分壁精馏塔分离BTX工艺的计算机模拟

摘要

精馏分离是化工行业尤其是石油炼制行业中最重要的单元操作之一，在所有分离工艺中历史最悠久，技术最成熟。但是，它也是整个工艺以及化工行业中耗能最大的单元操作。随着全球能源紧张，开发新型分离技术与装置，减少精馏能耗和投资已成为化工行业中的必然趋势。
　　本文通过采用化工工艺流程模拟软件ChemCAD对苯、甲苯和二甲苯（BTX）混合物分离流程进行模拟优化和分析。对BTX混合物料分别采用分壁精馏塔和常规精馏双塔体系进行计算机稳态模拟和优化。在模拟过程中，分析优化分壁精馏塔和常规精馏塔的理论板数、进料位置、操作压力和温度、侧线采出位置、汽液相分流比等参数，确定最佳的工艺参数。分析比较两种分离技术的模拟优化结果，分壁精馏塔的再沸器负荷比常规精馏塔负荷减少27.61％，并且各产品质量均符合分离要求。通过模拟过程确定分壁精馏塔分离三组分混合物的最佳汽液分流比范围，汽相分流比为0.4-0.46，液相分流比为0.6-0.7和适合分壁精馏塔分离工艺的三组分混合物料中中间组分的比例范围0.50-0.75。同时，为了研究分壁精馏塔工艺的稳定性和操作性，还对分壁精馏塔工艺进行了动态模拟分析。
　　本文对分壁精馏塔的模拟优化研究可以为我国的分壁塔分离技术的发展应用提供一定的理论指导，同时为我国的完全热耦合理论及节能减排技术提供了新思路。

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第一章 文献综述

1.1精馏技术原理及分类

1.2精馏节能技术

1.3化工模拟软件在化工过程中的应用

1.4几种常见的化工流程模拟软件

1.5分壁精馏塔的研究进展

1.6本论文的研究课题、研究内容及研究意义

第二章 化工热力学模型的选取

2.1相平衡

2.2气液平衡关系式

2.3几种热力学模型方程的比较

第三章 常规精馏模拟研究

3.1分离序列的选取

3.2模拟过程

第四章 分壁精馏塔的简捷模拟优化

4.1分壁精馏塔模型的初步设计

4.2分壁精馏塔简捷模型的初步设计计算

4.3分壁精馏塔简捷模型的模拟优化

第五章 分壁精馏塔的严格模拟优化

5.1分壁精馏塔模型设计

5.2分壁精馏塔气液分流比的确定

5.3分壁精馏塔的理论塔板数

5.4塔板流率及组成分布

5.5分壁精馏塔工艺与常规精馏工艺模拟优化结果比较

第六章 分壁精馏塔工艺的动态模拟

6.1进料温度干扰

6.2进料流率干扰

6.3液相分流干扰

6.4汽相分流干扰

第七章 最佳进料中间组分比例研究

7.1分离指数

7.2不同甲苯组分比例研究

第八章 结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

攻读学位期间发表论文情况

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