【正文】 1 章 緒論 工業(yè)生產(chǎn)狀況 目前國內(nèi)工廠生產(chǎn)丁二烯的方法主要有三種。主要用于合成順丁橡膠 (BR)、丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠、苯乙烯 丁二烯 苯乙烯彈性體 (SBS)、丙烯腈 丁二烯 苯乙烯(ABS)樹脂等多種橡膠產(chǎn)品，此外還可用于生產(chǎn)己二腈、己二胺、尼龍 6 1，4丁二醇等有機化工產(chǎn)品以及用作粘接劑、汽油添加劑等，用途十分廣泛。 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發(fā)展時期。 產(chǎn)品質(zhì)量 產(chǎn)品主要質(zhì)量指標及執(zhí)行的標準、分析方法： 表 23 產(chǎn)品主要控制指標及執(zhí)行標準、分析方法 序號 控制項目 單位 指標 執(zhí)行的標準 分析方法 1 外觀 無色透明、無雜質(zhì) 工廠標準 JISK1534 2 1,3丁二烯 % ≥９９ .０ 工廠標準 C1112 3 總?cè)矡N ppm ≤ 150 工廠標準 C1117 4 單項炔烴 ppm ≤ 120 工廠標準 C1118T 5 TBC ppm 25100 工廠標準 JISTT1534 6 乙腈 ppm ≤ 10 工廠標準 C1124 副產(chǎn)品主要質(zhì)量指標及執(zhí)行的標準、分析方法： 表 24 副產(chǎn)品主要質(zhì)量指標及執(zhí)行的標準、分析方法 序號 名稱 規(guī)格 每噸產(chǎn)品產(chǎn)量 t/t 執(zhí)行的標準 分析方法 化工 與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 1 抽余碳四 丁二烯≤ % 工廠標準 色譜 2 液體燃料 丁二烯≤ 18% 工廠標準 色譜 工藝流程 萃取精餾： 碳 4原料由碳 4原料泵抽出，然后進入丁二烯萃取精餾塔 T0101A。 溶劑解吸塔 T0102a 設(shè)有以蒸汽為熱源的重沸器給塔供熱，以保證釜溫， T0102a 塔側(cè)線抽出的物料，送至炔烴側(cè)線塔 T0103 塔底。塔釜液經(jīng)脫重組分塔釜液 泵抽出，一部分作為 T0103 塔的回流進入 T0102b 塔頂，其余部分進入 T0201b 塔。塔釜產(chǎn)品丁二烯由 E0203 冷凝后進入 V0203 再由 P0204a/b 送到 201 罐。℃ )=(kmol 由 表 31 和表 33 得： 原料的平均摩爾質(zhì)量： 4 0 0 . 6 2 % ( 0 . 4 7 % 0 . 0 3 % 3 . 9 5 % ) 5 6 ( 9 4 . 0 7 % 0 . 3 3 % 0 . 0 1 % ) 5 40 . 0 1 % 5 2 0 . 5 1 % 7 2 5 4 . 0 9 K g / K m o lM ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 根據(jù)設(shè)計條件 得： 79 * 1 0 * 0 . 9 9 = = 2 4 4 . 6 7 4 2 k m o l /h 7 2 0 0 * 5 4 . 0 9 % * 9 9 . 9 % * 9 4 . 0 7 % * 9 9 . 5 %M 、塔釜溫度及組成 對于脫重組分塔（Ⅰ）：請關(guān)鍵組成 1， 3丁二烯（ LK），重關(guān)鍵組成順 2丁烯（ HK）計算 若 .LK D? 表示輕關(guān)鍵組成在溜出夜中的回收率。 化工 與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 計算脫輕組分塔塔頂塔釜溫度及組成 表 311 脫輕組分塔的進料組成和流率 如下表 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 進料流率 0 0 設(shè)此塔輕關(guān)鍵組分為 丙炔 ，重關(guān)鍵組分為 1， 3丁二烯 由進料流率和輕重關(guān)鍵組分的收率得 ll= 2 4 4 . 6 7 4 2 0 . 9 9 5 0 . 9 4 0 7 = 2 2 9 . 9 4 4 6 k m o l /h= 2 4 4 . 6 7 4 2 0 . 9 4 0 7 ( 1 0 . 9 9 5 ) = 1 . 1 5 0 8 k m o l /hD = 2 4 4 . 