碳酸二甲酯—甲醇體系_間歇萃取精餾模擬畢業(yè)論文(文件)
【正文】 圖 223 為塔板數(shù)與塔頂甲醇濃度關(guān)系圖 由圖 可見，塔頂濃度隨著塔板數(shù)增加而逐漸增大，而當(dāng)塔板數(shù)達(dá)到 20 后趨于平緩，已達(dá)到分離要求，考慮到造價等因素，選擇塔板數(shù)為 20 塊。 15 回流比 以摩爾回流比為優(yōu)化對象，設(shè)置摩爾回流比下限為 1，上限為 20。 14 S e n s i t i v it y S 1 S u m m a r y萃取劑進料位置 0 2 . 5 5 7 . 5 10 1 2 . 5 15 1 7 . 5 20 2 2 . 5 25 2 7 . 5 300.9940.9960.9981S D 塔頂甲醇濃度 圖 29 萃取劑進料位置與塔頂甲醇濃度 關(guān)系圖 由圖 29萃取劑進料位置與塔頂甲醇濃度關(guān)系圖可見，當(dāng)萃取劑進料位置從第 2塊塔板上移，甲醇濃度逐漸增大；當(dāng)萃取劑進料位置從第 4塊塔板下移時，甲醇濃度保持恒定。 13 萃取劑進料量 以萃取劑（ EC）的進料量為優(yōu)化對象， 設(shè)置萃取劑進料量下限為 15kmol/sec，上限為 200kmol/sec?？梢杂渺`敏度分析來驗證一個設(shè)計規(guī)定的解是否在操作變量的變化范圍內(nèi)，還可以用它做簡單的過程優(yōu)化，可以用靈敏度分析模塊生成隨進料物流模塊輸入?yún)?shù)或其它輸入變量變化的模擬結(jié)果的表或圖。塔釜中剩 余的即為含有少量雜質(zhì)的萃取劑，進一步地精制可得較純的 EC，可回收利用。 第二階段運行結(jié)果 10 ba t c h f r a cS t r e a m I D GDT e m p e r a t ur e C 6 5 . 6P r e s s ur e ba r 1 . 0 1 3V a p o r F r a c 0 . 0 0 1M o l e F l o w k m o l / h r 1 9 7 7 . 8 1 7M a s s F l o w k g/ h r 8 3 1 0 3 . 2 3 9V o l um e F l o w c u m / h r 1 1 5 . 9 6 6E n t h a l p y M M k c a l / h r 1 4 0 . 2 8 2M a s s F r a c D I M E T 0 1 0 . 3 6 8 E T H Y L 0 1 t r a c e M E T H A 0 1 0 . 6 3 2M o l e F l o w k m o l / h r D I M E T 0 1 3 3 9 . 9 5 2 E T H Y L 0 1 t r a c e M E T H A 0 1 1 6 3 7 . 8 6 5M o l e F r a c D I M E T 0 1 0 . 1 7 2 E T H Y L 0 1 t r a c e M E T H A 0 1 0 . 8 2 8 圖 25塔頂甲醇餾出物的運行結(jié)果 圖 26塔頂餾出物組成 圖 27塔內(nèi)與餾出物各物質(zhì)的摩爾量 由運行結(jié)果圖得出在第二階段保持塔釜甲醇純度小 等于 應(yīng)時間 是， 過渡液餾出摩爾量為 。如圖 21 中的 ME 物流線。 定義模塊參數(shù) 全局信息設(shè)置、組分、物性方法將 BatchFrac 模塊的精餾塔塔板數(shù)為 選擇冷凝器為全凝器、采用釜式再沸器，收斂方法采用標(biāo)準(zhǔn)方法，在操作規(guī)定下規(guī)定餾出物摩爾流率為 100kmol/sec，回流比為 5，每塊塔板的持液量為 32kmol，萃取劑從第二塊塔板加入，設(shè)置停車時間由塔頂甲醇的摩爾濃度變化控制。 UNIFAC 基團貢獻(xiàn)法是通過基團的體積參數(shù)和表面積參數(shù)以及基團之間的交互作用 參數(shù)來計算活度系數(shù)的一個簡單的程序，適合于汽液平衡的萃取精餾體系。 6 模擬流程的建立 [8] 圖 21 碳酸二甲酯 甲醇 體系萃取精餾模擬流程圖 本論文采用的是回流比恒定餾出液組成逐漸減小的間歇精餾。需要完成精制碳酸二甲酯的任務(wù)，要求得到大于等于 99%的碳酸二甲酯。 主要研究內(nèi)容 本文采用大型化工模擬軟件 Aspen Plus 對該分離過程進行模擬，模擬選用間歇精餾模塊 BatchFrac，它能模擬不同時間段塔頂出料的間歇萃取過程。 BatchFrac模型 假定： 1． 使用平衡級 可以規(guī)定汽化率 ； 2． 有連續(xù)的液體滯留且沒有氣體滯留 ； 3． 不模擬塔水力學(xué) 。利用 ASPEN PLUS，公司可以設(shè)計、模擬、瓶頸診斷和管理有效益的生產(chǎn)裝置 。 ASPEN PLUS 提供了單元操作模型到裝置流程模擬。流程 模擬的優(yōu)越性有以下幾點： 1． 進行工藝過程的能量和質(zhì)量平衡計算； 2． 預(yù)測物流的流率、組成和性質(zhì)； 3． 預(yù)測操作條件、設(shè)備尺寸； 4． 縮短裝置設(shè)計時間，允許設(shè)計者快速地測試各種裝置的配置方案； 5． 幫助改進當(dāng)前工藝； 4 6． 在給定的限制條件內(nèi)優(yōu)化工藝參數(shù)； 7． 輔助確定工藝約束部位 (消除瓶頸 )； 8． 回答 “如果 ? 那會怎樣 ” 的問題。這一大型項目由MIT 主持、能源部資助、 55 個高校和公司參與開發(fā)。當(dāng)不含添加劑的回流過大，非但不能提高餾出液組成，反而會降低塔內(nèi)添加劑的濃度而使分離變得更為困難。本論文采用半連續(xù)加入溶劑來進行間歇萃取精餾。一次性加入方式是溶劑與料液一起加入到塔釜再沸器中，然后進行間歇操作。 間歇萃取精餾 [3]（ batch extraction distillation，簡稱 BED）也稱分批精餾、非穩(wěn)態(tài)精餾。 本文采用第二種方法。當(dāng)碳酸二甲酯和甲醇混合物中碳酸二甲酯摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到 13%，甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到 87%時碳酸二甲酯和乙醇的混合物形成恒沸體系。 sensitivity analysis。 作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 目錄 1 前言 .................................................................. 1 碳酸二甲酯 — 甲醇恒沸體系介紹 ..................................... 1 間歇萃取精餾原理介紹 .............................................. 2 萃取劑選擇原理 [4] .................................................. 2 萃取精餾的操作特點 ................................................ 3 Aspen 流程模擬軟件簡 介及應(yīng)用 ..................................... 3 BatchFrac 模型簡介 ................................................ 4 主要研究內(nèi)容 ...................................................... 5 2 碳酸二甲酯 甲醇體系分離過程模擬及優(yōu)化 .............................. 5 設(shè)計工藝參數(shù) ...................................................... 5 模擬流程的建立 [8] .................................................. 6 重要參數(shù)的確定 .................................................... 6 定義物性方法 ................................................
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