摘 要
苯与环己烷混合物是化工非常典型的二元共沸系类。选用糠醛作为萃取剂，在前期实验验证的基础上，采用ASPNE PLUS7.2化工模拟软件中的Batch Frac 单元操作模块，采用UINFAC 物性计算方法，通过改变各物性参数，对苯和环己烷二元共沸物的分离进行间歇萃取精馏模拟计算。模拟结果表明：常压操作条件下，塔顶环己烷分数能达到98%，模拟计算的运行能够为试验进一步研究提供很好的理论依据和设计参数。
关键词：ASPEN PLUS；Batch Frac；间歇萃取精馏；操作参数；苯；环己烷。
ABSTRACT
In the chemical industry, benzene-cyclohexane mixture is very typical binary azeotrope. Based on previous experimental validation, a BatchFrac unit operation block in ASPEN PLUS11.1 was adopted, simulation calculation of the batch extractive distillation for the separation of binary azeotropic benzene-cyclohexane mixture was carried out by choosing UNIFAC as the calculation method of physical property and by changing operation parameters. The simulation results show that the mass rate of overhead cyclohexane is up to 98%. The application of simulation calculation can provide a good theoretical basis for deep study and design reference.
Key words: ASPEN PLUS; BatchFrac; Batch extractive distillation; Operating parameters; Benzene; Cyclohexane
目录
摘 要 1
ABSTRACT 2
第一章 前言 2
1.1 己烷分离苯和环几烷面临的问题 2
1.2 苯和环己烷分离常用的方法 3
1.3 苯和环己烷分离流程模拟发展 3
1.4 Aspen软件简介 4
1.5 原料与萃取剂的性质 4
1.5.1 苯的物理性质 4
1.5.2 苯的化学性质 5
1.5.3 环己烷的化学性质 5
第二章 设计概述 6
第三章 工艺流程设计 7
3.1 分离背景 7
3.2 工艺流程的选择 8
第四章 工艺流参数的程的模拟及优化 9
4.1 模拟计算 9
4.1.1 热力学模型的选择 10
4.1.2 选择单元操作计算模型 10
4.2 模拟计算结果 10
4.3 参数的优化 11
4.3.1 一级精馏塔参数的优化 11
4.3.3 二级精馏塔参数的优化 14
第五章 物料衡算及能量衡算 16
5.1 物料衡算 16
5.1.1 第一精馏和分相器工段的物料衡算 16
5.1.2 第二精馏工段物料衡算 18
5.1.3 全装置物料衡算 19
5.2 能量衡算 20
5.2.1 概述 20
5.2.3 二级精馏塔热量衡算 21
5.2.4 能量衡算结果 21
第六章 工艺设备设计计算 22
6.1 塔的设计 22
6.1.1 设计要求 22
6.1.2 塔的设计计算 22
6.2 换热器设计 29
6.2.1 换热器选型规范及分类 29
6.3 泵的设计 32
6.3.1 一级精馏塔所使用泵的数据计算 33
6.3.2 二级精馏塔所使用泵的数据计算 33
第七章 控制方案 35
7.1 塔进料量的控制 35
7.2 分相器糠醛进料量的控制 35
7.3 换热器控制方案 35
第八章 流体力学校核 37
第九章 岗位操作法 40
9.1 岗位主要设备参数 40
92 岗位工艺指标 40
9.3 开车步骤 40
9.3.1 开车准备 40
9.3.2 开车步骤 41
9.4 停车步骤 41
9.5 常见故障 41
9.5.1 常见的问题 42
第十章 总 结 43
10.1 设计陈述 43
10.2 体会和收获 43
附录：文献综述 45
参考文献 50
环己烷为无色有刺激性气味的液体。不溶于水，溶于多数有机溶剂。极易燃烧。一般用作一般溶剂、色谱分析标准物质及用于有机合成，可在树脂、涂料、脂肪、石蜡油类中应用，还可制备环己醇和环己酮等有机物。某厂生产过程中产生大量的含环己烷和苯的混合物，要对其进行分离且要达到分离要求。
3.2 工艺流程的选择
根据表2-1及2-2可知，在该物系中苯与环己烷易形成二元共沸物，很难分离。因此，分离方法的选择是一个重要的环节，将直接影响到产品的质量。正因如此，经过详细研究对比，最终确定了以下分离流程。
设计工艺流程图，先用AutoCAD设计作图。如图2-1，2-2。
图2-1 无节点设计工艺流程图
图2-2 有节点设计工艺流程图
对设计工艺流程的描述如下：
因两组分物系易形成共沸，选糠醛作为萃取剂，三元物系需用两塔进行分离，采用ASPNE PLUS7.2化工模拟软件中的Batch Frac 单元操作模块，采用UINFAC 物性计算方法，通过改变各物性参数，对苯和环己烷二元共沸物的分离进行间歇萃取精馏模拟计算。模拟结果表明：常压操作条件下，塔顶环己烷分数能达到98%，二级精馏塔顶苯质量分数同样也可以达到98%，所以工艺流程非常符合条件要求。
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