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芳烃抽提过程流程模拟研究

作　者: 王健
导　师: 孙津生
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 芳烃抽提 热力学模型 抽提塔 ASPEN PLUS 流程模拟
分类号: TQ202
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 445次
引　用: 3次
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内容摘要


芳烃是石油化工工业的重要基础原料。芳烃抽提工艺是采用溶剂抽提的方法将原料油中的非芳烃除去,得到浓度较高的芳烃产品。初步研究和对比发现,将目前已公开的热力学模型用于该过程的模拟时,均存在较大误差。本文采用流程模拟软件ASPEN PLUS,利用UNIFAC官能团法对照已公开发表的现场数据,对用于描述抽提过程的热力学模型进行修改,从而实现了对芳烃抽提工艺流程的准确模拟。芳烃抽提体系含有溶剂环丁砜和水,非理想性很强,该状况对全流程的计算机模拟造成了很大困难。通过对各塔的初步模拟可以看出,Aspen Plus提供的模型的内部参数群对环丁砜和芳烃体系非理想性描述不准确。只有现场多元气液平衡数据才能作为计算依据,但大部分此类数据没有公开发表。此时软件现有热力学模型合理选用或可用性验证成为本项研究进展下去的关键问题。通过参照已有数据以及根据UNFIC官能团法及部分文献,对气液平衡数据进行了估算。本文针对流程中模块的特点分别使用不同的热力学模型进行筛选,最终确定抽提塔和抽余油水洗塔使用根据工艺包数据修改后的UNIQUAC模型;提馏塔使用GRAYSON模型;水汽提塔使用WILS-RK模型;回收塔使用NRTL-RK模型;由于换热器和混合器这些模块的条件和其相关的塔比较接近,所以采用相近原则选择模型,所得结果十分理想。利用本文的研究成果,对于指定进料条件的芳烃抽提工艺流程可以作为工艺软件包来使用。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 文献综述  8-27
  1.1 芳烃工业发展现状及前景  8-9
  1.2 芳烃的分离工艺  9-12
    1.2.1 溶剂抽提  10
    1.2.2 精馏和抽提精馏  10-11
    1.2.3 结晶分离  11
    1.2.4 模拟移动床吸附分离  11-12
    1.2.5 其他分离技术  12
  1.3 芳烃的溶剂抽提法  12-19
    1.3.1 芳烃抽提原理  12-13
    1.3.2 芳烃抽提方法  13-17
      1.3.2.1 Udex法  13-15
      1.3.2.2 Sulfolane法  15
      1.3.2.3 Arosolvan法  15-16
      1.3.2.4 IFP法  16-17
      1.3.2.5 Formex法  17
    1.3.3 芳烃溶剂抽提方法比较  17-19
      1.3.3.1 抽提溶剂溶解力及选择性比较  18
      1.3.3.2 抽提溶剂密度与比热容比较  18-19
      1.3.3.3 抽提溶剂综合比较  19
  1.4 化工流程模拟技术的发展  19-25
    1.4.1 内容与作用  20-21
    1.4.2 基本问题  21
    1.4.3 数学方法  21-23
    1.4.4 发展趋势  23-25
  1.5 芳烃抽提工艺的计算机模拟  25-27
第二章 芳烃抽提模拟的理论基础  27-38
  2.1 ASPEN PLUS数据库  27-28
  2.2 ASPEN PLUS单元操作模型  28-32
    2.2.1 换热器  28
    2.2.2 精馏塔  28-30
    2.2.3 抽提塔  30-32
  2.3 热力学理论模型  32-38
    2.3.1 气-液平衡计算  32-33
    2.3.2 状态方程方法  33-36
    2.3.3 活度系数方法  36-38
第三章 各塔工艺流程模拟与分析  38-73
  3.1 抽提塔工艺流程模拟与分析  38-51
    3.1.1 模拟流程的建立  38-39
    3.1.2 BLOCKS与STREAMS外界条件的选取  39-40
    3.1.3 模拟计算  40-51
      3.1.3.1 计算模型的选取  40-44
      3.1.3.2 热力学模型的修改  44-48
      3.1.3.3 工艺过程的模拟计算  48-49
      3.1.3.4 模拟计算结果分析  49-51
    3.1.4 小结  51
  3.2 抽余油水洗塔工艺流程模拟与分析  51-57
    3.2.1 模拟流程的建立  51-52
    3.2.2 BLOCKS与STREAMS外界条件的选取  52-53
    3.2.3 模拟计算  53-56
      3.2.3.1 计算模型的选取  53
      3.2.3.2 热力学模型的修改  53-54
      3.2.3.3 工艺过程的模拟计算  54
      3.2.3.4 模拟计算结果分析  54-56
    3.2.4 小结  56-57
  3.3 提馏塔工艺流程模拟与分析  57-63
    3.3.1 模拟流程的建立  57
    3.3.2 BLOCKS与STREAMS外界条件的选取  57-58
    3.3.3 模拟计算  58-63
      3.3.3.1 计算模型的选取  58-60
      3.3.3.2 工艺过程的模拟计算  60
      3.3.3.3 模拟计算结果分析  60-63
    3.3.4 小结  63
  3.4 水汽提塔工艺流程模拟与分析  63-67
    3.4.1 模拟流程的建立  63-64
    3.4.2 BLOCKS与STREAMS外界条件的选取  64
    3.4.3 模拟计算  64-67
      3.4.3.1 计算模型的选取  64-65
      3.4.3.2 工艺过程的模拟计算  65
      3.4.3.3 模拟计算结果分析  65-67
    3.4.4 小结  67
  3.5 回收塔工艺流程模拟与分析  67-73
    3.5.1 模拟流程的建立  67-68
    3.5.2 BLOCKS与STREAMS外界条件的选取  68-69
    3.5.3 模拟计算  69-72
      3.5.3.1 计算模型的选取  69
      3.5.3.2 工艺过程的模拟计算  69-70
      3.5.3.3 模拟计算结果分析  70-72
    3.5.4 小结  72-73
第四章 芳烃抽提装置全工艺过程研究  73-75
  4.1 模拟流程的建立  73
  4.2 模拟计算  73-75
    4.2.1 计算模型  74
    4.2.2 工艺过程模拟计算  74-75
第五章 结论  75-76
参考文献  76-80
发表论文情况说明  80-81
附录  81-93
致谢  93

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 一般性问题 > 化工过程
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