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摘 要

本文基于山东蓝海石化年产一万吨特戊酸项目背景下，使用AspenPlus软件对工艺流程进行模拟，对工艺中的局部参数进行优化。在选择产品纯度和收率都较高的Koch反应法作为工艺方法后，共采用羰化反应，硫酸浓缩，粗产品提纯三个工段。通过软件AspenPlus对整个工艺流程进行模拟建模并优化，提高了羰化反应工段主产物的转化率，使硫酸浓缩工段采用先萃取后浓缩的方法，实现了催化剂的回收套用，降低了硫酸单耗，在粗产品提纯工段实现中间再沸，减少了成本获取了较高的经济收益。

关键词：特戊酸，优化，工艺流程，Aspenplus

Abstract: This paper is based on the background of Shandong Lanhai Petrochemical with an annual output of 10,000 tons of pivalic acid. The process flow was simulated using AspenPlus software to optimize local parameters in the process. After selecting the Koch reaction method with high purity and yield as the process method, the carbonylation reaction, sulfuric acid concentration and crude product purification were carried out in three sections. The entire process flow was simulated and optimized by the software AspenPlus, which improved the conversion rate of the main products in the carbonylation reaction section. The sulfuric acid concentration section adopts the method of first extracting and then concentrating, thereby realizing the recovery and application of the catalyst, reducing the single consumption of sulfuric acid, realizing intermediate reboiling in the crude product purification section, and reducing the cost to obtain higher economic benefits.

Keywords: pivalic,optimization,process flow,Aspenplus

目录

前言 5

第一章 工艺方案的比较与选择 6

1.1 生产工艺的选择原则 6

1.2 一氧化碳工艺比选 6

1.3 异丁烯制特戊酸方案的比较 8

1.4 工艺路线选择及理由 9

第二章 工艺流程简述 10

2.1 羰化反应工段 10

2.2 硫酸浓缩循环工段 11

2.3 粗产品提纯工段 12

第三章 Aspen工艺流程模拟优化与创新 14

3.1 Aspen模拟概述 14

3.2 硫酸增浓塔的优化 14

3.2.1 塔板数的优化 14

3.2.2 进料板数的优化 15

3.2.3 回流比的优化 16

3.3 萃取塔的优化 16

3.4 脱轻塔的优化 17

3.5脱重塔的优化 18

3.6 创新性说明 20

3.6.1 工艺流程创新简述 20

3.6.2 换热网络优化 20

3.6.7 中间再沸器 23

第四章 物料衡算 24

4.1 概论 24

4.2 衡算方法 24

4.3 总项目核算 25

4.3.1 羰化反应工序物料衡算 26

4.3.2 粗产品提纯工序物料衡算 28

4.3.3 硫酸浓缩循环工序物料衡算 29

第五章 能量衡算 32

5.1 概述 32

5.2 能量衡算原则 32

5.3 各工序能量衡算 33

5.3.1 羰化反应工段能量衡算 33

5.3.2粗产品提纯工段能量衡算 33

5.3.3硫酸浓缩循环工段能量衡算 34

结 论 35

参 考 文 献 36

致 谢 37

前言

本文例举了多种现有且可行的工艺方法来进行各方面的比对，通过研究和比对逐一阐述这些工艺方案的优点与缺点，选择出最适合的Koch反应法，并通过软件Aspenplus的模拟与优化来达到某个或者某些方面效益最大化，确定出最佳操作条件和模块参数。还通过对换热网络的优化和中间再沸器的使用来实现工艺创新，对分工段和总共段进行物料衡算和能量衡算，从而定量地评述初步设计所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理，技术上是否先进，为后阶段的设计提供数据。

第一章 工艺方案的比较与选择

1.1 生产工艺的选择原则

选择工艺时，有几条基本原则我们必须遵守：

(1) 工艺必须能够稳定可靠，能够保证装置稳定运行。如果贸然采用过新的工艺进行设计，会导致大量设备、控制等方面的问题，甚至导致装置无法正常运行。因此，在选择工艺时，我们应当首先考虑具有一定应用先例，或是中试已经完成的工艺流程。

(2) 工艺需要能够实现较高的特戊酸选择性和较高的原料转化率。只有原料尽可能的多转化为产品，才能够创造效益，而如果仅仅选择性高，转化率较低，则会导致需要大量循环，增加设备费用和操作费用，因此在工艺的选择时，我们需要注意转化率和选择性的平衡。

(3) 工艺技术方案需要具有环境友好性。工艺流程中应当尽量避免产生大量废水废渣等，至少应当有对于废物妥善处理的工段，使得其不会对环境造成影响。这不仅是企业经济效益和社会责任的体现，也符合“建设生态文明”的精神。

另外，工艺技术方案最好能够具有较低的能耗和较低的设备投资。能耗是操作费用中较为重要的一部分，降低能耗不仅能够降低操作费用，也符合国家所倡导的清洁生产、高效生产的精神。设备投资则直接关系到建厂时的固定资产投资费用，同样影响装置的经济性。因此，一个优秀的工艺技术方案应当能够兼顾设备投资和操作费用。

1.2 一氧化碳工艺比选

合成一氧化碳的方法有很多，而适合于生产高纯度一氧化碳的方法包括：液体硫酸催化脱水法，木炭干冰高温还原法，固体酸催化脱水法。^[1]

（1）浓硫酸催化脱水法

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