Aspen batch 间歇精馏模拟

Aspen batch 间歇精馏模拟
Aspen batch 间歇精馏模拟

Aspen间歇精馏模拟教程

Use this Getting Started section to become familiar with the steps to set up a batch simulation using Aspen Batch Modeler.

You will be modeling a system to recover methanol from a mixture of methanol and water.

The objective is to separate methanol from the mixture with a purity of 99%. This mixture is not ideal given the polarity of the molecules; therefore, for a working pressure of 1atm, you will choose NRTL to model its physical properties.

There are four steps in this process. Click a step to go the instructions for the step.

Step 1 – Set up the Properties for Aspen Batch Modeler

Step 2 – Enter structural data and specifications for the Aspen Batch Modeler block

Step 3 – Enter Operating Steps

Step 4 – Run the simulation and view the results

Step 1 - Set up the Properties for Aspen Batch Modeler

We want to define a Properties file that has the following defined.

Components Property Method

Water NRTL

Methanol

To define this Properties file, follow the steps below.

To set up the Problem Definition file from within Aspen Batch Modeler:

1. Start Aspen Batch Modeler.

2. On the Species form, click Edit Using Aspen Properties.

This will start Aspen Properties.

3. Enter the Components:

Component ID Component name Formula WATER WATER H2O METHANOL METHANOL CH4O

Tip: You can use the Next button

4. Click the Next button Properties Specifications form.

5. On the Properties Specifications form, in the Property method field, select NRTL. Tip: Clicking the pull-down arrow on the field and typing N (the first letter of the property method name) takes you to the right choice much faster than just scrolling down the long list.

6. Click Next

You are taken to the binary parameters forms, where you can view the binary parameters that will be used for Properties Calculations.

7. Click Next

You are prompted to click one of the options shown below.

8. There is no need for further input, so click OK to run the property setup.

9. Close Aspen Properties by clicking File | Exit.

You are prompted with the following:

10. Click Yes to save the file.

The Property setup is now complete.

Step 2 - Enter structural data and specifications for the Aspen Batch Modeler block

The column has been designed as follows:

Configuration

10 Stages (this includes eight trays, condenser and pot)

Vapor-liquid separation

Pot Geometry

Elliptical head

1m diameter

volume of 1m3

Overhead

Total Condenser

Distillate mole flow rate = 4.5kmol/hr

Reflux drum is present

(no need to enter dimension because we are defining fixed pressure profile/holdups; therefore reflux holdup will be entered)

Pressure/Holdups

Pressure profile is fixed

Condenser pressure 1.01325 bar

Column Pressure Drop 0.1 bar

Holdups

Reflux Drum liquid holdup: 0.02 m3

Stage holdup: 0.005 m3

Heat Transfer

Duty: 150 kW

Receivers

One receiver for liquid distillate

Initial condition: total reflux

Initial Conditions

Initial Charge

18kmol of material

Component mole fraction

Methanol: 0.4

Water: 0.6

To Enter the Data

1. Set the configuration to Batch Distillation Column, specify the number of stages and ensure valid phases are Vapor-Liquid on the Configuration Main form

10 Stages (this includes eight trays, condenser, and pot)

Vapor-liquid separation

2. On the Setup | Pot Geometry tab , type the pot dimensions:

Elliptical; 1m diameter; volume of 1m3

3. Click the Overhead form. On the Condenser tab, click Total for Total condenser.

4. On the Reflux tab, type the distillate mole flow rate:

Distillate mole flow rate = 4.5kmol/hr

Reflux drum is present

Note: You need not enter dimension because we are defining fixed pressure profile/holdups. Therefore, reflux holdup will be entered.

5. Click the Jacket Heating form under Setup. On the Jacket Heating tab, enter the pot conditions:

Duty: 150 kW

6. Click Pressure/Holdups | Pressure.

7. On the Pressure tab, type the pressure profile:

Pressure profile is fixed.

Condenser pressure 1.01325 bar

Column Pressure Drop 0.1 bar

8. On the Holdups tab, type the reflux and stage holdup information: Reflux Drum liquid holdup: 0.02 m3

Stage holdup: 0.005 m3

9. Click Receivers | Distillate.

10. On the Distillate tab, define one liquid distillate receiver.

11. Click Initial Conditions | Main.

12. On the Main tab, in the Initial condition field, click Total reflux.

13. On the Initial Charge tab, define the following:

Total initial charge: 18 kmol of material

Component mole fraction:

Methanol: 0.4

Water: 0.6

Note: Do not forget to save your work regularly.

To save your file for the first time:

1. On the File menu, click Save As.

2. In the File name field, type a name, or select a file name to overwrite an existing file:

3. Click Save.

Step 3 - Enter Operating Steps

There are two Operating Steps:

1. Start product draw maintaining a distillate flow rate of 4.5 kmol/hr.

2. Stop when the mole fraction of water in the distillate receiver approaches 0.01 from below. The batch is complete.

To create the required operating steps to run the problem:

1. Click Operating Steps and enter distil in the Name column of the Operating Steps table.

This will create the first operating step distil.

2. On the Changed Parameters tab, create an operating step to distill the methanol by maintaining a distillate flow rate of 4.5 kmol/hr.

3. On the End Condition tab, specify as the end condition the mole fraction of water in the distillate receiver approaching the value of 0.01 from below.

Step 4 - Run the simulation and view the results

The simulation is now ready to run.

Before running the simulation, it is a good idea to create plots for key variables such as: the composition and holdup in the Receiver

the composition and temperature in the pot

and so on

To create plots for key variables:

1. On the Plots form, click the Temperature and Composition to create time plots for pot temperature and mole fractions.

2. Use the Custom plots feature to create plots of the receiver holdups and compositions. Click New on the Custom plots table and specify H2O_distil as the name of the plot.

3. Go to the Holdups Summary Results\Distillate tab. Select the field that displays the WATER mole fraction and drag it on to the plot (H2O_distil) created in the previous step.

4. Use the same approach to create plots of holdups in the receiver and/or the plot.

5. You can change the time units displayed in the plots by clicking the Run Options toolbar button Select the time units in which the user interface should display time field.

14. Click the Run button and view the Simulation Messages window for any relevant messages.

Once the problem has run successfully you can view results in the forms.

Batch time: 1.49 hours/ 89.4 minutes

Pot temperature: 101.05 ℃

Methanol recovery: 6.636 kmol

Note: It is always good practice to restart your simulation in order to restore it to time zero before saving your work.

