【正文】 設(shè)計(jì)概論與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析年產(chǎn)13萬噸丁二烯的精餾工藝設(shè)計(jì) 吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Technology化工設(shè)計(jì)概論結(jié)業(yè)設(shè)計(jì)摘　　要本設(shè)計(jì)內(nèi)容是年產(chǎn)13萬噸丁二烯精餾工藝的設(shè)計(jì)，本工藝采用萃取精餾方法 %丁二烯產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)完成了整個(gè)工序的物料衡算，對脫重組分塔（T0201）進(jìn)行了嚴(yán)格的設(shè)備計(jì)算，包括熱量衡算，泡露點(diǎn)，回流比以及理論板的計(jì)算確定了塔高、塔徑。對塔頂冷凝器進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算選型。繪制了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，設(shè)備布置圖，及管道布置圖。關(guān)鍵詞：丁二烯；精餾；工藝AbstractThis design is an annual output of 130,000 tons of butadiene distillation process design, the process method of extractive distillation using ethylene plant byproduct isolated C4 butadiene C4 distillate distillates distillation into butadiene purity greater than % products. The design is pleted the entire process of material balance, and from the reorganization of subtower (T0201) to carry out a rigorous calculation of the equipment, including the heat balance, the bubble point, reflux ratio and theoretical plate calculations to determine the tower, the tower diameter. On top of the tower carried out a detailed calculation of condenser selection. Drawn with the process control point plan, equipment layout, and piping layout.Key Words：Butadiene；distillation； process II 目　　錄摘　　要 IAbstract II第一篇 設(shè)計(jì)說明書 1 第 1 章 產(chǎn)品概述 1 性質(zhì) 1 物理性質(zhì) 1 化學(xué)性質(zhì) 1 歷史 2 工業(yè)生產(chǎn)狀況 2 丁二烯的用途 2 第 2 章 生產(chǎn)過程 2 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 2 吉林市自然條件 3 原料狀況 3 原料、輔助物料、成品的主要技術(shù)特性 3 原料規(guī)格 3 工藝條件 4 生產(chǎn)工藝 4 萃取精餾系統(tǒng) 4 水洗回收工序 6 三廢處理及防火防爆 7 三廢處理 7 防火防爆 8 第 3 章 技術(shù)指標(biāo) 8 崗位工藝指標(biāo) 8 技術(shù)指標(biāo) 12 原料指標(biāo) 12 產(chǎn)品指標(biāo) 13 公用工程指標(biāo) 13 廠區(qū)人員配置 14 第二篇 設(shè)計(jì)計(jì)算書 15 第 4 章 物料計(jì)算 15 、塔釜溫度及組成 15 用試差法求塔頂塔釜溫度及組成 16 脫重組分塔的塔頂塔釜組成 19 計(jì)算脫輕組分塔塔底組成及溫度 20 計(jì)算操作回流比 23 求泡點(diǎn)溫度 