加氢焦化甲苯精制与分子模拟对气液相平衡的研究

作     者：赵艳斌 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾爱武

授予年度：2012年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：加氢焦化甲苯 连续精馏 分子模拟 气液平衡 Monte Carlo 

摘      要：本文首先用普通精馏的方法对加氢焦化粗甲苯进行了精制。精制过程采用双塔连续精馏的实验流程，通过Aspen Plus模拟软件，运用NRTL的热力学方法对流程进行了模拟并对操作参数进行了优化，从而得到最佳模拟条件。之后依据此最优条件，运用实验室小型精馏装置进行了精馏实验。实验结果与模拟结果吻合良好，且最终得到了纯度较高的甲苯产品。 本文之后参照加氢焦化甲苯原料中所含物质，尝试采用分子模拟的方法对以一些烷烃及芳香烃所组成的一元物系与二元物系的气液相平衡关系进行了模拟预测，研究过程中均采用Gibbs系综下的Monte Carlo分子模拟方法，模拟中使用MCCCS Towhee分子模拟软件，选用了TraPPE-UA力场。纯组分的模拟采用NVT-Gibbs系综，通过模拟各物质的正色密度并估算其临界点来表征其平衡关系。在此基础之上，模拟了由烷烃-烷烃、芳香烃-芳香烃、烷烃-芳香烃构成的二元体系的气液平衡关系。二元物系的模拟采用NpT-Gibbs系综，通过模拟其P-x-y或T-x-y平衡关系来表征物系的气液平衡关系。通过将纯组分与二元组分的模拟结果与相应文献值进行比较，验证了本文中所选力场及模拟手段的模拟效果。 对于纯组分及二元组分的模拟均取得了良好的效果，从正色密度图与平衡组成相图中观察，虽然在一些组中模拟数据与文献数据存在一定偏差，但总体而言，模拟值与文献值吻合较为良好，证明了本文模拟中所采用的力场与具体模拟方法的准确性与可靠性。