1. 研究目的与意义
异戊二烯在当今的工业生产之中是一种十分重要的材料，生产异戊二烯既可以为C5的资源化利用提供出路，又可以为高附加值的下游产品提供原料。
世界各国对C5的综合利用都非常重视，其中日本和美国是综合利用最好的国家。日本在开发C5系列精细化工产品方面尤为显著，产品主要有多种香料、高级化妆品基油、角鲨烷以及医药中间体等。另外，他们对于分离后的各个组分都尽可能的充分利用，这也是他们的C5利用率很高的一个重要原因。美国的C5馏分主要用于生产异戊橡胶、石油树脂、不饱合聚酯树脂、乙丙橡胶，少量用于生产除草剂、阻燃等精细化工产品。
目前，国外的C5的分离和综合利用已由初期的混合使用转向分离单个组成的利用，并向制备精细化工产品方向发展。而我国现在的C5资源比较分散，基本上没有利用，大多数仍作燃料油或直接烧掉，工业规模的碳五分离装置还是空白，分离单个组分的化工利用及精细化工仅仅是起步，综合利用水平远远落后于国外。因此，本课题利用Aspen Plus建立异戊二烯的流程模拟，对异戊二烯生产工段的几个典型塔设备进行设计计算，并进行模拟优化。
2. 课题关键问题和重难点
由于近年来中国炼化一体化和煤（甲醇）制烯烃技术快速发展，乙烯产能持续扩大，生产过程中产生的碳五馏分随之迅猛增长，已经成为乙烯工业不可忽视的伴生资源。与此同时，中国大力推广发展清洁能源汽车，车用燃料油需求增量将大幅减少，使得碳五烷烃资源的能源化利用途径趋向收缩。由此可见，异戊烷会在今天的发展过程中将有较多的富余，原料丰富且易得，因此本项目仅对以异戊烷为原料的生产路线（即C5路线）进行分析研究。
3. 国内外研究现状（文献综述）
摘要
石脑油或其他重质裂解原料蒸汽裂解制乙烯过程中可产生C5馏分的副产物。C5馏分中含量较多的组分为异戊二烯、环戊二烯和间戊二烯，三者约占C5馏分质量的40% ~ 60%。这些双烯烃由于具有特殊的分子结构，化学性质活泼，可合成许多重要的高附加值产品，是化工利用的宝贵资源。C5馏分的利用已愈来愈引起人们的重视。C5馏分中含有烷烃、烯烃、双烯烃等几十种组分，各组分不仅沸点相近，相对挥发度小，有些组分间还能形成共沸物（如异戊二烯和正戊烷），而且双烯烃化学性质活泼易于发生自聚或共聚，因此采用普通精馏的方法难以得到高纯度产品。目前，工业上广泛使用的是萃取精馏与热二聚反应相结合的方法。本文对国内C5馏分的分离技术的研究进展进行了综述。
4. 研究方案
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四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）设计及论证（不少于900字）
塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，塔可以使气液相或者液液相之间进行紧密接触，达到较为良好的相际传质及传热的目的。 在塔设备中常见的单元操作有：吸收、精馏、解吸和萃取等。此外工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等效果。 本章将对重整拔头油脱重精馏塔T0103进行设计。 1 塔设备设计原则 （1）具有适宜的流体力学条件，可使气液两相良好接触； （2）结构简单，处理能力大，压降低； （3）强化质量传递和能量传递。 2 塔设备选择 2.1 塔设备选择要求 （1）生产能力大。在较大的气液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象； （2）操作稳定、弹性大。当塔设备的气液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应能保证长期连续操作； （3）流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以降低经常操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度； （4）结构简单、材料消耗小、制造安装容易。可以减少基建过程中的投资费用； （5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 2.3 塔型选择一般原则 选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。 ①下列情况优先选用填料塔： （1）在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度； （2）对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔； （3）具有腐蚀性的物料，可选用填料塔。因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等； （4）容易发泡的物料，宜选用填料塔。 ②下列情况优先选用板式塔： （1）塔内液体滞液量较大，操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，操作易于稳定； （2）液相负荷较小； （3）含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大的塔板，堵塞的危险较小； （4）在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口。这是因为一方面板式塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液以便与加热或冷却管进行有效地传热； （5）在较高压力下操作的蒸馏塔仍多采用板式塔。 （6）对于多数情况，塔径小于800 mm时，不宜采用板式塔，宜用填料塔。对于大塔径，对加压或常压操作过程，应优先选用板式塔；对减压操作过程，宜采用新型填料。 （7）一般填料塔比板式塔重。 （8）大塔以板式塔造价较廉。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算的价格，随塔径增大而减小。 本文将对有关C5资源的利用进行研究，以石脑油为原料，搭建年产5万吨异戊二烯生产工艺流程。流程包括原料预处理工段、正戊烷异构化工段、反应工段以及精制工段，实现年产5万吨一等品异戊二烯，产品质量分率gt;99.2 %。并通过ASPEN PLUS软件对流程中典型塔设备进行模拟优化并进行设计计算，包括典型塔设备灵敏度分析、塔径计算、水力学校核等内容。优化该塔塔板数、摩尔回流比、馏出物流率、进料板。并根据水力学数据进行塔内件及塔径设计计算。
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5. 工作计划
首先计划在2023年1月2日开始进行对本课题相关文献进行搜寻与阅读，先对一篇英文文献进行翻译，并撰写任务书，在2023年1月8日前完成。从2023年1月9日开始撰写开题报告并继续对相关文献进行阅读，在2023年1月14日前完成。从2023年1月15日开始对之前撰写的任务书以及开题报告在老师审阅后进行修改，并继续搜集相关文献并阅读记录，撰写一篇文献综述，在2023年2月3日前完成。在2023年2月20日起，进行流程设计和模拟，同时撰写毕业论文。到2023年3月24日前，完成中期检查的相关要求事项。从2023年3月25日起，一直到2023年4月28日，开展对实验的最后首位工作，对实验过程中所得的一切数据进行分析处理，遇到的问题进行总结，完成毕业论文的撰写，以及毕业答辩的相关准备。
