【正文】 公式 （311） 公式 （312） 公式 （313） R= 查吉利蘭特圖 則 公式 （314）由吉利蘭特關(guān)聯(lián)式： ) 公式 （315） 公式 （316） = 公式 （317）實際塔板數(shù)為理論塔板數(shù)比上踏板效率。 定義精餾段理論板數(shù)N1，以決定加料位置。 平均= 公式 （33）代入數(shù)值：由芬斯克公式： 公式 （34）帶入數(shù)值： 算出Nm= 計算最小回流比：運用恩德伍德方程計算,露點進(jìn)料q=0。%，%。 輕輕組分全從塔頂蒸出，重重組分全從塔底流出，物料計算見表33。 表32物料衡算 計算以一摩爾進(jìn)料為標(biāo)準(zhǔn)。表 31 進(jìn)料組成物流號1組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)1甲烷2乙烷3丙烷4順2丁烯5反2丁烯61丁烯7異丁烯8異丁烷9正丁烷10戊烯11己烯12庚烯13辛烯合計相對揮發(fā)度由Aspen軟件計算出各物質(zhì)飽和蒸汽壓計算而來。在理想狀態(tài)下采用采清晰分割法估算理論版數(shù)與最小回流比，設(shè)定順2丁烯為輕關(guān)鍵組分，戊烯為重關(guān)鍵組分，則比正丁烷輕的組分全從塔頂流出，比戊烯重的組分全從塔底流出。，分析與計算 通過對進(jìn)料氣體組分的分析，知進(jìn)料氣組分多分離比較復(fù)雜，先進(jìn)行理想化計算即在極限條件下的簡捷法計算，采用清晰分割法為后面Aspen 模擬計算提供初始估值。這其實就是一個生產(chǎn)過程的優(yōu)化操作與控制的問題。如果生產(chǎn)工藝還沒有確定，最優(yōu)化的目標(biāo)就是要選擇一個在生產(chǎn)上可行、在技術(shù)上先進(jìn)、在環(huán)境上友好、在經(jīng)濟(jì)上合理的最優(yōu)化的設(shè)計方案。(2) 設(shè)計型問題設(shè)計型問題是一個有較高要求的問題，同操作型問題一樣要在已知單元操作模型輸入流股參數(shù)及其設(shè)備參數(shù)（注意要留有可調(diào)的部分）和產(chǎn)品要求條件下，通過模擬計算，設(shè)計開發(fā)出一個新的工藝流程，并確定該新流程的有關(guān)內(nèi)容（結(jié)構(gòu)、設(shè)備參數(shù)及進(jìn)料條件等）。 Aspen Plus功能介紹Aspen Plus的五大基本功能如圖19： 圖 23 Aspen Plus基本功能化工系統(tǒng)模擬主要解決的問題包括三大類即：操作型、設(shè)計型和最優(yōu)化問題。（7）運行并查看結(jié)果。（5）輸入已知進(jìn)料流股條件。（3）輸入流入股流中的化學(xué)組分。 一般來說，使用此軟件進(jìn)行一個化工流程模擬的具體步驟為：（1）畫流程圖，選擇合理的單元操作模型。Aspen Plus穩(wěn)態(tài)模擬工具含有豐富的物性數(shù)據(jù)庫，可以處理非理想、極性高的復(fù)雜物系；以及一系列拓展的單元模型庫。 Aspen Plus是以嚴(yán)格機(jī)理模型發(fā)家的，后來逐步發(fā)展起針對不同用場、不同層面的Aspen工程套件（Aspen Engineering Suite，簡稱AES）產(chǎn)品系列。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)。這些方法包括直接迭代法（Wegstein）、正割法（Secant）、擬牛頓法、Broyden法等。這個非常龐大的化工模擬軟件經(jīng)過近20多年的不斷地提高和擴(kuò)充，先后共推出了十余個版本成為了全球公認(rèn)的通用大型化工流程模擬軟件。 方法簡述 Aspen Plus 總體介紹Aspen Plus是非常龐大的通用化工流程模擬系統(tǒng)。為實際的工業(yè)生產(chǎn)提供了更為精確、嚴(yán)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(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。近幾年來，化工模擬軟件在大、小設(shè)計單位及其他研究部門得到了空前廣泛的普及。在萃取分離單元，自MTBE單元醚化碳四進(jìn)入萃取精餾塔中部，在溶劑作用下塔頂?shù)玫蕉⊥楫a(chǎn)品，萃取精餾塔塔釜液進(jìn)入到汽提塔，在汽提塔頂?shù)玫蕉∠?，塔釜溶劑返回萃取精餾塔循環(huán)使用，丁烯循環(huán)至異構(gòu)單元與其它原料一起進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)。精制碳四在丁烯異構(gòu)化單元內(nèi)，經(jīng)過反應(yīng)和分離塔頂?shù)玫疆悩?gòu)碳四去MTBE單元，塔底得到的輕烴作為產(chǎn)品采出。原料首先經(jīng)過脫硫單元將原料中硫含量降低至10ppm后，進(jìn)入加氫分離單元。脫重塔影響因素：（1）塔壓波動的影響；（2）加料量的影響；（3）加料組成的影響；（4）進(jìn)料溫度的影響；（5）回流量的影響；（6）塔內(nèi)上升蒸氣量的影響；（7）冷劑量的影響；（8）設(shè)備狀況的影響。塔釜流出物經(jīng)過換熱器冷卻至40度左右流向產(chǎn)品灌區(qū)。脫重塔系作用是通過精餾分離碳四碳五組分，產(chǎn)品經(jīng)過換熱達(dá)到要求后送入生產(chǎn)或產(chǎn)品單元。精餾是指把液體混合物進(jìn)行多次部分汽化，同時又把產(chǎn)生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分離為所要求組分的操作過程。 圖13 碳四液化氣價格曲線圖14近期液化氣價格走勢圖 元/噸由圖可見，液化氣價格相對穩(wěn)定，在5000～7000元之間波動，預(yù)計未來穩(wěn)中有降，尤其是我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略和西氣東輸工程順利實施后，石油液化氣的民用燃料市場將逐漸被相對廉價的管道天然氣替代，碳四價格會有所下降。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。我國對碳四餾分的利用處于較為初期的階段，對碳四的綜合利用起步比美、日、歐等發(fā)達(dá)國家晚，在產(chǎn)品的種類、生產(chǎn)技術(shù)及下游產(chǎn)品的開發(fā)方面也比發(fā)達(dá)工業(yè)國家落后。