粗苯精制模拟大作业2015

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1、大作业2：粗苯精制过程的模拟与分析某化工厂每年有粗苯10万吨，组成如表所示，需要得到苯、甲苯的工业产品。精制过程采取如图所示的分离流程。流程叙述：原料经闪蒸罐（3-PHASE）进行闪蒸操作，由气相脱除大部分不凝气体、由水相分离出大部分水后，油相进入精馏塔（COLUM1），在塔顶进一步脱除硫化氢不凝气体，塔底混合物进入下一精馏塔（PRE-C），并在该塔塔底脱除混合二甲苯（定义混合二甲苯组分，可使用间二甲苯M-XYLENE代替），塔顶流股进入萃取精馏塔（EXTRACT），萃取剂可以选择环丁砜（名称SULFOLANE;分子式C4H8O2S）

2、或N-甲基吡咯烷酮（名称N-METHYL-2-PYRROLIDONE；分子式C5H9NO-D2），经萃取精馏，塔顶分离出环己烷，塔底流股进入精馏塔（REC-C）回收萃取剂，回收的萃取剂经换热器（HEAT）换热后返回萃取塔循环使用。精馏塔（REC-C）塔顶物流由泵（PUMP）送入精馏塔（BT-C），在塔顶和塔底分别得到苯和甲苯工业产品。完成以下模拟任务：使用ASPENPLUS模拟软件，建立过程严格模拟模型，对过程进行严格模拟并编制模拟结果报告，内容包括：a)将计算已收敛的模拟文件保存为*.bkp格式文件上交（例如1组完成本问题a），该文

3、件的名称为1a.bkp）。（15分）b)萃取精馏塔实际的萃取剂摩尔流量（流股EXTR-IN）为多少？绘出萃取精馏塔塔内温度分布图；（15分）c)绘出萃取精馏塔塔内苯和环己烷浓度分布图（表示在一张图中）；（15分）d)最终苯和甲苯产品的总收率和产品纯度是多少？（15分）e)利用设计规定的方法确定最终苯和甲苯产品纯度≥99%时，塔BT-C的回流比及塔顶产品摩尔流率，将该模拟过程文件保存为*.bkp格式上交（例如1组，该文件的名称为1e.bkp）；如果该装置一年开工8000小时，则全年消耗的冷公用工程和热公用工程量有多少？（20分）f)当塔

4、BT-C的回流比由0.5变化至1.5，再沸器热负荷有何变化（用图表示）？将该模拟过程文件保存为*.bkp格式上交（例如1组，该文件的名称为1f.bkp）（20分）注：报告中组内每一位成员的分工要写清楚。已知：①粗苯进料条件、循环流股的初值粗苯原料(粗苯进料流股：FEED)组分名称苯甲苯混合二甲苯环己烷氢气硫化氢水质量分率0.6290.1740.03840.04860.03930.01070.06温度：20℃；压力：1atm；流量：13900kg/hr萃取剂(循环流股：EXTRACT-IN)组分名称环丁砜（1、2、3、4组）N-甲基吡咯

5、烷酮（5、6、7组）摩尔分率1温度：80℃；压力：200kPa；流量：550kmol/hr②热力学模型：分别选择NRTL-RK、NRTL-HOC、UNIQ-HOC③流程简图：④操作单元闪蒸罐（3FLASH）[注]：三个产品出口的闪蒸模型，可进行严格气-液-液相平衡计算。温度10℃压力10MPa第二液相（水相）关键组分：水精馏塔（COLUMN1）塔板数7块塔顶冷凝器：部分冷凝器塔顶产品流率105kg/hr回流比（质量）3进料板位置第3块板塔顶产品（气相）采出位置第1块板塔底产品（液相）采出位置第7块板操作压力1atm忽略塔内压力降精馏塔

6、（PRE-C）塔板数20块塔顶冷凝器：全凝器塔底产品流率534kg/hr回流比（质量）1.5进料板位置第10块板塔顶产品采出位置第1块板塔底产品采出位置第20块板操作压力1atm忽略塔内压力降萃取精馏塔（EXTRACT）[注]：使用RadFrac严格精馏塔模型塔板数70块塔顶冷凝器：全凝器塔顶产品流率8.kmol/hr回流比（质量）2萃取剂进料位置第20块板被萃取物料进料位置第30块板塔顶产品采出位置第1块板塔底产品采出位置第70块板操作压力1atm忽略塔内压力降精馏塔（REC-C）塔板数15块塔顶冷凝器：全凝器塔底产品流率578.k

7、mol/hr回流比（质量）0.5进料板位置第7块板塔顶产品采出位置第1块板塔底产品采出位置第15块板操作压力0.55atm忽略塔内压力降换热器（HEAT）压力200kPa温度80℃泵（PUMP）出口压力102kPa精馏塔（BT-C）塔板数38块塔顶冷凝器：全凝器塔顶产品流率100kmol/hr回流比（质量）0.5进料板位置第19块板塔顶产品采出位置第1块板塔底产品采出位置第38块板操作压力1atm忽略塔内压力降