碳四抽提丁二烯.doc

毕 业 设 计 论 文 设计 论文 题目 学 院 名 称 化学工程学院 专 业 化学工程与工艺 班 级 姓 名 学 号 指 导 教 师 职 称 中文摘要中文摘要 摘 要 丁二烯是一种具有广泛用途的化工产品 其生产 制备的研究进行了数十年 目前仍然未停止对其工艺的调整与改进 工业生产中常用在碳四馏分中加入一种溶 剂进行萃取的特殊精馏来实现对 C4 馏分的分离 本设计以从碳四中抽提丁二烯为 目的 依据经济 节约 环保 科学的理念 制定出抽提段的工艺 目前世界上大 规模工业化生产丁二烯 1 3的方法主要有三种 乙腈法 ACN 二甲基甲酰胺法 DMF 和 N 甲基砒硌烷酮法 BASF 工艺采用 DMF 法 从碳四混合物中抽提 出符合工艺要求的丁二烯 设计中对 DMF 法抽提丁二烯的原理 工艺 操作规范 物料衡算 废物处理等发面进行了阐述 DMF 抽提丁二烯装置可分为两个部分 萃取部分和精馏部分 萃取部分包括第一萃取精馏系统和第二萃取精馏系统 碳四 原料中的丁烷 丁烯等在第一萃取精馏系统中脱除 乙烯基乙炔 一部分乙基乙炔 等组分在第二萃取精馏系统中脱除 精馏部分包括丁二烯净化和溶剂精制两系统 除去其中的二甲胺 甲基乙炔 水 顺丁烯 2等杂质 得到丁二烯成品 而溶剂精 制系统是将循环溶剂中的水分 二聚物等轻组分及焦油等重组分除去 保持循环溶 剂的质量 设计结果科学 合理 实用 经济 比较好的完成了当初所设定的目标 任务 关键词 碳四 丁二烯 抽提 DMF 英文摘要英文摘要 ABSTRACT Butadiene is a widely used chemical products its production research on the preparation for decades At present still did not stop the process of adjustment and improvement Special rectification commonly used in industrial production in four fractions of carbon with a solvent extraction to achieve separation of C4 fractions The design for the purpose of butadiene extraction from carbon 4 on the basis of the economic environmental protection conservation scientific ideas develop process extraction section The large scale industrial production of butadiene with 1 there are three main methods acetonitrile ACN two methyl formamide DMF and N methyl pyrrole azululanone method BASF Process using DMF method is proposed to meet the process requirements of the butadiene extraction from carbon four mixture The design of DMF butadiene extraction principle process operation material balance waste disposal and other aspects are discussed DMF Extraction Butadiene device can be divided into two parts the extraction and distillation The extraction part includes the first extractive distillation system and the second system of extractive distillation carbon four of raw materials such as butane butene in the first extraction distillation system removal vinyl acetylene a part of ethyl acetylene and other components removal in second extraction distillation system distillation part includes the butadiene purification and solvent refining two system remove the two methyl acetylene water CIS butene 2 impurities butadiene get finished products and solvent refining system is the circulation of water in the solvent two dimers and other light