丁炔二醇生产的工艺分析

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1、1概述1.1 丁快二醇的物理性质2-丁快-1, 4-二醇俗称丁快二醇，结构式为HOCH2CCCH2OH,分子式为C4H6。2,是一种无色晶体，工业品一般带有淡黄色或琥珀色，属于斜方晶系结构， 具有较强的吸水性，有轻微的、类似焦炭的气味。易溶于水乙醇、丙酮等强极性溶 剂中，只微溶于醴和苯中，几乎不溶于姓类化合物1, 丁快二醇物理性质如表1。丁快二醇对眼和呼吸道有刺激性，对皮肤有刺激和致敏作用，口服刺激消化道, 引起恶心、呕吐甚至惊厥。因此，常用危险化学品的分类及标(GB-13690-92 )将该物质划为第 6.1类毒害品20表1 丁快二醇的物理性质一览表项目物理性质熔点，c58沸点，C101相对

2、密度1.114闪点，C152燃点，C335蒸发热，KJ/mol50.28燃烧热，KJ/mol2204溶解度(水)3741.2 丁快二醇的化学性质分解反应丁快二醇在高温下不稳定，在160200c可以缓慢分解，当温度高于200c时, 发生猛烈分解。碱金属氧化物、强酸、某些重金属盐，尤其是汞盐都能加速分解3 hc = cchoh) HC 二 CCHOH) HCHO Cat HOCH：= CCHO附) HC = CHg) 2HCHO Cu2c2 HOCJC = CCHOHl)1.4.2 反应流程丁快二醇生产方法只有一种途径即快醛法，但使用不同的反应器将导致不同的 反应条件和产物收率，目前工业生产中所用

3、的反应器主要有固定床、悬浮床和淤浆床。固定床反应器工艺在固定床反应器中，使用的催化剂直径为 35mm,长度约10mm。经中和处 理至PH为56的一定浓度的甲醛溶液用泵由反应器顶部加入，与乙快气一起从 上向下流动经过催化剂床层，发生快化反应。反应器使用不锈钢制造，可以使用一 台或多台串联。反应温度为90100C,乙快分压500600Kpa。丁快二醇收率 可以达到90%以上。快化产物中含有 45%的丙快醇及少量甲醛和 12%的其他 副产物(主要是甲酸钠和高沸物)。反应后的物料经气液分离，在脱氢塔中由塔顶 脱除甲醇、丙快醇等轻组分。塔底物料经中和、分离后得到丁快二醇水溶液。脱轻 塔分离出的甲醇和丙快

4、醇进一步脱除甲醇，剩余的丙快醇可以返回使用7。对丁快二醇水溶液提浓结晶或进行减压蒸储得到晶体的丁快二醇网。其工艺流程简图如图2。去焚烧图2 Reppe法固定床工艺流程简图悬浮床反应器工艺悬浮床工艺使用的催化剂直径为 0.12mm,从反应器底部引入乙快和甲醛， 也有采用甲醛溶液溶解乙快进料。 在反应过程中，催化剂床层呈接近于流化状态的 悬浮状，其优点是避免了催化剂结块和变干，有利于提高催化剂的活性和使用寿命， 也利于安全生产。具流程与固定床工艺相比，只是在反应器的形式上有差别，其余 基本相同。淤浆床快化工艺在淤浆床工艺中，使用一台或多台串联搅拌釜式反应器，催化剂和甲醛水溶液 混合形成淤浆加入反应

5、器，从反应器下部连续引入乙快9。为了提高气体分散程度， 可以采用设置筛板或增加气体入口等措施。利用搅拌、气体鼓泡等方式使物料充分混合，可以较安全、稳定地进行生产。据报道，在年产 100Kt的生产装置中，用四 个搅拌釜用联，第一个反应器体积可以达到75m,具有较好的应用性能，也有专利 报道了在一组串联反应器中连续化生产丁快二醇的研究和工艺改进技术。止匕外， Negel介绍了一种脉冲式淤浆床反应器，能提高传热、传质性能，可以在较高的甲 醛浓度下操作，提高了催化剂的时空收率100在淤浆床中反应后的物料，要进行产品和催化剂的分离，有一些悬浮的细颗粒催化剂不易除去，可以使用一种具有0.0050.2um,

