丁二烯工艺设计资料

丁二烯工艺设计河北工业大学成人高等教育毕业设计说明书(论文)姓名：张天星 学号：教学治理单位：河北工业大学连续教育学院大港教学站专业： 化学工程与工艺题目： 丁二烯工艺设计指导者： 沈坚评阅者：20239月20日毕业设计〔论文〕摘要丁二烯是一种具有广泛用途的化工产品，其生产、制备的争论进展了数十一种溶剂进展萃取的特别精馏来实现对C4馏分的分别。本设计以从碳四中抽提前世界上大规模工业化生产丁二烯-1，3〔ACN〕、二甲基甲酰胺法〔DMF〕N-甲基砒硌烷酮法〔BASF〕DMFDMF工艺、操作标准、物料衡算、废物处理等发面进展了阐述。关键词： 碳四 丁二烯 抽提 DMF目 录\l“_TOC_250016“引言 1\l“_TOC_250015“工艺路线 1\l“_TOC_250014“生产的根本原理 1\l“_TOC_250013“2.2工艺路线的比照与选择 2\l“_TOC_250012“2.3DMF法碳四抽提丁二烯装置的特点 3\l“_TOC_250011“2.4物料衡算 4\l“_TOC_250010“2.5装置工艺流程图 5\l“_TOC_250009“2.6工艺流程说明 5\l“_TOC_250008“第一萃取精馏局部 5其次萃取精馏局部 8\l“_TOC_250007“丁二烯净化局部 9\l“_TOC_250006“溶剂净化局部 10\l“_TOC_250005“2.7工艺掌握 11\l“_TOC_250004“原料质量变化对产品的影响及调整方法 12\l“_TOC_250003“主要工艺条件的变化对产品质量的影响 13\l“_TOC_250002“结论 16\l“_TOC_250001“参考文献 17\l“_TOC_250000“致谢 18引言原料[1,2]。C4C2、C3使分别变得更加困难，承受一般精馏方法在通常条件下将其分别是不行能的。为此C4分别[3-5]。工艺路线生产的根本原理-1，3有共沸物产生，这样承受一般的精馏方法很难进展分别开，所以为了得到目标产品〔丁二烯〕就必需承受特别分别方法——萃取精馏。萃取精馏的原理就是：向被分别〔DMF〕，它的参加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一般-2乙基乙炔和乙烯基乙炔等组分在其次萃取精馏塔分别出来。开。甲基乙炔和水等轻组分在第一精馏塔顶脱除，其次精馏塔则用于脱除在萃取精-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工艺路线的比照与选择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、二甲基甲酰胺法〔DMF〕N-甲基砒硌烷酮法〔BASF〕。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其次ACN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简单，操作费用较高。DMF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，分别效果比较经济，具有根本投资少、分别效果好、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，全部设备均可用一般碳钢制造，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，分别效果好；在常温下其蒸汽压BASFN-甲基砒硌烷酮无毒无害并能很简洁地进展生物处理，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3DMF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、两段一般精馏后，脱去碳四原料中的丁烷、SBS烯-1，3。装置的技术来源及改进：DMF抽提丁二烯装置是承受日本瑞翁公司4.5-1，3。抽提工艺具有分别效果好、能耗低、产品纯度高、溶剂易精制等特点。，19791PPm。1987盾，增设了预汽提塔系统；199630%以上，同时也降低了产品能耗。1996溶剂热量回收利用率，产品能耗降低了10%左右。2023DMF、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。副产碳四，其中丁二烯-1，345%--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。DMF：DMF和精馏局部。萃取局部包括第一萃取精馏系统和其次萃取精馏系统，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、一局部乙基乙炔等组分在其次萃取精馏系统中脱除；精馏局部包括丁二烯净化和溶剂精制两系统，除去其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2750*95%*95%*95%=36652.8kg/h95%，那么丁烷丁烯的量=57432*95=54560kg/h；尾气的量入 方出方入 方出方kg/hkg/h总收率%工程 工程设计值原质量回收质量实际碳四100000丁二烯450004275095%*95%*95%=85.7%丁烷丁574325456095%烯尾气22982183.195%其它270256.595%2.5装置工艺流程图2-1二甲基甲酰胺抽提丁二烯流程图1-第一萃取精馏塔；2-第一解吸塔；3-其次萃取精馏塔；4-丁二烯回收塔；5-其次解吸塔；6-脱轻组分塔；7-脱重组分塔；8-丁二烯压缩机6工艺流程说明工艺大致分为以下四局部：第一萃取精馏局部其次萃取精馏局部直接精馏局部溶剂净化局部其中前三局部系连续进料；前两局部以DMF〔二甲基甲酰胺〕为萃取剂。