丙烯水合制异丙醇工艺的全流程模拟

论文摘要

本文针对丙烯气相水合制异丙醇工艺进行了全流程模拟,根据物料守恒、能量守恒、动量守恒建立该生产装置的模型,根据生产装置的实际特点和形式选择了恰当的热力学方程和计算方法,使得全流程能够稳定收敛,从而也证实了模拟及算法的准确性。并在此基础上重点对反应器和精馏序列进行了研究,通过灵敏度分析对工艺参数进行了优化,使其能更好的反映实际工况,达到更好的分离效果。丙烯水合反应器采用绝热式固定床反应器,用磷酸/硅藻土作催化剂,丙烯和水的混合物在一定的温度和压力下发生水合反应生成异丙醇及其他副产物。根据物料守恒、能量守恒建立了绝热式固定床反应器的模型,选择了适当的动力学方程和热力学性质,采用了龙格库塔法对反应器模型进行求解。异丙醇精馏序列主要包括轻组分塔、共沸塔和精馏塔。在模拟过程中采用序贯模块法,把各个子系统模型按照流程顺序连成一个整体,构成整个装置的数学模型。通过灵敏度分析对异丙醇精馏序列进行了优化,采用了最佳工艺参数,达到更好的分离效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 化工系统工程
• 1.2 化工流程模拟
• 1.2.1 稳态流程模拟
• 1.2.2 动态流程模拟
• 1.2.3 通用化工流程模拟系统
• 1.2.4 专用化工模拟系统
• 1.2.5 操作型流程模拟系统
• 1.2.6 设计型动态模拟系统
• 1.3 化工流程模拟的发展
• 1.4 流程模拟系统的组成
• 1.4.1 数学模型
• 1.4.2 物性数据
• 1.4.3 求解方法
• 1.5 化工流程模拟的基本方法
• 1.5.1 序贯模块法
• 1.5.2 联立方程法
• 1.5.3 联立模块法
• 1.6 化工流程模拟软件简介
• 1.6.1 Aspen Plus
• 1.6.2 Hysys
• 1.6.3 ProⅡ
• 第二章 异丙醇的生产技术和市场分析
• 2.1 异丙醇简介
• 2.2 异丙醇主要的生产技术
• 2.2.1 丙烯间接水合法
• 2.2.2 丙烯直接水合法
• 2.2.3 不同生产方法的比较
• 2.3 异丙醇的市场研究
• 2.3.1 国外生产及市场情况
• 2.3.2 国内生产及市场情况
• 2.4 论文选题的目的和意义
• 第三章 丙烯水合工艺系统分析
• 3.1 丙烯水合工艺
• 3.2 工艺流程图
• 3.3 原料组成
• 3.4 工艺条件和设备参数
• 3.5 丙烯水合反应方程式
• 3.6 反应动力学
• 第四章 数学模型
• 4.1 基础物性数据
• 4.2. 热力学模型
• 4.2.1 热力学模型的选择
• 4.2.2 焓模型
• 4.2.3 逸度模型
• 4.2.4 活度模型
• 4.2.5 相平衡模型
• 4.3 基本单元模型
• 4.3.1 系统平衡的基本方程
• 4.3.2 物料的加合与分割
• 4.3.3 换热器
• 4.3.4 平衡闪蒸模型
• 4.3.5 闪蒸模型求解
• 4.3.6 闪蒸模型求解程序流程图
• 第五章 反应系统求解
• 5.1 独立化学反应数分析
• 5.2 反应系统切割
• 5.3 水合反应器的数学模型
• 5.4 反应器模型求解
• 5.5 反应器模拟结果
• 第六章 异丙醇精制系统模型求解及优化
• 6.1 精馏塔模型
• 6.2 精馏塔模型求解
• 6.3 异丙醇精制系统模拟结果
• 6.4 异丙醇精制过程的优化
• 6.4.1 轻组分塔
• 6.4.2 共沸塔
• 6.4.3 异丙醇精馏塔
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的论文
• 作者和导师简介