12年化工设计大赛答辩PPT--湖南师范大学
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年产13万吨
MMA/丁二烯
C4综合加工项目
项目背景
Project background
经济分析
Economic analysis
工艺阐述
Process described
Project summary
项目总结 目录
Contents
工厂布局
Plant layout
工艺计算
Process calculation
MMA
异丁烯 合成MMA
MAL
Isobutylene
甲基丙烯氰法
流程复杂 产生大量废酸 设备腐蚀严重
一步氧化法
产品纯度高
设备紧凑 未实现工业化
两步氧化法
工艺流程长 收率底 设备腐蚀严重
直接甲基化法
工艺流程短
基建费用低 产品收率高
原料费用低
绿色环保
2.3 工艺流程说明 Process description
2.4 工艺流程模拟及优化 simulation and optimization
溶剂入塔温度对再沸器负荷剂塔顶产品纯度影响 溶剂入塔位置对再沸器及塔顶和塔釜产品纯度的影响 原料入塔位置对再沸器及塔顶产品纯度的影响
2.4 工艺流程模拟及优化 simulation and optimization
2.1 流程的组织与分析 Process organization and analysis
异丁烯
蒸汽裂解副产C4烃
原料C4组成（wt%）
组成 C3 wBaidu Nhomakorabea % 0.5
甲基丙烯酸甲酯MMA
丁二烯分离
丁烷
1-丁烯 2-丁烯
8.0
5.0 13.6
C4分离
异丁烯提纯
27.8 异丁烯 异丁烯提纯（97.6% ）
丁二烯分离（99.5% ） 48.9 丁二烯
C4炔烃 C5 1.2 ＜0.001
MMA合成
2.2 工艺方案选择 Process plan analysis
丁 二 烯 的 分 离
传统法
现代法
ACN 法
选择性加氢脱炔烃（KLP）技术
DMF 法
分壁式精馏塔技术
前加氢NMP法 丁二烯一段抽提技术
NMP 法
1 项目背景 Project background
混 合 C4
16% 80%
60%
混合C4的化工利用
中国 C4 利 用 率 日本、西欧 美国
1 项目背景 Project background
MMA应用领域
有机玻璃
生产睛纶的第2单体
45.6
MMA
65
胶粘剂、涂料、离子交换树脂 上光剂、助剂、添加剂
2.2 工艺方案选择 Process plan analysis
2.3 工艺流程说明 Process description 2.4 工艺流程模拟及优化 simulation and optimization 2.5 热 集 成 Heat integration 2.6 水 集 成 Water integration
自动控制
Automatic control
1 项目背景 Project background
混 合 C4
2011年：我国副产C4总量达2180万吨
煤
炭
西 气 东 输 图
C4 混合 70%
70 %
8.3% 17.8% 3.9%
石 油
天 然 气 石 油
能源消费结构组成
Energy consumption structure
C4 分离
MAL 合成
MMA 合成
2.3 工艺流程说明 Process description
C3
C4H6（99.5%）
H2O
Air
C4
NMP
H2
加 氢 反 应 器
脱 轻 塔
萃 取 精 馏 塔
溶 MAL 反 剂 应 O2 合成 回 精 H2O 反应 H 收 2 馏 N2 器 塔 塔
C4H8 Air
循环冷却水
循环冷冻盐水 蒸汽冷凝水 相分离 副产蒸汽用水
672.80
663.80 3.00 1.445 5.8
50.00
100.00 50.00 50.00 30
100.00
150.00 100.00 125.00 80
33.640
33.190 0.15 0.108 0.290
优化后的用水网络 用水网络的 C-M图 初步用水网络图
优化工艺操作条件
C4（kg/hr） NMP（kg/hr） 溶剂水含量（wt%） 总级数 回流比 再沸比 塔顶馏率（kg/hr） 压力（MPa） 18016.009 120000 8.3 72 1.264 0.314 9030 0.47
萃取精馏塔液相中各组分含量沿塔板分布 萃取精馏塔汽相中各组分含量沿塔板分布 萃取精馏塔塔板温度分布 C4：45
降凝剂、浸润剂
2001 2006 2011 2016
25.6
17.2
浸透剂、增塑剂
MMA需求量变化
1 项目背景 Project background
MMA生产原料
丙酮氰醇
混合C4
乙烯
原料来源广泛
生产成本低
2.1 流程组织与分析 Process organization and analysis
流程简单、收率高、投资少
2.2 工艺方案选择 Process plan analysis
异 丁 烯 的 提 纯
硫酸萃取法
分子筛吸附法
MTBE法
异丁烯
Isobutylene
树脂水合脱水法
醋酸酯化分离法
临氢异构反应精馏法
易控制、纯度高、能耗低
2.2 工艺方案选择 Process plan analysis
进料板数
NMP：3
2.5 热集成 Heat integration
换热网络 优化图
DTmin=19.8℃
ASPEN
温焓 曲线图
ENERGY
组合曲线图
综合考虑设备操作费用、管道距离和能量利用率
2.6 水集成 Water integration
全厂用水网络信息
过程用水 反应器 急冷喷淋塔 精馏塔 流量t/h 4.60 71.70 18.00 入口浓度ppm 75.00 50.00 100.00 出口浓度ppm 125.00 100.00 250.00 杂质负荷（kg/h） 0.230 3.585 2.700
工艺计算 Process calculation
急 冷 喷 淋 塔 H2O
脱 水 塔
吸 收 塔
CH4O
混 合 器 Air
MMA合 成反应 器
精 馏 塔
相 分 离
膜 分 离
HQ MAL
混 合 器
MMA（99.9%）
H2O H2O
2.4 工艺流程模拟及优化 simulation and optimization
