【正文】 齊魯工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 30萬噸/年MTBE氣分裝置中 碳四碳五分離過程模擬研究 學(xué)院名稱　 化學(xué)與制藥工程學(xué)院 　　　　　專業(yè)班級(jí)　　 化工091 　　　　　學(xué)生姓名　 魏 紅 　 　　　　　導(dǎo)師姓名　 張文郁 二〇一三年五月三十日目 錄摘 要 1ABSTRACT 2第一章 概述 3 設(shè)計(jì)描述 3 MTBE綜合分析 3 MTBE簡(jiǎn)介 3 MTBE的化學(xué)性質(zhì) 3 MTBE用途 4 MTBE市場(chǎng)供需分析 4 MTBE發(fā)展預(yù)測(cè) 5 副產(chǎn)品綜合分析 7 7 7 丁烷性質(zhì) 8 8 8 9 9 10 10第二章 工藝方法確定 11 碳四碳五分離原理 11 12 12 12 脫重塔系影響因素 13 13 13 13 本設(shè)計(jì)研究方法 14 方法簡(jiǎn)述 14 Aspen Plus 總體介紹 14 Aspen Plus功能介紹 15第三章 脫重塔系計(jì)算 17 17 17，分析與計(jì)算 17 20 20 21 21 22 23 本節(jié)小結(jié) 24第四章 脫重塔計(jì)算 24 Aspen Pluse計(jì)算選擇 24 24 25 DSTWU塔模擬過程 26 26 26 DSTWU小結(jié) 32 32 32 35 塔分析 36 36 38 38 38 39 40 塔徑的確定 42 塔板數(shù)的確定 43第五章 換熱器計(jì)算 43 43 43 44 51。 54 54 浮頭式換熱器的介紹 55 換熱器的定型表達(dá) 56 各設(shè)備重要接管口口徑確定 57 管徑確定的一般要求 57 管徑的確定 57第六章 泵的計(jì)算 58 58 泵汽蝕余量的計(jì)算 58 泵的揚(yáng)程的計(jì)算 59 泵的選型 59 59第七章 物料平衡匯總表 61 物料平衡匯總表 61 61結(jié) 論 68參 考 文 獻(xiàn) 69致 謝 70附 錄 71摘 要我國(guó)煉油工藝的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是以催化裂化為主，催化裂化的副產(chǎn)物中大約有60%是碳四餾分，它的主要組分有異丁烷、正丁烷、正丁烯、異丁烯和2丁烯，其中異丁烷含量可高達(dá)34%，烯烴含量可達(dá)40%以上。近年來，隨著碳四餾分利用的研發(fā)深入和不斷發(fā)展，對(duì)催化裂化碳四餾分綜合利用烯烴后的剩余烷烴餾分進(jìn)行正、異丁烷分離，以提高碳四組分的化工利用是解決碳四出路的又一新途徑。為了更好的提高工業(yè)生產(chǎn)能力，基于投資少，能耗低，效益高的想法，本文對(duì)年產(chǎn)30萬噸丁烯異構(gòu)脫重塔系進(jìn)行模擬研究。模擬研究來自于實(shí)際生產(chǎn)MTBE過程中的脫重塔系。針對(duì)C4與C5氣體的分離塔研究，經(jīng)過物料衡算通過Aspen Plus軟件設(shè)計(jì)計(jì)算塔的各種參數(shù)，換熱器的參數(shù)并選擇合適的設(shè)備。通過精餾塔分離C4與C5組分并進(jìn)行流出物冷卻輸送，設(shè)計(jì)計(jì)算精餾塔的理論板數(shù)，回流比等，設(shè)計(jì)選擇換熱器，泵。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是C4，C5在脫重塔的分離，Aspen Plus軟件的模擬設(shè)計(jì)，塔系所用設(shè)備研究。關(guān)鍵詞：C4，C5 精餾塔 Aspen Plus模擬研究 優(yōu)化ABSTRACT The main structural characteristics of China39。s oil refining process is catalytic cracking main byproduct of catalytic cracking of about 60 percent carbon four fractions, the main ponent of isobutane, butane, butane, isobutene and 2butene, isobutane content can be as high as 34%, the olefin content of up to 40 percent. In recent years, with four carbon fraction use indepth research and evelopment and continuous development, the remaining four fractions of the catalytic cracking of carbon after the prehensive utilization of olefin