间歇精馏技术及其模拟优化进展

2012年第15期广东化工 第39卷总第239期https://www.360docs.net/doc/a83699470.html, · 5 · 间歇精馏技术及其模拟优化研究进展 周年忠1,田文广2,顾宇昕1,李雁2*,陶红秀2,解新安2 (1.中国电器科学研究院,广东广州 510000;2.华南农业大学,广东广州 510642) [摘要]间歇精馏技术是一种重要的化工分离手段。文章综述了国内外间歇精馏技术及其常用的数学模型,其中主要阐述了严格模型和简捷模型,简要讨论了降价模型、半严格模型,同时探讨了间歇精馏优化的发展及其应用,并展望了间歇精馏系统的发展趋势。 [关键词]间歇精馏;操作方式;数学模型;优化 [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)15-0005-02 Development in Batch Distillation Technology and it’s Simulation and Optimization Zhou Nianzhong1, Tian Wenguang2, Gu Yuxin1, LI Yan2*, Tao Hongxiu2, Xie Xinan2 (1. China National Electric Apparatus Research Institute, Guangzhou 510000;2. South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China) Abstract: Batch distillation is an important unit operation. The research progress on operation model of batch distillation at home and abroad was particularly introduced. Several kinds of mathematical models that are usually used, such as rigorous model and short-cut model, price reduction model, semi-rigorous model were reviewed. And development of batch distillation optimization and its application were discussed; the computer simulation and multi-objective optimization will become a trend. Keyword: batch distillation;operation model;mathematical model;optimization 在石油和化工行业生产中,间歇精馏也是较重要的化工分离手段之一[1]。间歇精馏也叫分批反应精馏,一般用于小规模生产。与连续精馏相比,间歇精馏是一个动态的过程,其单个塔就可以完成多个组分的分离,能够适应进料组分浓度在较大范围的变化,设计和操作过程非常灵活[2]。但同时也存在两大问题,一是由于处理原料量较小,使得生产的周期较长;二是操作过程中各参数变化较大,使操作过程的控制比较困难,很难实现自动化管理[3]。 目前,间歇精馏的研究主要集中在两个方面,一方面是关于间歇精馏的数学模型及其计算方法的研究。由于间歇精馏是一个动态的过程,数学模型中含有复杂的微分方程组,求解比较困难,因此,模拟难度大[4]。另一方面是关于操作过程的优化研究。从不同的目标出发,采用不同的方法,得到优化方案和新的操作模式和新的塔结构,虽然缩短了操作时间,但操作起来比较困难,在实际生产中很难得到广泛应用。因此,对间歇精馏的综合优化问题的研究势在必行[5]。 1 间歇精馏技术的发展 1.1 间歇精馏全回流操作 1967年,Barb和Block等[6]最早提出了塔顶累积全回流操作。随着研究的不断发展,Sφrensen等[7]研究了塔顶累积全回流操作的优化问题,与传统的恒回流比和恒塔顶浓度操作方式对比可知,这种操作在分离含有少量轻组分的原料时,可节省大量的操作时间。白鹏等[8]提出了动态累积全回流操作,目标是使全回流浓缩和无回流内部迁移操作交替进行,并在2000年对间歇精馏的动态累积操作方式进行了改进,提出了无返混动态累积操作,有效降低了塔顶累积罐中组分的返混,极大地缩短了操作时间,提高了间歇精馏的分离效率。白鹏等[9]在2006年提出了采用塔顶和塔中温度进行控制操作状态转换的全回流间歇精馏控制方法,并以异丙醇-正丙醇为实验物系验证了该方法的可行性,进一步提高了塔的分离效率。2011年,黄丽丽等[10]人研究发现了通过塔顶、塔中上以及塔中3个温度控制进行操作状态转换的无累积罐循环全回流间歇精馏控制方法,并以理想物系—乙醇-正丙醇混合物为分离物系进行了实验验证。结果表明,在相同条件下,三温控制方式与双温控制方式相比,前者所用操作时间短、分离效率提高。1.2 反向间歇精馏塔操作 反向间歇精馏又称为提馏式间歇精馏。1950年,Robinson和Gilliland发现此种操作的最大优点是能在塔顶冷凝器中获得高浓度组分,并简要讨论了利用正常精馏塔去除轻组分,然后利用反向间歇精馏塔去除重组分的可能性。1991年,Chiotti等[11]在准稳态的基础上建立了数学模型,利用此模型对一般间歇精馏操作和反向间歇精馏操作分离两组分混合物的过程进行了模拟计算;2008年,王超[12]使用塔身分散式加热,对热敏物系的间歇提馏过程进行了操作方式的改进,该方法通过在塔身进行加热,减少了再沸器的加热功率和时间,能有效缩短受热时间,减少热敏物质的损耗。1.3 中间罐间歇精馏塔操作 中间罐间歇精馏塔也叫复合式间歇精馏塔,被认为是常规间歇精馏塔和反向间歇精馏塔的复合体。1950年,Robinson等[13]提出了中间罐间歇精馏塔操作。2006年,Thomas A等[14]在前人研究的基础上,将中间罐间歇精馏应用于一个可逆的化学反应过程,即中间罐发生反应的半连续间歇精馏,进一步提高了精馏的分离效率。2009年,Leipold等[15]对中间储罐间歇精馏多目标的优化建立了模型,并利用进化算法求解,结果显示,中间储罐方法的经济效益更好。 1.4 多罐间歇精馏塔操作 多罐间歇精馏塔又叫多效间歇精馏塔,Hasebe和Skogestad 于1995年提出了这种新型的精馏塔。2005年,Low等[16]对多储罐操作以经济效益最大化为目标进行优化,采用自适应搜索技术,对关键设计和操作参数进行优化。结果发现,待分离混合物中组分越多,多储罐精馏塔较常规间歇塔就越高效。2008年,Mahmud 等[17]在特定产量和产品纯度基础上对多储罐间歇精馏进行了优化,对于特定的分离任务,多储罐间歇精馏塔更加节能、环保。 2 间歇精馏的模拟、优化研究 2.1 间歇精馏的数学模型 间歇精馏过程的数学模拟开始于20世纪60年代,主要包括严格模型、降阶模型、简捷模型、半严格模型。 2.1.1 严格模型 1963年,Meadows等[18]提出了第一个严格的多组元间歇精馏模型,它基于两个假设,一是各塔板上液体全混和,二是塔身绝热,恒体积持液量,忽略塔板汽相持汽量。1981年,Boston等在Meadows模型的基础上,引入了中间加料、中间换热以及汽液相侧线采出,将先前用于求解稳态精馏问题的“由内而外”技术应用到求解间歇精馏问题中来,并证明了该技术是一种有效的的方法,使模型得到进一步完善。1999年,Furlonge等人[19]提出了更为严格的数学模型,此模型与实际塔非常接近,但计算时所消耗的时间较多。2007年,美国科学研究者对严格模型做进一步研究,它可以灵活的建立单元模拟流程,也可以自动生成矢量。 2.1.2 降价模型 1983年,Cho和Joseph[20]提出了降价模型,间歇精馏分离的模拟过程中,难度较大的就是利用数学模型对多元函数进行模拟分离,而他们两个将原料组成及流量函数近似成塔的高度的连续函数,并采用多项式的形式来表示,而理论板数是离散的整数。这样,描述系统的微分方程数将大大减少。在此模型中,配置点的位置及个数直接影响结果的精确度,由于配置点的个数比精馏塔的级数少得多,再加上理论板数不再是离散的整数,又通过多组分系统的分离的间歇精馏装置应用,因此,此模型可较好的应用于填料塔。 2.1.3 简捷模型 1991年,Diwekar等[21]在恒塔顶组成和回流比不变的操作条 [收稿日期] 2012-09-18 [作者简介] 周年忠(1965-),男,高级工程师,华南农业大学兼职研究生导师,主要从事精细化工产品开发与新工艺研究。*为通讯作者。

