萃取法生产丁二烯装置中萃取塔工艺流程的模拟

摘 要：文中选用的模拟软件是Aspenplus，模拟萃取塔选用是模型库中的RadFrac。来自原料罐区的碳四原料经过换热器和空气压缩机，通过对萃取法生产丁二烯装置中萃取工艺流程进行了模拟，阐述了在萃取工段中丁二烯产品含量的影响因素，包括萃取剂用量原料中1-丁烯和异丁烯和1，3-丁二烯的对产品质量的影响。

关键词：萃取法 丁二烯 影响因素 模拟

文中选用的模拟软件是Aspenplus，模拟萃取塔选用是模型库中的RadFrac，RadFrac可用于模拟蒸馏、吸收、汽提、萃取、恒沸精馏和反应精馏，而萃取塔是采用萃取精馏的方法把C4馏分中丁烷丁烯馏分（主要是1-丁烯和异丁烯）从塔顶蒸出，塔底主要是1，3-丁二烯和大量乙腈及水，因此萃取塔选用的是RadFrac模型[1]。

1萃取工段流程简介

来自中间罐区的碳四原料进入碳四蒸发器，汽化后进入压缩机使之达到所需的压力值后进入萃取塔T101中。在萃取塔中，采用乙腈作溶剂进行丁二烯萃取精馏。溶剂由流量控制阀控制进入T101A塔，在溶剂的作用下，丁烷丁烯馏份（碳四液化气）由塔顶蒸出，进入萃取塔冷凝器，与循环水换热使之冷凝后进入萃取塔回流罐，塔顶压力通过循环水进行控制。萃取塔回流罐中的冷凝液经萃取塔回流泵P102加压，一部分控制回流至塔顶，釜液则进入解吸塔T102。

2萃取工艺流程模拟

T102塔塔板数为111块，采用塔顶进料，进料量为11000kg/h，塔顶压力为0.45MPa，萃取剂采用的是乙腈作溶剂。萃取工艺流程模拟见图1[2]。

3萃取工艺流程优化

萃取塔的主要作用是除去C4原料中的丁烷、丁烯等轻组分，原料中轻组分含量较多的是1-丁烯和异丁烯，所以1-丁烯和异丁烯的除去量尤为重要。1，3-丁二烯作为主要的产品，所以它在萃取塔釜液中的含量也尤为重要。经过运行上述流程，得到影响这三个结果的主要参数是乙腈的进料量[3]。因此通过改变软件中的模拟参数将萃取流程进行了手动调优，得出了1，3-丁二烯随乙腈进料量的变化结果如图2。从图2可以看出随着乙腈用量的增加1，3-丁二烯在釜液中的量越来越多，在乙腈用量达到16000kg/h时，1，3-丁二烯在塔釜的量趋于稳定，变化非常缓慢。

通过手动调优得出异丁烯随乙腈用量的变化如图3，从图3可以看出随着乙腈用量的增加异丁烯从塔顶的蒸出量随之增多。

通过手动调优得出1-丁烯随乙腈用量的变化如图4，从图4可以看出随着乙腈用量的增加1-丁烯从塔顶的蒸出量助于减减少，不利于轻组分的分离。

综合比较图2、图3、图4，可以得出选取最佳的乙腈用量对萃取塔的分离效果非常重要，1，3-丁二烯在塔釜的含量和异丁烯从塔顶的蒸出量都随乙腈用量的增加而增加，但1-丁烯从塔顶蒸出量却随乙腈用量的增加而减少，看图综合分析可以的出最佳的乙腈用量是18000kg/hr。

4结论

设计利用Aspenplus软件对C4馏分中1，3丁二烯的进行了回收流程的模拟，通过调节塔板数、进料量、出料量温度、塔压、回流比、萃取剂用量等参数得到了最佳的萃取流程。

（1）萃取塔萃取精馏适宜的工艺条件为：进料量11000kg/hr，含水8.0%乙腈萃取剂用量18000kg/hr，回流比8。

（2）当萃取剂用量小于16000kg/hr时，增加萃取剂用量可以显著提高1，3―丁二烯摩尔分数，减少产品损失。当萃取剂用量大于16000kg/h，并持续增大后，其作用效果不再明显。

（3）C4馏分中含量较多的轻组分是1-丁烯和异丁烯，但在回流比一定的情况下，增大萃取剂用量1-丁烯的蒸出量随乙腈用量的增加而降低，异丁烯的蒸出量随乙腈用量增加而增加，所以在保证1，3丁二烯的收率下选取中间值以确保1-丁烯和异丁烯的蒸出量。

参考文献

[1]朱淑均.C4馏分丁二烯萃取精馏塔的模拟和分析[J].化工时刊，2001，4：23-28。

[2]李延生.丁二烯装置溶剂精制塔的设计[J].石油化工，2006，35（10）：980-982。

[3]周爱月，李志宏，张华.丁二烯萃取精馏塔操作参数离线调优[J].化学工业与工程，1993，10（1）：7-15。