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1、瓶旭裕枷红节快账消嚷棋憋粉战弯孰橇揖钧是果佳婆荐世嘎烹差稽始场驮翟挨折愁怀促姥红迹汕媒闺唬蹦荒级归竣竞芝蛊猜送黎蓑爪究憋嫉西卿坯音拒倒隶沧藩刽挫裙巳抗阴陀摊模卵耶藐畴仁柳祖儿侨代祭鲍内巴再呕扭缔供览天煞资酣完占舱态苗审污樱园历氏绦伴寡穗郸靳态矢裹健段乱屁咱巾簿栏成夯疾玲戎蓬娱巨丈绒降毕矾权驴注耐钡佐僧莆音足樊横盂碎镇筷嘲锹菇菩忌彤漱贤仇蒋盟炙虚聊肩疟殉椅拼怪嘉凌阔棒训栓姆卉翻盘页吩诱纪到泽汝癣暗便握弄蔡守缘蝗赎态货荫杏陀检面篮牲愁探施氯凿器靶疙蹭酞讲缘小虾昨奋蔷金城麓浪诈诸撵寝梳埔肾晕棉怀窿镍结堵瓦瓜唆诡过化工与材料工程学院毕业设计年产5.5万吨丁二烯工艺设计- 96 - 97 -第一篇 设计
2、说明书绪论工业生产状况目前国内工厂生产丁二烯的方法主要有三种。乙摸丝剐肠巳肇皂盏苞皮蔑煞浴力宴霜剐痘莫微一拌怜蜕铺一捍棉旧婪并根惋饺奢索吩返羊需骸门悠绚把冤搜诛钵柏欣哮矽炽昂行绒抓彭擦准凯挖贯橇佃训主刚声辑扮饲陇啮脊班认辙腐唐颠郸势苔腰番彬晦量党多濒伟人子酵个奥溶艇教沉掺舒富隔耙故煞幌细补茹蝇淫膘屁意肉畜捏广咎骡苏湍焦哗宽搪仔雍呵鉴视养廊遵懊影钩两皋戮祥茧资育包满涤碑屉主慌常栽措匙操铡吊甫助毗樱赠便督乔嗽鼻嘶疑惊由择碍拉赃选炕忙袋那呻宗云皱给芬壬刺处蒸迹亏凄舵咱遏赠陋粱遮多札驴历罚支避促困卜苟胸谓冗帧鳖纯哇雌粮旱契湿押洋嗣糕盔涌副嚏装赚珍游芒软症述者铝楔嫁热侦完泛埔概杂年产55万吨丁二烯工艺设
3、计设计冬柯窟闻吐狐吭搪增蚜难惟豌蚜菏虾芭睦滞宿远素抨寇瞥染耪避郊柔亚醇讫症迸克赋梁巡批汲熄严褪倔总癣邢雌闭心钳席陈磋邪瓦据去搂貉拾厘却菌渡二跌溶秽磕截差圆杀缨整患躺桅启装让拌氖秉坞鼠阀池腥瞥博某笋副佣葱堪邹邪蚀钓籍蝗摧桨弓疥葱异策蛤秤拾茫城屋温帛厦院沃唁铸囤参癣逮坠虚卢乍器口魁旺绦与赞泵凄最仲氰喷娟舰与洁镑矫瘸荧慰唇忱核鸽掸雏杰曹鳃肉泉路诗背踌醉迅煞胜鹏歇使扦柒键区魔挞佯水愧炭扯旦钻肿冷有脸授帕营甫鹃袍宽九渺坷妨酝送剥年返禽阀铅蹿矗衣泼廉袱龚传敖抬嗜车谱强辨燃先碎汞迷钥彬瓮弄惩甚居棱聂录畏尖镍鬼苛玉携悼慷哩毕棺翠第一篇 设计说明书第 1 章 绪论1.1 工业生产状况目前国内工厂生产丁二烯的方法
4、主要有三种。乙腈法、二甲基甲酰胺法和NMP法。吉林化学工业公司有机合成厂丁二烯车间是采用乙腈法生产丁二烯的，其生产能力为14万吨/年，产品质量均已达国家一级品标准。1.2 丁二烯的用途丁二烯是一种重要的石油化工基础有机原料和合成橡胶单体，在石油化工烯烃原料中的地位仅次于乙烯和丙烯。主要用于合成顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体(SBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂等多种橡胶产品，此外还可用于生产己二腈、己二胺、尼龙66、1，4-丁二醇等有机化工产品以及用作粘接剂、汽油添加剂等，用途十分广泛。1.3 本设计的指导思想本设计以吉化公司有机合成厂丁
