摘要化学工业在我国发展十分迅速，而丁二烯又是重要的化工原料及有机产品。

丁二烯是由1-丁烯氧化生成的。

本书设计包括方案的选取，主要设备的工艺设计计算—物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图等内容。

此设计针对1-丁烯氧化制丁二烯的问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的设计过程。

通过设计计算得到了精馏塔的基本的设计尺寸、塔内气泡的大小、气泡的上升速度、气含率,以及传质、传热系数等。

关键词：丁二烯；工艺设计；衡算目录摘要 (I)第1章总论 (1)1.1 项目性质 (1)1.2 研究工作依据 (1)1.3 设计原则 (1)1.4 项目概况 (1)1.5 建设规模 (2)1.6 建设意义 (2)1.7效益概述 (3)1.7.1 项目投资及资金来源 (3)1.7.2 经济评价 (3)第2章原料产品路线 (3)2.1原料路线的确定 (3)2.1.1原料成分 (3)2.1.2原料选择依据 (3)第3章产品分析 (3)3.1产品性质和用途 (4)3.1.1 产品性质 (4)3.1.2产品用途 (4)第4章工艺路线的确定 (6)4.1工艺路线论证原则和依据 (6)4.2工艺路线简介 (7)4.2.1工艺路线发展历史 (7)4.2.2 工艺路线介绍 (8)4.2.2.1 碳四抽余油捕获工艺路线 (8)4.2.2.2丁二烯工艺路线 (8)4.2.2.3联产物甲基丙烯醛工艺路线 (8)4.3本项目工艺的确定 (9)4.3.1概述 (9)4.3.2丁二烯提纯工艺 (10)4.3.3项目创新点 (10)4.4本项目工艺流程 (11)4.4.1流程框图 (11)4.4.2本项目工艺流程叙述 (11)第5章三废的处理 (12)5.1废气治理 (12)5.2废水治理 (13)5.3固体废弃物处理 (13)5.4噪声处理 (13)参考文献 (14)第1章总论1.1 项目性质本项目的目标是为某一烃化工综合企业设计一座混合C4综合加工子系统。

1.2 研究工作依据1.《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》；2.吉林地区的环境、自然、社会、经济方面的有关资料；3.《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国家法律、法规；4.中华人民共和国行业标准：《化工工厂初步设计文件内容深度规定》（HG/T20688/2000）；5.《化工投资项目可行性研究报告编制办法》（中石化协产发[2006]_76号）。

1.3 设计原则1.认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及各部委颁发的现行标准和规范。

2.设计中尽可能节能降耗，并考虑今后项目的建设要求。

3.注重环境保护，设计中选用清洁生产工艺，在生产过程中减少“三废”排放，同时采用行之有效的“三废”治理措施，贯彻执行“三废”治理、“三同时”的原则。

4.注重劳动安全和卫生，设计文件应符合国家有关劳动安全、劳动卫生及消防等标准和规范要求。

做好劳动保护和工业卫生，减轻劳动强度，保护职工身体健康。

5.贯彻化工生产装置布置的“五化”原则，即一体化、露天化、轻型化、大型化和国产化，以达到节省投资和减少占地的目的。

1.4 项目概况本项目采用气相催化氧化的方法，考虑到我国丁烯氧化脱氢制丁二烯的工业生产时，要求原料中的异丁烯含量不得大于0.4%，故原料在精馏分离时，只利用了2-丁烯馏分，而将含有1-丁烯和异丁烯的馏分作液化气烧掉，我们正是根据这一特点，利用了被烧掉的馏分作原料，将其中的1-丁烯催化氧化生成丁二烯。