6、孔径的聚酰胺过滤，将含有细颗粒催化剂的丁快二醇溶液以大于 1m/s的流速通过这个过滤膜将其分离水溶液应器图3 Reppe法淤浆床工艺流程图1.5 丁快二醇的国内外现状及前景1.5.1 国外生产状况1998年全球丁快二醇生产能力为 32万t/a,到2005年又有23万t/a左右的新 装置投产，目前全球约有60万吨/a的生产能力。其中美国BASF公司经过2003年 扩建以后其在德克萨斯州和路易斯安那州两厂的生产能力已达到13.0万t/a,居于全球之首。美国的丁快二醇的年产量约为20万吨，除美国外，德国、日本产量均在10万吨以上11。表2国外丁快二醇主要生产厂家及生产能力国家公司生产能力（万t/a

7、）美国BASF13.0ISP2.5DUPONT2.5GAF6.0德国RASF13.0SISAS10.6日本BASF2.5韩国新华石化2.01.5.2 国外消费需求丁快二醇是一种重要的有机化学原料，常作为中间产品，一般用于生产 BDO, 1998年全球BDO消费量58.4万t,其中用于生产THF的有20.06万t,占消费市场的 35%;用于生产PBT的有18.8万t,占消费市场的32%0至2000年底,全球市场需求 量达到约64万t,消费结构为THF占36%、PBT占32%、GBL占14%聚氨基甲酸 酯占12%,共聚酯醴类占3%、其他用途占3%。因为以顺酊和丁烷为原料的 BDO 生产装置可联产T

8、HF和GBL,因此在BDO的未来消费中，THF和GBL的比例将 有所下降12。1998-2005年BDO消费增长最快的3大领域为COPES、PBT、PU, 年平均增长率分别为11.3%、6.6%、5.1%。新建装置投产后，供需关系将出现变化： 2005年美国和欧洲将从出口国转变为产需基本平衡；日本由于消费增加却没有新 的建设计划，将成为纯进口国；东亚（不包括中国）虽然有新的BDO装置在建，并在 2005年前投入生产，但每年的消费需求增长近14.5%,将继续是纯进口地区；中东 由于新装置的投产，将成为纯出口地区。1.5.3 国内生产情况我国丁快二醇技术的开发始于 20世纪60年代，东北制药总厂和

9、上海吴淞化工 厂率先利用国内开发的Reppe法技术，采用传统电石乙快为原料，建成百吨级生产装 置（后者于1995年扩建为2000 t/a）。此外，湖北荆门化工总厂的丁快二醇 700 t/a、BDO 300t/a装置规模较大 住产较正常13。1999年底，山东东营利用引进Davy Mckee技 术以顺酊为原料的1万t/a装置建成投产，使我国BDO生产技术接近世界先进水平, 总生产能力接近1.5万t/a。由于生产BDO成本高，故目前大多数生产厂家仅生产丁 快二醇，导致BDO产量较少，国内市场所需BDO主要依赖进口。迄今为止，我国已投 入生产的BDO装置有13套,其中百吨级的4套，千吨级的7套万吨级

10、的2套,总生产 能力约为3.9万t/a。国内还有许多单位计划建设 BDO装置，如锦西炼化总厂、吐 哈油田天然气化工总厂、仪征精细化工总公司等。表3列出了国内BDO生产厂家及能力。1.5.4 国内消费需求我国BDO的产量一直以丁快二醇标准为计算，我国BDO消费主要集中在PB、 PU、THF、GBL等领域。1997年国内BDO消耗总计为2.86万t,消费结构为PBT 占35%、THF占19%, GBL占17%、PU占10%。有资料显示，20002005年国 内BDO消费增长最快的领域为 PU、PBT、GBL,年均增长率分别达18%、15%、 11.5%。国内市场对BDO产品的需求量在不断增加，而生

