【正文】 1971801341水384733194578二甲醚830774819482 因此，可算得混合物的焓值為 由全塔熱量衡算可得 帶入數(shù)據(jù)可求得 又 查得塔釜溫度下水的摩爾汽化潛熱 可以算出 . 丁烯1精餾塔. 塔頂全凝器熱負(fù)荷 . 塔釜再沸器熱負(fù)荷 . 丁烯1車間能量平衡 丁烯1車間各裝置熱量衡算結(jié)果（單位：kJ/h)名稱甲醇回收塔脫輕組分塔丁烯1精餾塔進(jìn)料焓106106105再沸器供熱106106105塔頂產(chǎn)品104106105塔底產(chǎn)品106106105冷凝器取熱106106105裝置總進(jìn)熱量106106105裝置總出熱量106106105熱量損失1051061054. 主要設(shè)備選型及計(jì)算. 水洗塔由于篩板塔中的篩板具有使分散相反復(fù)地分散與合并的作用，使一層篩板相當(dāng)于一個(gè)實(shí)際萃取級(jí)。將d6的第一次計(jì)算值作為初值重新做物料衡算：（a） 試差計(jì)算結(jié)果編號(hào)組分名稱進(jìn)料fi餾出液di釜液wi1正丁烷2異丁烷03丁烯14異丁烯05順2丁烯06反2丁烯71,3丁二烯08戊烷09甲醇010水0ΣDW解D和W完成物料衡算如下（b） 試差計(jì)算結(jié)果編號(hào)組分名稱進(jìn)料fi餾出液di釜液wi1正丁烷2異丁烷03丁烯14異丁烯05順2丁烯06反2丁烯71,3丁二烯08戊烷09甲醇010水0Σ 解得 與初值校核基本相同，故物料分配合理. 丁烯1車間物料平衡 物流名稱水洗塔進(jìn)料丁烯1采出重組分采出kg/h%wtkg/h%wtkg/h%wt物流編號(hào)123丙烷47正丁烷417異丁烷丁烯169異丁烯反2丁烯順2丁烯1,3丁二烯38ppm戊烷38ppm甲醇水二甲醚(DME)總計(jì)1001001934溫度/℃40密度/kg（a） 物料衡算結(jié)果編號(hào)組分進(jìn)料fi餾出液di釜液wi1丙烷02正丁烷03異丁烷4丁烯15異丁烯06順2丁烯07反2丁烯081,3丁二烯09戊烷010甲醇011水012二甲醚0ΣDW(b)（b） 物料衡算結(jié)果編號(hào)組分進(jìn)料fi餾出液di釜液wi1丙烷02正丁烷03異丁烷(b)4丁烯15異丁烯06順2丁烯07反2丁烯081,3丁二烯09戊烷010甲醇011水012二甲醚0Σ由芬斯克公式計(jì)算最小理論板數(shù) 帶入上式得 核實(shí)清晰分割的假設(shè)是否合理，計(jì)算塔釜液中丙烷和二甲醚的含量 同理可計(jì)算出組分2,6,7,9,10,11在餾出液中的含量 可見，除關(guān)鍵組分以外的所有組分按清晰分割是合理的. 丁烯1精餾塔其進(jìn)料組成如下表 丁烯1精餾塔進(jìn)料組成物質(zhì)名稱質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)w摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)編號(hào)正丁烷1異丁烷2丁烯13異丁烯4順2丁烯5反2丁烯61,3丁二烯7戊烷8甲醇9水10Σ泡點(diǎn)進(jìn)料，由前面的計(jì)算可知，℃，丁烯1精餾塔主要是分離丁烯1和重組分，以丁烯1為輕關(guān)鍵組分，正丁烷為重關(guān)鍵組分，. 