致謝31致謝32苯制環(huán)己烷工藝流程模擬分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10330苯制環(huán)己烷工藝流程模擬分析案例 174581.1Aspen主要模塊簡(jiǎn)介 11681.1.1換熱器模塊簡(jiǎn)介 1195631.1.2反應(yīng)器模塊簡(jiǎn)介 146901.1.3閃蒸模塊簡(jiǎn)介 2247001.1.4泵和壓縮機(jī)模塊簡(jiǎn)介 210391.1.5混合器和分流器模塊簡(jiǎn)介 2261311.2工藝基本工況的建立 2135681.1.1流程模擬 260771.1.2工藝流程圖 3137341.1.3工藝特點(diǎn) 3111341.1.4反應(yīng)方程式 3136831.1.5進(jìn)料數(shù)據(jù) 316751.1.6催化劑 3291981.1.7流程模擬結(jié)果 41.1Aspen主要模塊簡(jiǎn)介1.1.1換熱器模塊簡(jiǎn)介換熱器的主要作用是保證工藝過(guò)程中物流所需要的特定溫度。本次模擬采用四個(gè)換熱器，分別有3個(gè)加熱模塊，一個(gè)冷卻模塊。換熱器E1將進(jìn)料物流加熱到160℃，換熱器E2繼續(xù)將物流溫度控制在2541.69℃，換熱器E3將物流冷卻到48.9℃，換熱器E4將物流溫度控制在210℃。具體參數(shù)如下：換熱器冷測(cè)壓力降kpa熱測(cè)壓力降kpa冷測(cè)出口溫度℃熱測(cè)出口溫度℃E13434160E234146.11E33448.9E43434210表1.1換熱器參數(shù)1.1.2反應(yīng)器模塊簡(jiǎn)介化學(xué)反應(yīng)器是用來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備，其作用為讓化工原料充分反應(yīng)，最大程度的提高反應(yīng)的選擇性，增加原料的利用率，減輕后續(xù)產(chǎn)物分離的難度，有效的降低生產(chǎn)成本。本次模擬選用3個(gè)換熱器，具體參數(shù)如下：反應(yīng)器壓降kpa反應(yīng)溫度℃反應(yīng)轉(zhuǎn)化率PX169251.690.90PX269231.240.67PX31032100.97表1.2反應(yīng)器參數(shù)1.1.3閃蒸模塊簡(jiǎn)介閃蒸分離器是用來(lái)回收熱量或者產(chǎn)品的設(shè)備，在本次模擬中主要是將氫氣和其他組分分離，循環(huán)氫氣，此次模擬中選取一個(gè)閃蒸分離器，具體參數(shù)如下：設(shè)備壓降kpa閃蒸方式閃蒸分離器D1213.74絕熱閃蒸表1.3閃蒸分離器參數(shù)1.1.4泵和壓縮機(jī)模塊簡(jiǎn)介泵在化工生產(chǎn)中乃是抽吸和輸送液體的設(shè)備，在本次模擬中用來(lái)加壓輸送物流，增加物流循環(huán)量，具體參數(shù)如下：設(shè)備出口壓力kpa泵P14341.3表1.4泵參數(shù)壓縮機(jī)在化工生產(chǎn)中是一種以壓縮氣體從而提高氣體壓力或輸送氣體的設(shè)備。在本次模擬中壓縮機(jī)便起著加壓和循環(huán)氫氣的作用，具體參數(shù)如下：設(shè)備出口壓力kpa效率泵P13439.40.75表1.5壓縮機(jī)參數(shù)1.1.5混合器和分流器模塊簡(jiǎn)介混合器在化工生產(chǎn)中起著多股物流合而為一的作用，而分離器則相反，起著一股物流分散成多股物流的作用。