反应精馏实验

催化反应精馏法制乙酸乙酯 精馏是化工生产中常用的分离方法。它是利用气-液两相的传质和传热来达到分离目的。对于不同的分离对象,精馏方法也回有所差异。反应就留是精馏技术中的一个特殊领域。在操作过程中,化学反应与分离同时进行,故能显著提高总体转化率,降低能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用,而且越来越显示其优越性。 (一)实验目的 1、了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程,是反应和分离过程的复合,通过实验数据和结果,了解反应精馏技术比常规反应技术在成本和操作上的优越性。 2、了解玻璃精馏塔的构造和原理,学习反应精馏玻璃塔的操作和使用,掌握反应精馏操作原理和步骤。 3、学习用反应工程原理和精馏塔原理,对精馏过程做全塔物料衡算和塔操作过程的分析。 4、了解反应精馏与常规精馏的区别,掌握反应精馏法是适宜的物系。 5、学习气相色谱的原理和使用方法,学会用气相色谱分析塔内物料的组成,了解气相色谱分析条件的选择和确定方法,并学习根据出峰情况来改变色谱条件。 6.学习用色谱分析,进行定量和定性的方法,学会求取液相分析物校正因子及计算含量的方法和步骤。了解气相色谱仪及热导池检测器的原理,了解分离条件的选择和确定。 (二)实验原理 1 反应精馏原理 反应精馏是随着精馏技术的不断发展与完善,而发展起来的一种新型分离技术。通过对精馏塔进行特殊改造或设计后,采用不同形式的催化剂,可以使某些反应在精馏塔中进行,并同时进行产物和原料的精馏分离,是精馏技术中的一个特殊领域。 在反应精馏操作过程中,由于化学反应与分离同时进行,产物通常被分离到塔顶,从而使反应平衡被不断破坏,造成反应平衡中的原料浓度相对增加,使平衡向右移动,故能显著提高反应原料的总体转化率,降低能耗。同时,由于产物与原料在反应中不断被精馏塔分离,也往往能得到较纯的产品,减少了后续分离和提纯工序的操作和能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用,而且越来越显示其优越性。 反应精馏过程不同于一般精馏,它既有精馏的物理相变之传递现象,又有物质变性的化学反应现象。两者同时存在,相互影响,使过程更加复杂。在普通的反应合成酯化、醚化、酯交换、水解等过程中,反应通常在反应釜内进行,而且随着反应的不断进行,反应原料的浓度不断降低,产物的浓度不断升高,反应速度会越来越慢。同时,反应多数是放热反应,为了控制反应温度,也需要不断地用水进行冷却,造成水的消耗。反应后的产物一般需要进行两次精馏,先把原料和产物分开,然后再次精馏提纯产品浓度。而在反应精馏过程中,由于反应发生在塔内,反应放出的热量可以作为精馏的加热源,减少了精馏的釜加热蒸汽。而在塔内进行的精馏,也可以使塔顶直接得到较高浓度的产品。由于多数反应需要在催化剂存在下进行,一般分均相催化和非均相催化反应精馏。均相催化反应精馏一般用浓硫酸等强酸做催化剂,具有使用方便等优点,但设备腐蚀严重,造成在工业应用中对设备要求高,生产成本大等缺点。非均相催化反应精馏一般采用离子交换树脂,重金属盐类和丝光沸石分子筛等固体催化剂,可以装填在塔板上或用纤维布等包裹,分段装填在精馏塔内。一般说来,反应精馏对下列两种情况特别适用: (1)可逆平衡反应。一般情况下,反应受平衡影响,转化率只能维持在平衡转化的水平;而实际反应中只能维持在低于平衡转化率的水平。因此,产物中不但含有大量过量,造成后续分离过程的操作成本提高和难度加大,而在精馏塔钟进行的酯化或醚化反应,往往因为生成物中有低沸点或高沸点物质存在,而多数会和水形成最