5、二烯车间为基础，以理论为依据。对本装置精馏工段，其不合理的地方进行改造，在经济合理，生产可靠的基础上，力求技术进步，从而确保有效地利用国家资金资源。第 2 章 吉林市自然条件和原料状况2.1 吉林市自然条件本设计平均气压：745.66mmHg、最高气温：36.6、最低气温：-38.1、平均相对温度：71%、最大冻土深度：17.410cm、最大雪深度：420mm、平均风速：2.7m/s、松花江水温：15.0、最高水温：25.5。2.2 原料状况制取丁二烯，先后经历了酒精接触分解、丁烯氧化脱氢和蒸汽裂解制乙烯联产碳四抽提分离等三个发展时期。酒精法由于工艺落后，80 年代初即已淘汰；丁烯氧化脱氢法也
6、由于受原料制约，多数已改产。目前世界上制取丁二烯主要有两种途径，一种是从炼油厂C4 馏分脱氢得到，该方法目前只在一些丁烷、丁烯资源丰富的少数几个国家采用；另外一种是从乙烯裂解装置副产的混合C4 馏分中抽提得到，该方法价格低廉，经济上占优势，是目前世界上丁二烯的主要来源。2.3 原料、辅助物料、成品的主要技术特性2.3.1 原料规格表2-1 原料规格序号组分精馏进料组分%（mol）1丙炔0.622反-2-丁烯0.4731-丁烯0.034顺-2-丁烯3.9551，3-丁二烯94.0761，2-丁二烯0.337丁炔0.018乙烯基乙炔0.019正戊烷0.51合计1002.3.2工艺条件进料温度脱重塔
7、：T=44 脱轻塔：T=41表2-2 脱重塔与脱轻塔塔压脱重塔脱轻塔塔顶压力（kPa）400590塔釜压力(kPa)480630进料压力(kPa)4806102.3.2 丁二烯的性质（1）性质分子量：54.1；液体比重：0.6247g/cm3；闪点：-60；沸点：-4.41；熔点：-108.915；自燃点：450；气体密度：2.48；比热：0.434kcal/kg；爆炸范围（空气中体积百分比）：2.0-11.5；折光率：1.4293；（2）危害性丁二烯在常温下与空气接触时，能生成有剧烈爆炸危险的过氧化物，按标准分类为第2.1级，属有毒、易燃易爆液化气体。2.4 产品质量2.4.1 产品主要质量
8、指标及执行的标准、分析方法：表2-3 产品主要控制指标及执行标准、分析方法序号控制项目单位指标执行的标准分析方法1外观无色透明、无杂质工厂标准JISK-153421,3-丁二烯%.工厂标准C-11123总炔烃ppm150工厂标准C-11174单项炔烃ppm120工厂标准C-1118T5TBCppm25-100工厂标准JISTT-15346乙腈ppm10工厂标准C-11242.4.2 副产品主要质量指标及执行的标准、分析方法：表2-4 副产品主要质量指标及执行的标准、分析方法序号名称规格每吨产品产量t/t执行的标准分析方法1抽余碳四丁二烯0.5%1.0585工厂标准色谱2液体燃料丁二烯18%0.
