本文選題：煤基混合碳四　切入點：流程模擬　出處：《華東理工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著近年來煤制烯烴技術的不斷發(fā)展以及相應的工業(yè)裝置不斷投入運行,其副產(chǎn)的混合碳四烴類的產(chǎn)能已相當可觀。如何更好地利用好這部分碳四資源,根據(jù)其組成開發(fā)設計出其分離和深加工的綜合利用方案,對于提升煤制烯烴項目的整體經(jīng)濟效益有著十分重要的作用。本文依托Aspen Plus軟件平臺并結(jié)合Matlab軟件在化工計算中的應用,以獲得高純度的正丁烯為目標對煤基混合碳四的分離工藝進行了模擬與優(yōu)化�；诿夯旌咸妓淖陨斫M成上的特點,該分離工藝共分為3個操作單元,分別是丁二烯加氫單元、甲基叔丁基醚(MTBE)單元以及丁烯提濃單元。在模擬過程中,根據(jù)不同單元中的物系特點,依次選用基于PR方程的狀態(tài)方程法以及基于NRTL-RK模型的活度系數(shù)法等熱力學方法進行模擬計算。在各單元的模擬過程中,分別選定不同的目標變量對各單元設備進行工藝參數(shù)的分析和優(yōu)化,得到較優(yōu)的工藝參數(shù)。其中,在MTBE單元中,對預醚化反應器建立了列管式固定床下的一維擬均相模型,該模型通過Matlab軟件采用Runge-Kutta法求解,并分析了醚化反應精餾過程的相關特性；在丁烯提濃單元中,對于實驗方案中得到的C4-NMP物系的NRTL方程中的模型參數(shù)進行了模擬驗證,并分析了NMP溶劑萃取精餾分離丁烷、丁烯混合物過程中對混合碳四中各組分的相對揮發(fā)度的影響。通過全流程的穩(wěn)態(tài)模擬模型的建立,以及循環(huán)收斂的計算,最終得到了質(zhì)量濃度為99.8%,收率為99.5%的正丁烯組分。采用目前廣泛應用的Sulzer Mellapak 250Y型填料,對于丁烯提濃單元中的萃取精餾塔和溶劑回收塔進行了填料設計和校核,通過模擬計算得到了兩塔的塔徑、最大負荷以及表觀流速等相關數(shù)據(jù),為后續(xù)的設備的工藝設計提供了依據(jù)。另外,依托Aspen Energy Analyzer軟件,采用夾點技術完成了煤基混合碳四分離工藝的全流程的換熱網(wǎng)絡的優(yōu)化設計,得到了總年度費用指數(shù)較低的熱集成方案以及相應的設備投資費用指數(shù)、操作費用指數(shù)、最大公用工程用量等相關換熱網(wǎng)絡參數(shù)。
[Abstract]:With the continuous development of olefin production technology from coal in recent years and the continuous operation of corresponding industrial units, the production capacity of mixed carbon-4 hydrocarbons produced by its by-products has been considerable. How to make better use of this part of carbon four resources, According to its composition, the comprehensive utilization scheme of its separation and deep processing is designed and developed. This paper relies on the Aspen Plus software platform and the application of Matlab software in chemical engineering calculation. The separation process of coal based mixed carbon 4 was simulated and optimized with the aim of obtaining high purity n-butene. Based on the characteristics of coal base mixed carbon 4 composition, the separation process was divided into three operation units, one was butadiene hydrogenation unit, the other was butadiene hydrogenation unit. The methyl tert-#china_person0# ether (MTBEE) unit and the butene thickening unit. In the simulation process, according to the characteristics of the different units, In turn, the state equation method based on PR equation and the activity coefficient method based on NRTL-RK model are selected for the simulation. Different target variables were selected to analyze and optimize the process parameters of each unit, and the optimal process parameters were obtained. In the MTBE unit, the one-dimensional quasi-homogeneous phase model of the preetherifying reactor was established under the tubular fixed bed. The model is solved by Runge-Kutta method with Matlab software, and the related characteristics of etherification reaction distillation process are analyzed, and the model parameters in the NRTL equation of C4-NMP system obtained in the experimental scheme are simulated and verified in the butene enrichment unit. The influence of NMP solvent extractive distillation on the relative volatilization of each component in the mixture of butane and butene was analyzed. The steady state simulation model of the whole process and the calculation of the cycle convergence were carried out. Finally, the n-butene component with a mass concentration of 99.8 and a yield of 99.5% was obtained. Using the Sulzer Mellapak 250Y type filler, the packing design and verification of the extraction distillation column and solvent recovery column in the butene thickening unit were carried out. The related data of tower diameter, maximum load and apparent velocity of flow are obtained by simulation calculation, which provides the basis for the process design of the subsequent equipment. In addition, it relies on Aspen Energy Analyzer software. The optimum design of heat transfer network for the whole process of coal based mixed carbon 4 separation process is completed by means of pinch technology. The heat integration scheme with lower total annual cost index and the corresponding equipment investment cost index and operating cost index are obtained. Maximum utility consumption and other related heat transfer network parameters.
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ221;TQ028

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本文編號：1558607