高品質庚烯的工藝流程優(yōu)化設計

1、LOGO高品質庚烯的工藝流程優(yōu)化設計高品質庚烯的工藝流程優(yōu)化設計 設計：李寧 陳燕舞指 導：李 秀 喜 Company LogoContents項目背景項目背景 1項目設計任務項目設計任務 2設計方案設計方案 3反應過程設計反應過程設計 4分離過程設計與優(yōu)化分離過程設計與優(yōu)化 5過程模擬與優(yōu)化過程模擬與優(yōu)化 6流程經(jīng)濟分析流程經(jīng)濟分析 7 Company Logo1.項目背景v庚烯的應用 用作高密度聚乙烯HDPE 和線型低密度聚乙烯LLDPE 生產的共聚單體 脂肪醇的中間體：庚烯-直鏈庚醇（增塑劑中間體）-鄰苯二甲酸酯增塑劑 汽油添加劑（解決新標準汽油的辛烷值問題 ） 制備高級脂肪酸：聚烯烴(

2、PAO) ，優(yōu)質合成潤滑油 Company Logo1.項目背景v庚烯的制備方法 萃取分離法 （） 正構烷烴熱裂解法 （） 脂肪醇脫氫法（） 低分子烯烴共聚法 ：Dimersol法和Lewis酸法 Company Logo2.項目設計任務產量規(guī)模產量規(guī)模27000噸噸/年年產品純度要求產品純度要求99.8產品要求產品要求Company Logo3.設計方案選擇反應原料產品性質與市場選用Dimersol 法制備庚烯 （1）成分（2）性質：易燃易爆，分離困難（3）價格（1）性質（2）價格Company Logo選用原料v 成分成分工業(yè)丙烯：丙烯95.23 丙烷 4.77工業(yè)丁烯：已丁烷18.38

3、正丁烷21.83 異丁烯5.67 正丁烯55.73 正己烯0.09 v 價格價格丙烯丙烯9000元元/噸噸丁烯丁烯6000元元/噸噸高純庚烯高純庚烯13000元元/噸噸高純己烯高純己烯11000元元/噸噸高純辛烯高純辛烯9000元元/噸噸高純癸烯高純癸烯7000元元/噸噸液化石油氣液化石油氣5500元元/噸噸Company Logo4.反應過程設計 反應器的設計反應器的設計確定反應物的組成確定反應物的組成反應條件的選擇反應條件的選擇壓力壓力溫度溫度反應方式反應方式Company Logo4.反應過程設計v反應器設計反應器設計圖1 丙烯與丁烯合成1庚烯生產裝置 Company Logo（1）確定

4、反應物的組成v 當進料丙烯丁烯含量比當進料丙烯丁烯含量比(mol)為為4:1時庚烯的選擇性時庚烯的選擇性最大。但是綜合考慮經(jīng)濟性與反應率，我們選擇進最大。但是綜合考慮經(jīng)濟性與反應率，我們選擇進料中丙烯丁烯的含量比（料中丙烯丁烯的含量比（mol）為）為2:3，轉化為工業(yè)，轉化為工業(yè)丙烯與工業(yè)丁烯的摩爾比值約為丙烯與工業(yè)丁烯的摩爾比值約為2:5。 丙烯：丁烯丙烯：丁烯（mol） 1:1 1:2 3:2 7:3 4:1 2:3 3:7 反應選擇性反應選擇性 0.05190.07130.05550.06160.07300.0709 0.0589 表表2 丙烯與丁烯不同配比下的反應選擇性丙烯與丁烯不同配

5、比下的反應選擇性Company Logo（2）反應條件 反應器溫度反應器溫度Company Logo5.分離過程設計與優(yōu)化分離過程設計與優(yōu)化Company Logo（1）分離工藝的設計v庚烯合成的庚烯合成的BFD Company Logo（1）分離工藝的設計v1-庚烯合成的庚烯合成的CFD流程圖流程圖 Company Logo（2）換熱工藝的設計v節(jié)能策略：將分離塔節(jié)能策略：將分離塔T2、分離塔、分離塔T3的產品庚烯和的產品庚烯和己烯（均為己烯（均為103）作為反應器出口換熱器的熱流）作為反應器出口換熱器的熱流體對反應后的總物流進行預熱，使其進料溫度保持體對反應后的總物流進行預熱，使其進料溫度