6 7 4 2 0 . 9 9 9 0 . 0 0 6 2 = 1 . 5 1 5 4 k m o l /hW = = 2 4 4 . 6 7 4 2 0 . 0 0 6 2 1 . 5 1 5 4 = 0 . 0 0 1 5 8 k m o l /hhhWD??????? 用試差法 EXCEL 求塔頂塔釜組成，流率及溫度 用安托因公式求各溫度下 pi0 lnpi0=AB/(T+C) , α ij= pi0/ pj0 求得塔頂溫度 ，塔釜溫度 。 脫輕塔塔頂是分凝器，相當(dāng)于一塊理論版，因此塔頂溫度有分凝器推 算： 求脫輕塔塔頂溫度：根據(jù)公式 *ii oiypx p? ，求得 xi 表 318 脫輕塔各組分的 xi值 序號 1 2 3 4 5 8 組成 丙炔 反 2丁烯 1丁烯 順 2丁烯 1， 3丁二烯 乙烯基乙炔 yi 0 0 0 pi0 xi 0 所以 1 2 3 4 5 8 0 . 9 9 6 6ix x x x x x x? ? ? ? ? ? ?? ∵精餾段操作線方程為： 1 11 53 711 Dnn xRy x RRR? ? ? ???， ∴ 12111yRyxRR???? ∴ 12221 1 5 . 1 9 3 9 0 . 5 5 7 90 0 . 0 0 4 8 , 01 1 6 . 1 9 3 9 1 1 6 . 1 9 3 9yy? ? ? ? ? 341 1 5 . 1 9 3 9 0 . 0 0 0 3 7 9 90 . 0 0 0 3 4 6 0 . 0 0 0 0 0 3 2 7 , 01 1 6 . 1 9 3 9 1 1 6 . 1 9 3 9? ? ? ? ? 設(shè)塔頂溫度為 44℃，在該溫度下各組分的 0iP 如下： 01 ? ， 02 ? ， 03 ? ， 05 ? 00 i i iiiiiy P y Pkxx p P? ? ? ? 年產(chǎn) 萬噸丁二烯工藝設(shè)計 31 ∴ 330117 6 0 1 0 0 0 0 . 3 6 9 1 0 . 0 4 3 2 0 . 5 9 3 0590 1 0 1 3 2 5 6 9 4 4 . 5 4 3 8 3 8 6 9 . 5 0 5 5 3 6 3 1 . 6 7 0 81 . 0 0 7 2iiii iyxP P??? ??? ? ? ? ? ???????? 在誤差允許范圍內(nèi)，∴ 44DT ? ℃ 實際板數(shù)、實際進料板位置、板效率 根據(jù)1nl i ix x?????，知 ? ? ? ?LL4 4 C = 1 3 . 5 7 % 4 1 C = 1 3 . 4 8 %???? 查表對得 脫重組分塔板效率 0 %E? 0 /EN? 實 N 88?實 塊 0n 1 6 .6 /E 2 5??進 塊 脫 輕 組 分 塔 板 效 率 0 %E ? 0 /EN? 實N 48?實 塊 0n 349 / E 23??進 塊 ∴操作條件如下表 表 319 脫重與脫輕塔操作條件 塔頂溫度 塔釜溫度 理論板數(shù) 實際板數(shù) 進料位置 脫重組分塔 37℃ ℃ 88 25 脫輕組分塔 ℃ ℃ 45 23 熱量計算 取 0℃為基準溫度， Cp去該處溫度和基準溫度的平均值， γ c取該處溫度下的值，由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》查得如下數(shù)據(jù) 表 320 查表各組分不同溫度下的 Cp、γ c pC 22℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 丙炔 反 2丁烯 1丁烯 順 2丁烯 1， 3丁二烯 1， 2丁二烯 化工 與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 32 丁炔 乙烯基乙炔 正戊烷 表 321 指定溫度下的的γ c 值 c? 44℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 41℃ 丙炔 4351 反 2丁烯 4774 1丁烯 順 2丁烯 4971 5047 4792 5022 1， 3丁二烯 1， 2丁二烯 5289 5365 丁炔 乙烯基乙炔 5432 5037 5398 正戊烷 計算各溫度下 Cp，γ c的平均值， ,p i pi c i ciC x C x??????