【正文】 塔盤尺寸定義 見圖 417。 （ 9） 操作壓力 輸入 見圖 415。 （ 7） 輸入塔板數(shù)，回流比，塔頂流量 見圖 413。 （ 5） 選擇物 性方法。 齊魯工業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 36 （ 3） 輸入組分。 （ 1)塔模型建立 見圖 412. 圖 412 精餾塔模型 上圖為 Aspen 中 RadFace 精餾塔模型。此處只截取摩爾流率。 （ 6） FEED 進料狀態(tài) 見圖 47. 齊魯工業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 33 圖 47 進料狀態(tài) 現(xiàn)在是輸入進料體系物理數(shù)據的窗口，出現(xiàn)的是 FEED 流股的情況。 (2)輸入模擬標題及單位 見圖 43. 圖 43 標題 在 Global 菜單下出現(xiàn)的這個窗口中輸入模擬的實驗的標題 11，并選擇輸入輸出單位 METCBA。Radfrac 還可以模擬正在進行化學反應的塔，或者是有兩個液相的，且在兩個液相中有不用的化學反應 發(fā)生的塔。 根據不同的蒸餾的類型，將塔模型分為如下表 41： 齊魯工業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 29 表 41 塔操作模型 塔類型 模型 簡捷蒸餾 DSTWU、 Distil、 SCFrac 嚴格蒸餾 RadFrac、 MultiFrac、 PetroFrac、 RateFrac 液 液萃取 Extract C4 和 C5 分離精餾模擬選用的塔模型為 Radfrac 嚴格法精餾模型。 CHAO SEA 物性方法和 GRAYSON 物性方法可以用于壓力較高的系統(tǒng)。傳遞性質包括：粘度、熱導率、表面張力、擴散系數(shù)等。 本節(jié)小結 本小結對上述計算結果 進行分析，清晰分割法考慮到組分含量和相對揮發(fā)度的差別，設定的塔頂中戊烯的摩爾分率不大于 %，釜液中順 2丁烯的摩爾分率不大于 %，比實際分離要求高一點，主要是為下面計算提供理論板數(shù)和最小回流比的參考值，對于實際塔板數(shù)考慮到實際情況，在塔設備制造廠家和生產企業(yè)的協(xié)調下，塔板效率實際也就是 左右，且每層板效率都有差別，再加上一般在設計時為預防因設備，操作條件不穩(wěn)等引起的影響，在計算的總塔板數(shù)上多加 510 塊塔板，詳細計算在 做介紹。 Tp ENN? 公式 （ 318） 式中， N——理論板數(shù) ET——塔板效率 人們建立起的有關塔板效率的經驗關聯(lián)式，雖然用于絕大多數(shù)的設計任務中，但他們畢竟是純經驗關聯(lián)式。 帶入數(shù)值： ? ????iii Fx, =1q 公式 （ 35） ???????????? ???? ????????? ??? q????????????? ???? 采用試差法算的 θ= 1...... ??????mBDBA ADA Rxx ?????? 公式 （ 36） ?????????????? ??????????? mR 計算得 : Rm= 取 R= 則 R= 查吉利蘭特圖 見圖 25 則 ???? R RmRX 公式 （ 37） 由吉利蘭特關聯(lián)式： XY ?? 1( ) 公式 （ 38） ???? N NmNY 公式 （ 39） 齊魯工業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 26 YNYN m??? 1 = 公式 （ 310） 則 N ,= 圖 31 吉利蘭特圖 簡介算法雖然誤差較大，但因簡便，所以特別適用于初步設計計算，可快速的算出理論塔板數(shù)，或粗略的尋求塔板數(shù)與回流比之間的關系。 設在釜液中順 2丁烯的量為 xmol,戊烯的量 ymol. 物流號 組成 質量流率kg/hr 摩爾流率kmol/hr 摩爾分數(shù) 相對揮發(fā)度 α 1 甲烷 2 乙烷 3 丙烷 4 順 2丁烯 5 反 2丁烯 6 1丁烯 7 異丁烯 8 異丁烷 9 正丁烷 14166 10 戊烯 11 己烯 12 庚烯 13 辛烯 合計 齊魯工業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 23 表 33 物料計算 由于多組分分離比較復雜，且考慮到各組分的相對揮發(fā)度和含量對分離結果的影響，故在此稍提 高分離要求。 根據產品的 組成對系統(tǒng)內的物料衡算見表 32。設定塔頂中戊烯的摩爾分率不大于 %，釜液中順 2丁烯的摩爾分率不大于 %。 如果生產工藝已經確定時，生產工藝流程和設備條件不能再進行改變，最優(yōu)化的目標就是優(yōu)質、高產、低消耗。 (1) 操作型問題 操作型問題是 Aspen Plus 解決的最基本和最簡單的問題，大概是在已知單元操作模型輸入有關流股的可變狀態(tài)參數(shù)和有關設計設備參數(shù)，主要是針對現(xiàn)有的工藝過程進行模擬，在結果里列出輸出要求流股的狀態(tài)及其工藝過程設備等參數(shù)。 齊魯工業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 19 （ 7） 運行并查看結果 。 （ 3） 輸入流入股流中的化學組分 。 