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Key words: butadiene, Aspen Plus, vapor-liquid equilibrium, process simulation, optimization
目 录
1 文献综述 1
1.1 丁二烯的消费现状及前景 .1
1.2 丁二烯的生产方法 .2 1.2.1 乙腈法 2
1.2.2 N-甲基呲咯烷酮法 4
1.2.3 二甲基甲酰胺法.4
1.3 DMF, NMP 和 ACN 三种工艺技术比较 .5
1.3.1 溶剂.5
1.3.2 技术水平.6
1.3.3 生产成本.7 1.4 工艺技术新进展 8
1.4.1 炔烃选择性加氢技术 8
1.4.2 分壁式技术 8
1.5 本课题研究的目的、意义和内容 8
2 产品市场分析和市场预测.10
2.1 市场分析.10
2.2 原料供求.10
2.3 工艺流程.10
2.4 主要技术经济指标 11
2.4.1 产品名称、品种、规格、数量11
2.4.2 水、电、汽用量12
2.4.3 “三废”排量情况12
2.4.4 定员12
2.5 结论.13
3 生产规模及产品方案. 14
3.1 平衡准则和计算方法 14
3.2 汽液相平衡数据的测定方法 . 14
3.3 实验装置及操作步骤 . 14
3.3.1 实验装置. 14
3.3.2 实验操作步骤. 15
3.4 实验试剂 . 16
3.5 分析方法 . 16
3.6 实验内容 . 18
3.6.1 废水 18
3.6.2 废气、废渣、噪声 18
3.7 实验结果 . .18
3.8 数据处理 . .18
3.9 第一萃取精馏塔的计算19
3.10 弓形降液管Wd和截面积Af22
3.11 降液管底隙高度 22
3.12 塔板布置.22
3.12.1 塔板的分布22
3.12.2 边缘区宽度的确定22
3.12.3 开孔区面积计算23
3.13 流体阻力计算.23
3.13.1 干板阻力的计算23
3.13.2 气体通过液层阻力计算23
3.13.3 液体表面张力的阻力hσ计算23
3.13.4 漏液24
3.13.5 液泛24
3.14 塔板负荷性能图.24
3.14.1 漏液线24
3.14.2 液相负荷下限线24
3.14.3 液相负荷上限线25
3.14.4 液泛线25
4 全流程模拟分析优化.27
4.1 流程描述 27
4.1.1丁二烯萃取单元27
4.1.2 丁二烯水洗精制单元流程 .27
4.1.3 抽余碳四、二聚物水洗和溶剂回收单元. 28
4.2 流程模拟及结果分析 . 28 4.2.1 丁二烯萃取单元 30
4.2.2 丁二烯水洗、精馏单元.31
4.3 流程优化综合 32
5 结论 .34致 谢.35
参考文献. 36附录37
1.5 本课题研究的目的、意义和内容
丁二烯生产技术，几十年来也一直在不断发展，不断进步。目前世界上生产丁二烯的主要方法是ACN法、DMF法和NMP法，其中ACN法中乙腈沸点较低，工艺中可不用压缩机，其电能消耗比DMF法和NMP法都低，在我国来源丰富，对C4气体的分离能力较强，工艺要求比DMF法、NMP法低，故以乙腈为萃取剂从C4中分离丁二烯特别适合我国国情，在我国许多生产丁二烯的石化企业都应用了此类装置。但同国外装置相比能耗较高仍是国内生产丁二烯的一个急需解决的问题，所以进一步改进工艺流程，提高过程的用能效率，降低生产成本，已成为企业的当务之急。
本文以某厂乙腈为溶剂的萃取精馏分离丁二烯的工艺过程为研究对象，分析此工艺过程的特点并用流程模拟软件对该工艺进行模拟，在模拟过程中对于缺少的和不匹配的组分热力学模型参数，通过相关方程预测和相平衡实验来获得；在模拟结果和实际结果吻合的基础上分析该工艺过程的组分在各塔中的分布和能耗，提出改进的节能工艺流程和通过工艺模拟计算来定量分析各个不同的节能方案以及工艺参数对工艺过程的影响，并根据模拟计算结果提出优化的操作工艺参数。