原则化。第一萃取精馏局部1.0局部除去。这局部的设备有：再沸器、第一萃取精馏塔〔181塔板〕15C4〔FA-101〕，其蒸FA-301。C4〔DA-101A/B〕DMF40-51℃。塔顶的八0.39Mpa〔表压〕以下，随塔顶冷凝器的水温而变化，操作温度约为42℃。依据原料组成的变化，正确调整溶剂参加量和回流量，即可掌握丁二烯的损失量和塔底釜液的组成。。由塔顶局部馏出的丁烷—丁烯馏分送厂外MTBE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。GPB艺，第一萃取精馏塔底的顺丁烯—22.5%，反丁烯—20.05%。塔底釜液中混杂的顺丁烯—2〔DA-107〕中脱除，但是反丁烯—22—2精馏塔中脱除，剩余的顺丁烯—2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。8680℃左右，再在第一萃取精馏塔第一再沸器〔EA-103〕中为汽提塔最终在第一萃取精馏塔其次再沸器〔EA-104〕中为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GB-101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。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。烃类在其次冷凝器〔EA-106〕中为冷却水进一85℃40℃。局部〔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，其次才作为其次精馏塔溶剂再沸器〔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。冷却的烃类经丁二烯气体压缩机〔GB-101〕压缩后送往其次萃取精馏塔〔DA-103〕，其中一局部如前所述返回第一萃取精馏塔塔底。在使用两段螺杆压缩以下；以免丁二烯聚合。出于同样理由，排出0.6MPa〔DA-110〕投入使用时，原先第一萃取精馏塔〔DA-101b〕塔底〔DMF+烃〕借助压DA－102预汽提塔正常状况塔压掌握在0.35MPa〔G〕塔顶温度掌握在50－55℃其次萃取精馏局部这局部的设备有：装有62块塔板的其次萃取精馏塔〔DA-103〕；装有11块塔板的丁二烯回收塔〔DA-104〕和装有20块塔板的其次汽提塔〔DA-105〕DMF如乙烯基乙炔、乙基乙炔、丁二烯－1，2、C5烃以及甲基乙炔。－1，3在这局部脱除，而是送往下一步的精馏局部。－2前应将前者完全脱除。所幸乙烯基乙炔能在其次萃取精馏局部轻易脱除。乙基乙GPB起脱除，剩余易溶组分则在精馏局部轻而易举的脱除。〔DA-103〕1110与第一萃取精馏局部的作用一样。EA-109135℃0.35MPa〔表压〕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-EA－110DA-103DA-104DA-104。塔顶馏出物主要含有丁二烯－1，3气体，返回压缩机一段入口后，经压缩机再送往其次萃取精馏塔。丁二烯回收塔塔釜的溶剂用泵送至其次汽提塔〔DA-105〕10〔EA-115〕的热能由蒸汽供给，塔底溶剂用泵送出供循环使用。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，其次汽提塔回流液中含DMF低的物质。丁二烯净化局部C4中仍含有与丁二烯－1，31.085〔DA-107〕中即可脱除。由于从其次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EA-130DA-106DA-1090.5MPa〔G〕35-50℃。0.42MPa〔G〕以C4DA－105精馏塔。C440－60PPm10PPm一精馏塔回流罐〔FA-105〕1200PPm〔DA-107〕用于脱除未能在第一和其次萃取精馏局部脱除的顺2、丁二烯－1，2C5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-再行冷却。在进入其次精馏塔回流冷凝器〔EA-118b、c〕之前，应在塔顶馏出物中参加阻聚剂〔TBC〕C4、C5〔EA-EA－301FA－301DA-107〔EA-119〕应使用从各STC〔蒸汽疏水冷凝水〕，EA—105的热以及通向通向蒸汽凝液喷射器〔EE-101〕的蒸汽。溶剂净化局部DMF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：〔EA-124A/B〕脱除高沸物。约为萃取精馏用的循环溶剂0.5％。0.7％〔体积〕，从第一、二汽提塔回流中抽出。通过上述两种再生过程。〔FA-112〕收集的溶剂。必要时，其次汽提塔顶冷凝液可送往溶剂精制塔。30〔FA-107〕中分别为油〔二聚物〕和水，其中水排罐〔FA-110〕作为泵的密封溶剂。DMF后，日久则焦油富集，当停顿将其排入再生釜时，以间歇蒸馏方式就可以将其回收。〔FB-101〕用作循环溶剂。焦油则排入桶中。7工艺掌握抽提装置产品丁二烯质量指标：丁二烯-1.3纯度≥99.5%、、水值≤20PPm、