11、产能力却严重不足，除山 东东营有一套lOkt/aBDO加氢法生产装置外，还有山西三维集团公司一套快醛法 25kt/a BDO装置，其余装置规模均 200-300kt/a, BDO是我国十分紧缺的少数化工 原料之一 14。丁快二醇是生产BDO的主要原料，随着丁快二醇下游产品的快速发展，国内 市场上对丁快二醇的需求也越来越大，目前，我国的丁快二醇很大程度上还依赖从 美国、日本等国进口，因此，国内丁快二醇需求量存在很大缺口。表3国内丁快二醇主要生产产家及生产能力丁快二醇t/aBDO t/a上海吴淞化工厂20002000Reppe法山西二维集团公司1000Reppe法荆门化工总厂700300Reppe

12、法东北制药厂300400Reppe法抚顺化肥厂300Reppe法四川南充化肥厂300Reppe法山东藤县化肥厂300Reppe法常州树脂厂300Reppe法江苏徐州溶剂厂3000Reppe法山东鲁南化工厂2000Reppe法辽宁鞍山化肥厂3000Reppe法福建三明化工总厂4500Reppe法1.6 课题提出丁快二醇可由甲醛乙快化合成，我国发展丁快二醇生产起步较晚，生产规模小, 工艺也比较落后，并且催化剂主要从国外进口，价格昂贵。我国有丰富的煤炭资源， 电石产量占世界电石总产量的三分之一左右， 因此以电石为原料生产丁快二醇具有 得天独厚的条件和优势150综上所述，丁快二醇具有非常广泛的应用以及

13、市场需求，但全国生产总量却很少，目前，山西上规模的丁快二醇生产厂商仅有三维集团一家，且产量非常少，仅 为1000t/a,与日益加大的市场需求相差甚远，丁快二醇工艺的设计及车间的投产 建设不仅带来巨大的经济效益， 还将产生深远的社会效益，在金融危机日益加重的 形势下，实现丁快二醇的大规模生产，进而减少从国外进口数量，对缓解金融危机 对我国影响将起到积极的作用，同时也可解决当前的就业压力问题，因此，丁快二 醇的研究和生产具有非常重要的意义。2工艺计算2.1 生产制度和生产方法(1)生产制度本车间的年工作天数为300天，全天连续生产，总工作时间是 7200小时。(2)生产方法丁快二醇生产方法共有三种

14、：固定床法、悬浮床法、淤浆床法，考虑到乙快的 易燃易爆特性，从安全生产和生产效率的角度考虑，本设计采用淤浆床法。所谓淤浆床工艺，是甲醛水溶液和催化剂混合形成淤浆，乙快从液面下导入催化体系中。该工艺采用呈泥浆状的铜钿催化剂。原料甲醛浓度为20-35%,反应器为搅拌釜，生产可间歇进行，也可连续进行，即让甲醛水溶液依次通过几个串联的 反应器，在每个反应器中都通入乙快，离开最后一个反应器的反应液进入催化剂分 离器，使催化剂与反应液分离。回收的催化剂返回反应器循环使用，反应液经分离、 精制后得到丁快二醇产品。该工艺物料混合方式有机械搅拌、气体鼓泡搅拌、声波混合等。另外，增加气 体入口，利用筛板，或用气体

15、分散汽轮机，可提高气体分散效果。Schoenmann介绍的10万吨级装置，用四个搅拌釜串联，每一个的体积为 75m3,采用搅拌、气体 分散等多种方式，以排除传质传热限制16o代表性的GAF流程中新鲜和循环乙快气由反应器上部引入，新鲜和循环的甲 醛水溶液由反应器下部通入三个串联带搅拌的釜式反应器中，催化剂呈浆液状态， 在温度363-373K,乙快分压0.04-0.15MPa反应条件下进行快化。淤浆床反应器改 善了反应热的导出，甲醛进料的质量分数提高到37%,以甲醛计转化率为98%,选 择性为95%,这种淤浆床工艺的快化技术能避免滴流床易出现的床层热点及催化剂 结块堵塞现象。试验证明，采用这种工艺

