年产万吨丁二烯工艺设计

1、-范文最新推荐- 年产5万吨丁二烯工艺设计 摘要：本设计内容为年产5万吨丁二烯的工艺设计，本工艺采用萃取精馏的方法，由乙烯装置从副产的混合C4馏分中分离丁二烯，并由混合C4馏分精馏得到纯度大于99.0%的丁二烯产品。丁二烯是从含有丁烯和乙炔碳氢化合物的油气部分回收而来，开头部分为第一萃取精馏柱，乙腈水溶液到上述精馏塔用分数表示，提取部分汽流混合物都含有一定百分数的丁二烯，乙腈水溶液蒸气流进入第二萃取精馏塔，上述乙腈蒸气流和恢复汽流组成精馏塔塔顶蒸气流，最后经第二精馏塔后，蒸气流恢复纯丁二烯。本设计完成了整个工序的物料衡算，同时也对脱重组分塔进行了设备计算，包括热量衡算，露泡点，回流比以及理论板

2、的计算等等，确定了塔高和塔径，并对塔顶冷凝器进行了详细的计算及选型。绘制了工艺流程图，设备布置图以及车间布置图。9124关键词：丁二烯；萃取；精馏；工艺Annual output of 50,000 tons of pyrrolylene butadiene process designAbstract: This design is an annual output of 50,000 tons of butadiene distillation process design, the process method of extractive distillation using ethyl

3、ene plant by-product isolated C4 butadiene C4 distillate distillates distillation into butadiene purity greater than 99.0% products. Butadiene is from containing maleic and acetylene hydrocarbon oil and gas recovery, beginning as the first extractive distillation column, acetonitrile water solution

4、to the distillation column is expressed as a fraction, butadiene extraction steam mixture contains a certain percentage, aqueous acetonitrile vapor flow into the second extractive distillation column, the steam flow and acetonitrile recovery of steam flow form the top of the distillation column of s

5、team flow, finally after second distillation tower, steam recovery of pure butadiene. The design is completed the entire process of material balance, and from the reorganization of sub-tower to carry out a rigorous calculation of the equipment, including the heat balance, the bubble point, reflux ra

6、tio and theoretical plate calculations to determine the tower, the tower diameter. On top of the tower carried out a detailed calculation of condenser selection. Drawn with the process control point plan, equipment layout, and plant layout. 4.3.1 求泡点温度234.3.2 计算回流比R最小回流比 理论板数245 热量衡算295.1 操作条件295.1.

7、1 塔顶塔釜温度295.1.2 实际板数、实际进料板位置、板效率305.2 热量衡算316 塔设备计算346.1 计算气液负荷346.2 下面选脱重组分塔进行计算366.2.1 初估塔径D376.2.2 溢流装置计算396.2.3 浮阀数的计算406.2.4 塔板布置416.2.5 阻力计算426.2.6 淹塔校核436.2.7 雾沫夹带校正446.2.8 塔板负荷性能图447 附属设备的选型与计算497.1 脱重组分塔塔顶冷凝器497.1.1 计算传热量和对数平均温度差497.1.2 初步选定换热器型号507.2 传热器校核517.3 换热器内动流体的流阻力537.3.1 管程阻力537.3

8、.2 壳程阻力537.4 选泵548 工艺流程图569 设备布置图5710 车间布置图58致谢59附录60参考文献621 产品概述1.1 题目背景和意义1863年，法国化学家从裂解戊酒精中分离出一种以前未知的碳氢化合物，这种碳氢化合物被确定为丁二烯。1886年，亨利爱德华阿姆斯特朗从石油裂解产品中提取得到丁二烯。1910年，俄罗斯化学家谢尔盖列别杰夫用金属钠作催化剂，由丁二烯制成合成橡胶(丁钠橡胶)。这个聚合物很软，可以取代天然橡胶的许多用途，尤其是汽车轮胎1。 1.2 性质1.2.1 物理性质国标编号：21022CAS号：106-99-0中文名称：1,3-丁二烯英文名称：1,3-butadi

9、ene别名：联乙烯分子式：C4H6；CH2CHCHCH2外观与性状：无色无臭气体分子量：54.09蒸汽压：245.27kPa/21闪点：-78熔点：-108.9沸点：-4.5溶解性：溶于丙酮、苯、乙酸、酯等多数有机溶剂密度：相对密度(水=1)0.62；相对密度(空气=1)1.84稳定性：稳定1.2.2 化学性质1,3-丁二烯的双键比一般的C=C双键长一些，单键比一般的C-C单键短些。这正是1,3-丁二烯分子中发生了键的平均化的结果。这种存在于共轭体系中表现出来的原子间的互相影响，叫做共轭效应。由共轭效应引起的平均化是分子内的一种属性。1,3-丁二烯分子不受外界影响时，其电子云的分布完全对称的。