components and tar and other restructuring removed maintain the quality of circulating soluble agent The design result is scientific and reasonable practical economic better to complete the target mission set Key Words Butadiene C4 Fractions Extraction DMF 目录目录 目 录 1 引 言 1 1 1 丁二烯来源 1 1 2 丁二烯性质与用途 1 2 工艺路线 2 2 1 生产的基本原理 2 2 2 工艺路线的对比与选择 2 2 3 DMF 法碳四抽提丁二烯装置的特点 3 2 4 物料衡算 4 2 5 装置工艺流程图 4 2 6 工艺流程说明 4 2 6 1 第一萃取精馏部分 5 2 6 2 第二萃取精馏部分 6 2 6 3 丁二烯净化部分 7 2 6 4 溶剂净化部分 8 2 7 各项参数控制 检测 9 2 7 1 主要原材料性质和控制指标 9 2 7 2 产品 副产品的性质和质量监控 9 2 7 3 辅助原材料物化性质和控制指标 10 2 7 4 辅助材料作用和使用量 12 2 8 工艺控制 12 2 8 1 原料质量变化对产品的影响及调节方法 13 2 8 2 主要工艺条件的变化对产品质量的影响 14 致 谢 18 参考文献 19 附 录 20 1 主要原料 辅助原材料单耗及公用工程单耗 T产品 年 20 2 三废治理 综合利用表 21 3 工业用丁二烯 GB T 13291 2008 生产指标 21 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 1 1 引 言 1 1 丁二烯来源 从油田气 炼厂气和烃类裂解制乙烯的副产品中都可获得碳四馏分 碳四系列 的基本有机化工产品主要有丁二烯 顺丁烯二酸酐 聚丁烯 二异丁烯 仲丁醇 甲乙酮等 它们是有机化学工业的重要原料 无论是裂解气深冷分离得到的碳四馏 分 还是经丁烯氧化脱氢得到的粗丁二烯 均是以碳四各组分为主的烃类混合物 主要含有丁烷 正丁烯 异丁烯 丁二烯 它们都是重要的有机化工原料 1 2 C4 的分离与 C2 C3 馏分相比 其最大的特点是各组分之间的相对挥发度很 小 使分离变得更加困难 采用普通精馏方法在通常条件下将其分离是不可能的 为此工业生产中常用在碳四馏分中加入一种溶剂进行萃取的特殊精馏来实现对 C4 馏分的分离 3 5 1 2 丁二烯性质与用途 物理性质 丁二烯在常温常压下为无色而略带大蒜味的气体 在常压下低于 4 4 时为无色透明液体 液体丁二烯极易挥发 闪点低 易燃易爆 其爆炸极限 为 2 11 5 体积 丁二烯微溶于水和醇 易溶于苯 甲苯 乙醚 氯仿 四氯化 碳 汽油 无水乙腈 二甲基甲酰胺 N 甲基吡咯烷酮 糠醛 二甲基亚砜等有 机溶液 丁二烯有毒 低浓度下能刺激粘膜和呼吸道 高浓度能引起麻醉作用 化学性质 丁二烯分子结构中具有共轭双键 化学性质活泼 能与氢 卤素 卤化氢等起加成反应 丁二烯容易发生自身聚合作用 也容易与其它单体进行共聚 作用 它是生产合成橡胶和各种树脂的重要原料 实际用途 6 8 如丁二烯和苯乙烯共聚可生产丁苯橡胶 丁二烯在催化剂作用 下可发生定向聚合反应生成顺丁橡胶 丁二烯与丙烯腈共聚生成丁腈橡胶 若丁二 烯 苯乙烯和丙烯腈三元共聚可生成 ABS 树脂 另外 世界上某些国家发展的丁 二烯氯化得到氯丁二烯之后进行聚合生产氯丁橡胶 以及用丁二烯合成己二腈和己 二酸 进一步合成尼龙 6 和尼龙 66 等化学纤维 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 2 2 工艺路线 2 1 生产的基本原理 9 10 由于碳四原料中大部分组分与丁二烯 1 3之间的沸点较为接近 而且相互之间 有共沸物产生 这样采用一般的精馏方法很难进行分离开 所以为了得到目标产品 丁二烯 就必须采用特殊分离方法 萃取精馏 萃取精馏的原理就是 向被分 离物料碳四原料中加入一种新的组分 萃取溶剂二甲基甲酰胺 DMF 它的加 入使得原来物料中各组分之间的相对挥发度发生明显变化 从而使物料中难以用普 通精馏方法分离的组分如 顺丁烯 2和反丁烯 2等组分在第一萃取精馏塔分离出来 乙基乙炔和乙烯基乙炔等组分在第二萃取精馏塔分离出来 经过两段萃取精馏得到的粗丁二烯再经过两段普通精馏即得到产品丁二烯 普 通精馏的原理是利用混合物中各组分在相同压力下相对挥发度不同的特点 使混合 物处于气 液两相共存时各组分在液相和气相中的分配量不同从而将各组分分离开 甲基乙炔和水等轻组分在第一精馏塔顶脱除 第二精馏塔则用于脱除在萃取精 馏部分未能完全脱除的顺丁烯 2 丁二烯 1 2 乙基乙炔 碳五等重组分 塔顶得 到产品丁二烯 2 2 工艺路线的对比与选择 11 14 目前世界上大规模工业化生产丁二烯 1 3的方法主要有三种 乙腈法 ACN 二甲基甲酰胺法 DMF 和 N 甲基砒硌烷酮法 BASF ACN 法是由美国壳牌公司开发的 萃取溶剂乙腈具有微弱的毒性 在操作条 件下对碳钢腐蚀性也很小 同时乙腈粘度小 塔板效率较高 是一种较好的溶剂 乙腈比较稳定 沸点低 能以与水的混合物的形式利用 使萃取精溜塔的操作温度 较低 