16、不仅反应可以在363-373K,压力不超过0.2Mpa的温和条件下进行，而且选择性和经济指标均优于滴流床工艺。生产成本 主要取决于原料乙快的来源，其工艺简易，技术成熟。2.2 原材料和成品的技术规格1石灰要求表4电石车间石灰石规格表CaOAlFe2O3+2。3MgOSiO2SP92%1%1%1%1.5%84%14%1.5%37%5%99%0.2%0.27%98.5%1%0.5%2.3 生产指标以甲醛计转化率为98%,选择性为95%,甲醛在3个反应釜中转化率分别为 xi=72.2%, X2=92.5%,X3=98%。2.4 原料来源甲醛外购，乙快由电石生产，内部解决，电石外购，用水由地下水提供，

17、公用 蒸汽由本厂锅炉提供。2.5 反应器物料衡算本设计采用三个淤浆床反应器用联，可达到所需的较高转化率，该反应器具有第11页共61页7200 86解得x = 4.81 kmol / h产物中丙烘醇含量3000 1000 1.2% 人 = 0.09 kmol / h7200 56则 y=0.09 + 0.8%y解得 y = 0.091 kmol / h2.5.2反应器中甲醛消耗情况(1)生成目标产物消耗量:反应方程式为HC m CH + 2HOCHOf HOCH2-C m C-CH20H反应条件缓和、安全可靠和不易生成聚快等优点。该反应器中进料为甲醛和乙快，从塔底同向向上，催化剂同溶液一起加入系

18、统，经气体鼓泡悬浮于溶液之中，反应 产物为丁快二醇和少量丁快二醇。2.5.1 实际生产丁快二醇的量设实际生产丁快二醇的量为 X,规定丁快二醇的损失率三0.8%,纯度为98.5%, 则实际生产量=理论生产量+损失量则 x = 4.772 + 0.8%x3000 1000 98.5%,=4.772 kmol4.81X = 4.81 X2 = 9.62 kmol / h(2)生成副产物消耗量:反应方程式为HC m CH + HOCHO - HC m C-CH2O0.091得 Y = 0.091 kmol / h(3)参加反应的甲醛量为:转化率=参加反应的甲醛量/加入系统的甲醛量0.091 9.62N

19、=98%得 N = 9.9 kmol / h(4)进入系统的37%甲醛溶液总量:9.9 30X= 37%得 X= 802.7 kg / h2.5.3 反应器中乙快消耗量:(1)生成主产物消耗量反应方程式为HC mCH + 2HOCHO f HOCH2-Cm C-CH20HX4.81得 X = 4.81 kmol/h(2)生成副产物消耗量反应方程式为HCmCH + HOCHO f HCmC-CH2O11X0.O91得 X = 0.091 kmol/h表9反应器进出口物料平衡表输入输出名质里流率组成组分名质里组成组分称kg/h%含量称流率kg/h%含量甲甲醛37%296.999C413.6醛802

20、.7甲醇5%40.135产418.75溶水58%465.566物QhkO5.096液乙乙快99%138.808其甲醛5.580焕140.21氧 0.4%0.561它524.15甲醇37.5气PH 0.17%0.238水465.120体HzS 0.43%0.603废气15.954合计942.91942.87942.91942.93(3)反应消耗乙烘总量为 X = 4.81 + 0.506 = 5.37 kmol/h(4)加入含量为99%的乙快混合气总量为X = 4901 = 5.37 kmol/h99%反应器进出口物料平衡表如表 32.6 乙快反应器物料衡算本设计采用粒度为5080mm的一等品电

21、石作为原料，与水反应制取乙快气 体，具发气量为285L/kg170规格如下表：表10电石规格表组分CaC2CaOCR2O3SPSiO2MgO含量w%81.3%9.5%3.6%3.6%0.18%0.08%1.350.3%合成工段需要乙快体积为：V = 22.4 X 5.37X 1000 = 12O288 L电石发气里为285 L/kg ,故所吊电仃质里为：120288, “m=422.1 kg/h285(1)主反应消耗情况主反应方程式如下：CaC2 + 2H2O - Ca(OH)2 + HC 三 CH12115.37由质量守恒求的主反应消耗水量为M1 = 5.37X2X 18 = 193.32

