年产10万吨乙腈法生产丁二烯的工艺设计.docx

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1、年产10万吨乙晴法生产丁二烯的工艺设计摘要丁二烯是碳四保分中最重要的组分。它是石油化工的基本原料之一，在石油化工烯浸原料中的地位仅次于乙烯和丙烯，主要用于合成橡胶（如丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁庸橡胶、氯丁橡胶）的生产，也用于合成树脂（如ABS树脂、SBS树脂、BS树脂、MBS树脂）和合成其它有机化工产品。此外，还可用于生产1,4-丁二醇、己二脂、环丁根、葱醍等重要化合物。随着全球化工行业的发展，国内丁二烯生产技术得到不断优化，而丁二烯的加工利用水平也是整个石油化工发展水平的一个重要标志。目前，国内工业生产丁二烯的主要方法有：乙睛法、二甲基甲酰胺法和NMP法。本设计内容是年产10万吨丁二烯精储工艺的

2、设计，采用了萃取精脩的方法，对装置筛板塔的精偷工段建立计算模型，将所学知识与实际情况紧密结合了起来，在经济合理、生产安全的基础上，尽力做到技术进步,从而有效的利用国家资源。关键词:丁二烯；乙睛法；精储Processdesignfortheproductionofbutadienefromacetonitrilewithanannualcapacityof100,000tonsAbstractButadieneisthemostimportantcomponentofthecarbontetrafraction.Itisoneofthebasicrawmaterialsofpetrochemic

3、als,secondonlytoethyleneandpropyleneinthepetrochemicalolefinrawmaterials,mainlyusedintheproductionofsyntheticrubber(suchasstyrenebutadienerubber,nitrilerubber,neoprenerubber),alsousedinsyntheticresins(suchasABSresin,SBSresin,BSresin,MBSresin)andthesynthesisofotherorganicchemicalproducts.Inaddition,i

4、tisalsousedtoproduceimportantcompoundssuchas1,4-butanediol,dicyanogen,sulfoxideandanthraquinone.Withthedevelopmentoftheglobalchemicalindustry,thedomesticproductiontechnologyofbutadienehasbeenoptimizedandthelevelofprocessingandutilizationofbutadieneisanimportantindicatorofthelevelofdevelopmentoftheen

5、tirepetrochemicalindustry.Atpresent,themainmethodsfortheindustrialproductionofbutadieneinChinaare:acetonitrile,dimethylfrmamideandNMRThedesigncoversthedesignofadistillationprocessforbutadienewithanannualproductioncapacityof100,000tons.Themethodofextractivedistillationisusedtomodelthecalculationofthe

6、distillationsectionofthesieveplatecolumnoftheplant,whichcloselycombinestheknowledgeacquiredwiththeactualsituation,andmakeseveryefforttoachievetechnologicalprogressonthebasisofeconomicrationalityandproductionsafety,thusmakingeffectiveuseofnationalresources.Keywords:Butadiene;Acetonitrile;Distillation

7、.1 .绪论11.1 丁二烯的用途11.2 国内外工业生产现状11.2 .1国内工业生产现状11.3 .2国外工业生产现状11.3 本设计的指导思想11.4 设计依据21.5 主要原料的技术规格及来源21.6 厂址概况21.7 厂区人员配置22 .生产方法与工艺流程32.1 生产工艺综述及选择32.2 工艺流程简述42.3 工艺流程的优化52. 3.1萃取精俺工艺的优化53. 3.2水洗处理工艺的优化64. 3.3精制处理工艺的优化65. 3.4回收处理工艺的优化73.物料衡算73.1 基础数据73.2 工艺条件83. 2.1各塔进料温度及压力83. 2.3收率86. 2.4产品规格81.3

8、第一萃取塔Bl的物料衡算91.4 第二萃取塔B2的物料衡算101.5 脱重塔B4的物料衡算111.6 脱轻塔B5的物料衡算124 .能量衡算144.1 第一萃取塔的能量衡算144.2 第二萃取塔的能量衡算144.3 脱重塔的能量衡算144.4 脱轻塔的能量衡算145 .主要设备的工艺计算、设计及选型155.1 选塔依据155.2 塔的设计结果156 .项目经济分析166.1 流动资金估算176.2 成本估算176.3 资金筹措177 .环境评价177.1 三废物质187.2 三废处理188 .安全性预评价188.1 危险物质198.2 安全措施199 .结论19参考文献错误!未定义书签。致谢错

9、误!未定义书签。1.绪论1.1 丁二烯的用途丁二烯是一种重要的石油化工原料，不但可以用于生产合成橡胶（丁脯橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、）的主要原料，还可作为合成树脂（如MBS树脂、ABS树脂、BS树脂、SBS树脂、）以及其它有机化工产品的合成山。另外,它还可用于生产1,4.丁二醇、己二庸、环丁飒、葱醍等重要的化合物，应用范围很广UL1.2 国内外工业生产现状1.2. 1国内工业生产现状近年来，由于乙烯原料不断向轻质化方向发展、以及国内合成橡胶生产规模的迅速扩大，使得国内丁二烯出现了供不应求的局面，以至于丁二烯的价格急剧上升。在这一背景下，丁二烯产能快速扩张，而乙烯装置副产C4抽提的方法

