丁烯1-丁烯2模拟方案(提丁烷)

丁烯 1-丁烯 2模拟方案（提丁烷）1、模拟目的：研究基于现有催化剂，研究在反应精馏塔内实现提纯丁烯，除去异丁烯、丁烷等组分的 技术可行性和经济合理性，为配合OMT技术提供支持。2、模拟条件：原料：上海石化的抽余C4,组成如下表组分反-2 丁烯顺-2 丁烯丁烯-1正丁烷正戊烷异丁烷异丁烯摩尔浓度9.44%4.25%31.39%6.42%0.44%2.35%45.71%表 1. 模拟的原料组成催化剂：研究五部提供，具体数据由动力学实验得到 模拟方法：利用 Aspen Simulation Workbook 进行优化条件寻找3、工况分析：3.1、丁烯与丁烷分离分析1T-Y S-.O almT-簞 flDHrnESC =.翱 asH炉弓ecEalr-M C.060.10.1602 OJ36 0.1切D.M 爭丽 0.&0.55 O.fi 血旳 5J 0.7&9/69 血第 MLI g 阳筒14也圖僦TRflNS-D1图 1. 反式 2- 丁烯与丁烷相平衡图0目-右C 0 2 梢 S9 肾 OECSZE OS碍 &碍 工 al-mgdEul0.00.20.40.60.31.0Liquid/Vapor Molefrac N-BUT-01图2顺式2-丁烯与丁烷相平衡图 从图1可知在常规精馏条件下反式2-丁烯与丁烷无法分离，而从图2可知顺势2-丁烯 与丁烷可以通过精馏分开。所以通过普通的精馏无法完全分离丁烷和2-丁烯，但在催化条件下顺势2-丁烯与反式2-丁烯可以相互转化。图3显示的是在20-100C范围内反式2-丁烯-顺势2-丁烯的平衡情况。 可知只要不断的打破平衡可以实现反式反式2-丁烯转化为顺势2-丁烯，从而实现2-丁烯与 丁烷的分离。9.- 7 8 6 4 L 6 6 6 * O * * . o o o O96O1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 0 60 温度C80100图 3. 反式 2- 丁烯的平衡浓度3.2、异丁烯与 1-丁烯分离分析T-x 5.0 atmT-y 5.0 atmT-xyfor 1-BUT-01/ISOBU-010 00 050 10150.20.250.30 350.40.450 50 550.60.650.70.750.80.850 90.951.0Liquid/Vapor Molefrac 1-BUT-01图 4. 异丁烯与 1-丁烯相平衡图从图4 可知在常规精馏条件下异丁烯与1-丁烯无法分开，也只有通过反映将1-丁烯转 化为 2-丁烯实现与议丁烯的分离。综合以上的几种主要组分的分离情况，认为反应精馏在C4的综合利用上有着极其重要 的作用。4、模拟结果：4.1、寻优基准：塔顶丁烷的提取率：从塔顶提取丁烷量，越大越好（85%） 塔顶丁烯浓度：塔顶丁烯浓度代表从副产物种带走产品量，越小越好 塔顶丁烯收率：丁烯为目标产品，浪费率越小越好（3%） 回流比：回流比代表了实验操作费用，越小越好 塔板数：塔板数代表了实验装置成本，越小越好4.2、模拟范围：操作性条件塔结构性条件变量低限高限变量低限高限回流比140总塔板数70160出料速率675690精馏段长度020塔顶压力5反应段长度5100C4进料位置1Nstage提馏段长度5100H2进料位置催化剂下部催化剂质量300表 2. 模拟的条件范围注：进料量均为：1250Kg/h4.3、较优结果：以塔顶丁烷的提取率90%为限，塔顶丁烯带出率： 3%，得到的比较优化的结果范围如表 3 所示，严格的最优结果要结合各种原料，能源成本等条件使用全局优化方法寻找。操作性条件塔结构性条件变量低限高限变量低限高限回流比3640总塔板数160160出料速率688690精馏段长度77塔顶压力5反应段长度87C4进料位置89提馏段长度65H2进料位置催化剂下部催化剂质量300表 3. 较优结果的条件范围下文以表4 中条件的结果为例进行讨论。塔板数Nstage回流比RR馏出量DH2进料板C4进料板反应起 始板数反应终 止板数催化剂质量塔顶压力P单位kg/hratm1604069094897943005表 4. 较优结果条件表较优条件下浓度分布如图1所示，温度分布如图5所示：(0。)醫全塔浓度变化0.9IIII020406080100120140160塔板图 5. 较优条件下全塔浓度分布图 5. 较优条件下全塔温度分布 较优条件下的结果数据如表5 所示：反式2-丁烯顺式2-丁烯1-丁烯正丁烷正戊烷异丁烷异丁烯氢气塔 顶0.0233880.0033230.0027290.1214091.00E-330.0371620.8118949.65E-05塔 釜0.1305650.8408039.31E-080.018830.0098022.25E-133.77E-083.40E-35表 5. 较优条件下的结果5、结果讨论：由于反应精馏过程为复杂的耦合系统，精馏的优化也是一个多目标的混合优化问题。要 得到严格的最优记过必须结合各种原料，能源的成本情况进行求解。所以上面得到的为较优 结果，但能够为反应精馏实验提供指导。结合不同的要求还能得到各种比较不合实际需求的结果，如想得到更高的丁烯利用率，6、结论：综合分析了 C4体系分离的特点，进行了模拟计算，得到较为优化条件。反应精馏方法 相对其他方法无法替代的优越性。通过反应精馏，实现对丁烷的分离提高丁烯利用率。但所 得条件仍需进行优化以及实验的验证。