年产万吨丁二烯工艺设计Word下载.docx

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Annualoutputof50,000tonsofpyrrolylenebutadieneprocessdesign

Abstract:

Thisdesignisanannualoutputof50,000tonsofbutadienedistillationprocessdesign,theprocessmethodofextractivedistillationusingethyleneplantby-productisolatedC4butadieneC4distillatedistillatesdistillationintobutadienepuritygreaterthan99.0%products.Butadieneisfromcontainingmaleicandacetylenehydrocarbonoilandgasrecovery,beginningasthefirstextractivedistillationcolumn,acetonitrilewatersolutiontothedistillationcolumnisexpressedasafraction,butadieneextractionsteammixturecontainsacertainpercentage,aqueousacetonitrilevaporflowintothesecondextractivedistillationcolumn,thesteamflowandacetonitrilerecoveryofsteamflowformthetopofthedistillationcolumnofsteamflow,finallyafterseconddistillationtower,steamrecoveryofpurebutadiene.Thedesigniscompletedtheentireprocessofmaterialbalance,andfromthereorganizationofsub-towertocarryoutarigorouscalculationoftheequipment,includingtheheatbalance,thebubblepoint,refluxratioandtheoreticalplatecalculationstodeterminethetower,thetowerdiameter.Ontopofthetowercarriedoutadetailedcalculationofcondenserselection.Drawnwiththeprocesscontrolpointplan,equipmentlayout,andplantlayout.

4.3.1求泡点温度23

4.3.2计算回流比R最小回流比理论板数24

5热量衡算29

5.1操作条件29

5.1.1塔顶塔釜温度29

5.1.2实际板数、实际进料板位置、板效率30

5.2热量衡算31

6塔设备计算34

6.1计算气液负荷34

6.2下面选脱重组分塔进行计算36

6.2.1初估塔径D37

6.2.2溢流装置计算39

6.2.3浮阀数的计算40

6.2.4塔板布置41

6.2.5阻力计算42

6.2.6淹塔校核43

6.2.7雾沫夹带校正44

6.2.8塔板负荷性能图44

7附属设备的选型与计算49

7.1脱重组分塔塔顶冷凝器49

7.1.1计算传热量和对数平均温度差49

7.1.2初步选定换热器型号50

7.2传热器校核51

7.3换热器内动流体的流阻力53

7.3.1管程阻力53

7.3.2壳程阻力53

7.4选泵54

8工艺流程图56

9设备布置图57

10车间布置图58

致谢59

附录60

参考文献62

1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：

21022

CAS号：

106-99-0

中文名称：

1,3-丁二烯

英文名称：

1,3-butadiene

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。

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）塔压

脱轻塔塔顶压力P=590KPa塔釜P=630KPa进料P=610Kpa

脱重塔塔顶压力P=400KPa塔釜P=450KPa进料P=480KPa

（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，以保证塔顶压力为450&

plusmn;

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，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。

当事故状态