22、kg/h主反应生成Ca(OH)2质量为5.37 X 74 = 397.38 kg/h(2)副反应消耗情况主要副反应方程式如下：CaO + 2H2O - Ca(OH)2561874422.1X9.5% XY解得 X=12.89 kg/hY=52.99 kg/h(3)已知电石中S,P杂质分别与水反应生成H2S, PH3,则据元素守恒可知其消耗水量为:S:P:4221.1 0.18% 1832= 0.43 kg/h422.1 0.08% 18 =0.1730kg/h综上，反应消耗水总量为 m = 193.32 + 12.89 + 0.43 + 0.17 = 206.81 kg/h生成 Ca(OH)2

23、 总量为 m = 397.38 + 52.99 = 450.37 kg/h快化反应器进出口物料平衡表如表 10表10乙快反应器物料平衡表输入输出名质量流率组成 组分名质量流组成 组分称kg/h%含量称率kg/h%含量CaC2 81.3%343乙快 139.62CaO 9.5%40.1乙99%0.561电石422.1C 3.6%15.2快140.2氧 0.4%0.238R2O315.2气PH30.6033.6%8.60.17%其它 2%H2s0.43%Ca(OH) 2 450.37水206.81206. 1其488.71C15.2它R2O315.2其它7.94合计628.91628.91628.

24、1628.12.7精储塔物料衡算据工艺要求，从合成工段反应器输出的溶液需经过一系列分离除杂过程方可得 到成品18,故设置分离工段以得到目标产物，本设计采用精储塔对中间产品进行分 离，反应器出料经过中和作为精储塔进料，进入脱轻组分塔(塔 1),甲醇、丁快 醇从塔顶储出进入脱甲醇塔(塔 2),经过提纯的丁快二醇溶液从塔釜流出。进入塔2的组分经过分帽，塔顶蒸出98%的甲醇溶液，塔底废水可直接排放。假设物料在自反应器出口到精储塔的输送及中和过程中损失率为0.5%,则各项进料情况为：N 丁快二醇 =4.81 X 99.5% = 4.79 kmol/hN丙快醇 =0.506 X 99.5% = 0.091

25、 kmol/hN 甲醇=1.25 X 99.5% = 1.24 kmol/hN 水=25.84 义 99.5% = 25.7 kmol/h对塔 1:F = D1 + W1FXf1 = DXdi + WXwi基于衡摩尔流假设，当选定回流比R后即可计算精储段、提储段的上升蒸汽和 下降液体的摩尔流率：V = (R + 1)D ;L = RDV = V + (q T)F; L = L+qF对塔 2Di = D2 + W2DiXdi = D2XD2 + W2XW2据工艺要求Xd2 = 98%。对上式代入数据求解，结果汇总于表 11和表12精储段：上升蒸汽摩尔流率 V = 26.68 kmol/h;下降液

26、体摩尔流率L = 1.271 kmol/h ;提储段：上升蒸汽摩尔流率 V = 20.32 kmol/h;下降液体摩尔流率L = 26.73 kmol/h;表11精微塔1物料平衡表进料塔顶塔底丙快醇（kmol/h ）0.0910.0900丁快二醇4.790.04794.785水25.724.11.612甲醇1.241.230.0124质量流率（Kg/h ）920.2478.75441.45精储段：上升蒸汽摩尔流率 V = 15 kmol/h;下降液体摩尔流率L = 12.5 kmol/h ;提储段：上升蒸汽摩尔流率 V = 10.5 kmol/h；下降液体摩尔流率L = 17.2 kmol/h

27、;表12精微塔2物料衡算表进料塔顶塔底丙快醇（kmol/h ）0.0900.0900水23.491.17522.316甲醇1.23991.22750.012399质量流率（Kg/h）478.7565.567402.442.8 蒸发釜物料衡算精储塔1塔底输出的产品为丁快二醇溶液，本设计拟生产固态丁快二醇，故需 对其进行蒸发脱水，使用设备为蒸发釜。蒸发釜进料即为塔1出料，组分含量见表6,物料经蒸发釜蒸发后，水以蒸汽形式从顶部排出，冷凝回收，丁快二醇留在底部，输出到包装工序 19o物料衡算式为F = D + WFXf = DXd + WXw已知 Xw = 98.5% ;W = 4.772 kmol/