便于防止丁二烯热聚 且汽提塔可在较高压力下操作 将粗丁二烯直接送往 第二萃取精馏塔 从而去掉了丁二烯气体压缩机 节省电力 ACN 法的缺点是乙 腈能分别与正丁烷和丁二烯二聚物形成共沸物 使溶剂精制过程较为复杂 操作费 用较高 DMF 法是日本瑞翁公司于一九六五年开发出来的 萃取剂 DMF 在溶解性能方 面优于其它溶剂 尤其对丁烷 丁烯 丁二烯具有高溶解度 溶剂选择性高 分离 效果好 DMF 的蒸汽压较低 热稳定性和化学稳定性好 腐蚀性小 且不与碳四 烃任何组分形成共沸物 GPB 法流程的特点是两段萃取精馏和两段普通精溜相结 合 流程设计比较经济 具有基本投资少 分离效果好 能耗较低 产品收率高 产品纯度高 溶剂易精制等特点 是一种较为先进的方法 其缺点是电耗较高 且 工艺过程中使用的 DMF 糠醛和其它常用溶剂相比 具有中等程度的毒性 对人 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 3 体有一定的危害 BASF 法的突出特点 是萃取剂 N 甲基砒硌烷酮的水解稳定性和热稳定性高 不会对装置的任何部位产生腐蚀 所有设备均可用普通碳钢制造 从而大大降低设 备投资 N 甲基砒硌烷酮有较好的选择性和溶解性 分离效果好 在常温下其蒸汽 压较低可以很容易地回收 精制溶剂 BASF 法的最显著的特点是 N 甲基砒硌烷酮 无毒无害并能很容易地进行生物处理 其环保优势比较突出 综合考虑各方因素 本设计选择 DMF 法抽提丁二烯 2 3 DMF 法碳四抽提丁二烯装置的特点 1 装置的地位与作用 DMF 抽提丁二烯装置是合成橡胶事业部的重要生产装置之一 主要担负着原料净 化的任务 它以裂解副产碳四为原料 以二甲基甲酰胺 DMF 为萃取剂 经过 两段萃取精馏 两段普通精馏后 脱去碳四原料中的丁烷 丁烯 炔烃及其它杂质 制备出适合生产顺丁橡胶 SBS 等产品的高纯度聚合级丁二烯 1 3 2 装置的技术来源及改进 DMF 抽提丁二烯装置是采用日本瑞翁公司 ZEON 的 GPB 工艺 设计能力 年产 4 5 万吨聚合级丁二烯 1 3 抽提工艺具有分离效果好 能耗低 产品纯度高 溶剂易精制等特点 为了满足顺丁橡胶生产的技术要求 1979 年 增设洗胺塔 使产品丁二烯中 胺值稳定地小于 1PPm 1987 年 为提高装置生产能力 解决扩容过程中出现的压缩机能力不足的矛 盾 增设了预汽提塔系统 1996 年 又将预汽提系统的冷凝 回流再汽化部分去 掉 1999 年再次将塔内的塔板全部拆掉 将预汽提塔改为预汽提罐 预汽提系统 的设立 使装置生产能力提高了 30 以上 同时也降低了产品能耗 1996 年 为进一步降低产品能耗 为第一萃取塔增设一台溶剂加热器 提高 了溶剂热量回收利用率 产品能耗降低了 10 左右 2001 年 为了回收尾气系统的 DMF 提高液化气质量 增设尾气水洗塔 DA 111 增加了溶剂回收利用率 3 装置的主要原料 产品与用途 DMF 抽提丁二烯装置所用原料为化一裂解副产碳四 其中丁二烯 1 3含量在 45 55 左右 产品为聚合级丁二烯 供本厂生产顺丁橡胶 SBS 溶聚丁苯橡胶 聚丁二烯油等产品 4 DMF 抽提装置的主要构成 DMF 抽提丁二烯装置可分为两个部分 萃取部分和精馏部分 萃取部分包括第一 萃取精馏系统和第二萃取精馏系统 碳四原料中的丁烷 丁烯等在第一萃取精馏系 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 4 统中脱除 乙烯基乙炔 一部分乙基乙炔等组分在第二萃取精馏系统中脱除 精馏 部分包括丁二烯净化和溶剂精制两系统 除去其中的二甲胺 甲基乙炔 水 顺丁 烯 2等杂质 得到丁二烯成品 而溶剂精制系统是将循环溶剂中的水分 二聚物等 轻组分及焦油等重组分除去 保持循环溶剂的质量 2 4 物料衡算 取物料入方量为 100000kg h 计算 操作中的回收率取 95 的平均水平计算 则 由于丁二烯总共抽提 3 次 所以丁二烯的产量为 2750 95 95 95 36652 8kg h 其他杂质 总体回收率取 95 那么 丁烷丁烯的量 57432 95 54560kg h 尾气的量 2298 95 2183 1kg h 其他的量 270 95 256 5kg h 入 方出 方 物料量 kg h物料量 kg h总收率 项目 设计值 项目 原质量回收质量实际 碳四100000丁二烯450004275095 95 95 85 7 丁烷丁烯574325456095 尾气22982183 195 其它270256 595 2 5 装置工艺流程图 图 2 1 二甲基甲酰胺抽提丁二烯流程图 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 5 1 第一萃取精馏塔 2 第一解吸塔 3 第二萃取精馏塔 4 丁二烯回收塔 5 第二解吸塔 6 脱轻组分塔 7 脱重组分塔 8 丁二烯压缩机 2 6 工艺流程说明 15 17 工艺大致分为以下四部分 a 第一萃取精馏部分 b 第二萃取精馏部分 c 直接精馏部分 d 溶剂净化部分 其中前三部分系连续进料 前两部分以 DMF 二甲基甲酰胺 为萃取剂 原 则上 原料中比丁二烯难溶的组分先在第一萃取精馏部分脱除 比丁二烯易溶的组 分则留在第二萃取精馏部分脱除 只有沸点与丁二烯有较大差别的杂质才在直接精 馏部分脱除 前两部分用的循环溶剂 