Tecnología de destilación reactiva y su aplicación en la producción química
Alimentación 2-Producto de benceno 1-Producto principal Producto de metano 2-Producto principal Cumeno Producto inferior-Gas de cola
El gas superior S10 que sale del tanque es principalmente metano y etano.
Y además se condensa en dos fases.
El etano y el carbono son los componentes principales de los gases de escape y fondos.
Los alcanos y el propileno en el líquido S12 regresan al tanque de reacción.
2 Selección de métodos termodinámicos
En el software de simulación de procesos químicos PRO/II es necesario pasar
las propiedades termodinámicas del sistema y las conocidas. datos de propiedad física. La precisión de la estimación múltiple se verá directamente afectada por las características de la transferencia.
Respuesta a la precisión de los resultados de la simulación. Elegir métodos físicos apropiados
es a menudo un paso clave para determinar la precisión de los resultados de la simulación. Elegir
métodos físicos inadecuados dará como resultado resultados de cálculo incorrectos. Correcto
En la mayoría de refinerías y plantas petroquímicas, los materiales procesados son
Para sistemas de hidrocarburos y fracciones de petróleo, estos pueden contener algunos no-.
Gases de hidrocarburos como hidrógeno, aire, dióxido de carbono y óxido nítrico.
Carbón, sulfuro de hidrógeno, etc. Estas pueden considerarse sustancias no polares.
Calidad. Para sustancias no polares, se puede calcular mediante la ecuación de estado.
Calcular propiedades termodinámicas. Lugar publicado en la literatura hasta el momento
Hay cientos de ecuaciones, pero sólo una docena se utilizan comúnmente.
Solo 2~3 son los más importantes y más consistentes con este modelo.
Actualmente se utilizan diferentes métodos termodinámicos para su estimación.
211 Ecuación de estado de Soave-Redliofi-Kwong (SRK
ecuación)
Georgi Soave publicó esta ecuación en 1972,
La La fórmula de cálculo es la siguiente:
P =
Telegrafía inalámbrica
V - b
-
a (T )
V (V b)
Donde b = σ I
Xi Bi
bi = 0108664RTci /Pci
Temperatura crítica y presión crítica de Tci y componente PCI I
Fuerza
a(T)=σI
σj
XiXj(ai aj)1/2(1-Kij)
ai = aciαi
aci = 0142747 (RTci ) 2 /Pci
αi
015 = 1 mi(1-Tci
015 )
mi = 01480 11574ωI-01176ωI
2
ωωI——El coeficiente centrífugo del componente I
kij——El parámetro de interacción binaria de los componentes I y j.
La letra griega α se introdujo para mejorar la vaporización de componentes puros.
Predicción de la presión del vapor y fórmula de combinación propuesta por Kij.
Calcular A (T) para mejorar las predicciones de presión de mezclas. Fabricación
28 Aplicación de la simulación de procesos químicos en procesos de destilación y reacción
Usar la fórmula de Soave para predecir mezclas implica dos pasos: el primer paso
Primero, este El El factor de excentricidad del componente ωi es específico de cada componente.
De este modo se puede predecir con precisión la presión de vapor de los componentes.
Medición; en segundo lugar, la letra Kij es un sistema interactivo binario compuesto por I y j.
Los datos experimentales sistemáticos permiten iniciar el equilibrio de fases.
Coincidencia. Los resultados de la ejecución después de ingresar los parámetros de cada unidad y las condiciones del proceso original.
Ver Tabla 1.
La Tabla 1 selecciona los resultados de la operación de simulación de la ecuación SRK.
Nombre del fluido alimentación 1 alimentación 2 producto 1 producto 2 fondo
Transporte
kmol h-1 1300197 350 759104 403132 172147
Crudo materiales
Metano 01576 01000 01986 01000 01005.
Etano 01077 01000 010111026 01535.
Propano 01057 01000 01000 01057 01293
Butano 01009 01000 01000 01015 01030.
Acrílico 01281000 01003 01034 011136.
Cumena 010000100010001784 8107×10-6.
Benceno 01000 11000 01000 01840 01
212 Ecuación de estado de Peng-Robinson (ecuación PR)
Esta ecuación fue propuesta por Peng y Robinson en 1976.