10、但当与BR等试剂发生加成反应，由于受到BR离子的影响而引起了分子的极化。结果使C1原子的电子云密度增大，略带部分负电荷，而C2的电子密度相应地降低，略带部分正电荷，又由于C2略带部分正电荷，要吸引电子，从而又影响到C3和C4的哌电子云，使C3略带部分负电荷，C4略带部分正电荷。由此可见比较共轭二烯烃比较容易发生1,2或1,4加成。1.3 国内外研究现状1.4 设计依据本工艺设计依据导师下发的上海应用技术学院毕业设计(论文)任务书。据有关国家标准以及小试实验数据，在理论根据的基础上进行设计，在经济合理生产可靠的条件下力求技术进步，从而有效利用国家能源和资金资源。2 生产过程2.1 原料状况 (2

11、) 塔压脱轻塔塔顶压力P=590 KPa塔釜P=630 KPa进料P=610 Kpa脱重塔塔顶压力P=400 KPa塔釜P=450 KPa进料P=480 KPa(3) 进料温度脱重T=44 脱轻 T=41 (4) 收率脱重塔：塔顶丁二烯收率：99.9%塔釜顺-2-丁烯收率：91.8%脱轻塔：塔顶丙烯收率：99.9%塔釜丁二烯收率：99.5%2.3 生产工艺2.3.1 萃取精馏系统碳4原料由805#活836#罐区经管道送至碳4原料罐R-101a/b，由FQ-401计量进入装置原料总量，R-101a/b由LIA-101/102指示液位并信号报警，此罐设有以蒸汽冷凝水为热剂的升压器H-101，通过循

12、环加热一部分碳4原料，由PIC-105调节热水量，使R-101a/b的压力保持一定。碳4原料由碳4原料泵B-101a/b抽出，由FRC-1111调节进料量，送至碳4原料蒸发器H-102的壳程，利用循环容量的热量是碳4原料全部汽化，然后进入丁二烯萃取精馏塔T-101A第48板或39板。在碳4原料蒸发器H-102的物料中加入一定量的循环溶剂以防止物料聚合。萃取剂乙腈从T-101A的108板加入，乙腈加入量及温度分别由FRC-1112和TRC-2142控制。丁烷、丁烯流分别自T-101A塔顶馏出，经丁二烯萃取精馏冷凝器H-103，用循环水冷凝后，进入回流罐R-102由PRCA-102调节循环水量，以

13、保证塔顶压力为450±20kPa，R-102内物料由丁二烯萃取精馏塔回流泵B-103a/b抽出，一部分作为回流液由FRC-113控制返回到T-101A塔顶，另一部分作为抽余油送往丁烷丁烯水洗塔T-312，其量由FRC-115和LICA-1131串级控制，以洗去夹带的乙腈。H-103内一部分气象物料通过FRC-1431控制，作为碳4炔稀释气送至炔烃侧线塔T-104的第14板。T-101A塔釜液通过LICA-112和FRC-112串级调节后，由塔釜泵B-102a/b抽出，经过以循环乙腈为热源的中间再沸器H-105后，送至丁二烯萃取精馏塔T-101B塔第21板。T-101B塔顶汽相物料

14、返回T-101A塔釜。为了回收热量，T-101B在第5板和第6板间、第3板和第4板间和第1板与塔釜间分别设置中间再沸器H-104a、H-104b、H-106b，其中H-104a是以蒸汽冷凝水位热源，H-104b是以循环溶剂为热源，H-106b则以溶剂解吸塔T-102侧线抽出的蒸汽为热源，其量由Frc-1221来控制；此外，T-101B塔釜设置了以蒸汽为热源的重沸器H-106a。T-101B塔釜液由塔釜泵B-104a/b抽出，通过LICA-110和FRC-121串级调节，送至溶剂解吸塔的第29板，塔釜温度TRC-110于入重沸器H-106a的蒸汽量FRC-110串级。 炔烃萃取精馏塔T-103塔

15、底接受来自溶剂解吸塔T-102顶的气象物料，其塔釜液由b-102a/b抽出，经液面和流量调节阀串级调节，作为溶剂解吸塔T-102回流液进入该塔塔顶第42层塔板，在T-103塔第75层加入溶剂乙腈，加入量由FRC-131流量调节阀控制。塔顶气象丁二烯馏分，有压力接受揭发PRCA-133控制送往丁二烯脱重塔T-201A底部。儿T-201A塔釜液的一部分作为回流液返回T-103塔顶第92层塔板，其回流量由FRC-133控制。此外，T-103塔第81板配置了可把碳5类物料采往丁二烯脱重塔T201B的管道。炔烃侧线塔T-104的塔底接受来自溶剂解吸塔T-102侧线抽出的物料。为了防止塔顶的碳4炔烃浓缩，