6、保持在在70左右，采用雙管程進料的換熱器。左右，采用雙管程進料的換熱器。 Company Logo（3）工藝的過程模擬及優(yōu)化 v建立整體的合成模型建立整體的合成模型 Aspen模擬流程圖模擬流程圖Company Logo（4）反應轉化率與選擇性 主要反應選擇性表主要反應選擇性表 Company Logo（4）反應轉化率與選擇性 本設計采用的原料和反應后產物的摩爾比與摩爾流量本設計采用的原料和反應后產物的摩爾比與摩爾流量 Company Logo6.過程模擬和優(yōu)化v分離塔分離塔T1 的設計與優(yōu)化的設計與優(yōu)化v分離塔分離塔T2 的設計與優(yōu)化的設計與優(yōu)化 v分離塔分離塔T3 的設計與優(yōu)化的設計與優(yōu)化

7、 v分離塔分離塔T4 的設計與優(yōu)化的設計與優(yōu)化 Company Logo（1）分離塔T1 的設計與優(yōu)化 v 目的：將目的：將C4及更輕及更輕組分與重組分分離。組分與重組分分離。v 關鍵組關鍵組 分：己烯與分：己烯與正丁烷（正丁烷（0.5） v 優(yōu)化分離要求：己烯優(yōu)化分離要求：己烯的回收率的回收率0.99, 塔釜塔釜正丁烷含量低于正丁烷含量低于0.001, 靈敏度分析靈敏度分析確定理論塔板數(shù)和最確定理論塔板數(shù)和最佳進料板佳進料板理論塔板數(shù)23進料位置11塔頂壓力（bar）6塔底壓力（bar）8塔頂溫度（）48.49塔底溫度（）182.59冷凝器負荷（MMkcal/hr）-0.9296635再沸器

8、負荷（MMkcal/hr）1.55832676蒸出率0.67回流比3.5Aspen模擬塔模擬塔T1結果結果Company Logo（1）分離塔T1 的設計與優(yōu)化 v T1的理論塔板數(shù)及回流比的理論塔板數(shù)及回流比 VARY 1塔頂熱量（MMKCAL/H）塔釜熱量（MMKCAL/H）總的熱量9-0.929671.558365862.48803610-0.92965391.558344872.48799911-0.92966351.558326762.48799012-0.92971721.558293412.48801113-0.9298851.558206062.48809114-0.93036

9、571.557957752.48832315-Company Logo（2）分離塔T2 的設計與優(yōu)化 v目的：將己烯與其他重組分分離。目的：將己烯與其他重組分分離。v關鍵組分：己烯與庚烯關鍵組分：己烯與庚烯v優(yōu)化分離要求：塔頂庚烯含量優(yōu)化分離要求：塔頂庚烯含量0.05% 塔頂己烯含量塔頂己烯含量Company Logo（2）分離塔T2 的設計與優(yōu)化 v Aspen模擬塔模擬塔T2結果結果 理論塔板數(shù)50進料位置25塔頂溫度（）1226塔底溫度（）2129冷凝器負荷（MMkcal/hr）-0.9296635再沸器負荷（MMkcal/hr）0.81229758蒸出率0.67回流比Company L

10、ogo（2）分離塔T2 的設計與優(yōu)化 v T2的理論塔板數(shù)及回流比的理論塔板數(shù)及回流比 VARY 1塔頂熱量（MMKCAL/H）塔釜熱量（MMKCAL/H）總的熱量(MMKCAL/H)19-0.73658980.812385441.54897520-0.73654190.81235071.54889321-0.73651350.812330391.54884422-0.73649310.812315491.54880923-0.736480.812305871.54878624-0.73647260.81230041.54877325-0.73646890.812297581.54876626

11、-0.73647070.812298721.54876927-0.73648930.812312131.54880128-0.73658870.812384121.54897329-0.73679750.812535511.54933330-0.73704850.812714621.54976331-Company Logo（3）分離塔T3 的設計與優(yōu)化 v目的：將庚烯與催化劑及重組分分離。目的：將庚烯與催化劑及重組分分離。v關鍵組分：庚烯與辛烯關鍵組分：庚烯與辛烯v優(yōu)化分離要求：庚烯產品純度達到優(yōu)化分離要求：庚烯產品純度達到0.999 塔釜庚辛烯含量小于塔釜庚辛烯含量小于Company Lo