2-4产品不合格表现及处理方法产品产品名称烯不合格表现原因消除方法纯度＜99.5%反丁烯-2含量高顺丁烯-2含量高增加DA-101b压缩机返回量增加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 加强其次萃取塔的操作增大DA-107塔釜排放量5PPm

DA-103塔萃取效果不好 加强其次萃取塔的操作，适当调整溶剂、回流量20PPm

DA-102、DA-105、DA-108塔釜温低，解析不干净回流量缺乏物料停留时间短

量，保证塔釜温度加强DA-106排水，增加排水频次适当增大回流量时间进料中夹带游离水 稳定洗胺塔操作，降低烯水DA-106塔胺值＞1PPm 塔烯水界面过低DA-106塔

塔烯水界面物料经DA-109塔洗胺后再进DA-106原料质量变化对产品的影响及调整方法碳四中的丁二烯-1,3、EA、VA、顺丁烯-2、反丁烯-2质量都有肯定的影响，调整不准时就会影响产品的纯度及炔烃含量。丁二烯-1,3、返回量、第一萃取塔溶剂量、其次精馏塔回流量和塔釜排放量来保证产品质量。剂量、适当调整其次萃取塔回流量、降低丁二烯回收塔温度、增大其次精馏塔塔釜排放量来调整产品质量。主要工艺条件的变化对产品质量的影响〔DA-101〕：压缩机返回量的减小和溶剂量的增大，都会使其次萃失增加。〔DA-102〕：通过调整塔底蒸汽量来调整回流量。正常生产时，回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，〔DA-103〕：塔釜温度过高、溶解量或回流量缺乏，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。〔DA-104〕：塔釜温度低，丁二烯损失大；反之，可使丁二烯损失减小，但对其次萃取塔脱炔带来压力。〔DA-106〕：塔釜加热量缺乏，会使回流量达不到要求，产品水值无法保证。其次一般精流塔〔DA-107〕：回流量缺乏、塔釜排放量小，会使产品纯度降〔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。

