《化工系统工程基础》课程：模拟上机作业二

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1、模拟上机作业二：甲苯加氢制苯工艺流程模拟甲笨加氢制苯工艺流程液体甲苯（132.7kmo/h）＞新鲜氢气（222.4kmol/h,氢气摩尔分数为0.97,甲烷摩尔分数为0.03）与循环气体（氢气和甲烷）混合后，经换热器FEHE与反应器出口物流换热升温，再进入加热炉Fur加热到621.VC,进入一绝热管式反应器PFR,反应器内无催化剂，管径2905mm,管长17374mmo在反应器屮发生如下反应：主反应C7H8（甲苯）+出一--C6H6（苯）+CH4（甲烷）一41840kJ/kmol副反应2C6H6（苯）一~-Ci2Hio（联苯）+

2、H2+8136kJ/kmol两反应速率方程如下：=17816000prp^ex-254390、RT-」=1142200p；expT"211060RT)一32401000pdPhex-217570~~RT式中，反应速率单位为kmol/（s•m3）；pT,pH,pB,分別为甲苯、氢气、苯、联苯的压力，单位为kpa；活化能单位为kJ/kmol；温度单位为K；R=8.314kj/（kmol•K）。氢气大量过剩是为防止反应器结焦，反应器出口含有27.795kmol/h甲苯，故单程转化率为82.5%,生产2.401kmol/h联苯。反应器

3、出口温度667.7°C，与70.76kmol/h冷流体混合经急冷（以防结焦）到606.2°C进入换热器FEHE冷却到125.5°Co反应器出口流经水冷器进一步冷却到45°C,经闪蒸罐Sep分离，气相经压缩后，一部分放空（219.6kmol/h,摩尔组成约为甲烷0.60,氢气0.39,甲苯0.01）以防止反应生成甲烷积累，其余（1642kmol/h）循环回反应器。主要为苯、甲苯、联苯混合物的液体（232.6kmol/h）经泵加压后，一部分作为急冷液体，其余（161.81kmol/h,摩尔组成约为氢气0.007,甲烷0.042,苯0

4、.775,甲苯0.161,联苯0.015）作为稳定塔C1的进料。C1塔有6块塔板，第1块为进料板，塔顶不设冷凝器，C1塔塔釜采出作为苯塔C2的进料。C2塔有27块塔板，第15块为进料板,C2塔塔釜采岀作为回收塔C3的进料。C3塔有7块塔板，第5块为进料板，C3塔塔釜采出为副产品联苯。流程图如下:GRECYCLE[hw}PURGE

5、>X—[V4OUT

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7、FFH2

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13、7J■Iv7oirrB1D(SCHG

14、COMP

15、QUENCH{gas}TEE-100PIOUT

16、V3OUT

17、V80UT1CONDOUT

18、FQUENCH)1LLLT^VLV-WOOUT1作业要求:1.根据所给的流程图和物流数据表（见附件excel表），建立流程的稳态模型2.整个流程达到收敛，并指出相应的切割物流和收敛方法3.调节个精谓塔的回流比和蒸出比，使得产品物流（V80UT）中的苯的摩尔浓度达到99.9%以上，并指出各塔的回流比和蒸出比