《化工工艺与设备设计》大作业二2

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1、《化工工艺与设备设计》大作业二第十组：张圣夫、易横、蒋浩、陈其乐一、流程简介：來自储罐的氢气、CO以及循环混合气（包括N2保护气、NO、CO等），经混合气缓冲罐V101后进入亚硝酸酯预反应器R101,在50°C、O.IMPa条件下，0?和过量的NO反应制的N2O3o另一方面，循环甲醇与补充甲醇通入甲醇进料缓冲罐V102后与R101中生成的N2O3混合后一起进入亚硝酸酯合成反应器R102（甲醇过量），在35°C、O.IMPa条件下，20?与甲醇反应得到亚硝酸甲酯MN。反应器出料经换热、两级压缩后进入脱甲醇塔T101；甲醇和

2、水从塔釜出料，经甲醇回收塔T102后，塔顶出料作为循环甲醇回流，塔釜出料进入废水处理系统。T101塔顶出料经换热后进入草酸酯合成反应器R103,在130°C、O.IMpa条件下，在a-Al2O3负载的Pd系双金属催化剂作用下，MN与过量的CO反应生成主产物草酸酯DMO以及副产物碳酸二甲酯DMC,反应器出料进入草酸酯分离塔T103,其中混合气（CO、NO、2等）从塔顶出料作为循环气回流，DMO和DMC由塔釜出料，随后进入脱碳酸酯塔T104,英中DMC由塔顶出料后送往DMC储罐作为产品。DMO由塔釜出料后与过量的出一同进入草

3、酸酯加氢反应器R104,在205°C>2.0Mpa条件下，在Cu/SiO2催化剂作用下反应主产物乙二醇EG和副产物乙醇酸甲酯MG,反应器出料进入氢气闪蒸罐F101,以氢气为主的气体由罐顶出料并作为循环氢气回流，而罐底出料进入乙二醇分离塔T105,该塔釆用分凝器，塔顶气相采出主要为极少量的氢气，送往火炬系统；液相采11!主要为甲醇，回流循环使用；塔釜出料为EG和MG,进入乙二醇精制塔T106,塔顶釆出MG送往MG储罐，塔釜釆出EG送往EG储罐。二、精馅塔参数设计影响精僧塔分离效果的因素主要有以下几个方面：1）理论塔板数与回

4、流比对一座精锚塔而言，在确定的分离要求与操作条件下（进料温度、流量；塔顶/釜出料流量；进料位置；塔压），全塔的自由度为1,此时一个理论板数将对应于一个回流比。理论板数增加，回流比将下降，即设备费用上升，操作费用下降。对于一定的操作时间，这里存在一个最佳的理论塔板数和回流比，使总费用最少。2）塔顶采出量塔顶采出量会影响最终的分离效果，当塔顶采出过小时，塔釜采出中轻组分浓度过大;当塔顶采出过大时，塔顶采出中重组分浓度过大。因而，需要根据进料的组成确定一个最合适的塔顶采出量。3）进料位置一般來说，进料位置需要根据进料组分以及塔

5、板上物料的组成确定，使进料中的关键组分的浓度与塔板上该组分的浓度尽量接近，防止发生返混。4）操作压力一般而言，塔压越大，混合物系的相对挥发度越低，不利于分离。但是对于泡点较低的物系，精懈时塔压过低将导致塔顶温度过低，从而必须使用冷冻剂及相关制冷压缩机设备,大大增加了投资和操作费用。因此,精僧操作的压力选择要综合考虑诸多因素后进行比选。下面以乙二醇精制塔T106为例介绍我们设计精憎塔的流程，首先，由于乙二醇、乙醇酸甲酯沸点均较高，故我们采用减压精镭的形式，通过使用简捷模型，我们得到了精憎塔塔板数在45左右，回流比4左右分离

6、效果较为符合要求。之后重新选用RadiFrac模型，然后使用灵敏度分析工具对塔板数、进料位置、塔压等进行了优化，图1为我们以塔板数为例对图1：T106塔板数对产品质量的影响最终我们对T106选择41层塔板、第10层进料。表1~6依次为T101-T106经AspenPlus模拟优化后得到的操作条件与设备参数:理论板数20进料位置15塔顶采出/(kg/hr)295848.00回流比(摩尔)1.5塔顶温度/°c34.21塔釜温度/°c139.47操作压力/MPa1.0理论板数21进料位置10塔顶采出/(kg/hr)79170.

7、00回流比(摩尔)3.0塔顶温度/°c64.25塔釜温度/°c99.73操作压力/MPa0.1表3：AspenPlus模拟草酸酯分离塔T103参数理论板数8进料位置3塔顶采出/(kg/hr)243114.56蒸出比(摩尔)3.0塔顶温度/°c46.95塔釜温度/°c157.12操作压力/MPa0.1表4：AspenPlus模拟脱碳酸酯塔T104参数理论板数27进料位置9塔顶釆出/(kg/hr)1300.00冋流比(摩尔)3.0塔顶温度/°c149.92塔釜温度/°c227.76操作压力/MPa0.5表5：AspenPlu

8、s模拟乙二醇分离塔T105参数理论板数21进料位置11塔顶采出/(kg/hr)27373.78蒸出比(摩尔)5.25塔顶温度/°c94.93塔釜温度/°c232.90操作压力/MPa0.3«6：AspenPlus模拟乙二醇精制塔T106参数理论板数41进料位置10塔顶采出/(kg/hr)1710.00回流比(摩尔)4