年产24万吨苯乙烯工艺模拟及优化
2023-09-12 08:09
论文总字数：17206字
摘 要
苯乙烯不仅是非常重要的有机产品，也是有机化工中较为普遍的原料之一。我国苯乙烯生产工艺方法主要以乙苯催化脱氢法为主，但此法工艺流程繁琐复杂，能源消耗非常大，而甲苯甲醇侧链烷基化法收率高、效益高，符合绿色发展战略，因而从长远来看，该法具有更大的潜力。本设计以甲苯、甲醇为原料，利用Aspen Plus化工流程软件对甲苯甲醇侧链烷基化制苯乙烯整个工艺流程进行模拟及优化，得到苯乙烯产量为23.96万吨/年，质量分数为99.8％，达到国家优等品标准。对工艺路线中塔设备进行优化，以甲苯回收塔T101为例，优化后塔板数从32降低到20，回流比从1.97降低到1.6，进料位置从7降低到4，优化出最佳分离操作参数，使设备投资成本降低，塔釜能耗降低，提高经济效益。
关键词：甲醇 苯乙烯 侧链烷基化 Aspen Plus 模拟优化
Abstract:Styrene is not only a very important organic product, but also one of the more common raw materials in organic chemical industry.The main production process of styrene in China is catalytic dehydrogenation of ethylbenzene, but the process of this method is complicated and complex, and the energy consumption is very large.The side chain alkylation method of toluene methanol has simple reaction, short process, high selectivity, high conversion rate, low production cost, and does not pollute the environment. Therefore, the method has greater potential in the long run.
This design uses toluene and methanol as raw materials and Aspen Plus chemical process software to simulate and optimize the whole process of side chain alkylation of toluene and methanol to styrene. The output of styrene is 239.6 million tons/year, and the mass fraction is 99.8%, which meets the national standard of high-grade products.Taking the toluene recovery tower T101 as an example, the number of trays was reduced from 32 to 20, the reflux ratio was reduced from 1.97 to 1.6, and the feed position was reduced from 7 to 4. The optimum separation operation parameters were optimized to reduce the equipment investment cost, reduce the energy consumption of the tower kettle and improve the economic benefits.
Key words: Methanol Styrene Side chain alkylation Aspen Plus Simulation and optimization
目录
1 前言 3
2 文献综述 4
2.1 苯乙烯的简介 4
2.2 苯乙烯的供需概况 6
2.3 苯乙烯生产工艺 8
2.4 本课题研究内容 13
3 工艺设计 14
3.1 化学反应 14
3.2 甲苯甲醇侧链烷基化反应催化机理 14
3.3 工艺流程 15
3.4 反应器选型 15
3.5 进料量计算 16
4 工艺流程模拟 18
4.1 流程图的建立 18
4.2 工艺流程模拟介绍 19
4.3 年产24万吨苯乙烯模拟结果 24
4.4 本章小结 25
5 工艺流程优化 26
5.1 甲苯回收塔T101的优化 26
5.2 甲醇回收塔T103的优化 28
5.3 苯乙烯精馏塔T102的优化 31
5.4 本章小结 33
结论 34
参考文献 35
致谢 36
1 前言
苯乙烯是一种简单的芳香烃，是有机化工的重要基础原料和产品之一，广泛应用于生产三大合成材料即合成橡胶、合成树脂及合成塑料等。
目前，世界上苯乙烯的生产方法主要有乙苯催化脱氢法、乙苯氧化脱氢法、乙苯共氧化法、甲苯甲醇侧链烷基化法等。其中，乙苯催化脱氢是目前绝大多数企业采用的主要生产方法，但乙苯脱氢法工艺流程复杂，耗能大，因而本设计项目选取收率高、效益高，符合绿色发展战略的甲苯甲醇侧链烷基化法制备苯乙烯，项目计划年产苯乙烯24万吨，通过使用Aspen Plus工艺流程模拟软件完成对生产苯乙烯整个工艺流程的模拟以及优化。
2 文献综述
2.1 苯乙烯的简介
2.1.1 苯乙烯的物理性质
苯乙烯（Styrene），别称乙烯基苯，是烯基的电子与苯环共扼的一种有机化合物，分子式为C8H8，相对分子质量为104.15，为无色透明油状液体，有芳香气味，易燃易爆，有刺激性。苯乙烯的主要物理性质见表2-1所示。
熔点 | -30.6℃ | 密度 | 0.909g/mL |
沸点 | 146℃ | 临界温度 | 369℃ |
折射率（20℃） | 1.5467 | 临界压力 | 3.81MPa |
闪点 | 31℃ | 蒸汽压（20℃） | 0.7Kpa |
燃烧热 | 4376.9 剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：17206字
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