ASPENPLUS模拟氯乙烯精.docx

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ASPENPLUS模拟氯乙烯精

毕业设计

Aspen在精馏过程模拟的应用

SimulationinapplicationoftherectificationprocesswithAspen

班级化工082

学生姓名张玉宁学号830105046

指导教师刘兵职称副教授

导师单位徐州工业职业技术学院

论文提交日期2010-11-26

毕业论文（设计）任务书

课题名称　Aspen在精馏过程模拟中的应用

课题性质　　　　　工程设计　　　　　

班级化工082

学生姓名　张玉宁

学号　　　　830105046　　　

指导教师　　　　　刘　　兵　　　　　　

导师职称副教授

一．选题意义及背景

利用化工过程模拟软件AspenPlus，进行精馏过程的开发及模拟设计，解决精馏过程的设计问题。

培养学生运用所学知识和技能，解决实际工程设计问题，全面提高学生能力。

二．毕业设计（论文）主要内容：

学习AspenPlus化工过程模拟软件的使用方法。

建立基础的或精馏过程的模型和工艺计算流程。

获得化工数据的方法。

建立热力学方法。

建立严格的模型。

完成精馏过程的模拟设计。

三．计划进度：

第一周学习AspenPlus的基本方法、获得设计数据。

第二周建立精馏过程模型。

第三周进行精馏过程模拟。

第四周解决实际精馏生产问题。

第五周运行结果、课题总结。

四．毕业设计（论文）结束应提交的材料：

1、毕业设计报告（纸质稿和电子稿）

2、毕业设计日记

3、模拟工作文件

指导教师　　刘兵教研室主任　刘兵

　2010年10月11日2010年10月11日

论文真实性承诺及指导教师声明

学生论文真实性承诺

本人郑重声明：

所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。

毕业生签名：

日期：

指导教师关于学生论文真实性审核的声明

本人郑重声明：

已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。

指导教师签名：

日期：

摘要

本课题研究的是电石乙炔法采用的精馏工艺，利用化工模拟软件ASPENPLUS，对氯乙烯精馏的过程进行模拟，选用了NRTL的物性方法。

精馏全过程装置包括压缩机、全凝器、尾凝器、换热器、低沸塔和高沸塔等模块，并与实际数进行比较，模拟结果与实际的数据基本吻合。

同时通过对高低沸塔进行了物料衡算和分析,得到精制单体的纯度>99.28﹪。

最后通过对低沸塔和高沸塔的进料位置、回流比、塔顶馏出比和系统压力进行灵敏度分析，选择了最佳优化值，在产量不变的情况下，高沸塔塔顶的产品的质量提高到99.67﹪，低沸塔塔顶冷凝器的冷量消耗减少了17.4﹪，再沸器蒸汽消耗量减少了10.1﹪,降低了低沸塔操作费用，并降低了氯乙烯产品生产的成本。

关键词：

ASPENPLUS,氯乙烯,精馏,模拟

ABSTRACT

Theprojecthaveresearcheddistillationprocessofthecalciumcarbideacetylene,theprocessoftheVinylchloriderectificationwas

Simulated,andselectedPhysicalpropertiesofNRTLwiththechemicalsimulationsoftwareASPENPLUS,Thewholeprocessofdistillationequipmentsincludingtheunitsofcompress,totalcondenser,lastcondenser,heatexchanger,low-boilerandhigh-boilerandsoon,andhavecomparedtheactualvalues,thesimulationvalueswerebasicallyconsistentedwiththeactualvalues.Atthesametime,thetowerofhigh-boilerandlow-boilerwerecalculatedandanalyzed,thepurityofmonomershaverefined99.28﹪.

FinallyTheoperationparametersofthehigh-boilertowerandlow-boilertower,suchasfeedlocation、refluxratioanddistillatetofeedratiowereoptimized,onthebasisofsensitivityanalysis,sohaveselectedthebestoptimalvalue,onthepreconditionofguaranteeingtheoutputofproducts,towertopproductqualityofhigh-boilerhaveimprovedto99.67﹪,thecoolenergyoftheconsumptionofthecondenserofthelow-boilerwasreducedby17.4﹪,wherebythesteamconsumptionofthereboilerby10.1﹪,Theoperationexpenseofthelow-boilerwasreducedgreatlyandthecostofVCMproductswasalsodecreased.