28、h解得结果如表13表13蒸发釜物料衡算表组成流率组成流率A水26.856进丁快二醇411.51出其它2.048料丙快醇5.04料B丁快二醇410.392水25.02水2.16总计441.45441.452.9 干燥器物料衡算和热量衡算生产能力为Gi= 410kg/h=0.11kg/s,若以绝对干料计，则Gc=Gi (1-3%) =0.11 x(1 -0.03)=0.12kg/s将湿基含水量换算成干基含水量3一X1 =-3一= 0.031kg 水/kg 绝干料100 -3X20.1100 -0.1=0.001kg水/kg绝干料水分蒸发量为W =Gc(X1 -X2)=0.12 (0.031-0.0

29、01) =0.003kg/s2.空气消耗量按 t0 =27p,tw0 =172,可查出 H0=0.008kg 水/kg 绝气，I0=47.6kJ/kg 绝干气。设绝干空气的消耗量为L, kg绝干气/s,则干燥系统的热量衡算汇总见下表 3.2表14热量衡算汇总进口空气带入热LIo出口废空气带出热 LI2湿物料带入热G2C2 & +Wi W A,1产品带出热g2c2为干燥系统加入热Qo装置的散热损失Ql注：热量计算时，时间经 1s,温度以0OC为基准。干燥系统包括预热器和干燥器。 在热量收支平衡时，LI0+ G2c2 t WiW+Q0=LI2+G2C2Z +Ql式中各项分别为LIo=47.6LG2

30、c2=0.12 (1 -W2)Cs W2Cw 25=6.53其中，C2为产品的比热，Cs为丁快二醇的比热，为2kj/(kg )WiW =0.056 104.8=5.87 ,G2c212=0.12 (1 -0.001) 2 0.001 4.2 35=9.3Ql常以Qo的0.2倍计算，则干燥器的热量衡算方程为47.6L+8.76+5.87+ Qo=LI 2+12.3+0.2Q。即 0.8Qo=LI 2-47.6L+2.23又 I2= (Q1+I,88H2) 2+2492H2I2=37.37+2561.56H2又 LI2=LI0+CH (t2-t0)+Wiv,t2 =LI 0+(Cg+CwH0)(t

31、2-t0)+Wiv,t2 =47.6L+(1.01+1.88 0.008)(37 -27) 0.056 2565.4既 Li2=57.86L+143.66又L= W 二 0.056 H2 -H1 H2 -0.008联立求得H2=0.02kg/kg 绝干气l2=88.6kJ/kg 绝干气L=4.67kg 绝干气/sQ0=180kJ3 Aspen模拟部分本操作旨在将化工流程模拟软件应用于化工设计，使设计过程更加快捷准确， 进一步提高Aspen plus软件的简单应用能力。3.1 反应器模拟(1)打开Aspen程序，建立新任务；(2)选择模块 Reactor 一 Rstoic”连接物流，并将各项修改

32、名称如下:CHANWU压力：1atm组分含量(质量分数)为甲醛：0.37水：0.58压力：1atm组分含量(摩尔分率)为乙快0.99PH3 0.0017(3)进入“setup”界面进行“ Global”全局规定，填写如下：规定 “ Title ” 为 “ biyesheji fanyiqi yanzheng moni”(4)进入“Components界面规定组分，“Selection”中依次输入各相关组分： CH2O, CH4O, H2O, C2H2, O2, PH3, H2S, C4H6O2, C3H4。，并依次输入各组分 ID。(5)点击进入“Propertied界面，完成物性规定，选择物

33、性方法为“PK-SOAVE”；(6)进入“Sream”界面规定物流，依次输入进料甲醛溶液、乙快混合气体的进料状况。甲醛溶液进料如下:温度：25 C总流率：802.7 Kg/h甲醇：0.05乙快进料状况如下：温度：25 C总流率：5.37 Kmol/hO2 0.004H2s 0.0043(7)进入“Blocks”界面规定模块，在该界面规定操作条件为:操作压力：1atm操作温度：90 C选择进入“ Reaction6规定反应，点“ NEW”规定主反应情况。据本设计要求，规定甲醛的转化率为0.972点击“N一”规定副反应方程式以及反应程度，输入如下表规定用于副反应的甲醛转化率为 0.0092(8)输