制备氯代环己烷的反应精馏耦合工艺研究

万方数据

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制备氯代环己烷的反应精馏耦合工艺研究 作者:徐骏, 乔旭, 崔咪芬, 汤吉海, 张进平 作者单位:南京工业大学,化学化工学院,江苏,南京,210009 刊名: 石油化工 英文刊名:PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 年,卷(期):2005,34(1) 被引用次数:10次 参考文献(4条) 1.章思规精细有机化学品技术手册 1991 2.刘琳;张亨氯代环己烷的合成[期刊论文]-氯碱工业 2000(01) 3.Taylor R;Krishna R Modelling Reactive Distillation[外文期刊] 2000(22) 4.Malone M F;Doherty M F Reactive Distillation[外文期刊] 2000(11) 本文读者也读过(8条) 1.李鑫.王日杰.杨晓霞多相催化反应精馏制备碳酸二甲酯的研究[会议论文]-2002 2.丁克鸿.程晓曦.杨树斌.缪荣荣.顾志强.Ding Kehong.Cheng Xiaoxi.Yang Shubin.Miao Rongrong.Gu Zhiqiang 光对环己烷氯化制备氯代环己烷的影响[期刊论文]-化工时刊2010,24(1) 3.田景芝.荆涛.姜虹.TIAN Jing-zhi.JING Tao.JIANG Hong固体酸催化反应精馏法合成酯的研究[期刊论文]-化学工程师2006,20(12) 4.马晓华.许振良.袁海宽渗透汽化耦合乙酸乙酯反应精馏过程的研究[会议论文]-2008 5.张永良.李满喜.陆棋.周寻利用废醋酸生产醋酸乙酯[期刊论文]-杭州化工2010,40(3) 6.刘勇晶.郭延红.高彩虹.赵海燕.LIU Yong-jing.GUO Yan-hong.GAO Cai-hong.ZHAO Hai-yan磷钨酸催化反应精馏合成乙酸乙酯的研究[期刊论文]-化学与生物工程2011,28(2) 7.袁钢.叶孔萌.吴嘉.Yuan Gang.Ye Kongmeng.Wu Jia磷钼酸/磷酸复合催化合成乙酸乙酯动力学及其缓蚀性能[期刊论文]-化学反应工程与工艺2008,24(6) 8.李柏春.张克强.杨振生.张倩瑜.娄孟坛.Li Baichun.Zhang Keqiang.Yang Zhensheng.Zhang Qianyu.Lou Mengtan反应精馏法制备高纯度醋酸甲酯[期刊论文]-石油化工2007,36(1) 引证文献(10条) 1.李建修生产氯代环己烷的工艺研究[期刊论文]-广州化工 2011(14) 2.丁克鸿.程晓曦.杨树斌.缪荣荣.顾志强光对环己烷氯化制备氯代环己烷的影响[期刊论文]-化工时刊 2010(1) 3.程晓曦.丁克鸿.顾克军.顾志强二氯环己烷的一种综合利用方法[期刊论文]-氯碱工业 2010(3) 4.刘彬彬.汤吉海.乔旭.崔咪芬新型反应精馏集成过程与传统反应精馏过程的比较[期刊论文]-南京工业大学学报(自然科学版) 2008(5) 5.柏杨进.薄翠梅.丁良辉.乔旭.张公民运用HYSYS对背包式反应精馏过程控制的仿真[期刊论文]-化工自动化及仪表 2011(6) 6.徐骏.乔旭.崔咪芬.汤吉海.张进平环己烷直接氯化制取氯代环己烷反应过程分析[期刊论文]-过程工程学报2005(6) 7.吴济民.李建修.唐皓玮.任保增氯代环己烷绿色合成工艺的研究[期刊论文]-化学世界 2012(8) 8.周娇.汤吉海.乔旭.崔咪芬背包式反应器与精馏塔耦合合成醋酸甲酯的模拟[期刊论文]-南京工业大学学报(自然科学版) 2006(5)

Aspen plus模拟精馏塔说明书

Aspen plus模拟精馏塔说明书 一、设计题目 根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔: 生产能力:100000吨精甲醇/年;原料组成:甲醇70%w,水28.5%w,丙醇1.5%w;产品组成:甲醇≥99.9%w;废水组成:水≥99.5%w;进料温度:323.15K;全塔压降:0.011MPa;所有塔板Murphree 效率0.35。 二、设计要求 对精馏塔进行详细设计,给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图,并写出设计说明。 (1).进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量; (2).全塔总塔板数N;最佳加料板位置N F;最佳侧线出料位置N P; (3).回流比R; (4).冷凝器和再沸器温度、热负荷; (5).塔内构件塔板或填料的设计。 三、分析及模拟流程 1.物料衡算(手算) 目的:求解 Aspen 简捷设计模拟的输入条件。 内容: (1)生产能力:一年按8000 hr计算,进料流量为 100000/(8000*0.7)=17.86 t/hr。 (2)原料、塔顶与塔底的组成(题中已给出): 原料组成:甲醇70%w,水28.5%w,丙醇1.5%w; 产品:甲醇≥99.9%w;废水组成:水≥99.5%w。 (3).温度及压降: 进料温度:323.15K;全塔压降:0.011MPa; 所有塔板Murphree 效率0.35。 2.用简捷模块(DSTWU)进行设计计算 目的:对精馏塔进行简捷计算,根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比、最小理论板数、理论板数和加料板位置。 3.灵敏度分析 目的:研究回流比与塔径的关系(N T-R),确定合适的回流比与塔板数;

SG-HC23 反应精馏实验装置

SG-HC23 反应精馏实验装置 技术指标说明 装置特点1.利用本装置,可以实现普通精馏操作,也可实现反应精馏;既可实现连续操作,又可进行间歇操作;既可采用分相回流,又可采用混相回流。 2.反应精馏既服从质量作用定律又服从相平衡规律,适于进行可

逆平衡反应和异构体的分离。实验体系为乙酸乙酯的制备。在塔身上部某位置加入带有酸催化剂的醋酸,塔身下部某位置加入乙醇。 3.玻璃塔外壁采用透明导电膜保温抵抗热损失,塔内可装填不同的填料。 4.塔体留有侧线进、出口,可供进、出料和取样、测温用。 5.集约化控制,智能化测、控温,操作方便易行。 装置功能1、熟悉精馏单元操作过程的设备与流程。 2、掌握反应精馏的原理及操作。 3、学习精馏塔效率的测定方法。 主要配置玻璃精馏塔、冷凝器、再沸器、预热器、蠕动泵、温度控制仪、温度显示仪、流量计、不锈钢框架、控制屏。 公用设施水:装置需冷却水,自带和自来水管相连的接口。自来水通过装置接口进入塔顶的冷凝器后排出。 液:装置自带玻璃高位槽。实验时经流量计进入精馏塔釜。电:电压AC220V,功率2KW,标准单相三线制。 技术参数1、精馏塔塔径φ25mm,塔高1400mm,材质为玻璃塔结构,塔内填装φ3x 3 mm不锈钢θ网环型填料。塔釜为三口烧瓶,容积1000ml,塔外壁镀有金属保温膜,通电加热保温,功率:300W。 2、塔釜加热:塔釜置于1000W电热包中。采用电压控制器控制釜温。 3、250ml高位玻璃加料瓶,LZB--2转子流量计:流量范围1.6~16ml/min ,数量2套。 4、温度控制及仪表:3个数显温度控制仪,量程:0-150℃;温度误差≤2℃。 5、塔顶冷凝器为蛇管冷凝器,塔顶冷凝液体的回流采用摆动式回流比控制器操作。此控制系统由塔头上摆锤、电磁铁线圈、回流比计数器等仪表组成。 6、各项操作及温度、回流比、流量的显示、调节、控制全在控制屏面板进行。 7、框架为304不锈钢材质,结构紧凑,外形美观,流程简单、操作方便。 8、外形尺寸:1200×500×2200mm(长×宽×高),外形为可移动式设计,带3寸双刹车轮。 测控组成变量检测机构显示机构执行机构流量转子流量计转子流量计手动调节 回流比回流比继电器回流比控制显示仪回流比控制显示仪 塔节温度PT100铂电阻数字温度仪表无 塔顶温度PT100铂电阻数字温度仪表无 塔釜温度PT100铂电阻数字温度控制仪固态调压模块SG-HC23/II反应精馏实验装置