运用金属流化床装置并以钼系-7为催化剂，经过Aspen Plus软件模拟可使丁二烯的收率达到83.3%。

与此同时抽余油中的异丁烯氧化生成甲基丙烯醛，这将提高本项目的经济效益。

混合原料经预热器加热到300-350摄氏度后一并送入流化床反应器中，反应温度为380摄氏度，此时催化剂的选择性为88.30%。

冷却后的反应液经气液分离器洗去酸性污水后打入水吸收塔，并以水为吸收剂逆流吸收生成的MAL及能溶于水的低沸点组成。

吸收塔塔底放出液为甲基丙烯醛溶液，供回收联产品甲基丙烯醛用。

得到的粗丁二烯用精馏的方法进行提纯，经Aspen模拟最后得到丁二烯的纯度高达100%。

1.5 建设规模根据对丁二烯的市场分析及预测，丁二烯的市场在持续扩大，现今国内多是以C4馏分为原料，进行抽提制取丁二烯，2002～2007年，世界丁二烯的产能保持了较快的发展势态，特别是亚洲(不包括中东)丁二烯工业的发展明显高于其他地区。

世界丁二烯的产能由2002年的1 000．3万t增至目前1 188．2万t／a；产量由828．7万t/a 增加至目前的1 015．4万t/a。

但我国丁二烯的产能和产量仍不能满足国内实际生产的需求，因而每年都要大量进口。

据统计，2000年我国丁二烯的进口量为8.58万吨，2003年进口量增加到13.58万吨，比2002年增加31.2%。

随着我国合成橡胶等工业的迅速发张，丁二烯的表观消费量也不但增加。

本项目采用节能环保的生产方式，利用抽余C4为原料，充分的利用了C4馏分，使其达到了更高的利用率。

工艺流程方案新颖,符合时下的节能减排要求,并且市场竞争力强。

因此根据数据情报收集分析确立此催化氧化方法生产丁二烯项目规模为10万吨/年。

1.6 建设意义能源是国民经济发展的重要物质基础，随着石油等资源的日趋枯竭，对其为资源的初加工烃产物进行深度利用，已成为烃化工行业提高资源利用率和综合经济效益的必经之路。

C4馏分是作为三大合成和精细化工的宝贵原料，但由于其中的1-丁烯和异丁烯沸点接近，不易分离而作为液化气烧掉，这样对环境造成了污染。

合理、高效开发的同时既能做到环保又能提高经济效益，是当下亟待解决的重大问题。

丁二烯主要用于生产合成橡胶如顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯- 丁二烯- 苯乙烯弹性体( SBS) 、粘结剂、汽油添加剂及用作有机合成原料、也用于生产丙烯腈- 丁二烯- 苯乙烯( ABS) 树脂等合成树脂材料。

利用本项目方法制丁二烯具有工艺新颖、经济效益前景宽广、无剧毒化学品使用、安全性高、设备简单、投资少等优点。

1.7 效益概述1.7.1 项目投资及资金来源经计算，该项目建设投资为233840万元，建设资金从银行贷款70%，其余由企业自筹。

1.7.2 经济评价经估算，本项目正常年份年总成本67273万元。

在总成本中，固定成本25201万元，可变成本42072万元，年销售收入112700万元，总投资收益率13.77%，项目资本金净利润率37.22%。

税前项目投资回收期7.32年（自建设之日起），税后项目投资回收期8.06年（自建设之日起）。

本项目具有较好的经济效益。

第2章 原料产品路线2.1原料路线的确定2.1.1原料成分1-丁烯(=-14nC ) 46.5%， 异丁烯（=4iC ）39.4%，反-2-丁烯（=-24EC ）4.9%， 顺-2-丁烯（=-24ZC ）9.2%。

2.1.2原料选择依据322222212CH CH CH CH O CH CH CH CH H O --=+→=-=+第3章 产品分析 二十一世纪以来，随着经济水平的提高，人们的环保意识日益增强，全球的化工领域也在寻求一种环境友好型化学品。

而丁二烯是C4 馏分中最重要的组分之一，在石油化工烯烃原料中的地位仅次于乙烯和丙烯。

由于其分子中含有共轭二烯，可以发生取代、加成、环化和聚合等反应，使得其在合成橡胶和有机合成等方面具有广泛的用途，可以合成顺丁橡胶（BR ）、丁苯橡胶（SBR ）、丁腈橡胶、苯乙烯- 丁二烯-苯乙烯弹性体（SBS ）、丙烯腈- 丁二烯- 苯乙烯（ABS ）树脂等多种产品，此外还可用于生产己二腈、己二胺、尼龙66、1，4-丁二醇等有机化工产品以及用作粘接剂、汽油添加剂等，用途十分广泛。

