ETHA重要涉及乙醇及某些甲烷等。

回收乙醇ETHA和乙酸AC物流分别从不同位置进入精馏塔RAD，进行酯化反映，塔顶物流RAD-D重要为生成乙酸乙酯和水，以及未发生反映乙醇，塔釜物流RAD-W重要为未发生反映乙酸，可选取回收程序回收使用。

带有产物乙酸乙酯物流RAD-D被送入组分分离器SEP进行分离，最后得到产物物流PRODUCT，其中乙酸乙酯纯度为99.9%。

全流程模仿输入设定

4.1setup设立

流程建立后来，点击Next进入参数设立，setup设立如图4-1：

图4-1setup设立界面

4.2组分输入

依照设计规定，原料中涉及甲烷、乙醇、乙酸、正戊烷、甲苯组分，同步产物中涉及乙酸乙酯和水，组分输入界面如图4-2。

图4-2组分输入界面

4.3物性办法设立

组分输入完毕后点击Next进入Properties界面，选取物性办法NRTL-HOC，如图4-3。

图4-3物性办法选取界面

4.4Stream输入

物性办法选取完毕后，点击Next查看互相作用系数后，再次点击Next进入物流Streams输入界面，完毕对进料物流FEED输入，进料条件为：

温度120℃、压力2atm，乙酸与乙醇流量为500kmol/hr，甲烷、甲苯与正戊烷流量为20kmol/hr，如图4-4。

图4-4Stream输入界面

4.5Reaction输入

点击Reaction，进入Objectmanager界面，设立化学反映R-1，选取反映类型为REAC-DIST，如图4-5所示。

图4-5设立化学反映R-1界面

定义R-1反映正、逆反映，选取反映类型为KINETIC，设立后如图4-6所示。

图4-6正、逆反映设定

设立正、逆反映反映动力学，如图4-7、4-8。

图4-7正反映反映动力学设立界面

图4-8逆反映反映动力学设立界面

4.6BLOCK输入

4.6.1精馏塔T1输入

点击Next，进入BLOCK模块，精馏塔T1重要用于乙醇和乙酸分离，依照题目规定，在精馏塔模块中，拟定全塔压降均为2atm，回流比设定为1.7，并依照任务拟定塔顶轻组分乙醇和重组分乙酸摩尔分率分别为0.999和0.001，精馏塔T1输入状况如图4-9所示。

图4-9精馏塔T1设立界面

4.6.2闪蒸罐模块输入

点击Next，进入BLOCK模块输入，闪蒸罐FLASH重要用于分离乙酸和乙醇，设立如图4-10所示。

图4-10闪蒸罐FLASH设立界面

4.6.3反映精馏塔RAD设立

反映精馏塔采用RADFRAC模块进行模仿，精馏塔模块参数设立如图4-11所示。

图4-11反映精馏塔RAD设立界面

乙醇物流从塔下部第25块塔板进入精馏塔，乙酸从第7块塔板进料，压力设立为1个大气压，如图4-12、4-13所示:

图4-12反映精馏塔RAD进料位置设立界面

图4-13反映精馏塔RAD压力设立界面

塔板参数拟定后，需要设立反映在精馏塔内塔板区间，同步设立反映在反映停留时间，点击反映精馏塔Reaction选项，设立反映R-1参数：

图4-14反映精馏塔反映塔板区间设立

图4-15反映精馏塔反映停留时间设立

4.6.4分离器输入

依照分离规定，拟定分离器SEP模块，将乙酸乙酯分离出来，输入状况如图4-16所示：

图4-16分离器设立界面

5模仿运营

各模块参数配备完毕后，运营流程得到如下模仿成果：

表5-1模仿成果

AC

ETHA

FEED

FLA-OUT

PRODUCT

RAD-D

RAD-W

SEP-OUT

T1D

Temperature

C

118

90

120

67.6

-79.3

Pressureatm

VaporFrac

0.571

0.032

MoleFlowkmol/hr

500

388.246

1060

171.754

211.54

600

288.246

388.46

560

MassFlowkg/hr

30019.293

18571.379

56667.471

8076.799

18623.189

31281.924

17308.748

12658.736

26648.178

VolumeFlowcum/hr

31.761

25.715

8517.663

2464.196

22.099

37.42

18.31

357.304

30.007

EnthalpyGcal/hr

-56.352

-23.924

-84.402

-7.911

-23.874

-48.333

-32.498

-24.655

-35.838

CH4

trace

10.279

320.855

310.576

23.035

17070.248

23034.52

5941.237

7346.361

0.003

23011.485

C5

239.111

1443.006

1203.895

C7

0.005

1222.491

1842.81

620.314

1222.496

<

0.001

1842.805

AA

29996.254

29.25

30026.28

0.777

15.01

17305.053

30.026

EA

18619.378

18638.016

2.814

18.638

H2O

3.811

3810.651

0.878

3806.841

续表5-1

MassFrac

554PPM

0.006

0.038

329PPM

812PPM

0.012

767PPM

0.919

0.406

0.736

0.235

170PPB

0.58

0.864

0.013

0.025

0.149

0.008

0.019

0.054

167PPB

0.066

0.033

0.077

0.039

17PPB

0.097

0.069

0.999

0.002

0.53

96PPM

480PPM

0.001

0.596

163PPM

205PPM

0.122

51PPM

0.301

0.641

20

19.359

0.5

370.536

128.964

159.464

499.5

3.314

16.686

13.268

6.732

0.487

0.25

288.165

211.329

0.212

211.523

0.049

211.312

MoleFrac

0.113

0.036

1000PPM

0.954

0.472

0.751

0.266

221PPB

0.411

0.892

0.009

109PPB

0.034

0.022

11PPB

75PPM

417PPM

643PPM

893PPM

0.353

111PPM

545PPM

169PPM

0.544

从上表可以看出，最后产品纯度为99.9%，在此基本上，对整个流程进行优化以及能量集成。

6流程与能量优化

依照流程工艺规定，对过程中各个模块进行敏捷度分析，评价闪蒸罐温度、反映精馏塔参数，并进行优化分析，探究精馏塔回流比、进料产品流量、乙酸进料位置对乙酸乙酯生成产量影响等。