基于脱丙烷塔的精馏塔建模及稳态仿真

化工动态建模报告 题目:基于脱丙烷塔的精馏塔建模及稳态仿真姓名: 赵东 学号:2011200832 班级:信研1102

目录 一、背景介绍 (3) 1、课题背景 (3) 2、气分脱丙烷装置介绍 (3) 二、模型分析 (5) 1、建模方法 (5) 2、机理分析 (5) 三、模型建立 (7) 1、参数整理 (7) 2、逐板递推计算公式 (8) 四、仿真实验 (10) 1、仿真界面 (10) 2、仿真验证 (12) 2.1、脱丙烷塔的仿真检验 (12) 2.2、其它模型工况参数检验 (16) 参考文献 (18) 附录程序 (19)

一、背景介绍 1、课题背景 精馏塔作为化工流程中最重要的设备之一,一直是人们研究的热点。而一套好的精馏塔模型,可以给我们的研究和控制带来很多便利。本课题基于气分脱丙烷过程,研究学习了脱丙烷塔的模型建立,用脱丙烷过程中实际工况数据加以验证。此外,基于此模型还编制了一个精馏塔稳态仿真的MATLAB界面,适用于其它相似的分离过程,达到方便且快捷仿真的目的。 2、气分脱丙烷装置介绍 气体分馏装置是以催化裂化装置所产液化气经脱硫、脱硫醇后作为原料,主要生产精丙烯,再作为聚丙烯装置的原料。丙烷馏分可作为工业丙烷或与碳四混合后作为民用液化气。 脱除硫化氢和硫醇的催化液化气进入装置,经凝聚脱水器脱除游离水后进入脱丙烷塔进料罐,液化气通过脱丙烷塔进料泵从进料罐抽出,经原料—碳四换热器换热后,再经脱丙烷塔进料加热器加热,以泡点状态进入脱丙烷塔的进料塔板。 脱丙烷塔采用了69层高效浮阀塔。塔顶蒸出的碳二、碳三馏分经脱丙烷塔顶冷凝器冷凝冷却后进入脱丙烷塔顶回流罐,冷凝液自脱丙烷塔顶回流罐抽出,一部分用脱丙烷塔顶回流泵送入塔顶第69层塔板上作为塔顶回流,另一部分用脱乙烷塔进料泵抽出作为进料。脱丙烷塔底再沸器热源为中压蒸汽。塔底碳四采出馏分经于原料换热后,再经碳四馏分冷却器冷却后送至液化气罐区。如图1.1[1]。

反应精馏法制乙酸乙酯

实验七反应精馏法制乙酸乙酯 一、实验目的 1. 了解反应精馏与普通精馏的区别。 2. 了解反应精馏是一个既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。 3. 掌握反应精馏的实验操作。 4. 学习进行全塔物料衡算的计算方法。 5. 学会分析塔内物料组成。 二、实验原理 反应精馏是精馏技术中的一个特殊领域。与一般精馏不同,它是将化学反应和分离过程结合在一个装置内同时完成的操作过程。反应精馏能显著提高原料总体转化率和降低生产能耗。反应精馏在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中已得到广泛应用,且越来越显示其优越性。由于该过程既有精馏的物理相变的传递现象,又有物质变化的化学反应现象,两者同时存在,相互影响,致使反应精馏过程十分复杂。 反应精馏的特点是: (1)可以大大简化制备化工产品的工艺流程; (2)对放热反应能提高有效能量的利用率; (3)因能及时将产物从体系中分离出来,故可提高可逆反应的平衡转化率,而且可抑制某些反应体系的副反应; (4)可采用低浓度原料进行反应; (5)因体系中有反应物的存在,故能改变精馏系统各组分的相对挥发度,可实现沸点相近或具有共沸组成的混合物的完全分离。

反应精馏对下列两种情况特别适用:(1)可逆平衡反应。这种反应因受平衡影响,转化率只能维持在平衡转化的水平;如果生成物中有低沸点或高沸点物质存在,则在同时进行的精馏过程中可使其连续地从系统中排出,使平衡转化率大大提高。(2)异构体混合物分离。由于异构体的沸点接近,仅用普通精馏方法不易分离提纯,若在异构体混合物中加入某一种物质能与某一异构体发生化学反应并能生成与原物质沸点不同的新物质,这时可使异构体得以分离。 对于作为可逆反应的醇酸酯化反应来说,若无催化剂存在,反应速度非常缓慢,即使采用反应精馏操作也达不到高效分离的目的。酯化反应常用的催化剂是硫酸,反应速度随硫酸浓度的增高而加快,其质量百分数为0.2%~1.0%,它的优点是催化作用不受塔内温度限制,全塔和塔釜都能进行催化反应。此外,离子交换树脂、重金属盐类和丝光沸石分子筛等固体也是可用的催化剂。但使用固体催化剂需要一个最适宜的反应温度,精馏塔由于存在温度梯度难以满足这一条件,故很难实现过程的最佳化。本实验是以乙酸和乙醇为原料,在硫酸催化剂的作用下生成乙酸乙酯。其化学反应方程式为: CH3COOH+C2H5OH===CH3COOC2H5+H2O 实验中原料的进料方式有两种:一种是直接从塔釜进料;另一种是在塔的某处进料。从操作方式看前者有间歇和连续式两种;而后者则只有连续式。 塔釜进料的间歇操作方式是将原料一次性加入到塔釜内,而从塔顶采集产品,此时塔釜作为反应器,塔体只起精馏分离的作用。塔釜进料的连续操作方式是将一部分原料加入到塔釜内,也是从塔顶采集产品。当可以从塔顶采出产品后,就连续地将醇酸混合原料加入到塔釜内,此时塔釜仍作为反应器,塔体也只起到精馏分离作用。连续操作和间歇操作相比,提高了生产能力。这两种操作方式的生产能力均较小。