23 計(jì)算回流比R最小回流比理論板數(shù) 24 第 5 章 熱量衡算 28 操作條件 28 塔頂塔釜溫度 28 實(shí)際板數(shù)、實(shí)際進(jìn)料板位置、板效率 29 熱量衡算 29 第 6 章 塔設(shè)備計(jì)算 32 計(jì)算氣液負(fù)荷 32 下面選脫重組分塔進(jìn)行計(jì)算 35 初估塔徑D 35 溢流裝置計(jì)算 37 浮閥數(shù)的計(jì)算 38 塔板布置 39 阻力計(jì)算 40 淹塔校核 40 霧沫夾帶校正 41 塔板負(fù)荷性能圖 42 第 7 章 附屬設(shè)備的選型與計(jì)算 47 脫重組分塔塔頂冷凝器 47 計(jì)算傳熱量和對數(shù)平均溫度差 47 初步選定換熱器型號 48 傳熱器校核 49 換熱器內(nèi)動流體的流阻力 51 管程阻力 51 殼程阻力 51 選泵 52參考文獻(xiàn) 54附錄 55致　　謝 5655第一篇 設(shè)計(jì)說明書第 1 章 產(chǎn)品概述丁二烯工業(yè)上主要是1，3丁二烯,CH2＝CH—CH＝CH2，是易燃、易爆的氣體，加壓冷卻易液化。1,3丁二烯是一種簡單的共軛二烯。這是一項(xiàng)重要的工業(yè)化學(xué)品用作單體生產(chǎn)的合成橡膠。 性質(zhì) 物理性質(zhì)表11 物理性質(zhì)國標(biāo)編號21022CAS號106990中文名稱1，3丁二烯英文名稱1,3butadiene別 名聯(lián)乙烯分子式C4H6；CH2CHCHCH2觀與性狀無色無臭氣體分子量蒸汽壓℃ 閃點(diǎn)：78℃熔 點(diǎn)℃ 沸點(diǎn)：℃溶解性溶于丙酮、苯、乙酸、酯等多數(shù)有機(jī)溶劑密 度相對密度(水=1)；相對密度(空氣=1)穩(wěn)定性穩(wěn)定危險(xiǎn)標(biāo)記4(易燃?xì)怏w)主要用途用于合成橡膠ABS樹酯、酸酐等 化學(xué)性質(zhì)1,3丁二烯的雙鍵比一般的C=C雙鍵長一些,叫做共軛效應(yīng).,3丁二烯分子不受外界影響時(shí),略帶部分負(fù)電荷,而C2的電子密度相應(yīng)地降低,略帶部分正電荷,又由于C2略帶部分正電荷,要吸引電子,從二又影響到C3和C4的哌電子云,使C3略帶部分負(fù)電荷,C4略帶部分正電荷.由此可見比較共軛二烯烴比較容易發(fā)生1,2或1,4加成. 歷史1863年，法國化學(xué)家分離出一種以前未知的碳?xì)浠衔飶牧呀馕炀凭?[ 1 ]這碳?xì)浠衔锉淮_定為丁二烯在1886年后，亨利愛德華阿姆斯特朗孤立它從石油裂解產(chǎn)品。 [ 2 ] 1910年，俄羅斯化學(xué)家謝爾蓋列別杰夫聚丁二烯，并獲得了材料，橡膠類屬性。這個(gè)聚合物然而，太軟，以取代天然橡膠在許多角色，尤其是汽車輪胎。對丁二烯產(chǎn)業(yè)起源于幾年導(dǎo)致第二次世界大戰(zhàn)。許多好戰(zhàn)的國家認(rèn)識到，在發(fā)生戰(zhàn)爭，他們可以切斷橡膠園所控制的大英帝國，并設(shè)法消除他們對自然橡膠的依賴。丁二烯的生產(chǎn)與合成橡膠工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。20世紀(jì)20年代，德國開始用乙炔生產(chǎn)丁二烯，進(jìn)而生產(chǎn)了合成橡膠。第二次世界大戰(zhàn)期間，對天然橡膠的大量需求，促使人們尋求合成橡膠的單體──丁二烯的生產(chǎn)途徑。當(dāng)時(shí)，除德國采用乙炔法外，美國、蘇聯(lián)等采用乙醇法生產(chǎn)丁二烯。稍后，美國又發(fā)展了從石油出發(fā)生產(chǎn)丁二烯。到戰(zhàn)爭結(jié)束，美國年產(chǎn)丁二烯550kt,其中約60％來自石油化工。戰(zhàn)后，石油化工的發(fā)展促進(jìn)了丁二烯的生產(chǎn)。 工業(yè)生產(chǎn)狀況目前，世界丁二烯的來源主要有兩種，一種是從乙烯裂解裝置副產(chǎn)的混合C4餾分中抽提得到，這種方法價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)上占優(yōu)勢，是目前世界上丁二烯的主要來源。另一種是從煉油廠C4餾分脫氫得到，該方法只在一些丁烷、丁烯資源豐富的少數(shù)幾個(gè)國家采用。