3.1 产品性质和用途3.1.1 产品性质性质：CH2=CH—CH=CH2具有共轭双键的最简单二烯烃。

无色气体，有特殊气味，有麻醉性，特别刺激粘膜，易液化，稍溶于水，溶于乙醇、甲醇，易溶于丙酮、乙醚、氯仿等。

化学性质活泼，易起聚合反应。

与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限2.16%-11.47%（体积）。

是制造合成橡胶（如丁钠橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶）、合成树脂、尼龙等的原料。

主要成分：含量≥99.5％外观与性状：无色无臭气体。

熔点(℃)： -108.9沸点(℃)： -4.5相对密度(水=1)： 0.62相对蒸气密度(空气=1)： 1.84饱和蒸气压(kPa)： 245.27(21℃)燃烧热(kJ/mol)： 2541.0临界温度(℃)： 152.0临界压力(MPa)： 4.33引燃温度(℃)： 415爆炸上限%(V/V)： 16.3爆炸下限%(V/V)： 1.4溶解性：溶于丙酮、苯、乙酸、酯等多数有机溶剂。

主要用途：用于合成橡胶ABS树脂、酸酐等。

3.1.2产品用途丁二烯的最主要用途是用来生产合成橡胶。

它占丁二烯生产总量的90%以上。

1.聚丁二烯橡胶（顺丁橡胶）聚丁二烯橡胶主要由顺式1,4-聚丁二烯构成，它是由溶液聚合生产的。

聚丁二烯橡胶具有弹性大、耐磨性优良、发热量小和耐老化性强等优点，广泛用于制造汽车轮胎。

2.丁苯橡胶丁二烯与苯乙烯通过溶液聚合或乳液聚合可生产丁苯橡胶和胶乳。

丁苯橡胶是目前合成橡胶中能代替天然橡胶的一种产量最多的通用橡胶，可以用来制造所有的橡胶产品，主要用于制造汽车轮胎。

3.丁腈橡胶丁腈橡胶由丙烯腈与丁二烯经乳液聚合反应而成，品种牌号按丙烯腈含量多少划分，结合丙烯腈大致为15%-50%（质量分数）。

丁腈橡胶具有优良的耐油性和耐老化性能，可以制造各种耐油性的工业品（如油箱、耐油胶管、垫圈）。

此外，丁腈橡胶加入到聚氯乙烯及ABS树脂中，可以对它们进行改性，以适应不同用户的要求。

4.氯丁橡胶氯丁橡胶是由2-氯-1,3-丁二烯经乳液聚合反应而成。

其原料可由丁二烯氯化得到。

另外，随着塑料工业的发展，利用丁二烯、苯乙烯和丙烯腈三元共聚制得ABS树脂，具有耐冲击、耐热、耐油、耐化学药品、易于加工等优点，因此得到广泛应用。

为了改性，用甲基丙烯酸甲酯代替丙烯腈，则生成MBS树脂。

丁二烯和苯乙烯在不同条件下，可生产BST、SBS等产品。

此外丁二烯在精细化学品生产中也有很多用处。

以丁二烯为原料制取的精细化学品。

主要有以下几个方面。

(1)与缺电子嗜双烯化合物发生狄尔斯—阿尔德反应，制得蒽醌，其衍生物是重要染料中间体、杀菌剂和杀虫剂。

(2)与顺丁烯二酸酐(简称顺酐)反应，进而缩合，制碍四氢苯酐，可作聚酯树脂、环氧树脂的固化剂和增塑剂。

四氢苯酐再经硝酸氧化，可得丁烷四羧酸，是制造水溶性漆的原料。

同样四氢苯酐加氢制得六氢苯二甲酸酐，可用作为环氧树脂的固化剂。