一种间歇精馏连续化的工艺

万方数据

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一种间歇精馏连续化的工艺 作者:梁坤, Liang Kun 作者单位:茂名市安全生产监督管理局,广东,茂名,525000 刊名: 广东化工 英文刊名:GUANGDONG CHEMICAL INDUSTRY 年,卷(期):2010,37(7) 被引用次数:0次 参考文献(3条) 1.黄少烈.邹华生化工原理 2006 2.钟理.伍钦.曾朝霞化工原理 2008 3.上海化工学院基础化学工程 1978 相似文献(7条) 1.期刊论文黄振旭.安明对苯酐间歇精馏装置的改进-河南化工2010,27(15) 针对当前苯酐间歇精馏装置中存在的主要工艺问题,通过改造设备和改变操作方法,可连续精馏13 d,精制苯酐收率达98.8%以上,改造后的装置生产稳定,系统能耗明显下降,从而有效地降低了生产成本,减轻了熟化处理过程中废气对空气的污染,经济效益和社会效益显著,具有很好的推广应用前景. 2.期刊论文王文江.吴剑华.WANG Wen-jiang.WU Jian-hua苯胺回收装置的开发及应用-沈阳化工学院学报2005,19(2) 叙述了对原苯胺回收装置的改造,改进了原装置的间歇精馏效果,原塔顶冷凝器管程走苯胺改为壳程走苯胺,解决了氯化铝催化剂堵塔问题.改造后的装置生产稳定,产品质量良好,苯胺得到回收,环境污染问题得到明显改善. 3.学位论文胡力焦化粗苯加氢精制萃取精馏工艺优化2009 本文在分析传统焦化粗苯加氢精制萃取精馏分离工艺基础上,系统研究了萃 取精馏工艺及其节能措施。针对目前焦化粗苯加氢精制萃取精馏工艺普遍存在着 工艺能耗较高,溶剂比较大的特点。本文在原有流程的基础上,对工艺进行优化 改进,提出了加氢精制分离新工艺,筛选出适宜的混和溶剂以减少溶剂比。 在常规流程的基础上,对萃取精馏塔、苯甲苯塔采用气相进料。利用ASPEN PLUS化工模拟软件,对改造前后的工艺进行模拟计算并且对气相进料工艺中的 萃取精馏塔和苯甲苯塔的回流比、进料位置、塔顶压力、理论板数进行了灵敏度 分析,确定了最佳操作参数。将改进前后的工艺进行能耗比较,表明采用气相进 料工艺比常规工艺节能27%以上。 混和溶剂的筛选,以N-甲酰吗啉作为主溶剂,DMF或DMAC作为副溶剂 选用修正的UNIFAC热力学模型预测和汽液平衡实验相结合的方法对其进行筛 选。通过使用MATLAB数学软件编程计算,研究发现在溶剂比为3∶1的条件下 当NFM/DMF=4或5(质量比)的时候,环己烷对苯的相对挥发度大于NFM和 DMF作为单一溶剂时环己烷对苯的相对挥发度。通过汽液平衡实验,结果表明 用DMF作为助溶剂优于DMAC,并且混和溶剂存在一个最佳的溶剂比,当 NFM/DMF=4(质量比)的时候分离效果最佳。进一步研究表明,溶剂比的增加可 以增加分离效果,但是当溶剂比大于一定值后,增加幅度趋于平缓。 建立起萃取精馏装置并对筛选出的萃取剂的分离效率进行了实验验证研究, 针对回流比和溶剂进料速率两个操作参数进行研究,发现在相同的操作条件下, 以NFM/DMF=4(质量)作为溶剂,塔顶馏分中环己烷的最高含量大于NFM或 DMF作为溶剂时塔顶馏分中环己烷的含量。表明筛选出来的混和溶剂的分离效 果确实优于单一溶剂。在常规间歇精馏过程中,通过对塔顶馏分中环己烷的最高 质量分数、塔顶馏分的产量、塔顶馏分中环己烷的质量分数以及环己烷的收率的 研究,表明溶剂流率对以上各参数的影响比回流比来得大。 关键词:萃取精馏 气相进料 混和溶剂 焦化粗苯加氢精制 ASPEN PLUS 4.学位论文何桃吉乙腈—水共沸物分离的模拟与实验研究2008 在制药工业中,乙腈因其对无机以及有机化合物的优良溶解性而被广泛使用,由此而产生大量含水的乙腈废液需要进行回收。由于乙腈与水形成共沸物,普通的精馏方法无法分离这一混合物,本课题研究了采用特殊精馏方法分离乙腈一水共沸物的工艺。 课题主要利用化工过程模拟软件Aspen Plus2004对乙腈-水共沸物系的萃取精馏、变压精馏稳态过程进行了模拟。对于萃取精馏稳态过程选取乙二醇作为萃取剂,采用WILSON方程计算液相活度系数,采用理想气体状态方程预测汽相逸度系数,对塔的工艺操作参数进行了优化,结果表明产品中乙腈浓度能够达到99.9wt%;对于变压精馏稳态过程,主要研究了变压精馏低压塔进料(包括常压塔回低压塔的循环物流进料和原料进料)位置,温度对分离过程的影响,得到了优化的工艺操作参数,产品中乙腈浓度能够达到99.9 wt%。 通过间歇精馏实验研究了乙腈-水共沸物的变压精馏以及加盐变压精馏分离过程。实验结果与模拟结果较为吻合,加盐变压精馏在常压塔回低压塔的循环物流进料中NaI试剂浓度达到0.2g/ml时,塔顶馏出液中乙腈含量差值可以增大到7.71 wt%,总能耗仅为原来的44.95%,对于同一生产装置原料处理能力提高70.26%。 通过模拟以及实验研究表明,加盐变压精馏技术能够有效解决变压精馏分离乙腈-水共沸体系时存在的塔间循环量大,处理量小,能耗高的问题,与萃取精馏的总能耗大体相当,可用于改造现有生产装置,或者直接应用于生产设计中。 5.学位论文石雪DMC生产过程自动控制系统2007 碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate,简称DMC)是近年来颇受重视的新型化工产品.它是无色透明液体,熔点4℃,沸点90.3℃,能以任意比例与醇、酮、酯等有机熔济混合,欧洲在1992年把它列为无毒化学品.DMC具有很好的反应活性,可取代剧毒的光气作羰基化剂,代替硫酸二甲酯(.DMS)作甲基化剂.因此它作为绿色中间体,对环保有着特殊的意义,被誉为有机合成中的新基石.