Keyword:

ASPENPLUS，vinyl,chloride,distillation,simulation

目录

摘要V

ABSTRACTV

第一章ASPENPLUS模拟氯乙烯精馏的发展简况1

1.1软件的介绍1

1.2软件的应用1

1.3氯乙烯精馏的研究1

1.4本课题的研究2

第二章数据的采集和模拟的过程2

2.1工艺流程2

2.2采集数据3

2.2.1进料的组成3

2.2.2数据的操作参数3

2.2.3控制指标3

第三章模拟的过程4

3.1ASPENPLUS的建模4

3.1.1物性分析4

3.1.2物性方法4

3.1.3物性的数据5

3.1.4模型的建立5

3.2模拟的过程6

3.2.1进料物的数据输入6

3.2.2压缩机数据的输入7

3.2.3全凝器的数据输入7

3.2.4尾凝器数据的输入7

3.2.5尾凝吸附器数据的输入7

3.2.6换热器数据的输入7

3.2.7低沸塔数据的输入7

3.2.8高沸塔数据的输入9

第四章模拟的结果10

4.1辅助设备的模拟结果10

4.2低沸塔的模拟结果12

4.2.1低沸塔参数的模拟结果12

4.2.2低沸塔模拟结果的验证13

4.3高沸塔的模拟结果14

4.3.1高沸塔参数的模拟结果14

4.3.2高沸塔模拟结果的验证15

第五章灵敏度分析16

5.1氯乙烯精馏因素的分析16

5.2低沸塔灵敏度分析17

5.2.1低沸塔回流比的灵敏度分析17

5.2.2低沸塔进料位置的灵敏度分析18

5.2.3低沸塔馏出比的灵敏度分析19

5.3高沸塔的灵敏度分析19

5.3.1高沸塔回流比的灵敏度分析20

5.3.2高沸塔进料位置的灵敏度分析21

5.3.3高沸塔馏出比的灵敏度分析21

5.4系统压力灵敏度分析22

5.4.1低沸塔压力灵敏度分析22

5.4.2高沸塔压力灵敏度分析23

5.5优化的结果24

5.6小结24

第六章结论25

参考文献26

致谢27

第一章ASPENPLUS模拟氯乙烯精馏的发展简况

1.1软件的介绍

目前成熟的过程模拟软件包主要有PRO/II、ASPENPLUS和HYSIM三种,通过建立模型进行计算机运算，运用计算机数学模型来代替原过程，就是对原过程的计算机模拟，在己开发的模拟软件中，ASPEPLUS是较先进的一种，是一款功能强大的化工模拟软件包[1-2]，源起于美国，能源部在七十年代后期在麻省理工学院MIT组织会战,要求开发新型第三代流程模拟软件.这个项目称为“先进过程工程系统”（ADVANCEDSYSTEMFORPROCESSENGINEERING）简称ASPENPLUS[3]。

目前的版本配有完备的物性模型和全面的单元操作模型，并且具有方便直观的数据输入输出接口，可广泛用于各种流程的模拟计算[4-5]。

流程模拟的优越性有以下几个方面[6]：

1、进行工艺过程的能量和质量平衡计算。

2、预测物流的流率、组成和性质。

3、预测操作条件、设备尺寸4、缩短装置设计时间，允许设计者快速地测试各种装置的配置方案。

5、帮助改进当前的工艺。

6、在给定的限制内优化工艺条件。

7、辅助确定一个工艺约束部位（消除瓶颈）。

1.2软件的应用

当前化工过程稳态模拟主要应用于炼油、石油化工和化工领域，如常减压、加氢、催化裂化、气体分馏、芳烃分离、乙烯、环氧乙烷、天然气、油田气分离及合成氨等装置。

在医药、农药、环保等行业也有一定的应用[7]。

王彩红等[8]重点论述其在化工实验教学和科研生产中的应用，ASPENPLUS不但节约了实验成本，解决了试验台套数不足等问题，并且还将实际案例应用于实验设计中，使课程紧密贴近实际化工过程，减轻了计算工作量，提高了设计效率和质量，开阔了学生的视野和自主创新能力。

谢扬[9]等应用ASPENPLUS中的RADFRAC精馏模块对聚乙烯醇生产工艺中的甲醇一水分离塔进行了模拟。

陈林邦、翁照岳[10]对丙烯塔的模拟采用不同的热力学方程得到了结果,用Chao-Seader方程计算的结果与设计数据吻合较好，塔顶塔底产物的组成也符合分离要求。

1.3氯乙烯精馏的研究

氯乙烯的生产工艺中，低沸塔和高沸塔的精馏在整个流程最为关键，精馏的过程一般是在精馏塔内进行，利用混合物各个组分的挥发度的不同获取分离效果，精馏过程必须有的两个条件：

上升的蒸汽和下流的液体。

在氯乙烯精馏的过程中，气相中高沸点的组分和液相中低沸点的组分以相反的方向进行多次的冷凝和汽化，低沸塔除去低沸物，高沸塔除去高沸物，从而达到氯乙烯的精制。

李群生、刘阳[11]等运用化工模拟系统中的RADFRAC精馏模块对氯乙烯的高低沸塔进行模拟，讨论了回流比、进料位置、馏出比等参数对精馏的影响，低沸塔的回流比为6，进料位置选择第二块塔板，馏出比为0.2-0.3，高沸塔的回流比为0.5，的进料位置5-10塔板为宜，馏出比为0.95-0.98作为最优条件。

获得了对氯乙烯具有指导意义的相关工艺数据。

1.4本课题的研究