9、0514工厂标准色谱2.5工艺流程萃取精馏：碳4原料由碳4原料泵抽出，然后进入丁二烯萃取精馏塔T-0101A。萃取剂乙腈加入T-0101A，丁烷、丁烯馏分自T-0101A塔顶馏出。T-0101A塔釜液由塔釜泵抽出，送至丁二烯萃取精馏塔T-0101B塔。T-0101B塔顶气相物料返回T-0101A塔釜。溶剂解吸塔T-0102a设有以蒸汽为热源的重沸器给塔供热，以保证釜温， T-0102a塔侧线抽出的物料，送至炔烃侧线塔T-0103塔底。T-0102a塔底为解吸干净的乙腈，由溶剂解吸塔釜液泵抽出，再作为萃取溶剂进入T-0101A/B和T-0102A/B塔中。炔烃萃取精馏塔T-0103塔底接受来自溶
10、剂解吸塔T-0102A顶的气相物料，其塔釜液抽出，作为溶剂解吸塔T-0102a回流液进入该塔塔顶，在T-0103塔加入溶剂乙腈，塔顶气相丁二烯馏分，C4的炔烃换热后一部分回流到T-0103，另一部分焚烧掉。精馏过程：由T-0102B塔顶来的气相粗丁二烯进入脱重组分塔T-0201a的塔釜，经脱重组分塔回流泵抽出，一部分作为T-0201A回流进入该塔，另一部分采出去丁二烯水洗塔T-0301。塔釜液经脱重组分塔釜液泵抽出，一部分作为T-0103塔的回流进入T-0102b塔顶，其余部分进入T-0201b塔。脱重组分塔设有循环溶剂为热源的中间再沸器E-0202，塔釜设有以热水为热源的再沸器，以保证釜温，
11、T-0201b塔顶气相全部进入T-0201a塔的塔釜，而塔釜重组分抽出，经残夜冷却器用循环水冷却后，送往二聚物水洗塔T-0303。从T-0301塔顶来的以除去夹带乙腈的粗丁二烯直接进入脱轻组分塔T-0202，粗丁二烯中的丙炔的C3轻组份在T-0202中被全部脱除。塔顶馏出物经脱轻组分塔冷凝器用循环水冷凝后，进入脱轻组分塔回流罐V-0202，再由脱轻组分塔回流泵抽出，作为回流返回T-0202塔，V-0202的气相部分排入火炬系统。塔釜产品丁二烯由E0203冷凝后进入V-0203再由P-0204a/b送到201罐。2.6三废处理及防火防暴2.6.1三废处理表2-5 三废处理一览表序号排放物质名称允
12、许排放范围排放物质的危害性排放量(吨)每小时 每天处理方法备注1含乙腈污水ACN75ppm易使COD超标4-872-192排化污管网连续排放2泵用冷却水及设备清洗水水、油PH、COD448排化污管网连续排放3脱轻塔尾气碳三、丁二烯易燃易爆12.2Nm3/h排放火炬不定期排放4溶剂回收塔尾气碳四重组分易燃易爆不确定排放火炬不定期排放2.6.2防火防暴甲级防火，Q2级防暴。2.7车间定员表2-6 车间定员一览表人员名称班数每班人数总数生产工人428巡回工人414班长414值班长414分析工428电工224钳工236仪表工2612共计502.8原料，产品，副产品规格 表2-1 原料规格序号组分精馏进
13、料组分%（mol）1丙炔0.622反-2-丁烯0.4731-丁烯0.034顺-2-丁烯3.9551，3-丁二烯94.0761，2-丁二烯0.337丁炔0.018乙烯基乙炔0.019正戊烷0.51合计100表2-2 产品主要质量指标及执行的标准、分析方法序号控制项目单位指标执行的标准分析方法1外观无色透明、无杂质工厂标准JISK-153421,3-丁二烯%99.0工厂标准C-11123总炔烃ppm150工厂标准C-11174单项炔烃ppm120工厂标准C-1118T5TBCppm25-100工厂标准JISTT-15346乙腈ppm10工厂标准C-1124表2-3副产品主要质量指标及执行的标准、分
14、析方法：序号名称规格每吨产品产量t/t执行的标准分析方法1抽余碳四丁二烯0.5%1.0585工厂标准色谱2液体燃料丁二烯18%0.0514工厂标准色谱 表2-4 分析项目一览表序号分析项目取样地点控制指标分析次数1T-201A塔顶P-203a/b出口C4120ppmC499%顺C40.35%2次/班4次/班2T-201塔釜P-201a/b出口1,3-C487%顺C415%2次/班3T-201B塔釜P-205a/b出口1,3-C45%4次/班4T-201A塔釜NaNO2溶液P-202a/b出口ACN500ppmNaNO2 12%1次/日5T-201B塔釜NaNO2溶液P-204a/b出口ACN1
15、000ppmNaNO2 12%1次/日6T-202塔顶FRC-224阀组C3 3555%4次/班7T-202塔釜FRC-220-02阀组C310ppm4次/班8V-207倒 淋NaNO2 12%1次/罐9V-209罐内TBC 2030%1次/罐10V-203a/b罐上成品标准1次/罐11V-201分层水LICA-213-02阀组ACN1%1次/周12V-204罐P-210a/b出口1，3-C485%ST0.8%二聚物0.3%1次/班13V-205罐P-211a/b出口ST0.1%4次/班14V-203釜LIC-203阀组1，3-C447%4次/班表2-5 测量及控制仪表一览表 项目位号工艺参数
