發(fā)布時(shí)間：2020-11-15 23:50

　　 催化裂化和蒸汽裂解等裝置副產(chǎn)大量混合碳四。其中異丁烯是一種高附加值中間體,廣泛應(yīng)用于制備丁基橡膠、聚異丁烯、甲基叔丁基醚、甲基丙烯腈等。和運(yùn)集團(tuán)碳四綜合利用裝置,主要包括MTBE合成、碳四分離和丁烯異構(gòu)化三個(gè)單元,以MTBE為主產(chǎn)品,通過異構(gòu)化反應(yīng)將正丁烯轉(zhuǎn)化為異丁烯,提高碳四資源利用程度。由于正丁烯與正丁烷相對揮發(fā)度小,和運(yùn)集團(tuán)采用MEK+NFM溶劑體系萃取分離,即便如此,碳四分離單元仍然存在過程復(fù)雜,能耗高等不足。對此,本論文深入研究萃取分離和異構(gòu)化過程的協(xié)同耦合特征,從分離序列的角度對碳四綜合利用裝置進(jìn)行改進(jìn),并利用Aspen Plus化工流程模擬軟件,對改進(jìn)流程進(jìn)行優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)可行性分析。首先,在Aspen Plus軟件平臺中建立了和運(yùn)集團(tuán)碳四綜合利用裝置主干工藝的模擬流程,并將關(guān)鍵操作單元(萃取精餾、異構(gòu)化、MTBE合成)的模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,正丁烷產(chǎn)品含量的相對誤差為1.46%,丁烯產(chǎn)品含量的相對誤差為0.76%,MTBE產(chǎn)品含量相對誤差為0.01%。模擬結(jié)果分析表明,本研究建立的碳四綜合利用裝置模擬流程,準(zhǔn)確度較高,為該裝置的改進(jìn)和優(yōu)化提供了良好的模擬模型。在Aspen Plus流程模擬的基礎(chǔ)上,對現(xiàn)有碳四綜合利用裝置中采用的精餾分離序列進(jìn)行了深入分析�，F(xiàn)有精餾分離序列先將異丁烷、正丁烷從原料中脫除,得到高濃度丁烯,再將丁烯異構(gòu)化成異丁烯,異丁烯醚化生成MTBE,未反應(yīng)的丁烯重新作為分離原料。分離原料中的烯烴含量高,需萃取劑量較大,能耗較高,丁烷產(chǎn)品濃度85%,導(dǎo)致丁烯損失大,丁烯利用率低。針對此問題,提出優(yōu)化工藝,首先將原料中的丁烯轉(zhuǎn)化為異丁烯,進(jìn)一步醚化生成MTBE,未反應(yīng)的丁烯混合物再進(jìn)行萃取精餾。在Aspen Plus軟件對改造工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,第二萃取精餾原料中丁烯含量從71.3%降低到52.97%,萃取劑需求量從340 t/h降低到240 t/h。分離原料丁烷濃度從29.22%提升到45.15%,丁烷產(chǎn)品含量指標(biāo)從85%提升到95%,降低了丁烯損失,使MTBE產(chǎn)品產(chǎn)量提升了3.5%。裝置能耗1.2 MPaG蒸汽從62 t/h降低到52 t/h。因反應(yīng)系統(tǒng)丁烯含量降低,導(dǎo)致異構(gòu)化和MTBE單元負(fù)荷增加,異丁烯產(chǎn)品流量從41.79 t/h提升51.14 t/h,改造過程需增加異構(gòu)化催化劑4 t,投資成本773萬元,投產(chǎn)后實(shí)際增加收益2832萬元/年,資金回收期3.3個(gè)月。優(yōu)化工藝較原工藝從物料損失和能耗上都有所優(yōu)化,工藝變更改造較小,得到的收益明顯,工藝優(yōu)化可行。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ028.31
【文章目錄】：
摘要
Abstract
英文縮寫介紹
1.文獻(xiàn)綜述
    1.1 醚后碳四來源與組成
    1.2 丁烷/丁烯的分離技術(shù)
    1.3 碳四綜合利用工藝流程介紹
        1.3.1 碳四綜合利用工藝簡介
        1.3.2 碳四綜合利用工藝流程
    1.4 Aspen Plus關(guān)鍵單元模型選擇
        1.4.1 萃取精餾的模擬模型
        1.4.2 正丁烯骨架異構(gòu)化模擬模型
        1.4.3 MTBE單元模擬模型
    1.5 選題背景與研究內(nèi)容
2.工藝的流程模擬
    2.1 工藝模擬流程的簡化
    2.2 物料平衡表
    2.3 操作模型的建立和模擬運(yùn)行結(jié)果
    2.4 模擬誤差分析和原工藝分析
    2.5 小結(jié)
3.工藝的優(yōu)化和模擬
    3.1 優(yōu)化工藝的確立和影響
        3.1.1 優(yōu)化工藝的確立
        3.1.2 優(yōu)化工藝的物料平衡
    3.2 關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)分析與優(yōu)化
        3.2.1 第二萃取精餾塔參數(shù)分析
        3.2.2 溶劑氣提塔參數(shù)分析
        3.2.3 異構(gòu)化脫重塔參數(shù)分析
        3.2.4 MTBE精餾塔參數(shù)分析
    3.3 溶劑循環(huán)和再生系統(tǒng)
    3.4 小結(jié)
4.優(yōu)化工藝經(jīng)濟(jì)性分析
    4.1 優(yōu)化工藝的產(chǎn)品利潤分析
    4.2 優(yōu)化工藝的能耗對比
    4.3 工藝改造成本
    4.4 優(yōu)化工藝的綜合分析
    4.5 小結(jié)
5.結(jié)論
論文創(chuàng)新點(diǎn)與展望
    創(chuàng)新點(diǎn)
    展望
參考文獻(xiàn)
致謝

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本文編號：2885361