醚后碳四综合利用精馏序列优化

发布时间：2020-11-15 23:50

　　 催化裂化和蒸汽裂解等装置副产大量混合碳四。其中异丁烯是一种高附加值中间体,广泛应用于制备丁基橡胶、聚异丁烯、甲基叔丁基醚、甲基丙烯腈等。和运集团碳四综合利用装置,主要包括MTBE合成、碳四分离和丁烯异构化三个单元,以MTBE为主产品,通过异构化反应将正丁烯转化为异丁烯,提高碳四资源利用程度。由于正丁烯与正丁烷相对挥发度小,和运集团采用MEK+NFM溶剂体系萃取分离,即便如此,碳四分离单元仍然存在过程复杂,能耗高等不足。对此,本论文深入研究萃取分离和异构化过程的协同耦合特征,从分离序列的角度对碳四综合利用装置进行改进,并利用Aspen Plus化工流程模拟软件,对改进流程进行优化和经济可行性分析。首先,在Aspen Plus软件平台中建立了和运集团碳四综合利用装置主干工艺的模拟流程,并将关键操作单元(萃取精馏、异构化、MTBE合成)的模拟结果与实际生产数据进行比对,正丁烷产品含量的相对误差为1.46%,丁烯产品含量的相对误差为0.76%,MTBE产品含量相对误差为0.01%。模拟结果分析表明,本研究建立的碳四综合利用装置模拟流程,准确度较高,为该装置的改进和优化提供了良好的模拟模型。在Aspen Plus流程模拟的基础上,对现有碳四综合利用装置中采用的精馏分离序列进行了深入分析。现有精馏分离序列先将异丁烷、正丁烷从原料中脱除,得到高浓度丁烯,再将丁烯异构化成异丁烯,异丁烯醚化生成MTBE,未反应的丁烯重新作为分离原料。分离原料中的烯烃含量高,需萃取剂量较大,能耗较高,丁烷产品浓度85%,导致丁烯损失大,丁烯利用率低。针对此问题,提出优化工艺,首先将原料中的丁烯转化为异丁烯,进一步醚化生成MTBE,未反应的丁烯混合物再进行萃取精馏。在Aspen Plus软件对改造工艺参数进行优化,第二萃取精馏原料中丁烯含量从71.3%降低到52.97%,萃取剂需求量从340 t/h降低到240 t/h。分离原料丁烷浓度从29.22%提升到45.15%,丁烷产品含量指标从85%提升到95%,降低了丁烯损失,使MTBE产品产量提升了3.5%。装置能耗1.2 MPaG蒸汽从62 t/h降低到52 t/h。因反应系统丁烯含量降低,导致异构化和MTBE单元负荷增加,异丁烯产品流量从41.79 t/h提升51.14 t/h,改造过程需增加异构化催化剂4 t,投资成本773万元,投产后实际增加收益2832万元/年,资金回收期3.3个月。优化工艺较原工艺从物料损失和能耗上都有所优化,工艺变更改造较小,得到的收益明显,工艺优化可行。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ028.31
【文章目录】：
摘要
Abstract
英文缩写介绍
1.文献综述
    1.1 醚后碳四来源与组成
    1.2 丁烷/丁烯的分离技术
    1.3 碳四综合利用工艺流程介绍
        1.3.1 碳四综合利用工艺简介
        1.3.2 碳四综合利用工艺流程
    1.4 Aspen Plus关键单元模型选择
        1.4.1 萃取精馏的模拟模型
        1.4.2 正丁烯骨架异构化模拟模型
        1.4.3 MTBE单元模拟模型
    1.5 选题背景与研究内容
2.工艺的流程模拟
    2.1 工艺模拟流程的简化
    2.2 物料平衡表
    2.3 操作模型的建立和模拟运行结果
    2.4 模拟误差分析和原工艺分析
    2.5 小结
3.工艺的优化和模拟
    3.1 优化工艺的确立和影响
        3.1.1 优化工艺的确立
        3.1.2 优化工艺的物料平衡
    3.2 关键设备参数分析与优化
        3.2.1 第二萃取精馏塔参数分析
        3.2.2 溶剂气提塔参数分析
        3.2.3 异构化脱重塔参数分析
        3.2.4 MTBE精馏塔参数分析
    3.3 溶剂循环和再生系统
    3.4 小结
4.优化工艺经济性分析
    4.1 优化工艺的产品利润分析
    4.2 优化工艺的能耗对比
    4.3 工艺改造成本
    4.4 优化工艺的综合分析
    4.5 小结
5.结论
论文创新点与展望
    创新点
    展望
参考文献
致谢

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本文编号：2885361