采用CHEMCAD进行精馏塔模拟和设计

任务1 精馏设计与严格模拟 知识目标:理解轻、重关键组分的概念,理解回流比的概念,理解严格精馏的操作条件的合理组合,理解灵敏度分析的概念,理解精馏从简捷设计到严格模拟,再到尺寸设计的过程。 技能目标:掌握简捷精馏设计中对轻、重关键组分的设定,掌握严格精馏的操作条件的设定,使用灵敏度分析来优化严格精馏的设计,能使用CHEMCAD进行精馏的简捷设计、严格模拟和尺寸设计。 一、采用ChemCAD进行精馏塔简捷设计计算 精馏设计采用芬斯克-恩特伍德-吉利兰-Kirkbride公式(Fenske-Underwood-Gilli la-nd-Kirkbride),芬斯克公式求解精馏塔的最少理论塔板数;恩特伍德公式求解最小回流比;吉利兰计算实际回流比及其对应的塔板数;Kirkbride公式计算适宜的进料板位置,芬斯克公式也可以求解适宜的进料板位置。 例5-1-1使用简捷法设计一个脱乙烷塔,从含有6个轻烃的混合物中回收乙烷,进料组成mol%:甲烷 5,乙烷 35,丙烯 15,丙烷 20,异丁烷 10,正丁烷 15;进料状态为饱和液相,压力为2.736MPa。对产物分离要求见设计条件表。①求该塔的最小回流比,所需最少理论板数;②当实际回流比为最小回流比的1.25倍即R/R m=1.25时,该塔的实际塔板数和进料位置。 表5-1-1 脱乙烷塔的设计条件 设计的分离要求 馏出液中C2H6的回收率馏出液中C3H6的回收率0.915 0.063 解题步骤: 步骤1:新建文件名“简捷设计”; 步骤2:建立流程图,精馏塔用简捷精馏塔(shortcut column )的图标;流程如图5-1-1。 步骤3:选择流程的单位:点击“格式及单位制”菜单按钮,在其下拉菜单中选择“工程单位…”命令,以国际单位制为主,选择符合题意的单位(mol,K,MPa)。 步骤4:点击菜单按纽“热力学及物化性质”,在其下拉菜单中点击“选择组分…”命令,然后依次将组分甲烷(Methane或CH4)选中加入,将组分乙烷(Ethane或C2H6)选中加入,将组分丙烯(propene 或C3H6)丙烷(Propane和C3H8)选中加入,将组分异丁烷(i-butane 或i-C4H10)选中加入,将组分正丁烷(n-butane或n-C4H10)选中加入。“OK”,软件弹出建议的K值与H值的方法(K=SRK,H=SRK),就采用系统提示的K值方法; 步骤5:双击“物料 1”,在弹出的编辑物料信息窗口(如图5-1-2所示)的“压力 MPa”文本框中填入压力值2.736,在“气相分率”文本框填入数值0;各组分摩尔流量按题意填入即可,点击该窗口左上方的按钮“闪蒸”,软件算出温度和焓,点击“确定”;

间歇精馏讲义

3.4.1 间歇精馏工艺 一、间歇精馏流程 间歇精馏的一个操作周期: 加料、平衡(全回流),第一产品采出、中间馏分采出、第二产品采出等等,釜液排放和塔的清洗。 图3-42 典型的工业间歇精馏装置 间歇精馏塔的形式: ?①常规间歇精馏塔也称精馏式间歇精馏塔(图3-43 )。 ?②提馏式间歇精馏塔(图3-44 )。 ?③带有中间贮罐的间歇精馏塔或称复杂间歇精馏塔(图3-45 )。

图3-43 精馏式图3-44 提馏式图3-45 带有中间贮罐的间歇精馏塔 ?④其他类型的间歇精馏塔(图3-46 )。 图3-46 其他间歇精馏塔 (a) 双回流罐型; (b) 双加热釜型; (c) 双塔共用加热釜型 二、间歇精馏过程分析 不同回流方式: 1)恒回流比操作 回流比保持不变,而馏出物的浓度和流率随时间变化,产品组成为馏出时间内的平均组成。多元物系的间歇精馏,馏出不同的产品可采用不同的恒回流比,整个过程为分段恒回流。 2)恒塔顶浓度操作 回流比随过程的持续进行而逐渐增大,从而使塔顶馏出物的组成维持恒定。 不同精馏模式的能耗比较: 连续精馏模式最节能,随馏出量的增加,连续精馏能耗线性增加,而间歇精馏的能耗则急剧增大,特别当要求易挥发组分全部蒸出时,间歇精馏能耗太大,不能采用。间歇精馏中的恒馏出液浓度比恒回流比操作能耗低,对于高纯度精馏这种差别更甚。 各种参数对间歇精馏操作的影响: 1)持液量 塔内持液有如下三点影响: ?①沿塔身建立浓度梯度需要一定时间,即需要一定的开工时间,持液量越

大,开工时间越长; ?②分离难度加大。精馏过程开始馏出产品时,塔顶、塔身持液占有浓缩的易挥发组分,使釜液浓度比无持液情况降低,因此获得同样纯度产品所需浓缩倍数增加,分离难度加大; ?③延缓塔内浓度变化,有利于分离;但当间歇精馏过程进行到过渡馏分阶段后期,即将馏出下一合格产品时,持液的惯性作用而不断吐出残余的前一组分(即为该产品的易挥发杂质),而使馏出物呈现轻杂质的“拖尾”现象, 增加了过渡馏分的数量,减小了产品收率。 2)回流比和平衡级数 回流比越高,平衡级数越大,过渡区越小,分离效果越好。当平衡级数大到一定数目后,平衡级数对过渡区的影响不再明显,此时最有效的方法是增加回流比。 3)操作压力 操作压力取决于欲分离物系各组分的沸点和沸点范围。沸点范围较窄的物系宜采用恒定操作压力;沸点适中物系宜采用常压操作;沸点高或易分解的物系宜采用减压操作。

aspenplus模拟精馏塔说明书

Aspen plus 模拟精馏塔说明书 一、设计题目根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔: 生产能力:100000吨精甲醇/年;原料组成:甲醇70%w, 水%w,丙醇%w;产品组成:甲醇≥%w;废水组成:水≥%w;进料温度:;全塔压降:;所有塔板Murphree 效率。 二、设计要求对精馏塔进行详细设计,给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图,并写出设计说明。 (1) . 进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量; (2) . 全塔总塔板数N;最佳加料板位置N F;最佳侧线出料位置N P; (3) . 回流比R; (4) . 冷凝器和再沸器温度、热负荷; (5) . 塔内构件塔板或填料的设计。 三、分析及模拟流程 1. 物料衡算(手算) 目的: 求解Aspen 简捷设计模拟的输入条件。 内容: (1) 生产能力: 一年按8000 hr 计算,进料流量为100000/(8000*= t/hr 。 (2) 原料、塔顶与塔底的组成(题中已给出) :原料组成:甲醇70%w,水%w,丙醇%w;产品: 甲醇≥%w;废水组成:水≥%w。(3) . 温度及压降:进料温度:;全塔压降:;所有塔板Murphree 效率。 2. 用简捷模块( DSTW)U进行设计计算 目的: 对精馏塔进行简捷计算,根据给定的加料条件和分离要求计 算最小回流比、最小理论板数、理论板数和加料板位置。 3. 灵敏度分析 目的: 研究回流比与塔径的关系 (N T-R),确定合适的回流比与塔板数;研究加料板位置对产品的影响,确定合适的加料板位置。 方法: 作回流比与塔径的关系曲线( N T-R),从曲线上找到期望的回流比及塔板数。 4. 用详细计算模块( RadFrac)进行计算目的: 精确计算精馏塔的分离能力和设备参数。