2-5生产掌握及分析试验一览表序序号分析工程掌握指标采样地点分析方法分析规程分析频率分析单位备注1碳四C3≤0.5%FA-101顶部Q/SHYS·S05·D118次/天原料C5≤0.5%出气管-2023总碳四≥99.0%2丁二烯-1.3＜0.5%DA-101塔顶馏出管Q/SHYS·S05·D11-20234次/天馏分3DA-顺丁烯-2≤2.50%EA-105出口Q/SHYS·S05·D114次/天102反丁烯-2≤0.15%馏出管-2023塔顶检验4DA-乙烯基乙炔≤DA-103塔顶Q/SHYS·S05·D124次/天中1035PPm气体馏出管-2023心塔顶5DA-乙烯基乙炔≤40%FA-108罐尾Q/SHYS·S05·D114次/天105丁二烯-1.3≤70%气排放管-2023塔顶6DA-甲基乙炔≤45%DA-106塔顶Q/SHYS·S05·D114次/天106丁二烯-1.3≤80%气体排出管-2023塔顶分析单位7 DA-纯度≥99.5%EA-120Q/SHYS·S05·D128次/天检107炔烃≤20出口管线-2023验塔顶〔其中Q/SHYS·S05·D12中VA≤5PPm〕-2023心水值≤20PPmQ/SHYS·S05·D13胺值≤1PPm-2023Q/SHYS·S05·D03-20238 DA-107DA-107塔底管线Q/SHYS·S05·D11-20234次/天塔底9 DA-DMF≤1.00%DA-108塔顶Q/SHYS·S05·D074次/天108(排水时≤0.5%)回流管线-2023塔顶10 循环糠醛+3-5%GA-101泵糠醛:1次/天溶剂水≤500PPm出口管线Q/SHYS·S05·D05-2023焦油:Q/SHYS·S05·D06-2023水:Q/SHYS·S05·D09-2023结论依据以上设计内容，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。出版社，2023软件工程课程设计案例教程，南京信息工程大学图书馆TP311.5/246[J].2023,34(5):405-409.Genomatica1;4-丁二醇/丁二烯工业化进[J][J].石油化工技术与经济,2023,27(5):56-56.廖丽华,李东风,程建民.DMF萃取精馏法分别丁二烯的工艺流程模拟[J].化学工业与工程技术,2023,31(4):1-4.陈乐.含DMF染料废水的预处理试验争论[D].南京师范大学,2023.各组分的摩尔分数,温度和气液流量的分布[J].合成橡胶工业,2023,28(5):325-330.化工过程设计[M].西北工业大学出版社,2023.石油化工设计手册[M].化学工业出版社,2023.化工设计[M].化学工业出版社,2023.致谢在此，谨向沈教师致以最崇高的敬意和深深的感谢。诚意感谢在百忙之中评阅论文和参与辩论的各位专家、教授。河北工业大学成人高等教育2023级学生毕业设计(论文)前期工作材料学生姓名：张天星 学号：教学治理单位：河北工业大学连续教育学院大港教学站专 业：化学工程与工艺丁二烯工艺设计指导教师:沈坚材料目录序号序号名称数量备注1毕业设计(论文)选题、审题表12毕业设计(论文)任务书13毕业设计〔论文〕中期检查表12023年9 月河北工业大学成人高等教育2023 级学生毕业设计〔论文〕选题、审题表专业

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正高 副高 中级申报课题名称课题性质 A B C D E

课题来源 A B C D课题简介)要 求的条件〕课题估量

大 适中 小 课题估量难易程度

难 一般 易 是否 是否军工课题教学治理单位意见：负责人(签名)： 年月日〔论文〕课题申报时专用，由选题教师填写，经所在专业有关人员争论，负责人签名后生效;有关内容的填写见反面的填表说明，并在表中相应栏内打“√”；课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计〔论文〕资料袋”中存档。论文〕时选择使用，如同一课题22名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区分〔加副标题〕，并且在“设计〔论文〕要求”一栏中加以表达。“课题性质”一栏：A．工程设计；D．文献型综述；E．其它。“课题来源”一栏：B．企、事业单位托付课题；C．校、院〔系〕级基金课题；D．自拟课题。“课题简介”一栏：主要指争论设计该课题的背景介绍及目的、意义。设计〔论文〕要求〔包括应具备的条件〕”一栏：“条件”指从事该课题必需应具备的根本条件(如仪器设备、场地、文献资料等)。河北工业大学成人高等教育毕业设计〔论文〕任务书河北工业大学连续教育学院大港教学站专 业：化学工程与工艺学生姓名:张天星 学号:设计(论文)题目丁二烯工艺设计指导教师:沈坚发任务书日期:2023 年9月20日任务书填写要求毕业设计〔论文〕任务书由指导教师依据各课题的具体状况填写，经负责人签字后生效。此任务书应在毕业设计〔论文〕开头前一周内填好并发给学生；任务书内容必需按连续教育学院统一设计的电子文档标准格式打印，不得任凭涂改或潦草书写，制止打印在