采出其中小部分连续送往溶剂净化部分进行 净化 2 6 1 第一萃取精馏部分 1 在 DMF 存在下 凡是与丁二烯相比其相对挥发度高于 1 0 的组分 都在这部 分除去 这部分的设备有 再沸器 第一萃取精馏塔 分为两台塔 共有 181 块塔 板 以及预汽提罐和 15 块塔板的第一汽提塔 2 C4馏分储罐 R 201AB 中 C4原料由泵送至原料蒸发罐 FA 101 其蒸发 热源由两台汽提塔底的热溶剂供给 未能蒸发的重组分直接送往 FA 301 3 将汽化的 C4原料送往第一萃取精馏塔 DA 101A B 中部 用泵将 DMF 溶 剂送入第一萃取精馏塔 DA 101A 塔顶第八块塔板 入塔的温度为 40 51 塔顶的 八块塔板系丁烷 丁烯馏分中完全脱除溶剂的溶剂回收段 其操作压约为 0 39Mpa 表压 以下 随塔顶冷凝器的水温而变化 操作温度约为 42 根据原 料组成的变化 正确调节溶剂加入量和回流量 即可控制丁二烯的损失量和塔底釜 液的组成 丁烷 丁烯馏出物中丁二烯含量为 0 3 由塔顶部分馏出的丁烷 丁 烯馏分送厂外或供 MTBE 合成的原料 萃取精馏的必要回流经上述塔顶的 8 块塔板下流至溶剂进料板 这块塔板系按 能使回流和溶剂充分混合 而不至于分为两相的要求设计而成 顺丁烯 2比丁二烯难溶 是第一萃取精馏塔中最难分离组分之一 通常 GPB 工艺 第一萃取精馏塔底的顺丁烯 2含量约为总烃的 2 5 反丁烯 2约为 0 05 塔底釜液中混杂的顺丁烯 2能在第二精馏塔 DA 107 中脱除 但是反丁烯 2则难于在直接精馏部分脱除 因此 此塔的分馏效果影响到丁二烯产品的纯度 DMF 法提纯丁二烯的经济办法就是将反丁烯 2和一部分顺丁烯 2在第一萃取 精馏塔中脱除 剩余的顺丁烯 2再在第二精馏塔中脱除 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 6 工业气相色谱仪用于分析第一萃取精馏塔塔顶馏分组分 以便确定塔的正常操 作条件 4 含烃类 主要是丁二烯和易溶组分 的溶剂先在第一萃取精馏塔塔底第 86 块 塔板上加热至 80 左右 再在第一萃取精馏塔第一再沸器 EA 103 中为汽提塔 塔底等的热溶剂加热至约 100 最后在第一萃取精馏塔第二再沸器 EA 104 中 为蒸汽加热至 130 为防止丁二烯烃聚合而引起结胶故障 第一萃取精馏塔塔底 操作温度应保持在 145 以下 在此条件下 溶解在溶剂中的丁二烯比原料中的丁 二烯多 因此 第一汽提塔 DA 102 塔顶冷却后的气体经过 GB 101 压缩后 部 分返回第一萃取精馏塔塔底 以保持丁烷 丁烯馏分与 DA 101A B 塔底釜液的物 料平衡 5 第一汽提塔系在常压下操作 由于塔的阻力致使塔底压力升高 塔底温度亦 随之升高至 163 即溶剂在该状态下的沸点 第一萃取精馏塔塔底的富溶剂借压差 不用泵 流入第一汽提塔 将烃类 主 要是丁二烯和易溶组分 从溶剂中汽提出去 汽提气中的烃类经过两台串联的冷凝 器 EA 105 和 EA 106 冷至 40 在第一冷凝器 EA 105 中以蒸汽冷凝液为 介质将烃类的显热和溶剂的冷凝热回收 烃类在第二冷凝器 EA 106 中为冷却 水进一步从 85 冷至 40 大部分冷凝的溶剂作为回流返回第一汽提塔顶部 剩余的溶剂则送往溶剂净化 部分 DA 108 脱除其水 丁二烯二聚物等低沸点杂质 第一汽提塔塔釜排出的热溶剂 其热能首先作为第一萃取精馏塔溶剂再沸器 EA 103 的热源 其次才作为第二精馏塔溶剂再沸器 EA 128 和原料蒸发器 EA 101 以及第一精馏塔再沸器 EA 117 的热源加以回收 6 冷却的烃类经丁二烯气体压缩机 GB 101 压缩后送往第二萃取精馏塔 DA 103 其中一部分如前所述返回第一萃取精馏塔塔底 在使用两段螺杆压缩 机时 压缩机气体温度应保持在 80 以下 以免丁二烯聚合 出于同样理由 排 出压力应保持在 0 6MPa 以下 7 预汽提塔 DA 110 投入使用时 原先第一萃取精馏塔 DA 101b 塔底釜 液不再进入 DA 102 塔 而是借助两塔的压力差送到预汽提塔 预汽提塔塔顶烃 类直接进入第二萃取精馏塔的第五十七块塔板上 预汽提塔釜液 DMF 烃 借助 压差进入 DA 102 塔汽提 预汽提塔正常情况塔压控制在 0 35MPa G 塔顶温度控制在 50 55 2 6 2 第二萃取精馏部分 1 这部分的设备有 装有 62 块塔板的第二萃取精馏塔 DA 103 装有 11 块 塔板的丁二烯回收塔 DA 104 和装有 20 块塔板的第二汽提塔 DA 105 第二萃取精馏塔的进料气中主要含丁二烯和在 DMF 中比丁二烯更易溶的组份 如 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 7 乙烯基乙炔 乙基乙炔 丁二烯 1 2 C5烃以及甲基乙炔 甲基乙炔在 DMF 中的相对挥发度与丁二烯 1 3接近 因此大部分甲基乙炔不在这 部分脱除 而是送往下一步的精馏部分 一些文献提到乙烯基乙炔与顺丁烯 2能在精馏时生成共沸混合物 因此在精 馏前应将前者完全脱除 所幸乙烯基乙炔能在第二萃取精馏部分轻易脱除 乙基乙 炔 丁二烯 1 2等其它组份利用增加回流量的方法 也能在这部分脱除 GPB 法 系以最经济的操作方法在第二萃取精馏部分将全部的乙烯基乙炔与部分易溶组分一 起脱除 剩余易溶组分则在精馏部分轻而易举的脱除 