alkenes fraction, isobutane separation, in order to improve chemical utilization of carbon ponents is to solve the carbon fourway out of a new way. In order to improve industrial production capacity, based on the idea of less investment, low energy consumption, high efficiency, the annual output of 300,000 tons, isobutane distillation column design. the annual output of 300000 tons of butene heterogeneous simulation studies to take off the heavy tower system In this paper.Simulation studies from the actual production to take off the heavy tower is in the process of MTBE. Study of C4 and C5 gas separation tower, through the material balance by Aspen Plus software design calculation parameters of the tower, the parameters of the heat exchanger and select the right equipment through rectifying column C4 and C5 fractions and effluent cooling conveyor, design and calculation of the rectifying column theoretical plate number, reflux ratio and so on, the design of heat exchanger, pump This design is the focus of the C4, C5 in the serious separation of tower, Aspen Plus software simulation design of the tower is a device used in researchKey words: C4, C5 ：Rectification tower ：The Aspen Plus simulation research ：optimization齊魯工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 概述 設(shè)計(jì)描述本設(shè)計(jì)是對(duì)C4綜合利用，繼30萬噸異構(gòu)化項(xiàng)目研究中脫重塔系的研究設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)針對(duì)市場(chǎng)對(duì)MTBE的巨大需求，對(duì)裂解氣進(jìn)行處理，分離C4與C5組分，為后面生產(chǎn)MTBE提供原料，順帶副產(chǎn)品正丁烷和異丁烷等。通過計(jì)算塔，換熱器，泵等設(shè)備參數(shù)，完成對(duì)C4，C5的模擬分離，達(dá)到分離要求，設(shè)計(jì)附帶工藝管道及儀表流程圖等圖紙完善設(shè)計(jì)。 MTBE綜合分析 MTBE簡(jiǎn)介MTBE（methyl tertbutyl ether），溶點(diǎn)109℃，℃，是一種無色、透明、高辛烷值的液體，具有醚樣氣味，是生產(chǎn)無鉛、高辛烷值、含氧汽油的理想調(diào)合組份，作為汽油添加劑已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)普遍使用。它不僅能有效提高汽油辛烷值，而且還能改善汽車性能，降低排氣中CO含量，同時(shí)降低汽油生產(chǎn)成本。另外，MTBE還是一種重要化工原料，如通過裂解可制備高純異丁烯。%的有機(jī)醚類。它的蒸汽比空氣重，可沿地面擴(kuò)散，與強(qiáng)氧化劑共存時(shí)可燃燒。MTBE的純度約為97%~%，分子式為：CH3OC(CH3）3，相對(duì)分子量：，CAS NO.：1634044。 MTBE的化學(xué)性質(zhì) 表11 MTBE 的化學(xué)性質(zhì)性質(zhì) 數(shù)據(jù) 性質(zhì) 數(shù)據(jù)分子式 CH4OC4H 水在MTBE中的溶解度(20176。C) g/100g 分子量 比熱容 J/(g K) 沸點(diǎn)176。C 蒸發(fā)熱 KJ/mol 熔點(diǎn)176。C △H (298K) KJ/mol (液) （氣）密度kg/m3(20176。