泡點(diǎn)進(jìn)料的平衡常數(shù)K物質(zhì)名稱正丁烷異丁烷丁烯1異丁烯順2丁烯物質(zhì)名稱反2丁烯1,3丁二烯戊烷甲醇水 進(jìn)料溫度下的相對揮發(fā)度α物質(zhì)名稱正丁烷異丁烷丁烯1異丁烯順2丁烯物質(zhì)名稱反2丁烯1,3丁二烯戊烷甲醇水假定各組分滿足清晰分割，則有 ， ， 雖然1,3丁二烯的相對揮發(fā)度介于輕重關(guān)鍵組分之間，但是其含量已滿足丁烯1產(chǎn)品規(guī)格要求，所以1,3丁二烯也滿足清晰分割。m1丙烷正丁烷異丁烷丁烯1569異丁烯568反2丁烯580順2丁烯5981,3丁二烯595戊烷甲醇水二甲醚 算得進(jìn)料液的密度為 界面張力 分散相體積流量： 連續(xù)相體積流量： 甲醇與水混溶，其余各組分在水中的溶解度可由下式算得 式中，x為質(zhì)量濃度，溫度的單位：K代入數(shù)據(jù)算得各組分的溶解度， 各組分在水中的溶解度[15]物質(zhì)ABCDx丙烷156980105正丁烷32991105異丁烯18039105丁烯184030105異丁烯263061051,3丁二烯58998105由此可以算出水洗塔底部流出物中各物質(zhì)的流量，kg/h， 水洗塔底各組分的流量物質(zhì)丙烷正丁烷異丁烷丁烯1異丁烯順2丁烯流量物質(zhì)反2丁烯丁二烯戊烷甲醇水二甲醚流量水洗塔頂物料組成，kg/h， 水洗塔頂流出物的物料組成項(xiàng)目質(zhì)量流量，kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%摩爾流量，kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)丙烷正丁烷異丁烷丁烯1異丁烯順2丁烯反2丁烯1,3丁二烯39ppm戊烷39ppm甲醇水二甲醚總計(jì). 甲醇回收塔進(jìn)料狀態(tài)：進(jìn)料方式有多種，但是飽和液體進(jìn)料時(shí)進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動(dòng)的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進(jìn)料時(shí)精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設(shè)計(jì)計(jì)算還是實(shí)際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計(jì)中采取飽和液體進(jìn)料。s密度ρ/kg料水比為甲醇混合C4：水=3:1（體積比），水相為連續(xù)相，%（質(zhì)量）。塔釜出來的剩余混合碳四去重組分線。然后塔頂產(chǎn)物經(jīng)過冷凝去輕組分罐，塔釜物料再泵送至丁烯1精餾塔?；厥账椎幂腿∷祷厮此h(huán)使用。反應(yīng)精餾塔頂出來的混合碳四一部分回流，其余部分由塔底進(jìn)入甲醇水洗塔，與上部來的萃取水進(jìn)行逆向液液萃取，塔底得到富甲醇溶液。醚化反應(yīng)器底部出來的物流去MTBE提純工段進(jìn)行提純，反應(yīng)器頂部出來的混合碳四及未反應(yīng)的甲醇進(jìn)入反應(yīng)精餾塔脫除過量丁二烯至滿足丁烯1產(chǎn)品規(guī)格要求。最后通過兩級(jí)超級(jí)精餾脫除輕組分和重組分后得到高純度丁烯1產(chǎn)品。該設(shè)計(jì)選用加氫和催化精餾脫除丁二烯和異丁烯，再利用超級(jí)精餾分離得高純度丁烯1產(chǎn)品。乙烯二聚法的缺點(diǎn)是成本高，因此為了節(jié)約乙烯資源，同時(shí)也為了合理利用資源，該設(shè)計(jì)選擇混合C4分離方法生產(chǎn)丁烯1。