2 将用于第一萃取精馏塔的同样溶剂 用泵送入第二萃取精馏塔 DA 103 从 顶部向下数的第 11 块塔板 顶部的 10 块塔板用于完全脱除馏出物中的溶剂 这与 第一萃取精馏部分的作用一样 塔顶馏出物主要是丁二烯以及少量在第一萃取精馏部分未脱除的杂质 经 EA 109 冷凝后供回流使用 其余则送往精馏部分进行最终精馏 3 在 135 和 0 35MPa 表压 下操作的 DA 103 在其塔釜排出的溶剂中仍含 有相当量的丁二烯 因此应将溶剂送于稍高于常压下操作的丁二烯回收塔 DA 104 至于第二萃取精馏塔塔底溶剂的热量 首先在 EA 110 中与塔的低温物料 进行热交换 作为塔底热源加以利用 然后溶剂借 DA 103 和 DA 104 间压差送至 DA 104 4 丁二烯回收塔 DA 104 塔顶馏出物主要含有丁二烯 1 3和一些烃类的气体 返回压缩机一段入口后 经压缩机再送往第二萃取精馏塔 5 丁二烯回收塔塔釜的溶剂用泵送至第二汽提塔 DA 105 的第 10 块塔板 将其中烃类从溶剂中汽提出来 第二汽提塔再沸器 EA 115 的热能由蒸汽供给 塔底溶剂用泵送出供循环使用 由于乙烯基乙炔不稳 冬季易于冷凝 因此 第二汽提塔塔顶馏出气可用第一 萃取精馏部分的丁烷丁烯馏分进行稀释 用以降低馏出气中乙烯基乙炔含量 然后 将稀释的馏出气送往液化气站 此塔顶的 9 块塔板用于回收馏出物中的 DMF 此外 第二汽提塔回流液中含 DMF 应将其中的一部分送往溶剂净化部分 以除去水 丁二烯二聚物等比 DMF 沸点低的物质 2 6 3 丁二烯净化部分 1 虽然 C4原料中大部分杂质经第一和第二萃取精馏后业已脱除 但在溶液中仍 含有与丁二烯 1 3相比 其相对挥发度接近于 1 0 的杂质 这些杂质在装有 60 块 塔板的第一精馏塔 DA 106 和装有 85 块塔板的第二精馏塔 DA 107 中即可脱 除 由于从第二萃取塔采出的粗丁二烯中含有微量的二甲胺 因此增设了洗胺塔 DA 109 粗丁二烯由塔底送入 冷凝水经过 EA 130 冷却进入塔顶 塔内采取 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 8 液液逆流萃取方法除去二甲胺 粗丁二烯由塔顶采出进入 DA 106 塔洗胺水从塔底 采出送到污水场 DA 109 塔操作压力 0 5MPa G 温度 35 50 2 甲基乙炔在第一精馏塔 DA 106 中脱除 操作压力为 0 42 MPa G 以下 C4原料中甲基乙炔含量越大 丁二烯在塔顶馏出的损耗也越大 塔顶馏出物经冷凝后大部分作为回流返回塔内 小部分以含甲基乙炔气与 DA 105 排出的高级炔烃混合后 作为燃料 汽提塔塔底热溶剂经第一和第二次 热回收后 在用于此塔再沸器 少量 TBC 从塔顶加入作为丁二烯阻聚剂 釜液则 送往第二精馏塔 第一精馏塔进料中含有少量水 与丁二烯形成共沸物而被脱除 C4原料中水 的含量由进料中的 40 60PPm 降至塔底产品中的 10PPm 以下 这部分余留的水 在第一精馏塔回流罐 FA 105 中待浓缩至 1200PPm 的饱和含量时 再排入下水 道 3 第二精馏塔 DA 107 用于脱除未能在第一和第二萃取精馏部分脱除的顺丁 烯 2 丁二烯 1 2 乙基乙炔以及 C5烃类 塔顶馏出物经冷凝后作为回流和产品丁二烯 后者经产品丁二烯冷却器 EA 120 再行冷却 在进入第二精馏塔回流冷凝器 EA 118b c 之前 应在塔顶馏 出物中加入阻聚剂 TBC 以防止端基聚合物的生成 釜液经废 C4 C5蒸发器 EA 201 汽化后至 EA 301 冷却流入 FA 301 回收利用 关于 DA 107 塔底两台再沸器的热源 第二精馏塔再沸器 EA 119 应使用从 各蒸汽再沸器收集在冷凝水罐 FA 113 的 STC 蒸汽疏水冷凝水 从 EA 105 回收的热以及通向通向蒸汽凝液喷射器 EE 101 的蒸汽 2 6 4 溶剂净化部分 1 萃取精馏部分的循环溶剂在此净化 工艺过程中排放的被污染的 DMF 也在 此净化 因此 溶剂是否要经过高沸物和低沸物的脱除或只是经过其中之一 视溶 剂所含杂质而定 这些溶剂通常是为以下几类 a 通过溶剂再生釜 EA 124A B 脱除高沸物 约为萃取精馏用的循环溶剂量 的 0 5 b 通过溶剂精制塔 DA 108 只脱除低沸物 约为循环溶剂量的 0 7 体积 从第一 二汽提塔回流中抽出 c 通过上述两种再生过程 工艺排液受罐 FA 112 收集的溶剂 必要时 第二汽提塔顶冷凝液可送往溶剂精 制塔 2 丁二烯二聚物和由原料带入的水 是在装有 30 块塔板的常压操作的溶剂精制 塔中脱除 冷凝液在倾析器 FA 107 中分离为油 二聚物 和水 其中水排入清 污分流管线 油则作为燃料用 塔釜釜液不含聚合物 可将其送往精制溶剂受罐 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 9 FA 110 作为泵的密封溶剂 3 脱除高沸物时 DMF 是在减压下回收 含焦油的 DMF 连续排入溶剂再生釜 后 日久则焦油富集 当停止将其排入再生釜时 以间歇蒸馏方式就可以将其回收 收回的 DMF 送往精制溶剂受槽 作机械密封使用 或送往溶剂储罐 FB 101 用 作循环溶剂 焦油则排入桶中 2 7 各项参数控制 检测 2 7 1 主要原材料性质和控制指标 表 2 1 主要原材料性质 控制项目 