C) S (298K) KJ/mol （液）（氣）臨界溫度176。C △G (298K) KJ/mol （液）（氣）臨界壓力KPa 3430 MTBE在水中溶解度(20176。C) g/100g 折射率(20176。C) 研究法辛烷值 117表面張力N/m2 馬達(dá)法辛烷值 101 MTBE用途 （1）MTBE（甲基叔丁基醚）作為汽油添加劑已經(jīng)在世界范圍內(nèi)普遍應(yīng)用。它不僅能有效提高汽油辛烷值，而且還能改善汽車性能，降低排氣中CO含量，同時(shí)降低汽油生產(chǎn)成本。本裝置生產(chǎn)的MTBE將全部用于汽油調(diào)和。 （2）MTBE另一個(gè)主要用途是通過將MTBE裂解生產(chǎn)純度較高的異丁烯。而高純度的異丁烯的用途也越加廣泛，用量增加迅速。1）異丁烯聚合。低分子量聚異丁烯（LPIB）由于熱穩(wěn)定性好、裂解無殘?zhí)?、耐化學(xué)品及耐候等特點(diǎn)，因而被廣泛用于潤(rùn)滑油添加劑、電絕緣材料、粘合劑、膩?zhàn)幽z以及其它高聚聚物共混改質(zhì)等領(lǐng)域。特別是近年來，隨著潤(rùn)滑油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和進(jìn)步，中分子量聚異丁烯（MPIB）的需求日趨減少，中、高檔二行程內(nèi)燃機(jī)油及其它領(lǐng)域?qū)PIB的需求量越來越大。2）以異丁烯為原料生產(chǎn)丁基橡膠。3）異丁烯水合可以合成叔丁醇；異丁烯氧化可以生成甲基丙烯醛，甲基丙烯醛氧化生成甲基丙烯酸，再和甲醇酯化生成甲基丙烯酸甲酯；異丁烯和甲醛反應(yīng)生成異戊橡膠的單體異戊二烯等。 MTBE市場(chǎng)供需分析我國(guó)MTBE處于快速增長(zhǎng)狀態(tài)，特別是我國(guó)近期推廣使用高辛烷值無鉛汽油，所用的辛烷值改進(jìn)劑主要是MTBE。因此，我國(guó)MTBE的需求量還將有所增加。隨著一些新建煉油廠的MTBE生產(chǎn)裝置投產(chǎn)，我國(guó)現(xiàn)有MTBE生產(chǎn)裝置增加到38套，總能力達(dá)234萬噸／年。我國(guó)MTBE的規(guī)模生產(chǎn)起始于20世紀(jì)80年代。隨著我國(guó)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，汽油無鉛化的呼聲不斷高漲，MTBE作為無鉛汽油添加劑日益受到重視，MTBE生產(chǎn)能力迅速增長(zhǎng)。從我國(guó)MTBE裝置的情況看，一般均采用以抽余碳四或催化裂化的碳四與甲醇為原料，經(jīng)催化反應(yīng)、精餾分離等工序生產(chǎn)。從現(xiàn)有裝置情況看，國(guó)內(nèi)的MTBE裝置絕大部分設(shè)在煉油企業(yè)中，只有茂名、燕山、揚(yáng)巴等少數(shù)企業(yè)將MTBE裝置設(shè)在化工企業(yè)中。國(guó)內(nèi)MTBE產(chǎn)品主要用于提高汽油的辛烷值。2007年我國(guó)MTBE總消費(fèi)量為170．2萬噸，主要應(yīng)用于汽油添加劑、生產(chǎn)高純度的異丁烯，繼而生產(chǎn)丁基橡膠等，另外國(guó)內(nèi)也有一些企業(yè)利用MTBE來生產(chǎn)MMA。從全球MTBE供需狀況看，雖然世界新增MTBE新增裝置不多，但由于美國(guó)近年來MTBE消費(fèi)大幅減少，使得美國(guó)MTBE過剩嚴(yán)重，未來亞洲市場(chǎng)將是美國(guó)消化其MTBE的主要市場(chǎng)，將對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的MTBE供需產(chǎn)生影響。表12 我國(guó)MTBE供需預(yù)測(cè)項(xiàng) 目2007年2010年2015年2020年能力，萬噸/年233產(chǎn)量，萬噸170表觀需求量，萬噸表面供需平衡，萬噸 MTBE發(fā)展預(yù)測(cè)由于政府的不斷努力，2000年我國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)汽油的無鉛化，北京、上海等幾大城市已經(jīng)先后出現(xiàn)地方性法規(guī)，限制低標(biāo)號(hào)汽油的使用，因此在汽油配方中使用MTBE作為抗爆劑已是大勢(shì)所趨。今后幾年MTBE需求量將有較大幅度的成長(zhǎng)。從目前掌握的情況看，相當(dāng)多的企業(yè)都在需求擴(kuò)建或新建MTBE裝置。格爾木煉油廠1萬噸/年、新疆獨(dú)山子天利高新技術(shù)股份有限公司3萬噸/年、。四川煉油廠一期工程中將新建5萬噸/年MTBE裝置，新疆吐魯番地區(qū)利用輕烴分離項(xiàng)目可生產(chǎn)異丁烷，目前正在進(jìn)行6萬噸/年MTBE裝置興建招標(biāo)。在華東地區(qū)常州化工區(qū)有意新建30萬噸MTBE裝置、蘇州市也打算