年产25万吨丙醛氧化制丙酸的Aspen 模拟项目设计.docxVIP

流程说明 第一工段 乙烯制备丙醛 FEED-1为工业乙烯进入压缩机C0101加压至1.47MPa，然后利用加热器加热至100℃，然后进入反应器中。FEED-2为合成气，直接进入反应器R0101中参与反应，反应生成丙醛。粗产品进入闪蒸器顶部中将产品中未完全反应的合成气循环至反应器中。闪蒸器底部的液体作为原料进入下一个工段。 第二工段 丙醛制备丙酸 第一个工段的产品丙醛作为原料经过节流阀进入加热器E0201中加热至100℃进入反应器R0201中。空气（没有直接使用纯氧，一方面空气价格便宜，另一方面氮气可以作为保护气）经过压缩机加压之后进入反应器R0201中参与反应。在反应器R0201中丙醛被氧化成为丙酸，同时也会有乙酸、二氧化碳、水等副产物产生。反应得到的粗产品经过两级气液分离器（F0201和F0202）中除去产物中的大量氮气，因为氮气并不直接参与反应，所以不对其进行回收和循环使用。 第三工段 产品精制 气液分离器底部的液体中含有产物丙酸、副产物乙酸、水和为完全反应的丙醛。第一精馏塔T0201的目的是将产物中的乙酸从塔底排除。第二精馏塔塔的目的是将丙酸和丙醛利用精馏塔提纯，其中塔顶为丙醛，塔底为丙酸。但是由于丙醛的量非常的少，因此不再对其进行回收利用。 精馏塔T0201严格设计 根据精馏塔T0201简捷DSTWU计算得出的结果，代入到Radfrac中。 图1 简捷计算的模拟结果 图2 严格计算的参数输入 图3 严格计算结果 在优化前得到的产品的纯度为99.78%，但是将简捷计算结果输入至精馏塔T0201中，运行成功之后，产品的纯度为99.09%，低于工艺级产品纯度的要求，因此，对精馏塔T0201和精馏塔T0202进行优化。 参数优化 精馏塔T0201的参数优化 （1）精馏塔T0201回流比的优化 优化参数：精馏塔T0201的回流比，优化范围为[0.05,15]，步长为0.01 优化目标： P1产品（流股S19）的纯度 P2精馏塔T0201的塔顶冷凝器的负荷 P3精馏塔T0201的塔底再沸器的负荷 图4回流比的优化结果 因为精馏塔T0201的塔顶馏出物的产品的纯度会直接影响精馏塔T0202塔底的产品丙酸的纯度，因此直接将丙酸产品纯度作为优化目标。 从图中可以看出随着回流比的增加，产品的纯度先增加后趋于稳定，精馏塔T0201的塔顶冷凝器的冷负荷和塔底再沸器的热负荷逐渐增加，因此在保证产品纯度的尽可能高的情况下，塔顶冷凝器的冷负荷和塔底再沸器的热负荷尽可能的低，因此选择0.22作为回流比。 （2）精馏塔T0201塔板数的优化 优化参数：精馏塔T0201的塔板数，优化范围为[15,50]，步长为1 优化目标： P1产品（流股S19）的纯度 P2精馏塔T0201的塔顶冷凝器的负荷 P3精馏塔T0201的塔底再沸器的负荷 图5塔板数的优化结果 从图中可以看出随着塔板数的增加，产品的纯度先增加后减少，精馏塔T0201的塔顶冷凝器的冷负荷逐渐减少，塔底再沸器的热负荷先减少后增加，因此在保证产品纯度的尽可能高的情况下，塔顶冷凝器的冷负荷和塔底再沸器的热负荷尽可能的低，综合考虑因此选择18作为塔板数。 （3）精馏塔T0201进料位置的优化 优化参数：精馏塔T0201的进料位置，优化范围为[1,15]，步长为1 优化目标： P1产品（流股S19）的纯度 P2精馏塔T0201的塔顶冷凝器的负荷 P3精馏塔T0201的塔底再沸器的负荷 图6进料位置的优化结果 从图中可以看出随着进料位置的增加，产品的纯度逐渐增加，精馏塔T0201的塔顶冷凝器的冷负荷先减少后增加，塔底再沸器的热负荷先减少后增加，因此在保证产品纯度的尽可能高的情况下，塔顶冷凝器的冷负荷和塔底再沸器的热负荷尽可能的低，综合考虑因此选择13作为进料位置。 （4）精馏塔T0201精馏量与进料量比值的优化 优化参数：精馏塔T0201的精馏量与进料量比值，优化范围为[0.8,0.9]，步长为0.01 优化目标： P1产品（流股S19）的纯度 P2精馏塔T0201的塔顶冷凝器的负荷 P3精馏塔T0201的塔底再沸器的负荷 图7精馏量与进料量比值的优化结果 从图中可以看出随着精馏量与进料量比值的增加，产品的纯度逐渐增加，达到0.943后降低。随着精馏量与进料量比值的增加，精馏塔T0201的塔顶冷凝器的冷负荷逐渐增加，塔底再沸器的热负荷逐渐增加，因此在保证产品纯度的尽可能高的情况下，塔顶冷凝器的冷负荷和塔底再沸器的热负荷尽可能的低，综合考虑因此选择精馏量与进料量比值为0.943。 精馏塔T0202的参数优化 （1）精馏塔T0202塔板数的优化 优化参数：精馏塔T0202的塔板数，优化范围为[6,50]，步长为1 优化目标： P1产品（流股S19）的纯度 P2精馏塔T0202的塔顶冷凝器的负荷 P3精馏塔T0