【正文】 甲酯 甲醇體系分離過程模擬 及優(yōu)化 設(shè)計工藝參數(shù) 萃取 精餾精制碳酸二甲酯的工藝條件 [7]為：在常壓常溫的條件下，處理進料量100kmol/sec， n(DMC)： n(ME)=13： 87，進料時間為 1000sec 的碳酸二甲酯和甲醇共沸物。 定義進料物流參數(shù) 對于所有的進料物流，必須規(guī)定流率、組成、熱力學狀態(tài)。 過渡液回收階段 第一階段設(shè)定的停止條件是塔頂?shù)募状己看笥诘扔?，超過這個反應(yīng)時間從塔頂出來的甲醇的純度不能達到要求，不能收集利用，但是由于塔釜中還有殘留的甲醇，為保證接下來的工藝中得到較純的 DMC 產(chǎn)品，繼續(xù)對塔釜的殘余液精餾，這個階段不添加萃取劑，規(guī)定停止為塔釜甲醇含量低于 。 靈敏度分析及過程優(yōu)化 靈敏度分析簡介 靈敏度分析 [10]是檢驗一個過程如何對變化的關(guān)鍵操作變量和設(shè)計變量反應(yīng)的一個工具，可以用它改變一個或多個流程變量并研究該變化對其它流程變量的影響。因此為獲得純度達到 99％的甲醇， 分析當萃取劑進料量達到 75kmol/sec時，甲醇濃度達到設(shè)計要求，故選擇萃取劑進料量為75kmol/sec。回流比為 5 時以可以達到任務(wù)，故選擇回流比為 5。 BatchFrac 模塊，將萃取，精餾，萃取劑的回收在一個塔內(nèi)完成，并且達到精制目標，節(jié)約了建塔成本。 S e n s i t i v it y S 1 S u m m a r y精餾理論塔板數(shù) 5 7 . 5 10 1 2 . 5 15 1 7 . 5 20 2 2 . 5 25 2 7 . 5 300.99250.9950.99751S D 甲醇純度 16 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，而當塔板數(shù)達到 20 后趨于平緩，已達到分離要求，考慮到造價等因素，選擇塔板數(shù)為 20 塊。 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，當萃取劑進料位置從第 2塊塔板上移，甲醇濃度逐漸增大；當萃取劑進料位置從第 4塊塔板下移時，甲醇濃度保持恒定?？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。 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 。 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，收斂方法采用標準方法，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。 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。 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。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 。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。當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。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。 本文采用第二種方法。 sensitivity analysis。 作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 學位論文作者完全了解延安大學有關(guān)保留和使用學位論文的規(guī)定，即：本科生在校攻讀學士學位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬延安大學，學生公開發(fā)表需經(jīng)指導教師同意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 The batch extractive distillation。 間歇精餾有兩種基本操作方式： 1. 餾出液組成恒定回流比不斷增大的間歇精餾操作； 2. 回流比恒定餾出液組成逐漸減小的間歇精餾。 根據(jù)溶劑加入方式，間歇萃取精餾可分為 一次性加入溶劑操作方式和半連續(xù)加入溶劑操作方式。 萃取精餾的操作特點 為增大被分離組分的相對揮發(fā)度，應(yīng)使各板液相均保持足夠的添加劑濃度，當原料和萃取劑以一定比例加入塔內(nèi)時，必存在某一個最合適的回流比。 在實際應(yīng)用中， ASPEN PLUS 可以幫助工程師解決快速閃蒸計算、設(shè)計一個新的工藝過程、查找一個原油加工裝置的故障或者優(yōu)化一個乙烯全裝置的操作等工程和操作的關(guān)鍵問題。它將穩(wěn)態(tài)模型的功能帶到工程桌面，傳遞著無與倫比的模型功能和方便使用的組合。 5 BatchFrac 有兩種形式的數(shù)據(jù)輸入規(guī)定： 1． Column setup(塔設(shè)置 )； 2． Column operation(塔操作 )。要求精制得到碳酸二甲酯產(chǎn)品的純度 (摩爾分數(shù) x)要大于等于 99%，分離采出的甲醇的純度大于等于 99%，以碳酸乙烯酯（ DMC）為萃取劑 。本論文設(shè)定的是處理 7 100000kmol 的共沸物，設(shè)置進料溫度 25℃，