1间歇精馏塔的模拟

间歇精馏塔 概述信息 间歇精馏单元操作模拟一个宽范围的精馏塔实际操作过程。间歇精馏装置可以在真实的 间歇模拟模式下运行,进料填加到沉淀釜中先期蒸馏,在不同的时间从贮料塔取出产品,或在半间歇模式下在蒸馏期间进料可以被填入,并在一定的时间间隔下从精馏塔或贮料塔中提取产品。间歇精馏计算也可以是整体的进入稳态过程模拟。装置构造自动为持续流动的物流提供隐含的贮料罐,这些物流随时间变化进入间歇装置。同时由于循环操作,也考虑所有产品流(如在不同时间从贮料罐或在蒸馏时从精馏塔提出物流)的隐含罐。持续流动物流产品来自被间歇循环时间分离的产品。 热力学系统 间歇精馏的热力学系统的选择可以针对整个装置,也可以针对某一层塔板。间歇精馏也 允许使用电解质热力学方法。 详细信息 有关间歇精馏单元操作的详细信息,见PRO/II Add-On Modules User’s Guide。蒸馏器 概述信息 精馏塔单元操作可以用来模拟任何蒸馏和液-液抽提过程。液-液抽提装置在本章的 “液-液抽提精馏”部分进行叙述。一个精馏塔至少应包括一个平衡级或理论塔板。塔板应考虑与从每一塔板进入较高层塔板的蒸汽的连接问题。在精馏塔模拟中塔板的数量是不被限制的。 蒸馏器可以模拟气/液、气/液/水或气/液/液平衡过程。 进料和产品 精馏塔进料和产品是在PFT 主窗口建流程时输入的。在精馏塔主数据输入窗口单击Column Feed and Product…按钮,打开Column Feed and Product 窗口。 在此窗口中可以添加和改变进料塔板数。一个精馏塔的进料数是不限的。用单选按钮选 择进料闪蒸方式: Vapor and Liquid to be on the feed tray:此项为缺省。 Flash the feed adiabatically,vapor onto the tray above and liquid onto the tray.对于此选项,当进料塔板为精馏塔的最底层塔板时,蒸气被放在进料塔板上。 对于产品来说,产品类型、相数、塔板数的流量都在此窗口中输入。一个蒸馏塔的产品 数量是不限制的,产品从精馏塔的任何一层被提出。产品类型包括:塔顶、塔底、固定抽取率、总抽取相和假想组分。每一个精馏塔必须有一个从一号塔板流出的顶层产品以及从最高号塔板流出的底层产品。Sure,Inside-Out(IO)和Enhanced (IO)算法可以有一个出自顶层(冷凝器)的倾析水产品。Sure 算法也可以从任何塔板提取水。对于气/液/液平衡过程,从精馏塔的任何层可以提取液相。 你必须为所有固定流量提取的产品提供摩尔流量、质量和液体体积单位。还必须为顶层 和底层产品提供估计值。对全部提取的产品提供的流量均为估计值。为了更好地收敛,顶部或底层流量应尽可能地精确。你必须用Performance Specification(运行说明)顶部和底层产品设置所需的流量。 虚拟产物 虚拟产物用于设置与精馏塔内部物流相符的物流,使之能用于流程计算。在Column Feed and Product 窗口单击Pseudoproducts 按钮,出现Clumn Pseudoproduct 窗口,在此窗口中定

反应精馏

化工专业实验报告 实验名称:反应精馏法制乙酸乙酯 实验人员:聂子杨同组人:任天宇、唐剑鑫 实验地点:天大化工技术实验中心624室 实验时间:2013年5月21号 年级2010 ;专业化学工程与工艺;组号9 ;学号3010207103 指导教师:李丽 实验成绩: 天津大学化工技术实验中心印制

反应精馏法制乙酸乙酯 一.实验目的 1.了解反应精馏是既服从质量作用定律又服从相平衡规律的复杂过程。 2.掌握反应精馏的操作。 3.能进行全塔物料衡算和塔操作的过程分析。 4.了解反应精馏与常规精馏的区别。 5.学会分析塔内物料组成。 二.实验原理 1.过程原理 反应精馏是精馏技术中的一个特殊领域。在操作过程中,化学反应与分离同时进行,故能显著提高总体转化率,降低能耗。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用,而且越来越显示其优越性。 反应精馏过程不同于一般精馏,它既有精馏的物理相变之传递现象,又有物质变性的化学反应现象。二者同时存在,相互影响,使过程更加复杂。因此,反应精馏对下列两种情况特别适用:(1)可逆平衡反应。一般情况下,反应受平衡影响,转化率只能维护在平衡转化的水平;但是,若生成物中有低沸点或高沸点物质存在,则精馏过程可使其连续地从系统中排出,结果超过平衡转化率,大大提高了效率。(2)异构体混合物分离。通常因它们的沸点接近,靠一般精馏方法不易分离提纯,若异构体中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质,这时可在过程中得以分离。 对醇酸酯化反应来说,适于第一种情况。但该反应若无催化剂存在,单独采用反应精馏存在也达不到高效分离的目的,这是因为反应速度非常缓慢,故一般都用催化反应方式。酸是有效的催化剂,常用硫酸。反应随酸浓度增高而加快,浓度在0.2~1.0%(wt)。此外,还可用离子交换树脂,重金属盐类和丝光沸石分子筛等固体催化剂。反应精馏的催化剂用硫酸,是由于其催化作用不受塔内温度限制,在全塔内都能进行催化反应,而应用固体催化剂则由于存在一个最适宜的温度,精馏塔本身难以达到此条件,故很难实现最佳化操作。本实验是以乙酸和乙醇为原料,在催化剂作用下生成乙酸乙酯的可逆反应。反应的方程式为: CH3COOH+C2H5OH?CH3COOC2H5+H2O 实验的进料有两种方式:一是直接从塔釜进料;另一种是在塔的某处进料。前者有间歇

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