本次模擬中采用三個(gè)混合器和三個(gè)分離器，具體參數(shù)如下：分離器設(shè)定S1物流16/物流15=0.65S2物流20/物流19=0.4S3物流21中氫氣流量/物流xsh2氫氣流量=0.65表1.4分流器參數(shù)1.2工藝基本工況的建立1.1.1流程模擬原料苯和原料氣分別為物流1和物流4，物流1（37.8℃，3824.5)、物流4（37.8℃，3824.5)、循環(huán)料（物流20）和循環(huán)氣（23）在混合器M1中混合，進(jìn)入換熱器E1進(jìn)行換熱，控制溫度為160℃，在經(jīng)過(guò)換熱器E2,使溫度保持在251.69℃，輸出物流7，物流7進(jìn)入反應(yīng)器PX1，發(fā)生苯制環(huán)己烷反應(yīng)，輸出物流8。物流8、物流2（苯，37.8℃，3824.5）和物流X3（氫氣，37.8℃，3824.5）進(jìn)入反應(yīng)器PX2反應(yīng)，輸出物流9。物流9和物流3（苯，37.8℃，3824.5）進(jìn)入反應(yīng)器M2混合，輸出物流10，經(jīng)過(guò)換熱器E4，控制溫度210℃，輸出物流11進(jìn)入反應(yīng)器PX3反應(yīng)，輸出物流12。物流12經(jīng)過(guò)換熱器E3換熱，使溫度保持在48.9℃，輸出物流13進(jìn)入閃蒸分離器進(jìn)行閃蒸分離，塔頂輸出物流14進(jìn)入分離器S3，輸出物流22和物流21，其中物流22進(jìn)入壓縮機(jī)RC，加壓到3438.4kpa，以循環(huán)氣進(jìn)入混合器M1,可作為原料使用，塔底輸出物流15進(jìn)入分離器S1，分出物流16和物流17，其中物17和物流21進(jìn)入混合器PRO混合，輸出物流32進(jìn)入下一個(gè)工段進(jìn)行處理，物流16進(jìn)入泵P1，加壓到4341.6kPa后作為循環(huán)料(物流19、物流20)分別進(jìn)入反應(yīng)器RX2和混合器M1.1.1.2工藝流程圖本次設(shè)計(jì)以美國(guó)UOP法為基礎(chǔ)，采用aspen模擬優(yōu)化以后其流程圖如下圖所示：圖1.1工藝流程圖示1.1.3工藝特點(diǎn)三段加氫絕熱反應(yīng)閃蒸去除氫氣得到高純環(huán)己烷。環(huán)己烷純度高達(dá)9．8%。多余氫氣的循環(huán)利用，大大提高了其使用效率。1.1.4反應(yīng)方程式C6H6+3H2→C6H12這是一個(gè)放熱和體積縮小過(guò)程，因此，低壓環(huán)境和高溫環(huán)境有益于環(huán)己烷的生成。1.1.5進(jìn)料數(shù)據(jù)苯的進(jìn)料量：14.865m3/h苯的進(jìn)料條件：3824.5kpa,37.8℃，液相氫氣進(jìn)料量：349.046m3/h（含雜質(zhì)）氫氣進(jìn)料條件：3824.5kpa,37.8℃，氣相1.1.6催化劑t催化劑i/l2O3催化劑，3.0~5.0Mpa，130~200℃1.1.7流程模擬結(jié)果圖3.1流程模擬結(jié)果1.3苯制環(huán)己烷工藝過(guò)程優(yōu)化分析當(dāng)一個(gè)完整的過(guò)程被設(shè)計(jì)出來(lái)，必然還有一些優(yōu)化改進(jìn)的空間。優(yōu)化主要分為三個(gè)方面：工藝參數(shù)的優(yōu)化、產(chǎn)品規(guī)格的優(yōu)化和工藝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化之前，需要做的準(zhǔn)備工作便是靈敏度分析，通過(guò)靈敏度分析，可以確定最佳的的生產(chǎn)參數(shù)，使設(shè)備發(fā)揮最大作用。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品規(guī)格要求，嚴(yán)格劃分產(chǎn)品等級(jí)，使效益最大化。本次模擬便在原有流程上添加了換熱器E4，反應(yīng)器RX2和RX3之間原流程并沒(méi)有進(jìn)行溫度控制，在物流3（新鮮原料苯）和物流9進(jìn)入混合器M2混合后，輸出物流10，此時(shí)物