搜索
原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文,是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：北京服装学院硕士学位论文1乙腈法抽提丁二烯工艺研究摘要丁二烯是一种重要的石油化工基础有机原料，工业上主要用萃取精馏法分离丁二烯，常用溶剂是乙腈（ACN）、二甲基甲酰胺（DMF）和N-甲基吡咯烷酮（NMP），其中乙腈作为溶剂分离丁二烯工艺在我国多套装置上应用，但同国外装置相比能耗较高仍是国内生产丁二烯的一个急需解决的问题，所以进一步改进工艺流程，提高过程的用能效率，降低生产成本，已成为企业的当务之急。本文利用Aspen软件对乙腈法抽提丁二烯进行了全流程模拟，对该流程进行了优化，实现了生产系统的节能。首先，采用静态总压釜测定了乙腈/C4体系在30℃、50℃和60℃的等温汽液相平衡数据。选用NRTL方程作为活度系数模型，由实验数据回归得到NRTL方程中的相互作用参数，模型计算值与实验值吻合良好，为模拟计算提供了数据支持。其次，利用Aspen软件对该系统进行模拟。由于该分离系统较复杂，且各个分离单元的分离任务和分离条件差别较大，本文对不同的分离单元分别采用常规和分段方程法，昀终模拟结果与原设计数据吻合。根据确认的热力学方程和工艺参数，分析了各塔中主要组分的分布情况，并利用灵敏度分析对全流程中关键操作参数进行讨论和优化，确定优化参数。从全流程考虑，存在较大的开发潜力，后续工段中的乙腈回收塔所分离北京服装学院硕士学位论文2物系物性稳定，有利于增压操作，增压后塔顶蒸汽可以作为其它塔底再沸器热源，同时塔底釜液热量也进行回收；对丁二烯精制单元进塔顺序进行优化调整，对水洗单元进行优化设计，去掉原流程的一个水洗塔，使新工艺流程更加简捷、合理、节能。关键词：丁二烯；AspenPlus；汽液平衡；流程模拟；优化北京服装学院硕士学位论文3STUDYONPROCESSOFBUTADIENEEXTRACTIVEUNITWITHACETONITRILEMETHODABSTRACTButadieneisanimportantandbasicorganicmaterialinthepetrochemicalfield.Themajormethodforseparatingbutadieneisextractivedistillationinindustryatpresent,whichthecommonusedsolventsareACN、DMFandNMP，andACNiswidelyusedinmanydevicesofseperatingbutadiene.Butwithhigherenergyconsumptioncomparedtoforeigninstallationsdomesticproducingbutadieneisstillaneedtobeaddressedurgently,sofurtherimprovementofprocessandtheenergyefficiencyofprocess,decreasethecostofproductionhavebecomethemosturgenttask.WiththesoftwareofAspen,thewholeprocessofdistillingbutadienewithACNissimulatedinthisarticle.Theenergyefficiencyofthewholeseparationsystemisincreasedthroughsynthesisandoptimization.First,theisothermvapor-liquidequilibriumdataforACN/C4ismeasuredunder30℃、50℃and60℃withstaticequilibriumkettle.TheexperimentaldataarecalculatedbytheNRTLequation,theinteractionparameterofNRTLequationarecorrelatedbyexperimentaldata.Thecalculativeresultsshowthatcalculatedvaluesofmodelareinagreementwiththeexperimentaldata,thestudyprovidesguidanceforstepsimulating.Further,theC4hydrocarbonsseparationsystemissimulatedusingthesoftwareofAspen.Foreachunit,thethermodynamicsfunctionisconfirmed.Basedonthesimulationresultsandthemajorcomponentsanalysiseachcolumn,theplansaresimulatedwellwiththeestablishedthermodynamicsfunctions,andtheoperationparametersareoptimizedbythesensitivityanalysis.Theacetonitrilerecoverycolumnisconsideredtoincreasetheoperationpressure.Theenergyintegrationplanisdesignedtofurtherincreasetheenergyefficiencyofthewholesystem.Intheunitofrefinedbutadiene,savingenergyisrealizedthroughchangingtheorderoforiginal北京服装学院硕士学位论文4processaccordingtothedifferenceoftheseparationeffecteachcolumn.Intheunitofwaterscrubbercolumn,investmentandoperationexpensearesavedwithsparingawaterscrubbercolumn.Thenewprocessismoresimple,reasonableandenergy-saving.Keywords:butadiene,AspenPlus,vapor-liquidequilibrium,processsimulation,optimization北京服装学院硕士学位论文5目录前言.....................................................................1第一章文献综述.............................................................21.1丁二烯的消费现状及前景................................................21.2丁二烯的生产方法......................................................31.2.1乙腈法............................................................41.2.1.1意大利SIR工艺................................................41.2.1.2日本JSR工艺..................................................51.2.1.3国内乙腈法工艺................................................61.2.2N-甲基呲咯烷酮法..................................................61.2.3二甲基甲酰胺法....................................................71.3DMF,NMP和ACN三种工艺技术比较........................................81.3.1溶剂...............................................................81.3.2技术水平..........................................................101.3.3生产成本..........................................................111.4工艺技术新进展.......................................................111.4.1炔烃选择性加氢技术...............................................111.4.2分壁式技术.......................................................121.5本课题研究的目的、意义和内容.........................................13第二章课题研究的流程模拟软件..............................................142.1流程模拟软件AspenPlus介绍...........................................142.2常用的AspenPlus模型介绍.............................................142.2.1塔模型............................................................152.2.2压力变送模型.....................................................162.2.3换热器模型.......................................................162.3化工过程模拟优化.....................................................162.3.1化工过程优化的层次结构.........................................172.3.2灵敏度分析.....................................................172.3.3优化计算方法...................................................182.4小结................................................................