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。碳四餾分直接進(jìn)烷基化來生產(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。因為碳四烷烴貯運起來相對比較方便，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。 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)%），據(jù)有關(guān)分析，以裂解的碳四餾分來生產(chǎn)丁二烯最經(jīng)濟(jì)、最便捷的原料。在煉油廠中，這兩種餾分氣通常合起來使用。這類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(dāng)，中國的碳四利用情況類似于西歐和日本。碳四餾分的來源不同，組成也不同。我國煉油工藝的主要結(jié)構(gòu)特點是以催化裂化為主，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)計仍將會出現(xiàn)一定的價格空間。在這個時間分析段中，受國際政治形勢和原油供求關(guān)系影響，原油價格波動劇烈，從而帶液化氣等上游產(chǎn)品價格上漲，其價格利潤空間基本是穩(wěn)中有升。如果丁烷價格的上漲幅度低于原料的價格上漲幅度，將可能導(dǎo)致項目虧損。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)。微溶于乙醇，溶于乙醚。與金屬無反應(yīng)。(2) 異丁烷性質(zhì)相對密度： （20℃）、（氣體），熔點159 ℃，℃， KPa （0℃）、 （10 ℃）、 KPa （20℃）、 KPa （30℃）、 KPa （40℃）、 KPa （50℃），閃點83 ℃，~% （體積），自燃點462℃。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）：。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?，共氧化法生產(chǎn)1,4丁二醇是目前生產(chǎn)成本相對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，加工起來比較困難。 副產(chǎn)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(jī)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(gòu)化制異丁烷(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。因需求猛增及清潔燃料標(biāo)準(zhǔn)的推動，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。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。格爾木煉油廠1萬噸/年、新疆獨山子天利高新技術(shù)股份有限公司3萬噸/年、。今后幾年MTBE需求量將有較大幅度的成長。從全球MTBE供需狀況看，雖然世界新增MTBE新增裝置不多，但由于美國近年來MTBE消費大幅減少，使得美國MTBE過剩嚴(yán)重，未來亞洲市場將是美國消化其MTBE的主要市場，將對中國市場的MTBE供需產(chǎn)生影響。國內(nèi)MTBE產(chǎn)品主要用于提高汽油的辛烷值。從我國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)。我國MTBE的規(guī)模生產(chǎn)起始于20世紀(jì)80年代。因此，我國MTBE的需求量還將有所增加。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，隨著潤滑油產(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。1）異丁烯聚合。 （2）MTBE另一個主要用途是通過將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，而且還能改善汽車性能，降低排氣中CO含量，同時降低汽油生產(chǎn)成本。C) g/100g 折射率(20176。C) S (298K) KJ/mol （液）（氣）臨界溫度176。C 蒸發(fā)熱 KJ/mol 熔點176。 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。它的蒸汽比空氣重，可沿地面擴(kuò)散，與強氧化劑共存時可燃燒。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。 MTBE綜合分析 MTBE簡介MTBE（methyl tertbutyl ether），溶點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。設(shè)計針對市場對MTBE的巨大需求，對裂解氣進(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。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。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)計計算精餾塔的理論板數(shù)，回流比等，設(shè)計選擇換熱器，泵。模擬研究來自于實際生產(chǎn)MTBE過程中的脫重塔系。近年來，隨著碳四餾分利用的研發(fā)深入和不斷發(fā)展，對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。齊魯工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計 本科畢業(yè)設(shè)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(xué)院名稱　 化學(xué)與制藥工程學(xué)院 　　　　　專業(yè)班級　　 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