Sal, aquí tienes otra ecuación de estado cúbica:
P =
Telegrafía inalámbrica
V - b
-
A (T)
V (V b)
donde b = σ I
西比
bi = 0107780RTci /Pci
Temperatura crítica y presión crítica de Tci y componente PCI I
Fuerza
a(T)=σI
σj
XiXj(ai aj)1/2(1-Kij)
ai = ac iαi
aci = 0145724 ( RTci ) 2 /Pci
αi
015 = 1 ni(1-Tci
015 )
ni = 01480 11574ωI-01176ωI
2
ωωI - el coeficiente centrífugo del componente I
kij - el parámetro de interacción binaria de los componentes I y j.
Sustituya el mismo modelo de operación de datos que la ecuación SRK y el resultado es
Consulte la Tabla 2.
La Tabla 2 utiliza los resultados de la simulación de la ecuación PR.
Nombre del fluido alimentación 1 alimentación 2 producto 1 producto 2 fondo
Transporte
kmol h-1 1300197 350 749125 405101 170155
Crudo materiales
Metano 01576 01000 01982 01000 01005.
Etano 01077 01000 01013 01028 01478.
Propano 01057 01000 01000 01059 01292
Butano 01009 01000 01000 01015 01029.
Acrílico 01281000 01005 01035 011195.
Cumena010000100010001780 915×10-6.
Benceno 01000 11000 01000 01830 01
Partido de identidad Benedict-Weber-Rubin-Starling
Cheng (ecuación BWRS)
Esta ecuación fue propuesto por Starling en 1973, y calcula el tipo común
:
P =ρRT (B0 RT -
A0 C0
T2 -
E0
T4 )ρ2
(BRT-
d
T
)ρ3 α( a
d
T
)ρ6
cρ3
T2 (1 rρ2 ) exp ( - rρ2)
Al manipular esta ecuación, resulta que el modelo está equivocado.
Incorrecto.
A partir de estos dos métodos se calcula la relación entre los resultados calculados y la situación real.
En comparación con el método termodinámico PR, el método termodinámico SRK está en este modelo.
El tipo se acerca más a la realidad, por eso es el preferido.
3 Optimización de procesos
Se puede modificar fácilmente mediante un software de simulación de procesos químicos.
Parámetros del proceso para obtener una mejor tecnología.
311 Cambiar la posición de alimentación de S4.
S4 es la mezcla líquida después de la condensación y evaporación instantánea del fluido mezclado inicial.
Compuestos, cambio de posición en bandejas de destilación, relación combinada
Comparar el caudal y concentración de cada producto y gas residual para obtener
punto de alimentación óptimo. Los resultados de la simulación se muestran en la Tabla 3.
Como se puede observar en la Tabla 3, según la concentración de metano en el producto y la comparación del contenido de cumeno en el gas de cola en la posición óptima de alimentación de la materia prima S4
Establecer como la cuarta capa de la bandeja de destilación.
312 Cambiar la temperatura de intercambio de calor de los intercambiadores de calor E3 y E4 después de la evaporación del amoniaco.
Después de cambiar la temperatura de intercambio de calor de los intercambiadores de calor E3 y E4, el producto
"Chemical Equipment Technology" Volumen 28, Número 4, Página 29, 2007
La Tabla 3 muestra los resultados de las operaciones de simulación utilizando la ecuación PR.
Torre de alimentación
Posición de la placa
Flujo de metano
kmol h - 1
Metano
Concentrado
Caujo de cumeno
kmol h - 1
Cumeno
Concentrado
Cumeno del gas de cola
Contenido
×10 - 6
Capa 1 74813022 98153 31519965 77178 810865
Segundo piso 74813057 98155 31611300 78138 810683.
El tercer piso 74813071 98157 31611293 78138 810557.
El cuarto piso: 74813073 98157 316129178138 810547.
74813075 98156 31611290 78137 810551 en el 5to piso.
74813074 98156 31611289 78137 810556 en el 6to piso.
74813072 98155 31611287 78137 810552
Así como el caudal y concentración de cumeno en el gas de cola que fluye hacia el tanque de reacción y el reflujo.
El caudal de retorno también cambia en consecuencia. Los resultados después de la operación se muestran en la Tabla 4.
Tabla 5, el mejor punto de control de temperatura se puede obtener mediante una comparación exhaustiva.