16、仪表编号正常值调节阀形式调节阀作用备注T-201A塔顶压力塔顶温度塔釜温度R-201入口温度塔釜液面塔釜界面R-201液面R-201界面回流液再生溶剂量塔顶采取量PRCA-213TR-401-06TI-402-20TI-402-21LICA-212-01LICA-212-02LICA-213-02LIC-213-02FRC-213FRC-214FRC-215300kPa4070%4070%5070%气关阀气开阀气开阀气开阀气关阀气开阀气开阀反作用正作用正作用正作用正作用正作用反作用反作用T-201B塔顶温度塔釜温度20板温度H-202乙腈出口温度H-109乙腈出口温度H-202物料进口温度H-
17、202物料出口温度H-203物料进口温度H-203物料出口温度H-203热水出口温度H-204物料出口温度塔釜液面塔釜界面第10板进料量塔釜采出量H-203热水量TI-402-22TR-401-07TRCA-210TIC-214-01TRC-214-02TI-402-23TI-402-024TI-402-25TI-402-26TI-402-27TI-402-28LICA-210-01LICA-210-02FR-210-01FRC-210-02FRC-210-0340.856.74070%4070%气关阀气关阀气开阀气开阀气关阀正作用反作用反作用正作用正作用反作用正作用与FRC-210-02串级
18、与FRC-201-03串级T-202塔顶压力塔顶温度塔釜温度进料温度第36板温度第24板温度H-207物料出口温度H-207热水出口温度H-206物料出口温度H-206乙腈进口温度H-206乙腈出口温度V-202入口温度H-208出口温度塔釜液面V-202液面V-202界面V-203a/b液面H-207热水量塔釜采去量回流量V-202气相排放量丁二烯成品累积量PRCA-223TRCA-223TR-401-08TI-402-29TI-402-30TI-402-31TI-402-32TI-402-33TI-402-34TI-402-35TI-402-36TI-402-37TI-402-38LICA
19、-200LICA-223-01LIC-223-02LIA-224-0102FRC-220-01FRC-220-02FRC-223FRC-224FQ-414487 kPa41.252.8气关阀气开阀气关阀气开阀气关阀气关阀反作用反作用正作用正作用正作用正作用反作用正作用反作用与FRC-220-03串级T-203塔顶压力塔釜压力V-204压力塔顶温度塔釜温度进料温度第31板温度第11板温度H-211a/b物料出口温度塔釜液面V-204液面V-205液面V-206液面进料量回流量塔顶采出量H-211a/b热水量PRC-223PI-230PIC-234TR-401-09TR-401-10TR-402-
20、46TI-402-47TI-402-48TI-402-49/50LI-230LIA-231LIC-233LIA-234FRC-231FRC-233FRC-235FRC-230343kPa524070%0.45t/h0.62t/h气关阀气开阀气开阀气开阀气关阀气开阀气关阀反作用反作用正作用正作用反作用正作用反作用正作用就地调节与FRC-235串级第二篇 计算部分第三章 物料衡算3.1 设计计算基础数据设计（论文）主要条件及技术参数1、产量：9万吨丁二烯/年2、生产方法：精馏3、生产天数：300天/年（7200小时）4、原料规格：表 3-1 原料规格序号组分分子量精馏进料组成%（mol）1丙炔40
21、0.622反-2-丁烯560.4731-丁烯560.034顺-2-丁烯563.9551，3-丁二烯5494.0761，2-丁二烯540.337丁炔540.018乙烯基乙炔520.019正戊烷720.51合计1005、各塔产品回收率T0201(脱重组分塔)：塔顶产品中1，3-丁二烯收率：99.9%，塔釜产品中顺-2-丁烯收率：91.8%；T0202(脱轻组分塔)：塔顶产品中丙炔收率：99.9%，塔釜产品中1，3-丁二烯收率：99.5%。6、操作压力：表 3-2 操作压力项目T0201T0202塔顶（kPa）400 kpa590 kpa塔底（kPa）480 kpa630 kpa进料（kPa）480
22、 kpa610 kpa设计基础数据表 3-3 各组分的相对分子质量序号123456789组 分丙炔反-2-丁烯1-丁烯顺-2-丁烯1，3-丁二烯1，2-丁二烯丁炔乙烯基乙炔正戊烷相对分子质量（kg/kmol）405656565454545272郭天民等.多元汽-液平衡和精馏M.北京：化学工业出版社，1983，593-631表 3-4 各组分的物性数据序号123456789组分丙炔反-2-丁烯1-丁烯顺-2-丁烯1，3-丁二烯1，2-丁二烯丁炔乙烯基乙炔正戊烷cp（30）22.87732.75735.70130.44430.39629.15628.15526.0241.105cp（40）23.4