Aspen Plus 穩(wěn)態(tài)模擬工具含有豐富的物性數(shù)據庫，可以處理非理想、極性高的復雜物系；以及一系列拓展的單元模型庫。 利用 Aspen Plus 模擬軟件還可以自己開發(fā)一個化工流程模擬的模型，或是通過物料及其能量衡算來計算出所有流股的條件及狀態(tài)。這個非常龐大的化工模擬軟件經過近 20 多年的不斷地提高和擴充，先后共推出了十余個版本 成為了全球公認的通用大型化工流程模擬軟件。為實際的工業(yè)生產提供了更為精確、嚴格、緊密的工藝條件，大大優(yōu)化了工藝控制條件，提高了生產效率，降低了生產成本。 總工藝流程圖見圖 22。在加氫分離單元內，經過 水洗塔洗掉甲醇后，進入脫丙烷塔將丙烷脫除，進一步加氫分離異丁烷后得到精制碳四進入烯烴異構單元。塔釜流出物經過換熱器冷卻至 40 度左右流向產品灌區(qū)。精餾是指把液體混合物進行多次部分汽化，同時又把產生的蒸汽多次部齊魯工業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 16 分冷凝，使混合物分離為所要求組分的操作過程。因此，加入WTO 后的中國石化企業(yè)加緊合理開發(fā)利用碳四資源，這對增強國際競爭能力將起著舉足輕重的作用。 由此可見，碳四餾分的綜合利用利用在我國會有很大的開發(fā)前景。 在其它方面也有一些用途，但用量不太大。催化裂化碳四餾分中的第二大組分丁烷仍作為燃料燒掉。在煉油廠中，這兩種餾分氣通常合起來使用。美國碳四餾分（大約有 95％）來自煉廠氣，西歐和日本所用的碳四餾分中來自煉廠氣與裂解的量大致相當， 中國的碳四利用情況類似于西歐和日本。 我國煉油工藝的主要結構特點是以催化裂化為主，催化裂化的副產物中大約有 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 34%，烯烴 含量可達 40%以上。在這個時間分析段中，受國際政治形勢和原油供求關系影響， 原油價格波動劇烈，從而帶液化氣等上游產品價格上漲，其價格利潤空間基本是穩(wěn)中有升。 所以，近幾年，我國丙烷、正丁烷、異丁烷一直處于供銷兩旺的狀態(tài)。與金屬無反應。無色氣體，熔點（ ℃ ）： ，沸點（ ℃ ）： ，相對密度（水 =1）： （ 49℃ ），飽和蒸氣壓（ KPa）： （ 0℃ ），臨界溫度（ ℃ ）： ，臨界壓力（ MPa）： 。以這種共氧化法生產的叔丁醇在全球產量中占有相當?shù)谋戎?，共氧化法生產 1,4丁二醇是目前生產成本相對較低的一種可靠方法。 副產品綜合分析 正丁烷除直接用作燃料外，還用作溶劑、致冷劑和有機合成原料，在化工利用方面，正丁烷主要用于如下幾個方面： (1) 異構化制異丁烷 齊魯工業(yè)大學 2022 屆本科畢業(yè)設計 12 (2) 裂解制乙烯 (3) 催化 脫氫 制 丁烯 或丁二烯 (4) 氧化 制 醋酸 、 丙酸 、 順丁烯二酸酐 等 正丁烷的利用是在美國等公司正丁烷氧化制順酐的工藝實現(xiàn)工業(yè)化以后得到了較為迅猛的發(fā)展，與傳統(tǒng)的苯法合成酸酐相比，此法的優(yōu)點是原料廉價、污染相對輕微、能耗較低等。在華東地區(qū)常州化工區(qū)有意新建 30 萬噸MTBE 裝置、蘇州市也打算新建一套 5 萬噸 /年的 MTBE 裝置，寧波大榭開發(fā)區(qū)將新建 5 萬噸 /年的 MTBE 裝置。今后幾年 MTBE 需求量將有較大幅度的 成長。 2022 年我國 MTBE 總消費量為 170． 2 萬噸，主要應用于汽油添加劑、生產高純度的異丁烯，繼而生產丁基橡膠等，另外國內也有一些企業(yè)利用 MTBE 來生產 MMA。隨著我國政府對環(huán)境保護的日益重視，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 生產能力迅速增長。C) 研究法辛烷值 117 表面張力 N/m2 馬達法辛烷值 101 MTBE市場供需分析 我國 MTBE 處于快速增長狀態(tài)，特別是我國近期推廣使用高辛烷值無鉛汽油，所用的辛烷值改進劑主要是 MTBE。C △ H (298K) KJ/mol (液 ) （氣） 密度 kg/m3(20176。 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；異丁烯和甲醛反應生成異戊橡膠的單體異戊二烯等。 1）異丁烯聚合。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，同時降低汽油生產成本。 MTBE是含氧量為 %的有機醚類。通過計算塔，換熱器，泵等設備參數(shù)，完成對 C4， C5 的模擬分離，達到分離要求，設計附帶工藝管道及儀表流程圖等圖紙完善設計。最后對精餾塔分離后的 C4 與 C5 組分流出物的輸送進行了設計，確定了泵的型號。本設計的重點是C4， C5 在脫重塔的分 離，利用 Aspen Plus 軟件進行模擬設計，并對塔系設備進行了設計和選型。 本科畢業(yè)設計 題 目 30萬噸 /年 MTBE氣分裝置中 碳四碳五分離過程模擬研究 學院名稱 化學與制藥工程學院 專業(yè)班級 化工 091 學生姓名 魏 紅 導師姓名 張文郁 二〇一三年五月三十日 論 文 題 目 作 者 姓 名 魏 紅 專 業(yè) 化學工程與工藝 指導教師姓名 張文郁 專業(yè)技術職務 副教授 I 目 錄 目 錄 ..........................................................................