控制指标及来源 控 制 指 标序 号 原材料 名 称 主要物理 化学性质 单位设计指标控制指标 来 源用 量 吨 年 1碳 四碳四原料是一种混合物在常温 常压下是无色有特殊气味的气 体 液体碳四易挥发 闪点低 属于易燃易爆物质 有轻微的 毒性 Wt BD 1 3 43 8 VA 1 0 EA 0 3 C3 0 5 C5 0 5 C3 0 5 C5 0 5 C4 99 5 乙烯裂解 副产或者 外购 150000 2 7 2 产品 副产品的性质和质量监控 表 2 2 产品 副产品的性质及质量控制指标 控 制 指 标序 号 产品 名称 主要物理 化学性质 单位设计指标控制指标 主要用途分析 方法 产量 吨 年 1丁烷 丁烯 是一种混合物 主要是 正异丁烷 正异丁烯 顺 反丁烯 在常温常 压下是无色有特殊气味 的气体 加压后可液化 极易挥发 闪点低 属 易燃易爆物质 毒性轻 微 Wt BD 1 3 0 3 年产丁 二烯 4 5 万吨 BD 1 3 0 3 年产丁二 烯 7 5 万 吨 用作生产 丁烯 1 MTBE 的原料或 用作燃料 Q SHYS S05 D11 2001 75000 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 10 2丁 二 烯 CH2 CH CH CH2 分子量 54 09 UN 编 号 1010 CAS 号 106 99 0 危险货物编 号 21022 RTECS 号 E19270000 IMDG 规 则页码 2110 爆炸极 限 1 4 16 3 V 在 常温常压下为无色而略 带大蒜味的气体 在常 压下低于 4 41 时为无 色透明液体 液体丁二烯 极易挥发 属易燃易爆物 质 微溶于水和醇 易溶 于有机溶剂 有麻醉性 Wt PPm PPm PPm 纯度 99 5 炔烃 20 其中 VA 5 水值 20 纯度 99 5 炔烃 20 其中 VA 5 水值 20 胺值 1 用于本厂 生产合成 橡胶 顺丁 胶 SBS SS BR 1 2 LPB 等 Q SHYS S05 D12 2001 Q SHYS S05 D12 2001 Q SHYS S05 D13 2001 Q SHYS S05 D03 2001 73000 2 7 3 辅助原材料物化性质和控制指标 表 2 3 辅助原材料的物理 化学性质及质量指标 序 号 名称主要物理 化学性质质量指标生产厂家消耗量 T 年 1二甲基甲 酰胺 DMF 分子式 CH3 2NCHO 分 子量 73 10 CAS 号 68 12 2 UN 编号 2265 危险 货物编号 33627 RTECS 号 LQ2100000 IMDC 规 则页码 3335 闪点 67 密度 0 9435 0 9450 爆炸 极限 2 2 15 2 V 具有 热稳定性 高沸点 高闪点 对广大的有机和无机物具有 高溶解度 无色透明液体 无机械杂质 纯度 98 水含量 0 2 均为 wt PH 值 6 5 9 0 河北乐亭 丰泽有机 化工有限 公司 65 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 11 2糠 醛 化学品 A 学名 呋喃甲醛 分子式 C4H3OCHO 分子量 96 09 CAS 号 98 01 1 UN 编号 1199 危险货 物编号 33581 RTECS 号 LT7000000 IMDC 规则页码 3347 闪点 140 密度 1 160 爆炸极限 2 1 19 3 V 糠醛具有苦 杏仁气味 其蒸汽能与空气 形成爆炸性混合物 在光和 热的作用下 与空气接触会 逐渐氧化 变成棕色 无色透明液体 纯度 99 5 水含量 0 2 均为 wt 总酸度 KOH mg g 0 5 河北省无 极县呋喃 化工有限 公司 45 3硅 油 化学品 B 分子量根据其中的甲基 乙 基等含量的不同而变化 粘 度 10000 1000 2 s 25 折光率 1 401 1 405 化学性 质稳定 不溶于水 能容于 苯 甲苯 无腐蚀性 运动粘度 10000 1000 2 s 25 密度 0 960 0 975 d 25 化工部成 都有机硅 研究中心 实验厂 5 4亚硝酸钠 化学品 C 分子式 NaNO2 分子量 69 01 CAS 号 7632 00 0 UN 编号 1500 危险货物编号 51525 RTECS 号 RA1225000 IMDG 规则页码 5181 熔点 271 密度 2 17 分解点 320 易溶于水 遇酸分 解产生亚硝酸 吸湿性强 暴露在 空气中会被氧化而变质 助燃 与 碳末或硫酸混合时能引起燃烧和 爆炸同时产生二氧化碳 微黄色斜方晶体 纯度 98 0 水含量 2 5 水中不容物 0 1 硝酸钠 1 9 太原欣力 化学品有 限公司 1 5 5对叔丁基分子式 CH3 3CC6H3 OH 2 分子燕化实业24 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 12 邻苯二酚 TBC 量 166 22 CAS 号 98 29 3 RTECS 号 UX1400000 熔点 52 57 沸点 285 闪点 130 密度 1 049 与空气接触后易氧化 变成黄褐色及深褐色 溶于乙醚 乙醇和丙酮 在 80 时微溶于水 纯度 98 0 结晶体 50 开发总公 司 6甲苯分子式 CH3C6H5 分子量 92 14 CAS 号 