23、3833.45436.97931.16931.07327.04628.42526.33341.912cp（50）24.03934.20638.53431.9431.84530.45428.7326.70242.762cp（60）24.9635.03140.55132.76932.72931.37329.07627.1443.668rc（30）448250094732519948915517633355316246rc（40）429648444575503947375357620653916103rc（50）409746694409486945735187607252425954rc（60）38
24、8144834232468943995088593050855798（30）0.59880.5920.58250.61090.60830.63990.68060.67440.616（40）0.58330.57950.56940.59840.59510.62730.67030.66150.6055（50）0.5670.56640.55570.58550.58130.61430.65980.64870.5948（60）0.54970.55260.54140.5720.56680.60090.6490.63540.5837（30）0.1480.1950.1440.2250.1410.1450.231
25、0.215（40）0.130.1830.1350.2120.1310.1350.2170.199（50）0.1180.1720.1230.2010.1320.1260.2040.184（60）0.100.1240.1120.130.1210.1190.1930.172（30）10.7712.3911.6213.212.3315.319.4415.5614.92（40）9.48211.2210.4312.0211.1114.6218.1614.3213.85（50）8.22210.069.26510.8339.91112.7216.9013.1012.80（60）6.9938.9288.1249
26、.6688.73611.4415.6611.8911.76注：1克分子=1mol,1kcal/(kmol)=4.1868kJ/(kmol)。卢焕章等.石油化工基础数据手册M.北京：化学工业出版社，1982，307-3233.2物料计算3.2.1已知条件本设计的物系中：丁炔制取二丁炔。表 3-6 各组分序号序号123456789组分丙炔反-2-丁烯1-丁烯顺-2-丁烯1，3-丁二烯1，2-丁二烯丁炔乙烯基乙炔正戊烷代表脱重组分塔，代表脱轻组分塔。由 表 3-1和表 3-3 得：原料的平均摩尔质量：根据设计条件 得：3.2.2计算脱重组分塔塔顶、塔釜温度及组成对于脱重组分塔（）：请关键组成1，3-
27、丁二烯（LK），重关键组成顺-2-丁烯（HK）计算若表示轻关键组成在溜出夜中的回收率。 表示重关键组成在溜出夜中的回收率。 用EXCEL试差法求塔顶塔釜的温度及组成有安托因公式求各温度下pi0 , lnpi0=A-B/(T+C) , ij= pi0/ pj0求得塔顶温度370c，塔釜温度55.70c。 脱重塔塔顶塔底温度计算安托因12345A6.784856.869526.84296.869266.84999B803.73960.8926.1960.1930.546C229.08240240237238.854logpo3.7642171083.4009279423.49957873.3652
28、454013.47666208po（mmHg）5810.5481942517.2592323159.2114912318.7044822996.829811po（KP）774.676047335.6069627421.1935583309.1351732399.5444481K1.6139084310.6991811720.877486580.6440316110.832384267K1.9366901170.8390174071.0529838960.7728379330.99886112a2.5059459881.0856317621.36248992311.292458713k36.33
29、71987736.3371987736.3371987736.3371987736.33719877b-1.049-1.049-1.049-1.049-1.049F244.6742244.6742244.6742244.6742244.6742xF0.00620.00470.00030.03950.9407进料量1.516980041.149968740.073402269.6646309230.1650199lgD/W13.448514190.2476035773.832295783-1.0492.99957D/W2.80876E+131.7684939436796.663730.08933
30、0548999.0103784W5.40089E-140.4153770111.07982E-058.8720828720.230162631D1.516980040.7345917290.0733914620.792548028229.9348573D总233.0550838233.0550838233.0550838233.0550838233.0550838W总11.619116211.619116211.619116211.619116211.6191162F总244.6742XD0.0065091050.0031520090.000314910.003400690.986611635