MAL 合成反应工段流程简图 原料 C4 预分离工段流程简图 MMA合成反应工段流程简图
MMA/丁二烯
C4综合加工项目
项目背景
Project background
经济分析
Economic analysis
工艺阐述
Process described
Project summary
项目总结 目录
Contents
工厂布局
Plant layout
工艺计算
Process calculation
MMA
异丁烯 合成MMA
MAL
Isobutylene
甲基丙烯氰法
流程复杂 产生大量废酸 设备腐蚀严重
一步氧化法
产品纯度高
设备紧凑 未实现工业化
两步氧化法
工艺流程长 收率底 设备腐蚀严重
直接甲基化法
工艺流程短
基建费用低 产品收率高
原料费用低
绿色环保
2.3 工艺流程说明 Process description
2.4 工艺流程模拟及优化 simulation and optimization
溶剂入塔温度对再沸器负荷剂塔顶产品纯度影响 溶剂入塔位置对再沸器及塔顶和塔釜产品纯度的影响 原料入塔位置对再沸器及塔顶产品纯度的影响
2.4 工艺流程模拟及优化 simulation and optimization
2.1 流程的组织与分析 Process organization and analysis
异丁烯
蒸汽裂解副产C4烃
原料C4组成（wt%）
组成 C3 wBaidu Nhomakorabea % 0.5
甲基丙烯酸甲酯MMA
丁二烯分离
丁烷
1-丁烯 2-丁烯
8.0
5.0 13.6
C4分离
异丁烯提纯
27.8 异丁烯 异丁烯提纯（97.6% ）
丁二烯分离（99.5% ） 48.9 丁二烯
C4炔烃 C5 1.2 ＜0.001
MMA合成
2.2 工艺方案选择 Process plan analysis
丁 二 烯 的 分 离
传统法
现代法
ACN 法
选择性加氢脱炔烃（KLP）技术
DMF 法
分壁式精馏塔技术
前加氢NMP法 丁二烯一段抽提技术
NMP 法
1 项目背景 Project background
混 合 C4
16% 80%
60%
混合C4的化工利用
中国 C4 利 用 率 日本、西欧 美国
1 项目背景 Project background
MMA应用领域
有机玻璃
生产睛纶的第2单体
45.6
MMA
65
胶粘剂、涂料、离子交换树脂 上光剂、助剂、添加剂
2.2 工艺方案选择 Process plan analysis
2.3 工艺流程说明 Process description 2.4 工艺流程模拟及优化 simulation and optimization 2.5 热 集 成 Heat integration 2.6 水 集 成 Water integration
自动控制
Automatic control
1 项目背景 Project background
混 合 C4
2011年：我国副产C4总量达2180万吨
煤
炭
西 气 东 输 图
C4 混合 70%
70 %
8.3% 17.8% 3.9%
石 油
天 然 气 石 油
能源消费结构组成
Energy consumption structure
C4 分离
MAL 合成
MMA 合成
2.3 工艺流程说明 Process description
C3
C4H6（99.5%）
H2O
Air
C4
NMP
H2
加 氢 反 应 器
脱 轻 塔
萃 取 精 馏 塔
溶 MAL 反 剂 应 O2 合成 回 精 H2O 反应 H 收 2 馏 N2 器 塔 塔
C4H8 Air
循环冷却水
循环冷冻盐水 蒸汽冷凝水 相分离 副产蒸汽用水
672.80
663.80 3.00 1.445 5.8
50.00
100.00 50.00 50.00 30
100.00
150.00 100.00 125.00 80
33.640
33.190 0.15 0.108 0.290
优化后的用水网络 用水网络的 C-M图 初步用水网络图
优化工艺操作条件
C4（kg/hr） NMP（kg/hr） 溶剂水含量（wt%） 总级数 回流比 再沸比 塔顶馏率（kg/hr） 压力（MPa） 18016.009 120000 8.3 72 1.264 0.314 9030 0.47
萃取精馏塔液相中各组分含量沿塔板分布 萃取精馏塔汽相中各组分含量沿塔板分布 萃取精馏塔塔板温度分布 C4：45
降凝剂、浸润剂
2001 2006 2011 2016
25.6
17.2
浸透剂、增塑剂
MMA需求量变化
1 项目背景 Project background
MMA生产原料
丙酮氰醇
混合C4
乙烯
原料来源广泛
生产成本低
2.1 流程组织与分析 Process organization and analysis
流程简单、收率高、投资少
2.2 工艺方案选择 Process plan analysis
异 丁 烯 的 提 纯
硫酸萃取法
分子筛吸附法
MTBE法
异丁烯
Isobutylene
树脂水合脱水法
醋酸酯化分离法
临氢异构反应精馏法
易控制、纯度高、能耗低
2.2 工艺方案选择 Process plan analysis
进料板数
NMP：3
2.5 热集成 Heat integration
换热网络 优化图
DTmin=19.8℃
ASPEN
温焓 曲线图
ENERGY
组合曲线图
综合考虑设备操作费用、管道距离和能量利用率
2.6 水集成 Water integration
全厂用水网络信息
过程用水 反应器 急冷喷淋塔 精馏塔 流量t/h 4.60 71.70 18.00 入口浓度ppm 75.00 50.00 100.00 出口浓度ppm 125.00 100.00 250.00 杂质负荷（kg/h） 0.230 3.585 2.700
工艺计算 Process calculation
急 冷 喷 淋 塔 H2O
脱 水 塔
吸 收 塔
CH4O
混 合 器 Air
MMA合 成反应 器
精 馏 塔
相 分 离
膜 分 离
HQ MAL
混 合 器
MMA（99.9%）
H2O H2O
2.4 工艺流程模拟及优化 simulation and optimization
MAL 合成反应工段流程简图 原料 C4 预分离工段流程简图 MMA合成反应工段流程简图