108 88 3 UN 编号 1294 危险货物编号 32052 RTECS XS5250000 IMDG 规则页码 3285 沸点 110 63 密 度 0 87 爆炸极限 1 2 7 0 不 溶于水 溶于乙醇 乙醚 易挥 发 燃烧和爆炸 无色透明液体 无机械杂 质 游离水 初馏点 110 3 终馏点 111 0 密度 0 865 0 868 d 20 苯 0 10 C8芳烃 0 10 非芳烃 0 25 东炼 200 2 7 4 辅助材料作用和使用量 二甲基甲酰 DMF 萃取剂 分离过程中加入的新组分 它的加入使碳四 中各组分的相对挥发度发生明显的变化 使物料中难以用普通精馏方法分离的组分 得以有效的分开 糠醛 化学品 A 是一种阻聚剂 它和系统中产生的焦油组成复合阻聚剂 防止萃取系统中丁二烯热聚物的产生 循环溶剂中的糠醛和焦油的总含量应保持在 3 5 之间 硅油 化学品 B 是一种消泡剂 减少和 DMF 接触时产生的泡沫 减少雾 沫夹带 提高传质效果 通常循环溶剂中硅油含量为 3 4PPm 但如果溶剂中焦油 含量较高 则硅油进入量可适当减少 亚硝酸钠 化学品 C 是一种除氧剂 利用其还原性 可以有效地除去系统 中进入的微量氧 防止萃取系统中产生丁二烯热聚物 每两天向溶剂中加入 10 15 公斤 TBC 精馏系统中的阻聚剂 利用其强还原性除去丁二烯系统中的自由离子或 游离基 防止自聚 甲苯 作为硅油和 TBC 的稀释剂或溶剂使用 2 8 工艺控制 产品主要质量指标 影响因素及工艺调节原理和控制方法 抽提装置产品丁二烯质量指标 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 13 丁二烯 1 3纯度 99 5 总炔 20PPm 其中 VA 5PPm 水值 20PPm 胺值 1PPm 表 2 4 产品不合格表现及处理方法 产品 名称 不合格表现原 因消 除 方 法 反丁烯 2含量高增加 DA 101b 压缩机返回量纯度 99 5 顺丁烯 2含量高增加 DA 101b 压缩机返回量 加大 DA 107 塔回流量 加大 DA 107 釜液排放 总炔 20PPm乙基乙炔含量高加强第二萃取塔的操作 增大 DA 107 塔釜排放量 DA 103 塔萃取效果不好加强第二萃取塔的操作 适当调 整溶剂 回流量 乙烯基乙炔 5PPm DA 102 DA 105 DA 108 塔釜温低 解析不干净 加强操作 适当调整溶剂量 保 证塔釜温度 回流罐排水不及时 回流量不足 加强 DA 106 排水 增加排水频 次 适当增大回流量 物料停留时间短提高回流罐液位 延长停留时间 产品水值 20PPm 进料中夹带游离水稳定洗胺塔操作 降低烯水界面 防止游离水进入 DA 106 塔 洗胺塔进水量不足或洗胺塔 烯水界面过低 适当增加进水量 提高洗胺塔烯 水界面 丁二烯 胺值 1PPm DA 103 塔物料直接进入 DA 106 塔 物料经 DA 109 塔洗胺后再进入 DA 106 2 8 1 原料质量变化对产品的影响及调节方法 碳四中的丁二烯 1 3 EA VA 顺丁烯 2 反丁烯 2等组份含量的变化对产品质 量都有一定的影响 调节不及时就会影响产品的纯度及炔烃含量 丁二烯 1 3 顺丁 烯 2 反丁烯 2等组份含量的变化 会影响到产品的纯度 可以通过调节压缩机返回 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 14 量 第一萃取塔溶剂量 第二精馏塔回流量和塔釜排放量来保证产品质量 EA VA 含量的升高 会使产品中的炔烃含量超标 可以通过加大第二萃取塔 溶剂量 适当调整第二萃取塔回流量 降低丁二烯回收塔温度 增大第二精馏塔塔 釜排放量来调节产品质量 2 8 2 主要工艺条件的变化对产品质量的影响 第一萃取塔 DA 101 压缩机返回量的减小和溶剂量的增大 都会使第二 萃取塔粗丁二烯中的顺 反丁稀甚至是丁烷丁稀含量上升 从而影响到产品的纯度 压缩机返回量的增加和溶剂量的减小 又会使副产品中丁二烯含量上升 丁二烯损 失增加 第一汽提塔 DA 102 通过调节塔底蒸汽量来调节回流量 正常生产时 回流量不应低于溶剂进料量的 4 塔中温度不应低于 120 否则 将难以保证 将溶剂中的碳四解析干净 使产品中的炔烃超标 第二萃取塔 DA 103 塔釜温度过高 溶解量或回流量不足 都会使产品 中的炔烃特别是乙烯基乙炔超标 反之 溶剂量 回流量过大 又会使产品能耗升 高 丁二烯回收塔 DA 104 塔釜温度低 丁二烯损失大 反之 可使丁二烯损失 减小 但对第二萃取塔脱炔带来压力 第一普通精馏塔 DA 106 塔釜加热量不足 会使回流量达不到要求 产 品水值无法保证 第二普通精流塔 DA 107 回流量不足 塔釜排放量小 会使产品纯度降 低 产品中炔烃含量 EA 上升 回流量大 产品能耗将上升 塔釜排放量大 丁二烯损失将增大 表 2 5 生产控制及分析试验一览表 序序 号号 分析分析 项目项目 控制指标控制指标采样采样 地点地点 分析方法分析方法 分析规程分析规程 分析分析 频率频率 分分 析析 单单 位位 备备 注注 1碳四 原料 C3 0 5 C5 0 5 总碳四 99 0 FA 101 顶部 出气管 Q SHYS S05 D1 1 2001 8 次 天 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 