6.1闪蒸罐

为了设立适当闪蒸罐温度，通过敏捷度分析工具，探讨闪蒸罐温度对塔釜乙醇含量及闪蒸罐能耗影响，成果见图6-1。

图6-1闪蒸罐敏捷度分析

由此可知闪蒸罐温度设定为80℃较为合理，在此温度下罐底乙醇含量较多，大某些正戊烷进入罐顶气相物料中，热负荷较为合理。

6.2反映精馏塔

为了拟定反映精馏塔最适当设立参数，运用敏捷度分析软件，探究精馏塔回流比、进料产品流量、乙醇与乙醇进料位置对乙酸乙酯生成产量影响等。

反映精馏塔回流比会对塔顶中乙酸乙酯生成量产生一定影响，见图6-2。

图6-2回流比对乙酸乙酯生成影响

由上图可以看出增长回流比可以增长乙酸乙酯生成量，减少塔顶物流中乙醇和水含量，但是对其该变量影响较小。

进料产品流量比会影响乙酸乙酯生成量，使用敏捷度分析工具进行分析成果见图6-3。

图6-3进料物流比对乙酸乙酯生成量影响

由图6-3可以看出增长进料物流比可以增长乙酸乙酯生成量，在0.9时达到较大值，再增长对其影响不大，故最佳进料比为0.9。

乙酸和乙醇进料塔板位置对乙酸乙酯生成量有一定影响，成果见图6-3、6-4。

图6-3乙酸进料位置对乙酸乙酯生成量影响

图6-4乙醇进料位置对乙酸乙酯生成量影响

通过对乙酸乙醇进料位置分析，得出最佳进料板为乙酸9号板，乙醇25号板。

6.3能量集成

反映精馏塔中再沸器热负荷随着回流比增长而增长，因而应当在保证乙酸乙酯生成量同步，减少回流比，减少再沸器热负荷，通过敏捷度分析工具进行分析成果如图6-5。

图6-5回流比对再沸器热负荷敏捷度分析

7结论

依照全程优化以及能量优化分析，尽量节约能量，同步保证产品质量，综合考虑，闪蒸罐压力1atm，温度80℃，反映精馏塔回流比2，进料物流比0.9，乙醇进料板为第25号板，乙酸进料板为9号进料板。

最后成果如下表。

表7-1最后运营成果

TemperatureC

80

65.1

0.092

497.986

62.014

389.398

898.187

99.799

508.789

23955.102

2693.076

34281.151

47981.523

5992.872

13700.373

32.76

873.126

40.517

55.807

6.339

1276.754

-30.561

-2.4

-43.989

-76.561

-11.252

-32.656

38.495

282.36

21543.475

1468.011

3626.955

672.674

770.331

1670.569

172.236

1670.574

29.889

0.138

649.341

5991.986

34274.136

34308.444

0.669

34.308

7.015

7015.04

0.214

7008.025

0.105

802PPM

0.899

0.545

0.076

477PPB

0.265

0.028

0.286

0.014

0.07

0.064

0.035

0.047

0.715

112PPM

0.146

36PPM

0.512

2.4

17.6

467.635

31.865

78.729

9.323

10.677

18.131

1.869

0.498

10.813

99.779

389.009

0.389

389.394

389.005

0.284

0.939

0.514

0.088

622PPB

0.155

0.172

0.01

0.018

0.03

0.02

7PPB

999PPM

37PPM

0.021

0.434

76PPM

765PPM

119PPM

0.765

最后保证乙酸乙酯纯度同步，将乙酸乙酯产量提高到了389kmol/hr。

8心得体会

通过对大型应用软件课程学习，实现了对Aspen软件使用从一无所知到可以进行基本操作。

在教师解说下咱们对aspen有了初步结识，算是实现了对这个软件入门。

在学习使用Aspen过程中，我理解了aspen强大之处，它可以瞬间解决需要人工计算好久问题。

有了它，咱们可以更高效更精确解决许多问题。

但是在学习使用Aspen过程中，我发现了自己对化工原理知识局限性，在使用aspen来模仿流程是要基于化工原理等许多理论知识，知识局限性，在使用软件时有诸多问题。

另一方面是学好英语很重要，Aspen软件是全英文，在使用时遇到诸多困难，浮现问题有时候看不懂就无法解决，并且由于不懂英语，诸多操作界面不敢乱动，在使用时还是懵懂状态，不懂得什么地方出错了。

教师授课过程中，每一步都解说很充分，让咱们可以懂得操作过程及原理，协助咱们更好理解Aspen软件，每节课小作业在上机时候完毕后来可以充分掌握本节课程解说内容，通过这种办法，我学会了诸多基本操作。