《化工过程模拟与优化》
综合报告
设计题目 轻苯馏分体系精馏塔设计
学生姓名 吴凡平
班级 09化工（2）班
学号 06109240
指导教师姓名 张明珏
完成时间 2012年12月13日
综合报告成绩:
指导教师签字:
目 录
第一章 综述 ...................................................................................................................................................... 1
1.1 设计题目 .............................................................................................................................................. 1 1.2 题目概述 .............................................................................................................................................. 1 1.3 公用工程条件与注意事项 .................................................................................................................. 1 1.4 设计任务 .............................................................................................................................................. 1 1.5 确定设计方案原则 ............................................................................................................................ 2 1.6 Aspen Plus软件简介 ......................................................................................................................... 3 第二章 工艺计算过程 ...................................................................................................................................... 4
2.1 绘制工艺流程草图 ............................................................................................................................ 4 2.2 C4精馏塔的简捷计算 ...................................................................................................................... 4 2.3 C4精馏塔的严格计算 ...................................................................................................................... 9 2.4 精馏塔灵敏度分析 .......................................................................................................................... 14 2.5 C5 和C6 精馏塔的简捷计算 ........................................................................................................ 22 2.6 C5 和C6 精馏塔的严格计算 ........................................................................................................ 25 2.7 物流表 .............................................................................................................................................. 32 第三章 设备计算 ............................................................................................................................................ 33
3.1 塔设备计算 ...................................................................................................................................... 33
3.1.1 C4 塔设备计算 ................................................................................................................... 33 3.1.2 C5 塔设备计算 ................................................................................................................... 37 3.1.3 C6 塔设备计算 ................................................................................................................... 40 3.2 冷凝器设备计算与设计规定的应用 .............................................................................................. 44
3.2.1 C4 精馏塔冷凝器 ............................................................................................................... 44 3.2.2 C5 精馏塔冷凝器 ............................................................................................................... 56 3.2.3 C6 精馏塔冷凝器 ............................................................................................................... 56 3.3再沸器设备计算 ................................................................................................................................. 57
3.3.1 C4 精馏塔再沸器 ............................................................................................................... 57 3.3.2 C5 精馏塔再沸器 ............................................................................................................... 68 3.3.3 C6 精馏塔再沸器 ............................................................................................................... 68
第四章 参考文献 ............................................................................................................................................ 69 第五章 设计心得 ............................................................................................................................................ 70
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《化工过程模拟与优化》综合报告
第一章 综述
1.1 设计题目
轻苯馏分体系精馏塔设计
1.2 题目概述
有一股轻苯馏分，流率为960kg/h，温度80℃，压力600kPa，经过反应器后将其中环戊二烯经热二聚反应生成双环戊二烯后，温度变为103℃,组成和基本物性见表1-1。物性：SRK方程
要求将热二聚反应产物分离成为4个馏分，即C4馏分(主要成分1-丁烯)、C5(主要成分环戊烯)、C6(主要成分苯)、C10(主要成分双环戊二烯)。每个馏分中主要成分的质量分数不低于0.95，收率不低于0.96。
表1-1 轻苯馏分的组成和基本物性
组分 1-丁烯 环戊烯 环戊二烯 苯
双环戊二烯 合计
英文名 1-butene Cyclopentene cyclopentadiene benzene
dicyclopentadiene
结构式 C4H8 C5H8 C5H6 C6H6 C10H12
质量分数 0.0375 0.224 0.006 0.523 0.2095 1.0000
沸点/℃ 37.0 44.2 41.5 80.1 170.0
1.3 公用工程条件与注意事项
①循环冷却水压力400 kPa，入口温度33℃，出口温度40~43℃； ②冷冻水压力400 kPa，入口温度5℃，出口温度15℃； ③加热蒸汽为600 kPa 饱和水蒸汽；
④为防止双环戊二烯热分解，物料温度不得超过120℃。
1.4 设计任务
(1)选择分离方法，画出工艺流程图；
(2)用Aspen Plus模拟计算，给出物料流程图和物流表；计算总物料平衡和能量平衡；计算公用工程消耗量；
(3)设备工艺计算，设备选型与设计计算。给出工艺条件一览表。
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流程图大致如下：
表1-2 轻苯馏分精馏塔简捷计算已知条件
塔顶压力/kPa 塔底压力/kPa 塔编号 回流比 其他信息 B1 3.5 350 370 最小塔径0.2m，塔板间距0.3m；单流型、Koch Flexitray轻型浮阀。 塔板间距0.3m； B2 2.5 200 220 塔径0.3m。 选用SULZER CY 规整填料，最大液泛因子取0.8，HETP:0.4。 B3 0.2 30 35
1.5 确定设计方案原则
本设计主要利用化工模拟软件Aspen Plus进行模拟，主要进行C4、C5、C6精馏塔的工艺计算，主要包括简捷计算、灵敏度分析以及严格计算。然后进行C4、C5、C6精馏塔的设备计算，主要包括塔设备计算、冷凝器设备计算与设计规定的应用以及再沸器设备计算。最后通过模拟以列表的形式呈现设计结果。
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