间苯二甲酸生产工艺流程模拟与优化分析综述
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TOC\o1-3\h\u11463间苯二甲酸生产工艺流程模拟与优化分析综述 1
34691.1关于AspenPlus软件 1
116551.2AspenPlus流程的建立 1
260251.2.1热力学计算模型 1
62141.2.2输入组分 2
178771.2.3单元操作模块选择 2
106581.3生产工艺流程模拟 3
170861.1.1IPA合成工段 3
194731.1.1IPA精制工段 3
29631.4全流程模拟 4
282411.4.1IPA合成反应工段 4
18491.4.2IPA精制工段 5
190161.5萃取精馏塔T0201的操作参数优化 5
92681.5.1理论塔板数的优化 5
工艺流程模拟对化工来说极其重要，而我们常用的模拟软件为AspenPlus，它是一个设计的基础，对我们的计算有很大的帮助，对后面的物料和能量衡算有很大的帮助，也为后续计算提供了数据。
在这个设计里，利用AspenPlus软件对自己的流程进行了模拟，也对每个单元操作进行了衡算。对一些设备进行优化，并得到优化的数据。
1.1关于AspenPlus软件
AspenPlus是一个大型的模拟系统，是一个可以建立工厂通用的流程的模型，对精馏和吸收有更多的应用。
1.2AspenPlus流程的建立
1.2.1热力学计算模型
AspenPlus里面有很多的物性方法，一般来说，物性选择方法与物质的非理想性有关。在这个设计里，IPA生产的原料有间二甲苯，乙酸，水，氧气等［11］，该反应中，它的气相和液相都是非理想性的，因此选用PENG-ROB热力学计算，这个物性方法在这个设计里适合使用，对各个操作很适合［12］。
1.2.2输入组分
间二甲苯氧化成IPA的组分有氧气、水。在流程模拟中，其组分如表3-1所示：
表3-1在AspenPlus中输入的组分
组分
名称
分子式
组分
名称
分子式
M-XYL-01
间二甲苯
C8H10-2
ISOPH(S)
间苯二甲酸（固）
C8H6O4-D1
OXYGE-01
氧气
O2
3-CAR-01
3-羧基苯甲醛
C8H6O3-N3
WATER
水
H2O
HYDRO-01
氢气
H2
CARBO-01
二氧化碳
CO2
M-TOL-01
间甲基苯甲酸
C8H8O2-M
ISOPH-01
间苯二甲酸
C8H6O4-D1
NITRO-01
氮气
N2
ACETI-01
醋酸
C2H4O2-1
1.2.3单元操作模块选择
单元操作模块的选择，是对工艺流程的设计有着很大作用，不同单元操作用到的模块不同，整个工艺流程中，单元操作过程有反应，吸收，精馏。因此，用到的模块有混合器，分离器，反应器，压缩机，精馏塔等设备，本设计的流程模拟模块选择如表3-2所示:
表3-2单元操作模块选择
设备位号
设备名称
Aspen模拟模块
M0101
进料混合器
Mixer
E0101
加热器
Heater
E0102
加热器
Heater
E0201
加热器
Heater
E0202
加热器
Heater
E0203
加热器
Heater
E0204
加热器
Heater
R0101
IPA氧化反应器
RStoic
R0102
IPA结晶器
Crystallizer
V0101
气液分离器
Flash1
V0202
气固分离器
Flash1
V0201
液固分离器
Filter
V0102
液固分离器
Filter
C0102
空气压缩机
Compr
T0201
精馏塔
RadFrac
1.3生产工艺流程模拟
1.1.1IPA合成工段
在AspenPlus中进行IPA氧化工段进行的模拟，氧化工段的工艺流程图如图3-1所示。
图3-1IPA粗制工段工艺流程图
原料间二甲苯、乙酸分别经预热器E0101和E102加热到180℃后，和氧气按照1:1.3:2的比例进入混合器M0101混合，混合后的混合气液进入装有醋酸钴催化剂和促进剂乙醛的间二甲苯催化氧化反应器R0101中生成IPA，反应后，IPA和其它气体先进入气液分离器V0101中，除去气体。液体流入R0102结晶器中进行结晶，结晶器的温度为25℃，操作压力为1bar。结晶后的固、液体进入真空过滤器V0102，将固体与液体分离，分离出来的液体进行回收乙酸，而固体则送入下一个工段进行精制。
1.1.1IPA精制工段
在AspenPlus内进行IPA精制工段的模拟，精制的工艺流程图如图3-2所示:
图3-2IPA精制工段工艺流程图
自上一工段送来的粗固体IPA经过预热器E0201加热后进入经混