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1、10万吨/年异丙苯 装置生产流程设计,作 者: 宋峰 郭建光 指导教师: 钱 宇 教授 陆恩锡 教授,主要内容,1. 概述 2. 技术分析 3. 流程叙述 4. 流程模拟与优化 5. 过程控制 6. 总结(主要改进之处） 7. 建议,概述,（一）异丙苯的用途 1.用作航空汽油添加剂 2.异丙苯已成为制造苯酚和丙酮的原料 （二）异丙苯的产量和市场需求 1.预计全球19952010年年均需求增长率以3.8%的速率递增,预计2010年全球异丙苯需求量为1100万吨 2.目前国外苯酚裝置規模基本在10万吨/年以上，新建裝置 多在20万吨/年以上。而中国裝置規模最大的是上海高桥石 化公司8万吨/年的苯酚
2、裝置 （三）异丙苯的合成方法 （1）均相三氯化铝法；（2）固体磷酸法 （3）沸石分子筛催化法,方法的选择,（一）方法的选择 采用沸石分子筛液相法 原因：（1）烷基化反应温度较低 （2）副产物较少 （3）生产能力大为提高,方法的选择,（二）原料及产品规格 1 .原料 工业级苯，丙稀，丙烷， 苯 含量99.5wt 水含量0.5 wt 丙稀含量99.5wt 水含量0.5 wt 丙烷含量99.5wt 水含量0.5 wt 2. 产品 异丙苯含量99.95wt 苯含量400ppmwt 其它含量0.001ppm,方法的选择,（三）设计规模和设计要求 1. 设计规模 100，000吨异丙苯/年 2. 设计要求
3、 产品异丙苯：回收率为99.8 纯度为99.95 wt,三、技术分析,（一）反应原理 C3H6 + C6H6 C9H12 （二） 反应条件 烷基化反应塔：T:130-150，P:2100-2300KPa 烷基转移塔： T:220-230，P:3500-3800 Kpa （三）反应选择性和转化率 1. 选择性 2. 转化率,技术分析,（四）系统循环结构 （五）分离工艺,四、流程叙述 10万吨/年异丙苯装置生产流程图(PFD),五、流程模拟与优化 Aspen plus 模拟流程图,流程模拟与优化 脱丙烷塔T-201操作条件确定,1.塔压力的选择 (1) 丙烷在常压下的沸点很低，所以如果选择系统压力
4、在常压下，则塔顶冷凝器很难对该产品进行冷却。所以塔压力采用加压。 (2)另一方面随着操作压力增加,精馏操作所用的蒸汽、冷却水、动力消耗也增加。 操作压力适宜范围为0.2-1MPa这里采用塔顶冷凝器压力为0.3MPa，塔顶压力为0.3 MPa，塔底压力为0.33MPa对该系统进行模拟计算,流程模拟与优化 脱丙烷塔T-201操作条件确定,（2）理论板数、进料板位置和回流比的关系,流程模拟与优化 脱丙烷塔T-201操作条件确定,（3）理论板数对分离效果的影响,流程模拟与优化 脱丙烷塔T-201操作条件确定,（4）脱丙烷塔T-201优化结果,流程模拟与优化 脱丙烷塔T-201操作条件确定,脱丙烷分离塔
5、T-201各物流模拟优化,流程模拟与优化 脱苯塔T-202操作条件确定,（1）塔压力的选择 苯在常压下的沸点是64.53，可以选择系统压力在常压下，但由于必须把轻组分从液相中分离出，否则将全部进入产品中，但又要保证产品的收率， 从资料上得到在高压下分离可以提高分离效果，所以选择300kpa作为工作压力。,流程模拟与优化 脱苯塔T-202操作条件确定,（2）理论板数、进料板位置和回流比的关系,流程模拟与优化 脱苯塔T-202操作条件确定,（3）理论板数对分离效果的影响,流程模拟与优化 脱苯塔T-202操作条件确定,（4）脱苯塔T-202优化结果,流程模拟与优化 脱苯塔T-202操作条件确定,脱苯
6、塔T-202各物流模拟优化结果,流程模拟与优化 精馏塔T-203操作条件确定,（1）理论板数、进料板位置和回流比的关系,流程模拟与优化 精馏塔T-203操作条件确定,（2）理论板数对分离效果的影响,流程模拟与优化 精馏塔T-203操作条件确定,（3）精馏塔T-203优化结果,流程模拟与优化 精馏塔T-203操作条件确定,精馏塔T-203各物流模拟优化结果,流程模拟与优化 脱二异丙苯塔T-204操作条件确定,脱二异丙苯塔T-204优化结果,流程模拟与优化 脱二异丙苯塔T-204操作条件确定,脱二异丙苯塔T-204各物流模拟优化结果,流程模拟与优化 10万吨/年异丙苯装置生产流程物料衡算,流程模拟
7、与优化 10万吨/年异丙苯装置生产流程物料衡算,五、过程控制,1. 反应进料控制 2. T-201塔底液位控制 3. T-202塔底液位控制 4. T-203塔底液位控制 5. T-204塔底液位控制 6. V-201的液位控制 7. V-202的液位控制 8. V-203的液位控制 9. V-204的液位控制 10. T-201塔的回流量控制 11. T-202塔的回流量控制 12. T-203塔的回流量控制 13. T-204塔的回流量控制,六、总结(改进之处),1.由于产品的市场需求增大，产量扩大，由原来的10,000吨/年，扩为100,000吨/年 2.使用了新型填料催化剂使反应的选择率和产率增大，从而提高了效益 3.通过对脱丙烷塔，脱苯塔，精馏塔和脱二异丙苯塔的操作条件进行优化，减少了塔的理论板数，减少了设备投资；降低了塔的回流比和操作压力，从而降低公用工程消耗和温位，进而降低操作费用 4.为了保持系统的操作稳定，加入过程控制,七、建议,1、设备尺寸计算：即根据流量、转化率、热负荷等模拟数据进行各设备尺寸计算 2、应当对系统进行换热网络优化 3、经济衡算：即可以计算一下：原料成本、设备成本、运行成本，公用工程、净利润、投资回收期等,谢谢,请提宝贵意见！,