脫除異丁烯的方法有：異丁烯與甲醇醚化反應(yīng)法、異丁烯水合反應(yīng)法、異丁烯二聚的疊合反應(yīng)法、異丁烯的聚合反應(yīng)法（生成中、低分子聚丁烯）以及兩種反應(yīng)的組合。即利用化學(xué)反應(yīng)將C4餾分中的丁二烯、異丁烯脫除，再利用精密精餾把比丁烯1輕或重的C4分離掉，得到高純度的丁烯1產(chǎn)品。目前C4餾分的分離方法有：分子篩吸附法、萃取精餾法、化學(xué)反應(yīng)分離法。可采用超級(jí)精餾的方法進(jìn)行分離，能量消耗大，在雙烯烴存在下難以進(jìn)行精餾操作。①、混合C4分離方法[4]目前丁烯1的生產(chǎn)主要以混合C4分離方法為主，混合C4一般來源是乙烯裝置，其中含有丁烷、丁二烯、丁烯丁烯異丁烯等組分，這些組分的沸點(diǎn)相差很小。隨著研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的深入，丁烯1產(chǎn)品的工藝路線不斷地完善和優(yōu)化，使得丁烯1產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益在不斷提高。第四部分對該工藝中的主要設(shè)備進(jìn)行選型及計(jì)算，以及對可能存在的問題提出一些解決辦法。第二部分分析國內(nèi)已有的丁烯1生產(chǎn)工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過分析對比，確定一條經(jīng)濟(jì)合理的丁烯1生產(chǎn)工藝方案，并對整個(gè)工藝流程作詳細(xì)介紹。塔釜的重組分物料去重組分線，進(jìn)重組分罐。丁烯1超級(jí)精餾：水洗后的醚后碳四進(jìn)入脫輕組分塔，經(jīng)過超級(jí)精餾，將進(jìn)料中的輕組分異丁烷脫除，塔頂?shù)妮p組分物料去輕組分線，進(jìn)輕組分罐。塔釜的富甲醇水進(jìn)甲醇回收塔進(jìn)行精餾回收甲醇，塔頂?shù)玫降募状挤祷丶状歼M(jìn)料罐。副產(chǎn)品是含正丁烷、異丁烷的剩余碳四。該工藝流程簡單，對環(huán)境無污染，但分離丁烯1塔板數(shù)目過多，回流比過大，能耗較高，產(chǎn)品損失也較大，故多用于乙烯裂解C4中的丁烯1分離。⑥、齊魯石化的兩段精餾工藝該工藝的原料C甲醇按一定摩爾比通過陽離子交換樹脂床層，其中異丁烯與甲醇發(fā)生反應(yīng)生成MTBE。但萃取劑的選擇性比嗎啉和N甲基嗎啉差一些，要達(dá)到相同的萃取效果，設(shè)備的處理能力要大些。⑤、煙臺(tái)大學(xué)的萃取精餾工藝該工藝以甲乙酮和N甲基嗎啉混合物做萃取劑，對丁烯的選擇性較高，溶解性好。該工藝流程簡單，能耗低，但丁烯1回收率低。④、UOP分離技術(shù)UOP公司提出利用物理方法分離混合C4，以制取高純度丁烯1的工藝流程。以前兩塔的塔底出料為原料回收丁烯1，純度大于99%，回收率達(dá)96%，因此需要140多塊理論塔板的精餾塔。該技術(shù)通過兩次萃取精餾：一次萃取精餾分離丁烯餾分和丁烷餾分；二次萃取精餾得高純度丁烯1產(chǎn)品。②、日本瑞翁工藝又稱GPD工藝，其特點(diǎn)是在原有DMF萃取精餾法抽提丁二烯的工藝技術(shù)（GPB）的基礎(chǔ)上，將GBP工藝中第一萃取精餾塔改為新型萃取精餾塔，改變其部分操作條件，使抽余C4中的丁二烯的含量可降至20~50ppm，因而在丁烯1生產(chǎn)裝置無需再進(jìn)行加氫處理。目前，已在國內(nèi)3套甲乙酮裝置中應(yīng)用，效果較好。