丙烯和苯合成异丙烯工艺.docxVIP

1工艺说明 1.1工艺原理 丙烯与苯合成异丙苯反应工艺主要是利用苯和丙烯在反应精馏塔中发生如下反应： 主反应： 副反应： 烷基化转移反应： CB—苯的摩尔浓度，mol/L CC—丙烯的摩尔浓度，mol/L CP—异丙苯的摩尔浓度，mol/L 反应精馏塔中苯与丙烯生成异丙苯和少量的重烷基苯，根据沸点的不同利用反应精馏塔现将轻组分原料丙烯与产物进行分离。然后利用分离提纯塔对产物异丙苯进行分离提纯。 1.2工艺流程说明 反应精馏塔中苯与丙烯生成异丙苯和少量的重烷基苯，大量为反应的轻组分丙烯通过塔顶进入冷凝器，冷凝之后回流到塔中再次与苯发生反应。反应精馏塔塔顶流出的产物异丙苯，少量的副产物和未反应完全的丙烯和苯，进入分离提纯塔对产物异丙苯进行提纯至浓度为0.999。塔底产物经过泵加压之后，再循环进入反应精馏塔中。 1.3主要工艺操作条件 （1）反应精馏塔RD 反应精馏塔的塔板数为22，回流比为1.15，反应塔板数为11，操作压力为4bar，其在Aspen plus流程对应的参数设置分别见图1.1，图1.2和图1.3所示。 图1.1 塔板数和回流比的设置 图1.2进料塔板和反应塔板的参数设置 图1.3操作压力的参数设置 （2）冷凝器COLD 冷凝器的操作压力为4.1bar，同时要保证进入反应精馏塔的流股为液相，其对应的具体参数设置见图1.4所示。 图1.4 冷凝器的操作条件 （3）分离提纯塔C1 分离提纯塔的塔板数为19，回流比为1.2，进料板为14，操作压力为0.37bar，塔底流量为31kmol/h，其在Aspen plus流程对应的参数设置分别见图1.5，图1.6和图1.7所示。 图1.5 塔板数,塔底流量和回流比的设置 图1.6进料塔板的参数设置 图1.7操作压力的参数设置 （4）泵 泵将分离提纯塔塔底再循环流股加压至4bar。 图1.8 泵的操作条件 1.4模拟结果 从图1.9中可以看出分离提纯塔顶部异丙苯的含量为0.9999，满足题目要求。 图1.9模拟结果 2 物料平衡 2.1反应精馏塔的物料平衡 表2.1 反应精馏塔的物料平衡 进料（kg/h） 出料（kg/h） BENZENE L0 PROPYLE RECYCLE B1 S3 C6H6 7811.364 0.001226 0 0 8.87E-18 1.26E-05 C3H6 0 26540.35 4208.064 1.37E-15 1.189809 26539.16 C9H12 0 0.963045 0 3726.023 15745.45 0.963835 C12H18 0 2.29E-14 0 2.48E-09 2.48E-09 2.91E-14 合计 42286.765 42286.765 2.2冷凝器的物料平衡 进料（kg/h） 出料（kg/h） C6H6 1.26E-05 0.001226 C3H6 26539.16 26540.35 C9H12 0.963835 0.963045 C12H18 2.91E-14 2.29E-14 合计 26540.1234 26541.3143 2.3分离提纯塔的物料平衡 表2.3 分离提纯塔的物料平衡 进料（kg/h） 出料（kg/h） B1 B2 CUMENE C6H6 5.63E-22 0 0 C3H6 7.56E-05 3.68E-19 9.90E-05 C9H12 0.999924 1 0.999901 C12H18 1.58E-13 6.66E-13 8.08E-20 合计 15746.64 15746.64 2.4泵的物料衡算 表2.4 泵的物料衡算 进料（kg/h） 出料（kg/h） C6H6 0 0 C3H6 1.37E-15 1.37E-15 C9H12 3726.023 3726.023 C12H18 2.48E-09 2.48E-09 合计 3726.02 3726.02 3 热量衡算 3.1反应精馏塔的热量平衡 表3.1 反应精馏塔的热量平衡 进料（kW） 出料（kW） 1857.25 3306.88 反应热(kW) 1449.63 3.2冷凝器的热量平衡 表3.2 冷凝器的热量平衡 进料（kW） 出料（kW） 3071.86 105.43 冷公用工程 2966.43 3.3分离提纯塔的热量平衡 表3.3 分离提纯塔的热量衡算 进料（kW） 出料（kW） 235.03 -732.91 冷公用工程 967.94 3.4泵的热量平衡 表3.4 泵的热量衡算 进料（kW） 出料（kW） -171.57 -169.99 泵的耗功(kW) 1.587 4 消耗量 原料丙烯和苯的进料量均为100kmol/h，原料的消耗量为7811.364kg/h的苯和4208.064kg/h的丙烯。 反应精馏塔中再沸器的负荷为1