10、是生产丁二烯最为经济。碳四组分溶剂抽提法生产工艺主要有三种类型：乙月青法（ACN）、二甲基甲酰胺法（DMF）法和NMP法。这三种工艺的原理及流程基本一致，即将碳四倒分与溶剂进行萃取，将丁烯、丁烷等难溶性成分从塔顶部分离出来，然后采用蒸馆的方式将萃取液中的萃取溶剂分离出来，最终将甲基乙快等杂质分离出来，从而获得丁二烯产品。在国内，丁二烯主要来源于乙烯裂解过程中产生的碳四，约为91%,其他的主要来源于丁烯的氧化脱氢。而生产装置则以中国石化、中国石油为主体，中国石化拥有2120吨/年（包括合资）的产能，约占总产能的52.62%；中国石油拥有975吨/年的石油产能，约占总产能的24.20%；其他当地公

11、司的产能为934吨/年，在总产能中所占比例为23.18%。1.2.2国外工业生产现状目前，世界上丁二烯的贸易以在亚洲、北美、西欧为主导。但由亚洲和中东乙烯产业的迅速发展，今后中东地区在全球丁二烯贸易中所占比重将逐渐增加,亚洲将由纯进口转变成为纯出口。日本合成橡胶公司引进了ACN工艺之后，利用流程一体化技术和复杂塔技术，将ACN工艺的节能优点凸显出来，从而在丁二烯生产中占据了一席之地。1.3 本设计的指导思想本设计以乙庸法理论为依据，以国内某公司有机合成丁二烯生产车间为基础。对装置中的蒸储部分进行了模拟计算，并对整个蒸储过程进行了经济分析、环境评估和安全预评价uiO1.4 设计依据（1）设计任务

12、书。（2）新乡市税收、建设等有关法令、法规、政策、规定。1.5 主要原料的技术规格及来源本设计中所涉及到的主要原料为碳四储分和乙腌溶液，碳四储分来源于茂名石油化工有限公司，乙盾溶液来源于济南世纪通达化工有限公司。1.6 厂址概况本设计的厂址位于新乡市工业园区内，具有如下优势：（1）有足够的原材料,可节省原材料的运输费用；（2）交通便捷，拥有良好的交通基础设施；（3）有足够的水和动力，能保证工程所需要的工程用水；（4）电力供应充足，能够保证生产用电的需要；（5）具有良好的政策环境，能够获得政府的有力支持网。1.7 厂区人员配置该公司车间定员75人，并实行四班三倒连续生产，如表1.1所示。表Ll车

13、间人员配置职位数量操作工人分析工人包装工人机修工人主任361212812111175副主任工艺技术员设备技术员安全技术员成品核算员总计2 .生产方法与工艺流程2.1 生产工艺综述及选择(1)乙膈(ACN)法目前，ACN法是生产丁二烯的主要方法，以碳四修分为原料，乙月青作为溶剂。乙月青溶液化学稳定性好，腐蚀性小，是一种优良的溶剂。因此，生产装置中的大部分设备可以用碳材料制造。工艺过程主要分为两个工段，分别是萃取精储工段和丁二烯精制工段。该方法工艺简单，萃取过程中操作温度较低，而操作温度低可以防止丁二烯的自聚，操作过程中不需要用到压缩机，同时乙聘溶液的粘度较低，塔板效率较高，可以有效地减少成本，但

14、是乙脑溶液的沸点低，容易造成损失，并且工艺流程中需要较多的水洗工艺用。该抽提工艺一直在不断地改进和提高，降低能耗,且可以适用于不同的碳四用分。(2)二甲基甲酰胺法(DMF)法DMF法最早是由日本瑞翁公司研发的。这种方法是以碳四馆分为原料，二甲基甲酰胺为溶剂。DMF有一定的毒性，不易与碳四形成共沸物，是一种优良的溶剂。其生产过程与ACN法相同，但必须使用压缩机，而压缩机的投入使用，大大提高了抽提工艺的能耗。DMF抽提工艺具有较高的选择性起分离效果较好。因为溶剂具有毒性，所以该方法会腐蚀设备。虽然其操作温度较高，但效果好，使用周期长。另外，该工艺需要的设备较多，同比之下占地面积大，而且对操作要求较

15、高，达不到操作要求会不利于分离，增加能耗。3 3)N-甲基此咯烷酮(NMP)法NMP法最早是由德国BASM公司研发的，于1968年工业化。该方法以碳四偏分为原料，NMP为溶剂。NMP的溶解能力较好，而且选择性较高。除此之外，它的稳定性好，并且对设备无腐蚀，对人体无毒无伤害旬。该工艺流程简单，生产操作弹性大，需要使用压缩机，具有较大的能耗，不会对设备产生腐蚀塔板效率较低，对环境保护具有突出的优越性。所需设备较少，占地面积小。综上所述，三种抽提工艺的分离原理基本相同，但由于三种溶剂的基本物性不同，在流程和设备应用上有所差别，工艺流程又有各自的优缺点。不过，相比之下，ACN抽提工艺在能耗，流程难易程度，安全环保和经济方面具有更大的优势山。本设计采用ACN抽提工艺生产丁二烯。22工艺流程简述ACN工艺流程主要分为两个工段，萃取精储工段和丁二烯精制工段。如图2-1所示，Bl,B2和B3为工艺流程中的萃取精僧工段，Bl是第一萃取精偷塔，B2是第二萃取精储塔，B3是闪蒸塔,进料物流1碳四储分和进料物流2乙聘溶剂分别Bl萃取段下部和上部进料，碳四用分经抽提后，比丁二烯轻的物流3丁烷、丁烯等组分从Bl塔顶采出，其余组分及乙睛溶剂为物流4从Bl