34、入完毕，运行程序，结果如下表：Results1 SuMiary Streaas - Data BrowserI固sm璘73里似 w 物I aF w 21胤阖h*I2fiJfllLJnDM 内览乾.甲团由由.前曲血&-帛史tupC0叩on虹lI三 Proptrti r Sit更丽H BlocksRc,cti 0115.Conva-:rgibcaF1L ow sho-e I i ng Op ti o Mod电 1 虹,Qjr耳1i * To* EO Canfi pir 单 tia 融Samwy 四Run Status 固 Str3s | | ConvergenceMaterial/ ,:1JIAQ

35、UIUJ.10595659.8913020.0JIACHUN1 2525681.2525660.DJSHUI25.042842S.8-S284aoVI QUE.41 Si 273005.316300YANG QI.0214800o.c.0214800PH31120-3009.l2900-3-,Display:All stisamEFarmal:Stream T able石B|,XStiems囱&制内依/lMLJoM而时.卦?.孙孙.时.卧.4.山3-Setup CMpaneuls Properties Streams ElucksRttcti 0MCoDvergenceFImshetting:

36、 Opti o Model Analysis Too EO Confi wtig Re suits SummaryRg Stfctui S tr eus CowrmanW 10m 弓必i 1地Material Display. Format UL二Stream T able IH2S.0230310ao.0230910-2-BUT.Q1807173ao00EINQUECH,09099990L00.0JTotal Flow kmol/hr32.E51363G,MB71S370000T atal FFqw kg/hr942.9099802.7000140.2099T otal Ftow cun/s

37、ec.0194257.0691500.0G62664J IJ Kusult s Suu ary StE4*-Data BrowserIZ叵区1屈1 Si*ms二里J匕|J旬，|ai望N*JSetupCpaneals Properties Streams BlocksRtteli ouCony er graceFlwshttlirtg OpticModel Analysis Too EDResults Summary 17X1 Rs Stfctui 7V Str sue | C Oliver ctnc4Display:All streamsFermat |FULLStream Table |Ma

38、terial “ 卜|J1JEnthaM Watt-Z333SE+E-2.4521 E+S13S4flE+5Entropy J/Mnol-K.1 7902*51.3082E+558754.05lEntropy J/kgG22E.郑6027.8962250.264JDens4y kmoi/cum46GB972.145767.0411307iDensily kM&utn13.4S31132244701 073J17Average MW28,07811-21,7023926,10384J I物料和热量平衡如下表:Majs and energy balanceTotalInOutGeneratedRe

39、L此Mole-How:kmoLTir42,356710532,651365-9.70534548.338E-17Mass flow:kg/hr342.9098S4942.9098640Enthalpy:w白ttZ1152D6L92333g2a40.09371304由结果可知，过程热量变化为Q = (3.3685E+5 )- (2.4521E+6 )-(-2.334E+6) = 218.72 KW结果分析可知，其物料进出情况与前物料衡算情况基本一致， 故本模拟过程模 块选择和物性方法选择基本正确，由结果可直接得出热量变化情况， 故可省去热量 衡算的求算过程，使设计步骤变得简单准确。3.2 精储塔

40、设计模拟用Aspen plus对精储塔进行设计模拟，可在已知进料和收率的情况下，得出精 储塔的最佳操作条件，设计出精储塔的回流比，塔板数等参数，其运行结果可用于 后续设计。一般需使用两种不同的模块分别进行设计和验证，并反复修改操作参数，反复运行，以达到最优操作条件，使设计结果更加优化。具体设计过程如下：3.2.1 脱轻组分塔设计(1)打开Aspen软件，建立新任务;(2)选择“DSTWU”模块，连接物流并修改名称如图;(3)进入“ Setup”进行全局设置，定义“ T田e”为“jing liu mo ni ”(4)进入“Components界面，在Selection”中规定组分，依次查找C3H

41、4O,C4H6O2,H2O,CH4O；(5)进入“Properties界面规定物性，Global”中选择物性方法为IDEAL”；(6)点击进入“ Stream”界面，规定“ FEED”的进料状况，具体如下：温度：70 c 压力：1atm总流率：31.821 kmol/h组分含量为：丙快醇：0.091 kmol/h丁快二醇：4.79 kmol/h 水：25.7 kmol/h 甲醇：1.24 kmol/h(7)进入“Blocks”操作界面，对模块“ shejita”进行规定，经反复试验，选 择回流比为0.05,其它操作条件如下：轻组分：甲醇；回收率：0.05;重组分：丁快二醇；回收率：0.001;

