定稿-梁嘉俊-基于Aspen Plus的甲醇精馏流程的模拟与优化.docx

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计

基于AspenPlus的甲醇精馏流程的模拟与优化

摘要

甲醇作为最基本的有机物原料，是20世纪最受关注的能源之一。在当今的所有合成工艺中生产的粗甲醇都含有大量的杂质，所以关于粗甲醇的精制显得极其重要，而精制过程中的精馏过程是分开目标物与杂质的主要方法。因此，对甲醇精馏流程的模拟和优化研究十分有意义。

本设计使用AspenV9中的AspenPlus化工模拟软件对年产57万吨甲醇精馏装置进行流程的模拟与优化。最终确定使用甲醇的四塔精馏工艺，且其中的加压塔和常压塔使用双效精馏的方法，减少了公用工程的能耗。根据物质组成和工艺的特点，甲醇精馏装置流程中的预精馏塔、加压塔、常压塔和回收塔采用NRTL的活度系数模型。本设计建立了甲醇四塔精馏全过程流程模拟，最终产品符合工业甲醇中优质品的质量标准，将各模块的模拟结果与文献值进行比较，两者吻合度相符，证明本设计流程模拟结果准确可靠。

在建立甲醇精馏装置流程基础上，使用AspenPlus中的灵敏度分析工具考察了关于理论板、质量回流比、塔顶采出率、进料板数、萃取剂用量、侧线采出位置、侧线采出量等参数对分离效果的影响，并找出了最适宜的工艺参数。通过工艺参数的优化，精甲醇产品中甲醇质量分数达到99.99%，甲醇的回收率达到99%。加入双效精馏的节能工艺后，冷热公用工程用量降低了49%。

关键词：甲醇、AspenPlus、精馏、灵敏度分析、双效精馏

SimulationandOptimizationofMethanolDistillationProcessBasedonAspenPlus

Abstract

Asthemostbasicorganicmaterial，methanolisoneofthemostconcernedenergysourcesinthe20thcentury.Crudemethanolproducedinallsyntheticprocessestodaycontainsalargenumberofimpurities,sotherefiningofcrudemethanolisextremelyimportant,andthedistillationprocessintherefiningprocessisthemostimportantmethodtoseparatethetargetandimpurities.Therefore,itisofgreatsignificancetostudythesimulationandoptimizationofmethanoldistillationprocess.

ThisdesignUSESAspenPluschemicalsimulationsoftwareinAspenV9tosimulateandoptimizetheprocessofthemethanoldistillationunitwithanannualoutputof570,000tons.Finally,afour-columndistillationprocessusingmethanolwasdetermined,andthepressurizedtowerandatmosphericpressuretowerusedthedouble-effectdistillationmethod,whichreducedtheenergyconsumptionofthepublicengineering.Accordingtothematerialcompositionandprocesscharacteristics,NRTLactivitycoefficientmodelisadoptedforthepre-distillationtower，pressurizationtower,atmosphericpressuretowerandrecoverytowerintheprocessofmethanoldistillationunit.Accordingtotheaboveconditionsasthetheoreticalbasis,themethanoldistillationunitwasestablished,andthefinal