《丁二烯工艺设计.doc

河北工业大学成人高等教育 毕业设计说明书(论文) 姓 名： 张天星 学 号： 教学管理单位：河北工业大学继续教育学院大港教学站 专 业： 化学工程与工艺 题 目： 丁二烯工艺设计 指导者： 沈坚 评阅者： 2015年 9 月 20 日 毕业设计（论文）摘要 丁二烯是一种具有广泛用途的化工产品，其生产、制备的研究进行了数十年。目前仍然未停止对其工艺的调整与改进。工业生产中常用在碳四馏分中加入一种溶剂进行萃取的特殊精馏来实现对C4馏分的分离。本设计以从碳四中抽提丁二烯为目的，依据经济、节约、环保、科学的理念，制定出抽提段的工艺。目前世界上大规模工业化生产丁二烯-1，3的方法主要有三种：乙腈法（ACN）、二甲基甲酰胺法（DMF）和N-甲基砒硌烷酮法（BASF）。工艺采用DMF法，从碳四混合物中抽提出符合工艺要求的丁二烯。设计中对DMF法抽提丁二烯的原理、工艺、操作规范、物料衡算、废物处理等发面进行了阐述。 关键词： 碳四 丁二烯 抽提 DMF  目 录 1 引言 1 2 工艺路线 1 2．1 生产的基本原理 1 2. 2 工艺路线的对比与选择 1 2. 3 DMF法碳四抽提丁二烯装置的特点 2 2. 4 物料衡算 3 2. 5 装置工艺流程图 4 2. 6 工艺流程说明 4 2.6.1 第一萃取精馏部分 4 2.6.2 第二萃取精馏部分 6 2.6.3 丁二烯净化部分 7 2.6.4 溶剂净化部分 8 2. 7 工艺控制 8 2.7.1 原料质量变化对产品的影响及调节方法 9 2.7.2 主要工艺条件的变化对产品质量的影响 10 结 论 13 参 考 文 献 14 致 谢 15 1 引言 丁二烯来源：从油田气、炼厂气和烃类裂解制乙烯的副产品中都可获得碳四馏分。碳四系列的基本有机化工产品主要有丁二烯、顺丁烯二酸酐、聚丁烯、二异丁烯、仲丁醇、甲乙酮等，它们是有机化学工业的重要原料。无论是裂解气深冷分离得到的碳四馏分，还是经丁烯氧化脱氢得到的粗丁二烯，均是以碳四各组分为主的烃类混合物，主要含有丁烷、正丁烯、异丁烯、丁二烯，它们都是重要的有机化工原料[1,2]。 C4的分离与C2、C3馏分相比，其最大的特点是各组分之间的相对挥发度很小，使分离变得更加困难，采用普通精馏方法在通常条件下将其分离是不可能的。为此工业生产中常用在碳四馏分中加入一种溶剂进行萃取的特殊精馏来实现对C4馏分的分离[3-5]。 2 工艺路线 2．1 生产的基本原理 由于碳四原料中大部分组分与丁二烯-1，3之间的沸点较为接近，而且相互之间有共沸物产生，这样采用一般的精馏方法很难进行分离开，所以为了得到目标产品（丁二烯）就必须采用特殊分离方法——萃取精馏。萃取精馏的原理就是：向被分离物料碳四原料中加入一种新的组分——萃取溶剂二甲基甲酰胺（DMF），它的加入使得原来物料中各组分之间的相对挥发度发生明显变化，从而使物料中难以用普通精馏方法分离的组分如：顺丁烯-2和反丁烯-2等组分在第一萃取精馏塔分离出来，乙基乙炔和乙烯基乙炔等组分在第二萃取精馏塔分离出来。 经过两段萃取精馏得到的粗丁二烯再经过两段普通精馏即得到产品丁二烯。普通精馏的原理是利用混合物中各组分在相同压力下相对挥发度不同的特点，使混合物处于气—液两相共存时各组分在液相和气相中的分配量不同从而将各组分分离开。 甲基乙炔和水等轻组分在第一精馏塔顶脱除，第二精馏塔则用于脱除在萃取精馏部分未能完全脱除的顺丁烯-2、丁二烯-1，2、乙基乙炔、碳五等重组分，塔顶得到产品丁二烯。 2. 2 工艺路线的对比与选择 目前世界上大规模工业化生产丁二烯-1，3的方法主要有三种：乙腈法（ACN）、二甲基甲酰胺法（DMF）和N-甲基砒硌烷酮法（BASF）。 ACN法是由美国壳牌公司开发的。萃取溶剂乙腈具有微弱的毒性，在操作条件下对碳钢腐蚀性也很小，同时乙腈粘度小，塔板效率较高，是一种较好的溶剂。乙腈比较稳定，沸点低，能以与水的混合物的形式利用，使萃取精溜塔的操作温度较低，便于防止丁二烯热聚，且汽提塔可在较高压力下操作，将粗丁二烯直接送往第二萃取精馏塔，从而去掉了丁二烯气体压缩机，节省电力。ACN法的缺点是乙腈能分别与正丁烷和丁二烯二聚物形成共沸物，使溶剂精制过程较为复杂，操作费用较高。