ASPENPLUS在間二甲苯～空氣二元體系露點(diǎn)溫度分析中的應(yīng)用

王玉通（南京三方化工設(shè)備監(jiān)理有限公司，江蘇南京210000）

ASPENPLUS在間二甲苯～空氣二元體系露點(diǎn)溫度分析中的應(yīng)用

王玉通（南京三方化工設(shè)備監(jiān)理有限公司，江蘇南京210000）

二甲苯是重要的化工原料，主要應(yīng)用于合成橡膠、油漆印染、合成纖維等諸多生產(chǎn)領(lǐng)域。二甲苯的排放不但危害人類(lèi)健康，也對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染，因此必須進(jìn)行回收處理。冷凝法是二甲苯回收的常見(jiàn)方法。本文基于化工模擬軟件ASPENPLUS，對(duì)間二甲苯～空氣二元體系混合物的露點(diǎn)溫度進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計(jì)算，得到了不同壓力、濃度下間二甲苯露點(diǎn)溫度的變化曲線，為冷凝法高效回收二甲苯提供了依據(jù)和參考。

ASPENPLUS；露點(diǎn)計(jì)算；物性分析

露點(diǎn)溫度是氣體多元混合體系的重要物理性質(zhì)。在化工分離設(shè)計(jì)過(guò)程中，露點(diǎn)溫度是設(shè)備設(shè)計(jì)的依據(jù)和基礎(chǔ)。只依靠化工設(shè)計(jì)手冊(cè)往往很難滿足設(shè)計(jì)要求，這就需要對(duì)一定工況下的混合氣體的物性進(jìn)行分析和計(jì)算。

ASPENPLUS是一款強(qiáng)大的化工流程模擬軟件。近年來(lái)在化工設(shè)計(jì)和流程模擬分析方面得到了廣泛的應(yīng)用。霍月洋［1］利用ASPENPLUS對(duì)氣體的溶解度進(jìn)行了分析和計(jì)算，結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好；朱巧麗［2］利用ASPENPLUS的ELECNRTL的模型建立流程，計(jì)算了三元鹽水體系的溶解度；譚鳳玉［3］等則在ASPENPLUS平臺(tái)建立了甲乙酮脫水的流程模型，對(duì)甲乙酮脫水塔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。由此可見(jiàn)，ASPENPLUS在化工模擬及物性分析上具有較高的可靠性。因此，本文選擇ASPENPLUS的PROPERTY功能，對(duì)間二甲苯～空氣二元體系的露點(diǎn)溫度進(jìn)行分析和計(jì)算，為間二甲苯冷凝器的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1　計(jì)算方法

根據(jù)實(shí)際工況選擇室溫（25°C）下間二甲苯～空氣二元體系，采用ASPENPLUSV8.0的物性分析功能，在properties選項(xiàng)下，輸入物料的組分為間二甲苯，空氣，如圖1所示。在method菜單中輸入所選擇的熱力學(xué)模型，選擇的模型為IDEAL模型。該方法包括了Raoult定律和Henry定律，適用于氣相和液相處于理想狀態(tài)的體系。在propertyset中選擇需要計(jì)算的物性為T(mén)DEW（露點(diǎn)溫度），如圖2所示，在Variable中選擇變量為體積分?jǐn)?shù)，初始溫度設(shè)置為25°C，選擇記點(diǎn)方式為RANGE，選擇體積分?jǐn)?shù)為變量，下限為0.001，上限為1。壓力分別設(shè)為1～2atm范圍內(nèi)每隔0.2atm計(jì)算一次，完成上述設(shè)定后即可開(kāi)始計(jì)算，并在RESULT中查看計(jì)算結(jié)果。

圖1　組分設(shè)定

圖2　計(jì)算物性選擇

2　結(jié)果與分析

根據(jù)ASPENPLUS的計(jì)算結(jié)果，二甲苯的露點(diǎn)溫度如表1所示。其變化趨勢(shì)如圖3所示。由圖3可以看出，間二甲苯～空氣二元體系中，間二甲苯的露點(diǎn)溫度隨壓力升高而上升，隨濃度下降而下降，濃度對(duì)露點(diǎn)溫度的影響遠(yuǎn)大于壓力對(duì)露點(diǎn)溫度的影響。特別是在濃度低于0.05時(shí)，露點(diǎn)溫度下降較為劇烈，在此濃度范圍內(nèi)，露點(diǎn)溫度受壓力影響較小。而當(dāng)體積分?jǐn)?shù)低于0.001時(shí)，露點(diǎn)溫度約在～30℃左右。此時(shí)若采用冷凝法回收空氣中的二甲苯將不具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，可以考慮改用吸附法進(jìn)行回收。（如表1所示）

表1　二甲苯露點(diǎn)溫度表（℃）

3　結(jié)語(yǔ)

（1）本文利用ASPENPLUS建立了二元混合氣體物性分析的模擬，并采用PROPERTY功能計(jì)算了間二甲苯～空氣混合氣體露點(diǎn)溫度隨濃度和壓力的變化情況，說(shuō)明ASPENPLUS可以快速有效的進(jìn)行混合氣體的物性分析，并可以預(yù)測(cè)和計(jì)算手冊(cè)中無(wú)法查到的物性數(shù)據(jù)，為工業(yè)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

（2）計(jì)算結(jié)果表明間二甲苯～空氣的混合氣體露點(diǎn)溫度隨濃度的降低而降低，隨壓力的升高而升高，但是濃度對(duì)露點(diǎn)溫

圖3　間二甲苯露點(diǎn)溫度隨壓力的變化情況

度的影響遠(yuǎn)大于壓力對(duì)露點(diǎn)溫度的影響。特別是在間二甲苯濃度較低的情況下，因壓力變化而造成露點(diǎn)溫度的變化幾乎可以忽略不計(jì)。因此在二甲苯體積濃度低于0.001的情況下，采用冷凝法進(jìn)行回收將不具有經(jīng)濟(jì)性。

［1］霍月洋，利用ASPENPLUS計(jì)算氣體物質(zhì)的溶解度，浙江化工，2015，46（4）：48～50.

［2］朱巧麗，黃雪莉，基于AspenPlus軟件模擬計(jì)算水鹽體系溶解度，計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2015，32（10）：1223～1225.

［3］譚鳳玉，岳芳華，甲乙酮脫水塔AspenPlus模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)，廣州化工，2015，43（24）：176～178.

M～xylene is a kind of important raw material in chemistry engineering which is mainly used in synthetic rubber，printing and dyeing，synthetic fiber and many other fields.However，the discharge of M～xylene without treatment is harmful to human beings and polluting the environment.So，it must be recovered and classified.Condensation is a kind of method which is used for M～xylene recovery.In this paper，the software ASPEN PLUS was used to calculate and analyze the dew point of M～xylene in the mixture of M～xylene and air.The curvature of the dew point with different pressure and volume fraction was obtained，the data provide us a base for the design of condensation.

ASPENPLUS，dewpoint，propertyanalysis