Tabla 4 Cambios de temperatura de intercambio de calor del intercambiador de calor E3
Temperatura
℃
Productos cumeno
Tráfico
kmol h - 1
Productos cumeno
Concentrado
Flujo de gases de escape
kmol h - 1
cumeno del gas de cola
Contenido
×10 - 6
Reflujo S12
Transporte
kmol h - 1
35 31611291 78138 17212960 810547 714290
40 31614791 79147 17710329 810236 1014540
45 31618976 80147 18019907 810753 1413566
50 31714018 81139 18413300 811881 1913543
55 31719984 82104 18710697 8 13625 2516565
60 6 82155 18912116 816035 3814790
Como se puede ver en la Tabla 4, con la temperatura de intercambio de calor del intercambiador de calor E3
A medida que aumenta la temperatura, el rendimiento y la concentración de productos de cumeno aumentan, y el gas de cola
La concentración de cumeno también aumentó , pero el cambio no fue significativo
El caudal de reflujo aumentó rápidamente y la temperatura de intercambio de calor fue de 50 °C.
Tabla 5 Cambios de temperatura de intercambio de calor del intercambiador de calor E4
Temperatura
℃
Productos cumeno
Tráfico
kmol h - 1
Productos cumeno
Concentrado
Flujo de gases de escape
kmol h - 1
cumeno del gas de cola
Contenido
×10 - 6
Reflujo S12
Transporte
kmol h - 1
- 25 31714018 81139 18413300 811881 1913543
- 28 31716092 81119 18218178 410633 3415521
- 29 31717248 81108 18119248 310836 4416888
- 30 31718947 80194 18017796 212878 6011557
- 31 31811412 80177 17 911549 16735 8319138
- 32 31815234 80158 17619915 112163 12117759
El análisis de los datos de la Tabla 5 muestra que cuanto mayor es la temperatura, mayor es la temperatura.
Sin embargo, cuanto mayor sea la concentración de cumeno en el producto, mayor será el contenido de cumeno en los gases de escape.
Cuanto mayor sea la cantidad, menor será la temperatura, menor será el concentración del producto.
Al mismo tiempo, el caudal de retorno también aumenta y la carga en la tubería de retorno también es
mayor. Por lo tanto, después de una consideración exhaustiva, se selecciona el intercambiador de calor E4 para enfriar.
La temperatura de salida es de -30 ℃.
313 Ajustar la adición de benceno
Según el contenido de propileno del líquido de fondo después de la destilación, considerar nuevamente los contenidos de propileno y benceno en el reflujo. líquido y ajuste la cantidad de benceno añadido.
Cantidad.
Como se puede ver en la Tabla 6, a medida que aumenta la materia prima benceno, la producción
La producción de propileno aumenta, pero la concentración no cambia mucho.
El contenido de propileno en el gas también aumentó. Según los datos de la Tabla 6, la cantidad de adición de benceno se controla mejor a 365 kmol/h.
Tabla 6 Ajuste de la adición de benceno
Flujo de benceno
kmol h - 1
Producto de cumeno
Tráfico
kmol h - 1
Productos cumeno
Concentrado
Flujo de gases de escape
p >kmol h - 1
cumeno del gas de cola
Contenido
×10 - 6
Reflujo S6
p>
Transporte
kmol h - 1
350 31718947 80194 18017796 212878 6011557
360 32616796 81109 17119535 215423 4910288
365 33110751 81117 16715021 216837 4411746
370 33514825 81125 16311646 218253 3919938
380 34413002 81143 4 5 311396 3216252
390 35311362 81161 14518579 314811 2616930
314 Comparación de datos antes y después de la optimización
Compara el caudal y la concentración del producto antes y después de la optimización, así como el contenido del gas tóxico cumeno en el gas de cola
Se puede observar en la Tabla 7.
Después de la optimización, la concentración de cumeno en el producto aumentó y el contenido de cumeno en los gases de escape
también se redujo por debajo del estándar especificado.
Tabla 7 Comparación de datos antes y después de la optimización
Caudal de metano
kmol h - 1
Metano
Concentrado
Caujo de cumeno
kmol h - 1
Cumeno
Concentración
Caudal del gas de cola
kmol h - 1
En el gas de cola
Contenido de cumeno
×10 - 6
Optimizar
Anterior
74813057 98155 31611300 78138 17214739 810683
Optimizar
Después...
74813073 98157 33110751 81117 16715021 216837
4 Conclusiones
(1) Se seleccionó la fórmula termodinámica que mejor se ajusta a este modelo.
Método: Optimizar el flujo del proceso.
(2) La concentración y el caudal del producto aumentan y el contenido de cumeno en el gas de cola también se controla dentro del rango especificado.
(3) Proporciona una base teórica para el control de procesos y es práctico.
Durante el proceso de producción se puede ajustar la temperatura de intercambio de calor del intercambiador de calor (E3, E4).