42、塔顶压力：110Kpa；再沸器压力：120Kpa选择冷凝器为全冷凝。Sa I up ConpOElDt 5 Frflpr i wt Strns BloTrsF SNEJITK，I&vvt.,uick df Pa Results 、； ED KFi IE0 工iKPut Spec Gith F&rts S trw* F|0i Input M| H I US-1 * f | 口 I 幽I N/R*mltT Av&a 1 -ftibl e-S pecilications： CakxjIaiKXi Opiions | Convergence |Column specifc-atKnE广 Humbere

43、l讨a8品旧 Reiiui 阑厘15r55言界总-llwdM%已ti Un曩 CorfSTtr n.c 青 Fl-uvriBiH * llA $, Qjv Li Model Anlysi x T( EO Cani xur a t a-ci. Ecsults Suiwrioj-yLight key11kPa1四kPaT-Corrdenser(8)输入完毕，保存并运行程序，输出结果如下物料和热量衡算结果如下:M ass and energy balancerM Block S EEE J IT A (DSTVU) Result 3 D：at 或 Br ovser-旦I区Q 胤下 I|口 |国池Fr

44、 opAirtifrCoHbpcmeni3 tupSummaryBalance |5 tr*uTiEBl C-CKZF SHEJITAZztputBlock 0； B.esuJ. I E0 Vari E0 工gu Spec 6r Forts $* ：+ + 上士 + + BO Confiur at ion RftEults SummaryC onvair gnic 4Minimwn reflux iatio:0 00144128Actual reflu. rain:0 05Minimufn nuibei1 of 朝wqes：1 65853881Mumbai of adual 帛t堂ge挈& 5

45、0219588Feed stage:3 97607514Nurnbet of actual stages above feed29I76D7514Reboilei heating reqiJied:544.633821kWCondenser cooing required:301.833382kWDistillate tempeiature:38.87B7284cBot2m lempefaure:14S.7D4507cResultsTotalIftutRd diffMale-flow:kmol/hf31.B21JI .0210Massow：kg/hr920.200021920.200021-1

46、235EJBEnthalpy:kW2366 48282323,620+aD1S1123Ea-Slll tE AV4.11 .bl a：物流结果汇总见下图:r Results SuKary Strcaa - Data Drovser|回区1同丝n帛r回匕I二弧3 211 NSetup Cottponenls Properties Streams Blocks Re&cti ons ConvergenceFIm she sling Opti Model Analysis Tc ED Cnfigur n Results Summary KI Run El Streus | | Ccnvirgejic

47、t,身制电3口封口。MSI+ + +.3-到邦型3-龙日Material | | *Display:FomSubstneam: MIXEDMole F1om knkol/hiat：3 tieam T.dbleI.口 I_JBINQUECH.1900103,09100009.用 B39E-42 BUT-01 SHUI4.79C00E-324 068414.79000025,700004.7852101 B115B9JIACHUN1 2276001.240000,0124000I彳QSimms三国TS。修| |k -j|圈 | N+|a口口口电包 +i3-型卦剧升ils蛔：日SetupCoitpo

48、neiiLls Properties Str earnsElocksReuti QgConvergenceFIm she sling： Ojiti Model Analysis Tc ED Configur ftti0n Results Summary Fl Run StutusStrM5| | Cenvfrg,cMateiralHe占tL 口闻W5klVol. Curves IWl.Curvies 1 Pe!ro.CyivesI4*Display:All streamsTFormat:RjllzlSlream Tabled1HGTFEED 1TADITotal Flow kmolhr25l4108231,82100GL4101 BOTotal Flo蚪 ko/hr47a75369212000441.44”Total Fto刊 cmm/sec1.4B860E4Z60087E-41.28969E-4J IT empeiature C9a0767370,00000140.7045Riassue kPd11QOODO101.5000IX 0000Vapor Frac0.00.00.0Kesulti Avuliblft