异丙苯制备及分离过程设计模拟

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1、设计名称：异丙苯制备及分离过程设计模拟英文名称：DesignandSimulationforthePreparationandSeparationProcessofIsopropylbenzene班级：姓名：学号：指导老师：一、设计任务与要求1、设计任务：异丙苯的制备与分离学号1234567890分子甲烷丙烯丙烷正丁烷正戊烷甲苯乙醇异丙苯正戊烷苯(1)进口物料：压力1.1atm，温度120℃；流量：苯和丙烯各6kmol/s，其他组分分别为0.5kmol/s；(2)反应器：丙烯转化率0.9，压力降、热负荷为：0；(3)换热器：压力降-0.1

2、atm；(4)精馏塔：塔釜苯摩尔含量为0.001.2物性数据化合物英文名ComponentID沸点/℃甲烷MethaneC1-161.5丙烯PropyleneC3-47.7正丁烷butaneNC4-0.5异丙苯CumeneC9152.4苯BenzeneC680.1二、流程设计1设计流程图根据合成和分离要求设计流程如下图：图1设计流程图其中，REACTOR-反应器,HEATX-换热器,SEP-闪蒸罐,DIS-精馏塔,COOL–冷却器,MIXER–混合器.2流程简介原料（FEED）首先进入反应器（REACTOR）进行反应，丙烯和苯反应生成异丙

3、苯，连同未反应的原料与杂质一同进入深冷装置（COOL1），冷却到-12℃，送入闪蒸罐（SEP1）。其中，气相为以甲烷为主的可燃气，送出体系；液相与产品物流进行换热，送入闪蒸罐（SEP2）。其中，气相为以丙烯、正戊烷为主的循环气，送入闪蒸罐（SEP3），回收原料气丙烯；液相进入精馏塔。SEP3中液相组分为以正丁烷为主的废液。精馏塔主要用于分离原料苯与产物异丙苯，其中塔顶轻组分以苯为主，与SEP3的气相组分（主要为丙烯）混合，送至反应器循环利用；塔底重组分为异丙苯。三、参数输入1输入组分进入组分输入页面，分别输入甲烷、丙烯、正戊烷、苯及产物异

4、丙苯。如图所示：图2输入组分2物性方法选择考虑到分离要求中，物系为丙烯、苯以及异丙苯体系，是非极性物系，且又是真实物系，选取的是RK-SOLVE物性方法。如下图所示：图3物性方法的选择3流股输入进料（FEED）温度为120℃，压力为1.1atm，丙烯和苯均为6kmol/s，甲烷、正丁烷均为0.5kmol/s，而产物异丙苯为0kmol/s。其余流股参数均为自动计算。图4原料物流参数4模块输入(1)反应器（REACTOR）参数输入选择反应器模块RStoic，反应温度为120℃，反应压力为1.1atm，在此反应器中发生反应：C3H6（丙烯）+C

5、6H6（苯）=C9H12（异丙苯）其中丙烯的转化率为0.9。图5反应器参数输入图6三个反应图示图7反应1图8反应2图9反应3(1)深冷器（COOL）参数输入选择加热器模块Heater，COOL1将物流深冷至-12℃，压降-0.1atm，目的为将进入流股冷凝至适宜温度，便于分离出轻组分甲烷气。COOL2将物流深冷至-13℃，压力1atm，目的为将进入流股冷凝至适宜温度，便于分离出轻组分原料气丙烯，用于循环利用。图10深冷器COOL1参数输入图11深冷器COOL2参数输入图12深冷器COOL3参数输入(1)闪蒸罐（SEP）参数输入选择闪蒸罐模

6、块Flash2，SEP1温度-12℃，压力为5atm，目的为将部分轻组分（主要为甲烷，以及部分正戊烷）除去。SEP2温度138℃，压力1atm，目的为将轻组分（丙烯，以及部分正戊烷）除去。SEP3温度-13℃，压力1atm，目的为将循环气中的正戊烷移出体系。图13闪蒸罐SEP1参数输入图14闪蒸罐SEP2参数输入图15闪蒸罐SEP3参数输入(1)混合器（MIXER）选择混合器模块Mixer，MIXER温度120℃，压力1atm。图16混合器参数输入(2)精馏塔（DIS）选择精馏塔简捷算法模块DSTWU，目的将原料苯与产品异丙苯分离。全塔压

7、力为1atm，回流比设为最小回流比的1.1倍，轻关键组分为丙烯，重关键组分为苯，其摩尔分率分别为0.9999和0.0001。如图所示：图17精馏塔参数输入(3)换热器（HeatX）选择换热器模块HeatX，其中热物流为精馏塔塔釜馏出物，冷物流为为SEP1液相组分，通过热量交换将97%纯度的异丙苯产品降至室温，送出体系。将SEP1液相组分升温，送至SEP2进行二段分离。图18换热器输入参数四、流程模拟运行结果参数输入完成后，进行程序模拟，运行过程没有错误和警告，表示程序运行成功。程序运行结果及各模块运行结果如下所示。图19streams模拟

8、结果图20Customstreamsummary模拟结果图21Modelsummary模拟结果五、确定工艺参数根据灵敏度分析，在保证产品质量的前提下，又要兼顾尽可能的节能降耗。综合考虑，闪蒸罐