【摘 要】
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1,3-丁二烯是重要的有机化工原料,在合成橡胶生产中占有很重要的地位。丁二烯生产主要经历了三种方法:乙醇法、丁烯丁烷脱氢法、乙烯副产C4馏分抽提法,后两种方法均属于石油
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1,3-丁二烯是重要的有机化工原料,在合成橡胶生产中占有很重要的地位。丁二烯生产主要经历了三种方法:乙醇法、丁烯丁烷脱氢法、乙烯副产C4馏分抽提法,后两种方法均属于石油路线。乙醇法可以生物乙醇作为原料,从长远来看具有很大的优势和潜力。本文对乙醇法生产丁二烯的工艺流程进行了研究,建立了乙醇两步法年产15万吨丁二烯新的工艺流程方案,包括反应工段、丁二烯粗分离工段、丁二烯精制工段、乙醇等的回收工段。对各工段分别进行了工艺设计,尤其在丁二烯粗分离工段,提出了复合乙醇吸收的新方法,很好地实现了丁二烯的粗分离,并有效地避免了副产物乙醛和乙醚在吸收塔顶的排出。对各工段中各主要工艺参数进行了优化,在优化后的工艺条件下,最终可得纯度为99.83wt%的丁二烯产品,符合聚合级丁二烯的质量要求。本文还采用动态模拟的方法对工艺中的关键单元—吸收-解吸系统进行了控制方案的研究,考察对比了三种控制方案。在CS1的基础上,CS2将解吸塔塔釜液位由塔釜采出量控制改为由新鲜吸收剂进料量来控制,当原料气进料量增加10%时,系统的波动时间大大缩短;在CS2的基础上,CS3为循环吸收剂进料量和解吸塔塔釜热负荷增加了前馈控制,当原料气进料量增加10%时,吸收尾气中丁二烯含量的波动幅度明显减小。对比还发现,对于原料气进料量减少10%和原料气中丁二烯摩尔分数增/减10%的干扰,三种控制方案的控制情况都较好。就以上四种扰动来说,CS3在三个控制方案中最优。本文对乙醇法丁二烯工艺流程的开发与稳态模拟,以及对吸收-解吸系统控制方案的设计与动态模拟,对乙醇法丁二烯的工业生产具有一定的指导意义。
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