混合碳四中異丁烷的分離

陳國(guó)鵬，闞 超

（山東三維石化工程股份有限公司，山東 淄博 255400）

異丁烷是一種重要的化工原料，是制備甲基丙烯腈或甲基丙烯酸的重要原料，同時(shí)也可作為許多化工生產(chǎn)過程的促進(jìn)劑、冷凍劑等[1]。異丁烷可以與碳三、碳四、碳五烯烴進(jìn)行烷基化反應(yīng)，生產(chǎn)車用汽油的調(diào)和組分；可與丙烯通過共氧化法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷，并聯(lián)產(chǎn)叔丁醇；還可用于制備環(huán)氧丙烷、異丁烯等化工原料。異丁烷經(jīng)過氧化、脫水步驟，可以制備碳酸二甲酯。異丁烷脫氫技術(shù)的應(yīng)用，解決了異丁烯短缺的問題。

某廠催化碳四經(jīng)MTBE裝置處理后，剩余的混合碳四作為民用液化氣出售，效益較差。本研究采用Aspen Plus軟件，對(duì)混合碳四中異丁烷的分離過程進(jìn)行模擬計(jì)算，探索適宜的分離方案，以得到高純度的異丁烷，提高工廠經(jīng)濟(jì)效益。

1 原料性質(zhì)及分離要求

混合碳四原料，產(chǎn)量 11.9t·h-1（10 萬 t·a-1），性質(zhì)如表1所示。綜合考慮產(chǎn)品的應(yīng)用要求和生產(chǎn)成本，確定分離要求如下：異丁烷回收率98%，異丁烷產(chǎn)品中丙烯、丙烷、異丁烷的總質(zhì)量含量不小于99%。

表1 碳四原料性質(zhì)Table 1 Properties of C4 hydrocarbon

2 流程模擬及優(yōu)化

2.1 熱力學(xué)方程確定

PR方程是一種立方型狀態(tài)方程[3]。Peng和Robinson對(duì)SRK方程進(jìn)行了改進(jìn)，重新編制了α(T，ω)函數(shù)式并修正了內(nèi)壓表達(dá)方式。PR方程的標(biāo)準(zhǔn)形式為：

PR方程大幅提高了混合物企業(yè)對(duì)平衡和液體密度的計(jì)算精度。對(duì)于非極性的烴類系統(tǒng)，在大部分壓力溫度范圍內(nèi)，PR方程都能得到合理的計(jì)算結(jié)果，是應(yīng)用最多的立方型方程，因此我們選擇PR方程對(duì)異丁烷的分離過程進(jìn)行模擬計(jì)算。……