【正文】 圖 13 碳四液化氣價(jià)格曲線 圖 14 近期液化氣價(jià)格走勢(shì)圖 元 /噸 圖 14 為近期液化氣價(jià)格走勢(shì)， 由圖 14 可見(jiàn)，液化氣價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，在5000～ 7000 元之間波動(dòng)，預(yù)計(jì)未來(lái)穩(wěn)中有降，尤其是我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略和西氣東輸工程順利實(shí)施后，石油液化氣的民用燃料市場(chǎng)將逐漸被相對(duì)廉價(jià)的管道天然氣替代，碳四價(jià)格會(huì)有所下降。因此，加入WTO 后的中國(guó)石化企業(yè)加緊合理開(kāi)發(fā)利用碳四資源，這對(duì)增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力將起著舉足輕重的作用。 我國(guó)對(duì)碳四餾分的利用處于較為初期的階段，對(duì)碳四的綜合利用起步比美、日、歐等發(fā)達(dá)國(guó)家晚，在產(chǎn)品的種類(lèi)、生產(chǎn)技術(shù)及下游產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方面也 比發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家落后。 由此可見(jiàn)，碳四餾分的綜合利用利用在我國(guó)會(huì)有很大的開(kāi)發(fā)前景。 碳四餾分直接進(jìn)烷基化來(lái)生產(chǎn)烷基化汽油及其疊合汽油，另外，可用于生產(chǎn)聚丁烯和聚異丁烯（潤(rùn)滑油添加劑）、合成甲基叔丁基醚。 在其它方面也有一些用途，但用量不太大。因?yàn)樘妓耐闊N貯運(yùn)起來(lái)相對(duì)比較方便，不僅作為工業(yè)用燃料，還可供應(yīng)民用。催化裂化碳四餾分中的第二大組分丁烷仍作為燃料燒掉。裂解氣碳四餾分組分含量見(jiàn)下表 （質(zhì)量分?jǐn)?shù) %），據(jù)有關(guān)分析，以裂解的碳四餾分來(lái)生產(chǎn)丁二烯最經(jīng)濟(jì)、最便捷的原料 ，表 13 為裂解氣碳四餾分組成 。在煉油廠中，這兩種餾分氣通常合起來(lái)使用。這類(lèi)天然氣由于含有一定量（ 1％到 8％）易液化的碳五烷烴和碳四烷烴。美國(guó)碳四餾分（大約有 95％）來(lái)自煉廠氣，西歐和日本所用的碳四餾分中來(lái)自煉廠氣與裂解的量大致相當(dāng)，中國(guó)的碳四利用情況類(lèi)似于西歐和日本。碳四餾分的來(lái)源不同，組成也不同。 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。正因如此，預(yù)計(jì)仍將會(huì)出現(xiàn)一定的價(jià)格空間。在這個(gè)時(shí)間分析段中，受?chē)?guó)際政治形勢(shì)和原油供求關(guān)系影響，原油價(jià)格波動(dòng)劇烈，從而帶液化氣等上游產(chǎn)品價(jià)格上漲，其 價(jià)格利潤(rùn)空間基本是穩(wěn)中有升。如果丁烷價(jià)格的上漲幅度低于原料的價(jià)格上漲幅度，將可能導(dǎo)致項(xiàng)目虧損。 所以，近幾年，我國(guó)丙烷、正丁烷、異丁烷一直處于供銷(xiāo)兩旺的狀態(tài)。微溶于乙醇，溶于乙醚。與金屬無(wú)反應(yīng)。 (2) 異丁烷性質(zhì) 相對(duì)密度： （ 20℃ ）、 （氣體），熔點(diǎn) 159 ℃ ，沸點(diǎn) ℃ ，蒸氣壓 KPa （ 0℃ ）、 （ 10 ℃ ）、 KPa （ 20℃ ）、 KPa （ 30℃ ）、 KPa （ 40℃ ）、 KPa （ 50℃ ），閃點(diǎn) 83 ℃ ，爆炸極限 ~% 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 （體積），自燃點(diǎn) 462℃ 。無(wú)色氣體，熔點(diǎn)（ ℃ ）： ，沸點(diǎn)（ ℃ ）： ，相對(duì)密度（水 =1）： （ 49℃ ），飽和蒸氣壓（ KPa）： （ 0℃ ），臨界溫度（ ℃ ）： ，臨界壓力（ MPa）： 。在精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)方面上的應(yīng)用包括： （ 1）用作汽溶膠促進(jìn)劑 （ 2）作為聚乙烯聚合用劑 （ 3）用于聚乙烯發(fā)泡劑 （ 4）高純異丁烷用作配制特種標(biāo)準(zhǔn)混合氣，用于溫度表和液位表等一些控制顯示儀表的校正 （ 5）作為冷凍劑。以這種共氧化法生產(chǎn)的叔丁醇在全球產(chǎn)量中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀惭趸ㄉa(chǎn) 1,4丁二醇是目前生產(chǎn)成本相對(duì)較低的一種可靠方法。 異丁烷的主要作用如下： (1) 經(jīng)裂解可制備異丁烯與 丙烯 (2) 與異丁烯、丙烯進(jìn)行烷基化可制烷基化汽油 (3) 制備 甲基丙烯酸 、 丙酮 和 甲醇 等 異丁烷不活潑，加工起來(lái)比較困難。 副產(chǎn)品綜合分析 丁烷的用途 正丁烷除直接用作燃料外，還用作溶劑、致冷劑和有機(jī)合成原料，在化工利用方面，正丁烷主要用于如下幾個(gè)方面： (1) 異構(gòu)化制異丁烷 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(guó)等公司正丁烷氧化制順酐的工藝實(shí)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(diǎn)是原料廉價(jià)、污染相對(duì)輕微、能耗較低等。因需求猛增及清潔燃料標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)，要 求汽油中芳烴含量由 42％降至 40％，使 MTBE 需求大幅增加，加上高辛烷值汽油需求不斷增加 ，圖 11 為中捷石化 MTBE 出廠價(jià)格走勢(shì) 。在華東地區(qū)常州化工區(qū)有意新建 30 萬(wàn)噸MTBE 裝置、蘇州市也打算新建一套 5 萬(wàn)噸 /年的 MTBE 裝置，寧波大榭開(kāi)發(fā)區(qū)將新建 5 萬(wàn)噸 /年的 MTBE 裝置。格爾木煉油廠 1 萬(wàn)噸 /年、新疆獨(dú)山子天利高新技術(shù)股份有限公司 3 萬(wàn)噸 /年、西安石油化工廠 萬(wàn)噸 /年的 MTBE 裝置正在興建。今后幾年 MTBE 需求量將有較大幅度的成長(zhǎng)。 我國(guó) MTBE 的供需預(yù)測(cè)。 2021 年我國(guó) MTBE 總消費(fèi)量為 170． 2 萬(wàn)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(lái)生產(chǎn) MMA。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。