15 2丁烷 丁烯 馏分 丁二烯 1 3 0 5 DA 101 塔顶 馏出管 Q SHYS S05 D1 1 2001 4 次 天 3DA 102 塔顶 顺丁烯 2 2 50 反丁烯 2 0 15 EA 105 出口 馏出管 Q SHYS S05 D1 1 2001 4 次 天 4DA 103 塔顶 乙烯基乙炔 5PPmDA 103 塔顶 气体馏出管 Q SHYS S05 D1 2 2001 4 次 天 5DA 105 塔顶 乙烯基乙炔 40 丁二烯 1 3 70 FA 108 罐尾气 排放管 Q SHYS S05 D1 1 2001 4 次 天 6DA 106 塔顶 甲基乙炔 45 丁二烯 1 3 80 DA 106 塔顶 气体排出管 Q SHYS S05 D1 1 2001 4 次 天 检 验 中 心 分分 析析 单单 位位 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 16 7DA 107 塔顶 纯度 99 5 炔烃 20 其中 VA 5PPm 水值 20PPm 胺值 1PPm EA 120 出口管线 Q SHYS S05 D1 2 2001 Q SHYS S05 D1 2 2001 Q SHYS S05 D1 3 2001 Q SHYS S05 D0 3 2001 8 次 天 8DA 107 塔底 丁二烯 1 3 10 0 DA 107 塔底 管线 Q SHYS S05 D1 1 2001 4 次 天 9DA 108 塔顶 DMF 1 00 排水时 0 5 DA 108 塔顶 回流管线 Q SHYS S05 D0 7 2001 4 次 天 10循环 溶剂 糠醛 焦油 3 5 水 500PPm GA 101 泵 出口管线 糠醛 Q SHYS S05 D0 5 2001 焦油 Q SHYS S05 D0 6 2001 水 Q SHYS S05 D0 9 2001 1 次 天 检 验 中 心 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 17 结 论 根据以上设计内容 本设计从碳四抽提丁二烯的原理 方法 步骤 工艺设置 操作控制 废物利用等方面进行了详尽而科学的论证 本设计 方法简便 原料来 源丰富且廉价 工艺设置合理科学 操作规程简介易懂 环保设计规范 各项设计 指标符合国家有关规定 所设计的丁二烯碳四抽提段工艺具有理论充足和操作可行 的特点 设计所产的丁二烯符合国家关于工业用丁二烯的有关规定 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 18 致 谢 感谢大学里陪伴我的老师和同学 感谢大家的鼓励和帮助 没有大家的帮助 自己会做的很不好 同时 感谢本次设计中帮助我的同学和老师 谢谢大家的指导 和批评 宁波工程学院毕业设计 论文 宁波工程学院毕业设计 论文 19 参考文献 1 李明辉 碳四烃的综合利用 J 石油化工 2004 32 9 808 814 2 徐立英 乐毅 碳四馏份选择加氢工艺及催化剂的研究 J 石油化工 2001 30 9 681 685 3 Khan S H Awasthi S Guo C et al Binding of the N terminal region of coactivator TIF2 to the intrinsically disordered AF1 domain of the glucocorticoid receptor is accompanied by conformational reorganizations J Journal of Biological Chemistry 2012 287 53 44546 44560 4 李玉芳 伍小明 丁二烯生产技术进展及国内市场分析 J 化学工业 2012 1 42 45 5 Zbieg J R Yamaguchi E McInturff E L et al Enantioselective CH crotylation of primary alcohols via hydrohydroxyalkylation of butadiene J Science 2012 336 6079 324 327 6 Buonomenna M G Golemme G Tone C M et al Nanostructured Poly styrene b butadiene b styrene SBS Membranes for the Separation of Nitrogen from Natural Gas J Advanced Functional Materials 2012 22 8 1759 1767 7 Sterz K Scherer G Krumsiek J et al Identification and quantification of 1 hydroxybutene 2 yl mercapturic acid in human urine by UPLC HILIC MS MS as a novel biomarker for 1 3 butadiene exposure J Chemical research 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