16、在塔顶第14层引入了丁二烯萃取精馏塔冷凝器H-103和溶剂回收塔进料罐R-301来的稀释气。由丁烯-1装置送来的碳4稀释液进入回流管线中。T-104塔顶馏分经炔烃侧线塔冷凝器H-108a/b冷凝后，进入回流罐R-105，然后由炔烃侧线塔回流泵B-108a/b抽出，一部分由FRC-143调节作为回流液进入T-104顶第14层塔板，其余送至二聚物水洗塔T-303，一除去夹带的乙腈。由于此塔造作压力较低，分别设置了以循环水和乙二醇为冷凝的塔顶冷凝器H-108a/b，塔顶压力由PRCA-143分程调节循环水和乙二醇水量来控制。若原料碳4中含N2高时，可通过H-108B上的气放线排至事故排放罐R-402

17、。当事故状态下和开停车过程中，需排放物料时，可通过各设备上的气放QF和液放YF线排至火炬系统。2.3.2 水洗回收工序经脱重组分塔T-201A的回流泵B-203a/b送来的粗丁二烯馏分，进入丁二烯水洗塔T-301的第1板下部，与进入该塔35板的新鲜洗涤水进行逆流传质，新鲜洗涤水由热水冷却器H-305来。经逆流水洗后，已出去夹带乙腈的粗丁二烯馏分从T-301塔顶溢出，去脱轻组分塔T202的第36板。塔釜含腈水靠压差送往二聚物水洗塔T-303的第29板。 T-304塔釜设有以900kPa蒸汽微热远的再沸器H-303给塔供热，以保证釜温，整齐宁水进入凝水罐R-303。本装置所有蒸汽凝水全部进图循环热

18、水罐R-304，从该罐中出来的热水经循环热水泵B-303a/b抽出，先送至丁二烯粗去精馏塔T-101B的中间再沸器H-104a和他4原料罐升压器H-101，会定二弟原料罐升压器H-209及会丁脱重塔塔釜再沸器H-211a/b，在经脱重组分塔再沸器H-203、脱轻组分塔再沸器H-207换热后，一部分返回R-304罐以控制该罐液面，另一部分浸入热水罐R-305，经热水泵B-304a/b抽出后，一部分区水汽430#，另一部分经热水冷却器H-305冷却后，作为T-301的新鲜洗涤水和T-302,T-303塔的补充洗涤水一集其他岗位所需的补加水。2.4 三废处理及防火防爆2.4.1 三废处理表2-3 三

19、废处理一览表序号排放物质允许排放范围危害性排放量处理方法备注每小时每天1含乙睛污水ACN<=75ppm易使COD超标4-872- 192排化污管网连续排放2泵用冷却水及设备清洗水水、油PH , COD448排化污管网连续排放3脱轻塔尾气碳3、丁二烯易燃易爆12.2Nm3/h排放火炬不定期排放4溶剂回收塔尾气碳4重组分易燃易爆不确定排放火炬不定期排放 6回流量FRC2017090t/h7亚硝酸钠循环量2.4-8m3/h8补加亚硝酸钠量40400l/h9补加热水量0300l/h表3-4 脱重组份塔B精制回收岗位工艺指标序号控制项目名称仪表位号控制范围备注1塔釜温度TR2144060219板温

20、度TRC2034354与FRC204串级3E-202乙腈出口温度TRC20156664塔釜液面LRA21020805塔釜界面LRCA2032080续表3-4序号控制项目名称仪表位号控制范围备注6亚硝酸钠循环量1.22.1m3/h7补加亚硝酸钠量10100l/h8补加热水量0300l/h表3-5 脱轻组份塔精制回收岗位工艺指标序号控制项目名称仪表位号控制范围备注1塔顶压力 PRCA202480540 KPa表压 4塔釜液面LRCA5022080表3-8 中间罐区岗位工艺指标序号控制项目名称仪表位号控制范围备注R-601a1液面LI-601802压力PI-601300550KPaR-601b续表3-8序号控制项目名称仪表位号控制范围备注3温度TI-101常温4液面LIA-10125805压力PIA-101300550KPaR-602a/b6液面LI-602a/b807压力PI-602a/b300550KPaR-603a/b8液面LI-603a/b809压力PI-603a/b300550KPaR