浙江
本期内容将聚焦于2018年第十二届化工设计大赛的经典案例，该年竞赛以“异丁烯为原料生产有机化工产品”为主题，要求参赛者为某大型石化综合企业设计一座分厂，以异丁烯为原料生产非燃料油用途的有机化工产品且技术符合清洁生产的要求。这一主题重大意义在于采用清洁生产工艺，减少有毒有害物质的使用和排放，推广高效催化剂和节能设备，降低能耗和碳排放，推动化工行业向绿色、低碳、可持续方向发展。通过奥秘仿真平台，我们复现了以直接胺化法生产叔丁胺的全流程模拟模型。点击下方视频，您可以了解该工艺的搭建过程，获取更多精彩内容！
直接胺化法生产叔丁胺的工艺流程分为异丁烯氨气反应工段、粗品叔丁胺分离工段和叔丁胺精制工段三个工段。异丁烯和氨气按一定比例进入混合器中充分混合后，经过汽化器和预热器提升至反应温度，在催化剂作用下直接胺化生成叔丁胺，从反应器出来的高温气体混合物首先经过冷却器降温，将部分叔丁胺和副产物冷凝为液态。反应后的粗品叔丁胺中含有较多未反应的原料异丁烯和氨气，经过精馏塔分别分离出氨气和异丁烯，并循环回反应器内，继续进行胺化反应，充分利用原料气，提高转化率，且能做到无废气排放，粗品叔丁胺经过预热器加热后进入叔丁胺精馏塔。在精馏塔中，粗品叔丁胺通过精馏分离，塔顶得到高纯度的叔丁胺产品，塔釜残留少量副产物。塔顶的叔丁胺蒸气经过冷凝器冷凝后，作为最终产品。塔釜残留的低聚异丁烯作为副产物收集，可送至下游工段进一步利用。
异丁烯氨气反应工段主要设备为加热器和反应器，各单元模块连接如图所示。异丁烯和氨气按一定比例混合后，通入加热器加热至反应温度后进入胺化反应器。
胺化反应使用的反应器为平推流反应器和转化率反应器，平推流反应器中反应配置如下图，动力学反应相态选择汽相，反应基准选择体积摩尔浓度。
转化率反应器的相关配置如下。
对叔丁胺精制工段的精馏塔的操作参数进行灵敏度分析。我们采用塔顶出口流股的叔丁胺摩尔分率为目标变量，进料塔板位置作为操纵变量进行优化，当叔丁胺的摩尔分率保持稳定最大时，得到优化结果。
由图可得，当进料塔板位置大于8时，叔丁胺的摩尔分率保持稳定，故最优的精馏塔进料塔板位置为第8块板进料。
接下来我们将发布一系列推文，通过利用奥秘仿真®平台的强大功能，重现历年大赛的经典案例。每一期推文，我们都将深入介绍一个具体的大赛案例，无论您是化工领域的资深专家，还是对这一领域充满热情的新手，诚邀您关注我们，一起探索和深度学习化工设计。
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