世界上從裂解C4餾分抽提丁二烯以萃取精餾法為主，根據(jù)所用溶劑的不同生產(chǎn)方法主要有乙睛法（ACN法）、二甲基甲酰胺法（DMF法）和N甲基吡咯烷酮法（NMP法）3種。吉林化學(xué)工業(yè)公司有機(jī)合成廠丁二烯車間是采用乙睛法生產(chǎn)丁二烯的，其年產(chǎn)量為4萬噸，產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)國家一級品標(biāo)準(zhǔn)。 丁二烯的用途丁二烯目前主要用于合成丁苯、順丁、丁腈、氯丁以及聚丁二烯橡膠和合成ABS、BS、SBS、MBS等樹脂，也用來生產(chǎn)環(huán)丁砜、1，4丁二醇、正辛醇、己二醇、己二腈、環(huán)辛二烯、1，5，9環(huán)十二碳三烯等有機(jī)化工產(chǎn)品。第 2 章 生產(chǎn)過程 本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想本設(shè)計(jì)以吉化公司有機(jī)合成廠丁二烯車間為基礎(chǔ)，在理論根據(jù)的基礎(chǔ)上對原本裝置進(jìn)行改進(jìn)，在經(jīng)濟(jì)合理生產(chǎn)可靠的條件下力求技術(shù)進(jìn)步，從而有效利用國家能源和資金資源。 吉林市自然條件吉林市的氣候類型屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。春季少雨干燥,夏季溫?zé)岫嘤?，秋季涼爽多晴，冬季漫長而寒冷。全區(qū)年平均氣溫3℃5℃，氣溫受地形影響，由西、西北向東、東南氣溫逐漸降低。一月份平均氣溫最低，一般在零下18℃20℃，七月平均氣溫最高，一般在21℃23℃，℃。山區(qū)無霜期120天，平原區(qū)可達(dá)130140天。全年降雨量約700毫米左右。全區(qū)日照時(shí)數(shù)24002600小時(shí)，全年總輻射量為1150千卡/平方毫米。~10cm，最大雪深度為420nm，℃，℃。 原料狀況制取丁二烯先后經(jīng)歷了酒精接觸分解、丁烯氧化脫氫和蒸汽裂解制乙烯聯(lián)產(chǎn)碳四抽提分離等三個(gè)發(fā)展時(shí)期。酒精法由于工藝落后，80年代初即被淘汰；丁烯氧化脫氫法也由于受原料制約，多數(shù)已改產(chǎn)。目前，世界丁二烯的來源主要有兩種，一種是從乙烯裂解裝置副產(chǎn)的混合C4餾分中抽提得到，這種方法價(jià)格低廉，經(jīng)濟(jì)上占優(yōu)勢，是目前世界上丁二烯的主要來源。另一種是從煉油廠C4餾分脫氫得到，該方法只在一些丁烷、丁烯資源豐富的少數(shù)幾個(gè)國家采用。 原料、輔助物料、成品的主要技術(shù)特性 原料規(guī)格表21 原料規(guī)格序號組分精餾進(jìn)料組成%（mol）1丙炔2反2丁烯31丁烯4順2丁烯51，3丁二烯61，2丁二烯7丁炔8乙烯基乙炔9正戊烷合計(jì)100 工藝條件（1）進(jìn)料組成:表22 進(jìn)料組成序號123456789組分丙烯反2丁烯1丁烯順2丁烯1,3丁二烯1,2丁二烯丁炔乙烯苯乙炔正戊烷組成（2） 塔壓 脫輕塔塔頂壓力P=590 KPa 塔釜P=630 KPa 進(jìn)料P=610 Kpa 脫重塔塔頂壓力P=400 KPa 塔釜P=450 KPa 進(jìn)料P=480 KPa （3）進(jìn)料溫度 脫重T=44 ℃ 脫輕 T=41 ℃（4) 收率 脫重塔：塔頂丁二烯收率：% 塔釜順2丁烯收率：% 脫輕塔：塔頂丙烯收率：% 塔釜丁二烯收率：% 生產(chǎn)工藝 萃取精餾系統(tǒng)碳4原料由805活836罐區(qū)經(jīng)管道送至碳4原料罐R101a/b,由FQ401計(jì)量進(jìn)入裝置原料總量，R101a/b由LIA101/102只是液位并信號報(bào)警，次罐設(shè)有以蒸汽冷凝水為熱劑的升壓器H101，通過循環(huán)加熱一部分碳4原料，由PIC105調(diào)節(jié)熱水量，是R101a/b的壓力保持一定。碳4原料由碳4原料泵B101a/b抽出，由FRC1111調(diào)節(jié)進(jìn)料量，送至碳4原料蒸發(fā)器H102的殼程，利用循環(huán)容量的熱量是碳4原料全部汽化，人后進(jìn)入丁二烯萃取精餾塔T101A第48板或39板。在碳4原料蒸發(fā)器H102的物料中加入一定量的循環(huán)溶劑以防止物料聚合。萃取劑乙睛從T101A的108板加入，乙睛加入量及溫度分別有FRC1112和TRC2142控制。丁烷