12、go（3）分離塔T3 的設計與優(yōu)化 v Aspen模擬塔模擬塔T3結果結果 理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)55進料位置進料位置30塔頂溫度（塔頂溫度（）1574塔底溫度（塔底溫度（）2587冷凝器負荷冷凝器負荷（MMkcal/hr）-0.8825683再沸器負荷再沸器負荷（MMkcal/hr）0.82448397蒸出率蒸出率0.66回流比回流比Company Logo（3）分離塔T3 的設計與優(yōu)化 v T3的理論塔板數(shù)及回流比的理論塔板數(shù)及回流比 VARY 1塔頂熱量（塔頂熱量（MMKCAL/H）塔釜熱量（塔釜熱量（MMKCAL/H）總的熱量總的熱量26-0.88278320.824678271.707

13、46127-0.8826860.824590241.70727628-0.88261690.824527721.70714529-0.88257630.824490991.70706730-0.88256830.824483971.70705231-0.88261950.824529671.70714932-0.88276660.824663141.7074333-0.88329250.825138631.70843134-0.88661680.828143421.7147635-0.89925190.839601261.73885336-Company Logo（4）分離塔T4 的設計與優(yōu)化

14、 v目的：將重組分中的辛烯與癸烯分離。目的：將重組分中的辛烯與癸烯分離。v關鍵組分：辛烯與癸烯關鍵組分：辛烯與癸烯v優(yōu)化分離要求：辛烯產品純度大于優(yōu)化分離要求：辛烯產品純度大于99.7% ,塔頂塔頂C11含量小于含量小于0.05% 。Company Logo（4）分離塔T4 的設計與優(yōu)化 v Aspen模擬塔模擬塔T4結果結果 理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)23進料位置進料位置14塔頂溫度（塔頂溫度（）1930塔底溫度（塔底溫度（）2738冷凝器負荷（冷凝器負荷（MMkcal/hr）-0.1878422再沸器負荷（再沸器負荷（MMkcal/hr）0.147406蒸出率蒸出率0.55回流比回流比Compa

15、ny Logo（4）分離塔T4 的設計與優(yōu)化 v T4的理論塔板數(shù)及回流比的理論塔板數(shù)及回流比 VARY 1塔頂熱量塔頂熱量（MMKCAL/H）塔釜熱量塔釜熱量（MMKCAL/H）總的熱量總的熱量9-0.18817590.147600790.33577710-0.18797350.147482750.33545611-0.18789160.147434930.33532712-0.18785910.147415950.33527513-0.18784650.147408560.33525514-0.18784220.1474060.33524815-0.18784730.147408970.3

16、3525616-Company Logo（5）最終物流組分組成結果 v 最終各物流組分組成結果最終各物流組分組成結果 12345678910Temperature C254548.81180.96123.19212.78157.44258.61193.03273.64Pressure bar886857575.56C3H80.013396130.018230580.026809681.5455e-096.2795e-091.2431e-300000C3H6-20.26725463000000000C4H10-20.132224230.179941810.264618663.505e-061.4

17、24e-054.883e-220000C4H10-10.144785190.197035830.289745342.8097e-050.000114152.7376e-190000C4H8-50.040789730.055510090.081631442.2255e-069.042e-061.2852e-210000C4H8-10.400881940.223858880.329199261.0594e-054.3044e-059.1006e-210000C6H12-30.000668130.084560820.007992060.247269450.999690030.001617850.00

18、2436683.8131e-106.9525e-102.1109e-15C7H14-700.16002913.5521e-060.500083380.000129470.663309210.9990290.003947890.007197441.0377e-06C8H16-1600.044462631.6021e-100.138945721.4069e-110.184308960.000534310.547409670.992776860.00647076C11H22-200.036370247.8834e-220.113657032.7205e-300.150763982.3302e-230.448642432.5697e-050.9935282分離出的庚烯達到分離出的庚烯達到99.9wt%，符合設計要求，符合設計要求 Company Logo7.流程的經(jīng)濟技術分析 v 項目建設投資估算項目建設投資估算 建設投資估算表（單位：萬元人民幣）建設投資估算表（單位：萬元人民幣） 工程費用工程費用建筑工程費建筑工程費950設備及器具購置費設備及器具購置費6870安裝工程費安裝工程費500