隨著我國(guó)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，汽油無(wú)鉛化的呼聲不斷高漲， MTBE 作為無(wú)鉛汽油添加劑日益受到重視， MTBE 生產(chǎn)能力迅速增長(zhǎng)。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(wàn)噸／年。C) 研究法辛烷值 117 表面張力 N/m2 馬達(dá)法辛烷值 101 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(wú)鉛汽油，所用的辛烷值改進(jìn)劑主要是 MTBE。C △ G (298K) KJ/mol （液） （氣） 臨界壓力 KPa 3430 MTBE 在水中溶解度 (20176。C △ H (298K) KJ/mol (液 ) （氣） 密度 kg/m3(20176。C) g/100g 分子量 比熱容 J/(g K) 沸點(diǎn) 176。 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。特別是近年來(lái)，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)?LPIB 的需求量越來(lái)越大。 1）異丁烯聚合。 （ 2） MTBE 另一個(gè)主要用途是通過(guò)將 MTBE 裂解生產(chǎn)純度較高的異丁烯。它不僅能有效提高汽油辛烷值，而且還能改善汽車(chē)性能，降低排氣中 CO 含量，同時(shí)降低汽油生產(chǎn)成本。 MTBE 的純度約為 97%~%，分子式為： CH3OC(CH3)3，相對(duì)分子量： ， CAS NO.： 1634044。 MTBE是含氧量為 %的有機(jī)醚類(lèi)。它不僅能有效提高汽油辛烷值，而且還能改善汽車(chē)性能，降低排氣中 CO 含量，同時(shí)降低汽油生產(chǎn)成本。通過(guò)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)。s oil refining is catalytic cracking process, and the main byproduct is C4 fractions (about 60%). The C4 fractions include isobutane, butane, butylene, isobutene and 2butene. The isobutane content is as high as 34%, and the olefin content can be up to 40%. In recent years, the demand for C4 fractions increased because of the development of C4 utilization. In order to improve industrial production capacity, the good design ideas based on less investment, low energy consumption and high efficiency are needed. In our work, the studies on heavy tower system in the process of 300,000 ton MEBT annual production are carried out. The design is focus on the C4, C5 separation by Aspen Plus simulation. The important contents include process simulation, equipment design and selection. Furthermore, the simulation studies on heavy tower system are from the actual process of MTBE. The heavy tower system include heavy ponents separation tower, air and water cooler on tower top, reflux drum, overhead products cooler, the tower bottom reboiler and bottom products cooler. The raw reference data are obtained through material balance. The suitable parameters for the tower and heat exchanger are obtained by Aspen Plus calculation and optimization, and the corresponding equipments are also designed. Finally, the material handling system is designed, and the right pump model is selected. Key words: C4, C5, rectification tower, Aspen Plus simulation, optimization 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 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(wàn)噸異構(gòu)化項(xiàng)目研究中脫重塔系的研究設(shè)計(jì)。最后對(duì)精餾塔分離后的 C4 與 C5 組分流出物的輸送進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定了泵的型號(hào)。 脫重塔系主要包括脫重塔，塔頂空冷器和水冷器，回流罐，塔頂采出水冷器，塔底再沸器，塔底采出水冷器。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是C4， C5 在脫重塔的分離，利用 Aspen Plus 軟件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，并對(duì)塔系設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選型。 近年來(lái)，隨著碳四餾分利用的研發(fā)深入和不斷發(fā)展，對(duì)催化 裂化碳四餾分的需求日益增加。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 30萬(wàn)噸 /年 MTBE氣分裝置中 碳四碳五分離過(guò)程模擬研究 學(xué)院名稱(chēng) 化學(xué)與制藥工程學(xué)院 專(zhuān)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 論 文 題 目 作 者 姓 名 魏 紅 專(zhuān) 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 指導(dǎo)教師姓名 張文郁 專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) 副教授 I 目