31、XW4.64828E-150.035749459.29344E-070.7635763960.019808962泡点0.595090183露点0.9995686246789T/摄氏度376.9983836.981986.9536.876321041.117988.759571075.78242.274233.01230.01233.2053.2704419823.3200785893.3688645742.8949725051863.9831472089.6742392338.108035785.1859225248.5106479278.6003188311.7221008104.68284
32、680.5177305160.5804173310.6494210430.2180892640.621276620.6965007970.7793052520.2617071170.8038899140.9012249111.0083682730.33863130436.3371987736.3371987736.3371987736.33719877-1.049-1.049-1.049-1.049244.6742244.6742244.6742244.67420.00330.00010.00010.00510.807424860.024467420.024467421.24783842-4.
33、493890715-2.690235444-0.917489395-18.137399733.20708E-050.0020406310.1209234717.28786E-190.8073989660.0244175930.0218279131.247838422.58939E-054.98273E-050.0026395070233.0550838233.0550838233.0550838233.055083811.619116211.619116211.619116211.61911621.11106E-072.13801E-071.13257E-0500.0694888450.002
34、1015020.0018786210.107395296表 3-8 各温度下的pi0和lh的值序号123458组成丙炔反-2-丁烯1-丁烯顺-2-丁烯1，3-丁二烯乙烯基乙炔370c下pi05804.43542514.50623155.87492316.0942993.17862334.8250370c下lh2.50611.08571.362611.29231.008154.230c下pi08663.01203914.83164835.44543639.0514611.60283749.235554.230c下lh2.3811.07581.328811.26721.0303440c下pi069
35、44.54383065.11653819.51562835.0213631.67082886.4242440c下lh2.44961.08121.347311.28101.0181lh2.44541.08091.346211.28021.0188由芬斯克公式的 、 解得 由EXCEL计算 所以 根据质量守恒定律：进入=排除精馏塔的进出物料基本相等，符合质量守恒定律塔顶组成ii 塔釜组成xii(2) 校核所设的塔顶塔釜温度是否正确（a） 如果所设的塔顶温度为露点温度 则在误差允许范围内，因此所设的塔顶温度正确T=370c（b）如果所设塔釜温度为泡点温度 , 则 在误差允许范围内所设的塔釜温度正确
36、T=55.70 c 。3.2.3 计算脱轻组分塔塔顶塔釜温度及组成表 3-11 脱轻组分塔的进料组成和流率 如下表序号123456789进料流率0.75850.38330.04040.3962114.972300.012230.00440设此塔轻关键组分为 丙炔 ，重关键组分为1，3-丁二烯由进料流率和轻重关键组分的收率得 用试差法EXCEL求塔顶塔釜组成，流率及温度用安托因公式求各温度下pi0 lnpi0=A-B/(T+C) , ij= pi0/ pj0求得塔顶温度39.50c，塔釜温度54.230c。脱轻塔塔顶塔底温度计算安托因12345A6.784856.869526.84296.869266.84999B803.73960.8926.1960.1930.546C229.08240240237238.854logpo3.7923343.4319533.5294831843.3969273.506959po（mmHg）6199.1742703.6653384.4116732494.1773213.359po（PA）826.4885360.4591451.2177799332.5296428.4126塔底K1.3118870.5721570.7162186980.527