15万吨苯胺精馏过程模拟研究开题报告

化工与材料工程学院

毕业论文开题报告

15万吨苯胺精馏过程模拟研究 
15 million tons of anline distillation simulation
Jilin Institute of Chemical Technology
1．课题来源及选题的目的和意义
 课题的来源：假拟课题
    选题的目的及意义：
    对所要使用的模拟软件PROII熟悉、了解，掌握数据输入和查看结果的方法。了解化工热力学相关知识，结合模拟软件，掌握热力学方程的选择方法，以及模拟调试的基本方法，能够建立单塔模拟模型，了解自由度概念在参数调整中的作用。根据各自己的题目，分析模拟中应使用的热力学模型，利用PRO/II软件尝试进行相关单元的建模。
      精馏操作是化工生产中能耗较大的单元操作，常规降低能耗的措旋是增加塔板、采用高效填料或塔板，提高分离效率；降低塔内操作压力，提高组分相对挥发度，从而降低回流比，达到节能的目的。增大产量的办法则一般是增大塔径，或者是提高分离效率而降低回疽比。这都需要付出较高的投资费用。而对精馏单元操作加以优化，也有可能达到此目的，而且投资小见效快、经济效益显著。
应用该模拟系统，依据实际操作数据进行模拟计算，当原料的质量指标、原料价格、冷却水、蒸汽价格等经济技术指标发生变化时，可以自动调整并确定苯胺精馏塔的回流比、回流量等操作指标，进行最优配置。在保证产品质量指标的前提下，确定获得最佳的经济效益时的适宜操作参数，并根据模拟出的效益情况，可以确定停车再生催化剂的时间。该模拟系统以最佳经济效益为目标函数，建立苯胺精馏部分的工艺流程稳态模拟模块；编制出最优控制问题的数学描述软件，对生产过程进行最优控制、降低消耗、提高产量和产品效益，达到指导生产决策的目的。

2．本课题所涉及的内容国内外研究现状综述
 Pro/ II等是一些功能强大、运行可靠的过程模拟软件。这些软件已被世界许多著名企业，如Air Products，BASF，DuPont等使用；同时，世界许多著名高校以Pro /II等作为科研和教学的主要工具。
创新点：
石油化工中气分装置的工艺流程也主要是精馏过程，只是产品纯度要求达到聚合级，塔板数将超过200块。通Pro/II对该精馏的模拟计算，将有利于拓宽学生的知识面及培养学生的创新思维。
将计算机技术与工艺计算、工艺优化有机结合起来，培养学生较强的大型计算软件的应用能力
本课题有待解决的主要关键技术问题

课题研究的内容和实施方案
本模拟系统使用微软公司的Visual Basic语言编制接口程序；启动后自动进入模拟系统主窗口。接口程序利用ActiveX技术，使PRO—II成为自动控制服务器并被操纵，指令其进行模拟计算、实施优化程序、数据显示和输出等操作。使用自动控制服务器，必须在计算机上安装并被允许使用PRO—II软件。它的类型库是haDp．tlb，放在PRO—II用户的系统目录下。在通过Visual Basic访问PRO．II的类型库之前，必须在Visual Basic的引用项目对话框选中该类型库。虽然用户不必直接面对和使用PRO—II，但是了解其数据结构和存放位置，了解本软件所使用的PRO—II数据，是很有益处的。每个PRO—II模拟计算问题的输入和结果数据，都被放在一个村状结构里。可以将模拟系统主窗口最小化，然后，在PRO—II的用户窗口下，使用数据浏览器(Data Browser)显示所需的模拟数据；使用变量探测器(Variable ExDlorer)访问昕需的变量。变量探测器可以显示出通过自动控制窗口访问的所有变量的名字和结构=它是只读的，不能用Variable Ex—nlorer改变这些变量的值或者属性。

完成本课题的工作计划及进度安排(包括文献查阅、外文翻译、开题报告、方案设计与实现、计算与实验、论文撰写等)

设计总共16周。具体安排如下：
 2011.03.05～2011.30.16：调研、收集资料（书籍和案例）、外文翻译；
 2011.03.19～201103.23：撰写开题报告
 2011.03.26～201103.30：完成系统需求分析，画出需求分析框图和系统结构图，最后确定方案；
 201104.02～201105.18：系统的具体实现，编程；
 2011.05.21～201106.01：系统调试（包括测试）和修改；
 201106.04～2011.06.22：论文撰写、装订与提交，准备答辩。

题目：
15万吨苯胺精馏过程模拟研究
 题目来源（教师科研、实际生产、社会经济发展、模拟等）：
 教师科研及实际生产。
 苯胺，俗称阿林尼油，无色油状液体，有强烈的气味。作为有机化工的重要原料之一，它可应用于聚氨酯、橡胶助剂、农药、医药、特种纤维等领域。
 本装置采用德国最先进的绝热硝化技术，生产过程为硝酸与纯苯反应生成硝基苯，然后进行气相催化加氢反应，精制后得到产品苯胺。
 设计（论文）主要条件及技术参数：
 精馏序列
 精馏装置拟采用三塔流程，即苯胺回收塔、苯胺脱水塔、苯胺精馏塔。其中苯胺回收塔是常压塔外，其余为减压精馏塔。
 装置能力和年操作时间
 装置能力：150kt/a，操作弹性：±20%，年操作时间：8000h。
 原料条件
 温度（℃）：30、压力（绝压，bar）：3.04。组分：苯胺（wt%，70）、硝基苯（wt%，0.1）、水（wt%，29.6）、焦油（二硝基苯替代，wt%，0.3）。
 技术参数
 塔内件为304材质。苯胺回收塔塔釜排放废水中控制苯胺含量≤100ppm，苯胺脱水塔塔釜控制：苯胺≥99.4%、水≤0.05%，苯胺精馏塔塔顶控制：苯胺≥99.99%、硝基苯≤1ppm。
 公用工程规格                                                 
 蒸汽1：压力MPa（g）1.0 、蒸汽2：压力MPa（g）0.4、循环水：30-40。
 个人重点（同一大题目下有个人侧重部分时填写）：
初始精馏序列的合成
模拟模型的建立、调试、求解；
流程优化及设备计算
 设计（论文）内容及工作量：
根据技术条件、技术参数及物料性质，建立初始精馏序列。
根据工艺流程建立单元的模拟模型，进行装置基本工况的模拟计算，考察热力学方法对模拟结果的影响，分析模拟中存在的问题。
根据公用工程条件，确定各塔的操作条件。
对流程进行优化研究，计算设备尺寸。
 参考资料及参考文献目录：
宋海华，精馏模拟，天津大学出版社，2005年
傅吉全，特殊体系的相平衡和精馏模拟计算，中国石化出版社，2002年
杨祖荣，化工原理，化学工业出版社，2004年
陆美娟，张浩勤，化工原理，化学工业出版社，2006年
董新法，化工热力学，化学工业出版社，2003年
陈新志，蔡振云，胡望明，钱超，化工热力学，化学工业出版社，2009年
朱开宏，化工过程流程模拟，中国石化出版社，1993年
Warren D．Seider、J．D．Seader、Daniel R．Lewin，过程设计原理—合成、分析和评估，化学工业出版社，2002年