3.2 热量衡算 25
3.2.1 所处理的物料带到设备中去的热量Q1 25
3.2.2过程的热效应Q3 26
3.2.3反应产物由设备中带出的热量QI 27
3.2.4 设备向四周散失的热量QⅡ 27
3.2.5 由加热剂(或冷却剂)传给设备和所处理的物料热量Q2 27
4 脱异丁烷精馏塔计算 29
4.1 概述 29
4.2 塔板选型 29
4.3 精馏塔的设计 30
4.3.1 设计要求 30
4.3.2 塔板数的计算 31
4.3.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 33
4.3.4 塔板主要工艺尺寸的计算 34
4.3.5 流体力学计算与校核 37
5 部分设备选型与计算 43
5.1 正丁烷异构化反应器 43
5.1.1 入塔管径d1 43
5.1.2 出塔管径d2 43
5.1.3 其它尺寸选定 43
5.2 正异丁烷分离精馏塔 43
5.2.1 塔体结构 43
5.2.2 塔的机械设计 44
5.2.3 接管设计 46
5.3 换热器选型说明 46
5.3.1 换热器概述 46
5.3.2 选型范例 46
5.4 再沸器设计 50
5.4.1 再沸器概述 50
5.4.2 再沸器详细设计 51
5.5 贮槽设计 51
5.6 泵选型设计 51
5.6.1 泵概述 51
5.6.2 泵选型范例 52
5.7 设备一览表 53
6 工艺流程图 54
6.1工艺流程图 54
6.2 PID工艺流程图 54
7 车间布置设计图 54
7.1生产车间平面布置图 55
7.2生产车间立面布置图 55
致 谢 56
参考文献 57
附 录 59
1 概述
1.1 正丁烷异构化的生产工艺及设计意义[1]~[3]
随着我国炼油工业用石油法制乙烯产量的提高，产生大量的副产物C4。副产物C4经过萃取精馏抽提丁二烯后的混合C4，包含正丁烯、异丁烯、正丁烷和异丁烷。正丁烷苯法制顺酐，因需求有限一直难以扩大生产。现一般作为工业燃料或冷冻剂，利用率低，提高正丁烷的利用率迫在眉睫。正丁烷异构化产物异丁烷是烷基化反应的主要原料和合成甲基叔丁基醚(MTBE)等汽油添加剂的重要前驱体。广泛用于染料、化学合成致冷剂、合成橡胶、航空汽油、照明等。其重要性有：(1)脱氢制成异丁烯，是合成MTBE 和乙基叔丁基醚(ETBE)等无铅汽油添加剂的主要原料。(2)生产丁基橡胶、聚异丁烯、甲基丙烯酸甲酯和异戊二烯等精细化工产品的原料。(3)异丁烷与异丁烯经烃化而制得异辛烷，作为汽油辛烷值的改进剂。目前，副产物C4中的烯烃可有效地利用，而正丁烷的利用率比较低，转化为异丁烷后可大大提高其附加值。近年来，随着人们物质文化生活水平的不断提高，石油化工行业得到突发猛进的发展。特别是随着乙烯裂解及炼油生产能力的大幅度提高，产生大量的副产物C4。如何将C4转化为高附加值的化工产品，提高其综合利用率是多相催化研究中的一个重要研究领域。副产物C4经过萃取精馏抽提丁二烯后的混合C4，包含正丁烯、异丁烯、正丁烷和异丁烷。丁二烯是合成橡胶、合成树脂的重要单体，主要用于生产合成顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶等。正丁烯包括丁烯-1、顺丁烯-2、反丁烯-2，可用来生产仲丁醇、甲乙酮、顺酐、庚烯、聚丁烯-1、丁二烯、戊醇、环氧丁烷等。异丁烯已广泛应用于甲基叔丁基醚和叔丁醇的生产。正丁烷异构化产物异丁烷是烷基化反应的主要原料和合成甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚等汽油添加剂的重要前驱体。混合C4 中的正丁烷一般作为燃料或冷冻剂，经济效益有限，正丁烷的高效利用迫在眉睫。正丁烷异构化的产物异丁烷可用于烷基化生产高辛烷值的汽油、醚化生产甲基叔丁基醚、脱氢生产烯烃进而生产橡胶以及水合生产醇类等。其用途包括：(1)脱氢制成异丁烯，是合成甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚等无铅汽油添加剂的主要原料。虽然美国加州2004 年起禁用甲基叔丁基醚，但由于我国情况特殊，我国把添加甲基叔丁基醚提高辛烷值作为提高汽油标准的最有效的手段。现在甲基叔丁基醚很大部分依赖进口，要来自于沙特阿拉伯、马来西亚、中国台湾、新加坡、阿联酋等国家和地区。(2)生产丁基橡胶、聚异丁烯、甲基丙烯酸甲酯和异戊二烯等精细化工产品的原料。我国是卤化丁基橡胶消费大国，据专家预测，今年国内需求量将达到20 万吨。异丁烷是聚合级异丁烯的重要原料，聚合级异丁烯是生产丁基橡胶的主要原料，而卤化了基橡胶又是在普通丁基橡胶的基础上，引进了活泼的卤元素，产生的异丁烯与少量的卤代异戊二烯共聚物。(3)异丁烷与异丁烯经烷基化而制得异辛烷，作为汽油辛烷值的改进剂。正丁烷异构化产物异丁烷可与丁烯烷基化生产具有高辛烷值的异辛烷。异丁烷脱氢制异丁烯，由异丁烯合成的甲基叔丁基醚是高性能的汽油添加剂，可用来增加汽油的抗性及提高燃烧效率。异构化技术的核心是催化剂制造，催化剂的筛选很重要。在石油炼制过程中，加异构化反应多在临氢条件下，通过双功能催化剂转化为支链烷烃的过程，同时伴有裂解反应的发生。所谓双功能催化剂，是指既具有加氢-脱氢活性又具有酸性裂化活性的物质。常以分子筛为酸性载体，贵金属铂和钯等以及非贵金属钴、镍、钼和钨等作为活性金属组分。金属组分的加氢-脱氢活性和分子筛酸性之间的平衡至关重要。除此之外，分子筛孔道结构决定了异构产物的择形性。 正丁烷异构化和正异丁烷分离生产异丁烷工艺设计(2):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_5618.html