，結(jié)果如下表： 表 321 各溫度下 Cp、γ c的平均值 22℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ pC t? 44℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 41℃ ? 脫重組分塔 年產(chǎn) 萬噸丁二烯工藝設(shè)計 33 Q 1Q 3Q 2Q 5Q 7Q 6Q 455℃37℃ 圖 31 熱量橫算示意圖 ∵ 2 3 3 . 0 5 5 , / 5 . 2 3 3 7D L D R? ? ?， ∴ ? ∴ 1 4 5 2 .7 9 5 6V L D? ? ? 1 2 4 4 . 6 7 4 2 1 9 . 2 1 4 5 4 4 2 0 6 8 5 6 . 8 6 6 4 / hpQ F C t? ? ? ? ? ? ? 千 卡 2 1 2 1 9 . 7 4 0 5 1 8 . 9 9 0 0 3 7 8 5 7 0 1 2 . 72 8 4 / hpQ L C t? ? ? ? ? ? ? 千 卡 3 3 6 . 9 6 1 4 5 2 . 7 9 5 6 1 8 . 9 8 9 7 3 7 1 4 5 2 . 7 9 5 6 4 7 8 1 . 7 4 0 26974478. 2 29 / hpQ V C t V ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ℃千 卡 ? ? ? ?4 W 2 4 4 . 6 7 4 2 2 3 3 . 0 5 5 1 3 0 . 2 2 9 0 5 5 . 71 9 5 6 3 . 7 2 1 2 /hppQ C t F D C t? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 千 卡 5 D 2 3 3 . 0 5 5 1 1 8 . 9 8 9 7 3 7 1 6 3 7 4 8 . 9 1 8 / hpQ C t? ? ? ? ? ? ? 千 卡 又 3 2 5 7 1 6 4 5 7 , Q Q Q Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? ? ?， ∴ 7 3 2 5 83 / hQ Q Q Q? ? ? ? 千 卡 6 4 5 7 1 / hQ Q Q Q Q? ? ? ? ? 千 卡 再沸器循環(huán)水由 95℃降到 61℃需熱水量 1? 化工 與材料工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 34 ∵ 6 1 1Q C t?? ??水 ∴ ? ?1 6 1/ 5 9 3 0 1 7 2 . 3 5 6 / 9 5 6 1 1 1 7 4 4 1 6 . 8 3 4 k g / hQ C t? ? ? ? ? ? ? ?水 塔頂冷凝器冷卻水由 20℃升到 30℃，需冷水量 2? ∵ 7 2 2Q C t?? ??水 ∴ ? ?2 7 2/ 5 9 5 3 7 1 6 . 5 8 3 / 3 0 2 0 1 5 9 5 3 7 1 . 6 5 8 3 k g / hQ C t? ? ? ? ? ? ? ?水 脫輕塔 Q 1Q 3Q 2Q 5Q 7Q 6Q 4℃44℃ 圖 32 熱量橫算示意圖 ∵ 2 . 7 9 6 9 , / 1 1 6 . 3 2 7 6D L D R? ? ?， ∴ ? ∴ 3 2 8 .15 3 7V L D? ? ? 1 2 4 3 . 0 8 5 4 2 9 . 4 8 2 4 1 2 9 3 8 3 2 . 3 9 4 3 / hpQ F C t? ? ? ? ? ? ? 千 卡 年產(chǎn) 萬噸丁二烯工藝設(shè)計 35 2 3 2 5 . 3 5 6 7 2 5 . 3 9 1 0 3 9 . 5 3 2 6 3 1 4 . 7 1 2 8 / hpQ L C t? ? ? ? ? ? ? 千 卡 3 3 7 . 0 4 3 2 8 . 1 5 3 7 1 9 . 2 1 4 5 4 4 3 2 8 . 2 7 6 8 4 6 9 0 . 0 3 11816484. 6 26 / hpQ V C t V ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ℃千 卡 ? ? ? ?4 W 2 4 3 . 0 8 5 4 2 . 7 9 6 9 3 0 . 2 7 6 8 5 4 . 2 33934605. 0 5 /