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摘 要

本文将使用Aspen Plus软件的各项功能对福建联合石化的年产30万吨乙二醇项目的精制工段进行了一个模拟优化。设置了进料流量为1120kmol/hr，水395kmol/hr，乙二醇725kmol/hr，采用UNIFAC方法对精制工段的脱水塔与精制塔进行塔板数优化与进料位置的优化，得到最优塔板数为10，脱水塔最优进料位置为第5块塔板，精制塔最优进料位置为第4快塔板。对两塔进行换热网络分析，运用Aspen软件的自动优化功能，得到节能约为26%左右。最后再对精制塔进行流量的动态分析，设置在1hr时刻上升进料量，塔顶乙二醇的纯度将明显下降，4hr时刻增大进料量，塔顶纯度明显上升，由此可得在工业上需要根据实际情况严格控制进料流量，以获得最高的塔顶产出率。

关键词：Aspen Plus，乙二醇，换热，优化，动态分析

Simulation study on the optimization of ethylene oxide / ethylene glycol’s energy production plant

Abstract

This article will use the Aspen Plus software, the function of Fujian joint petrochemical an annual output of 30 million tons of ethylene glycol purification section of a simulation and optimization. Set the feed flow rate is 1120kmol/hr, water 395kmol/hr, ethylene glycol 725kmol/hr. Using the UNIFAC method of refining section dehydration tower and refining tower tray number optimization and into the optimization of the feed position, the tower plate number is 10, dehydration tower optimal into position for the 5th plate, optimization of refining tower into the position data for the 4 plate. On the two tower for heat exchanger network analysis, the use of Aspen software automatic optimization function, the energy saving is about 26%. Then the refining tower flow dynamic analysis, set to rise into the feed time of 1hr, tower of ethylene glycol purity will be significantly decreased, 4hr constantly increasing feed rate, significantly increased the purity of the top of the tower, which can have in the industry need according to the actual situation of the strict control of the feed flow rate and to obtain the highest tower output rate.

Key words: Aspen Plus, Ethylene glycol, heat transfer, optimization, dynamic analysis

目录

摘要 III

Abstract IV

目录 1

第一章 文献综述 1

1.1原料与产品介绍 1

1.1.1环氧乙烷 1

1.1.2乙二醇的简述 1

1.1.3 乙二醇的用途 2

1.2合成的工艺路线 2

1.2.1石油路线 2

1.2.2 碳一路线 3

1.3本文研究内容 3

1.4选题背景与意义 3

第二章 乙二醇反应的常规设计及模拟优化 4

2.1引言 4

2.1.1直接水合法工艺工段介绍 4

2.2应用AspenPlus进行的模拟 4

2.2.1物性方法的选择 5

2.2.2模拟过程 5

2.3AspenPlus参数模拟数据分析 7

2.4 本章小结 9

第三章 乙二醇反应的系统能量集成与优化 10

3.1引言 10

3.2夹点技术 10

3.2.1夹点技术简介 10

3.2.2夹点技术的设计原则 10

3.2.3夹点技术的应用 10

3.3环氧乙烷制备乙二醇精制工段换热网络的制作 10

3.4本章总结 13

第四章 乙二醇反应设备的动态分析 14

4.1Aspen Plus Dynamics 14

4.1.1Aspen Plus Dynamics软件操作要求 14

4.1.2Aspen Plus Dynamics简要介绍 14

4.2动态分析具体操作 14

4.2.1操作步骤 14

4.2.2图表展示 17

4.3本章总结 18

第五章 结论 19

致谢 20

参考文献 21

第一章 文献综述

1.1原料与产品介绍

本文主要介绍环氧乙烷制备乙二醇反应的工艺设计，换热网络的优化以及精制工段的动态分析，所以本文反应的原料为环氧乙烷，产品为乙二醇。

1.1.1环氧乙烷

环氧乙烷是一种紧要的产业有机类化合物，化学式是C₂H₄O₂，是一种单一的环醚，属于杂环类别的化合物是一种重要的石化产物。在低温下为无色透后率强液体，在常温下为无色带有刺激性气息的气体，气体的蒸汽压较高，30℃时可达141kpa，这种高压蒸汽压力决定了环氧乙烷熏蒸时强渗透。

环氧乙烷是继甲醛泛起以后的第二代化学消毒剂，于今为止仍为最好的冷消毒剂之一，亦然是当前四大低温灭菌技能体。分子量为44.05。其理化性质见下表

表1.1 环氧乙烷物性参数

1.1.2乙二醇的简述

乙二醇（ethylene glycol)别名“甘醇”、“1，2-亚乙基二醇”，简称EG^[33]。化学式为(HOCH₂)₂，是最单一的二元类醇^[33]。乙二醇是无色、有甜味、粘稠的液体，对动物有毒性，人类致死剂量约为1.6 g/kg。乙二醇能与乙醇/丙酮/醋酸甘油吡啶等混溶，微溶于乙醚，不溶于煤油烃及油类，可以消融氯化锌/氯化钠/碳酸钾/氯化钾/碘化钾/氢氧化钾等无机物。它能以随意率性比例与水相混溶，能大大减弱水的冰点。乙二醇物性数据表见下表：

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