1.3.3 丁烷性质
(1) 正丁烷性质
结构式（CH3）2C=CH2，分子量56.11。无色气体，熔点（℃）：-140.3，沸点（℃）： -6.9，相对密度（水=1）：0.67（-49℃），饱和蒸气压（KPa）：131.52（0℃），临界温度（℃）：144.8，临界压力（MPa）：3.99。不溶于水，易溶于多数有机溶剂。
(2) 异丁烷性质
相对密度：0.5572 （20℃）、2.01（气体），熔点-159 ℃，沸点-11.73℃，蒸气压160.07 KPa （0℃）、224.90KPa （10 ℃）、307.98 KPa （20℃）、413.34 KPa （30℃）、543.01 KPa （40℃）、702.06 KPa （50℃），闪点-83 ℃，爆炸极限1.9~8.5% （体积），自燃点462℃。无色气体，有轻微气味。与金属无反应。溶于水，与水不起反应。微溶于乙醇，溶于乙醚。
1.3.4丁烷的发展趋势
随着我国石油化工行业的发展和产业的拓宽，在技术不断革新的年代，大量的丙烷、丁烷掺入炼厂裂解装置，大大提高了裂解三烯收率，作为优质裂解气的丙烷和正丁烷是近年销售量大、发展较快的化学品。所以，近几年，我国丙烷、正丁烷、异丁烷一直处于供销两旺的状态。
1.3.5丁烷经济分析
原料价格上涨会导致项目效益降低。如果丁烷价格的上涨幅度低于原料的价格上涨幅度，将可能导致项目亏损。原料全部外购，通过汽车罐车运入各消费市场和单位，对外界市场依赖性大，容易受市场价格波动影响。在这个时间分析段中，受国际政治形势和原油供求关系影响，原油价格波动剧烈，从而带液化气等上游产品价格上涨，其价格利润空间基本是稳中有升。未来碳四自然高度综合利用的时代，虽然成本推动造成原料价格上升，但下游用户对丙烷、正丁烷、异丁烷等需求上升，也将造成产品价格的上涨。正因如此，预计仍将会出现一定的价格空间。说明本项目对于价格的变化还是有一定抗风险能力。
1.4原料分析 1.4.1碳四馏分来源
我国炼油工艺的主要结构特点是以催化裂化为主，催化裂化的副产物中大约有60%是碳四馏分，它的主要组分有异丁烷、正丁烷、正丁烯、异丁烯和2-丁烯，其中异丁烷含量可高达34%，烯烃含量可达40%以上。
碳四馏分主要来源于炼厂气以及石油化工生产中产生的裂解气。碳四馏分的来源不同，组成也不同。各个国家工业用的碳四馏分来源大不不同。美国碳四馏分（大约有95％）来自炼厂气，西欧和日本所用的碳四馏分中来自炼厂气与裂解的量大致相当，中国的碳四利用情况类似于西欧和日本。通常，碳四馏分的来源有以下三种：
(1) 由天然气回收碳四馏分
从含有较大量乙烷、丙烷、丁烷等含碳以上的组分的湿性碳四馏分中回收。这类天然气由于含有一定量（1％到8％）易液化的碳五烷烃和碳四烷烃。
(2) 炼厂气碳四馏分
炼厂气中含有氢气、六个碳原子以内的烷烃和烯烃，是优良的化工原料,炼厂气经过一系列流程如：压缩、冷凝、分馏可得到碳四馏分,此种碳四馏分一般含有较多量的碳四烯烃，它的主要组成决定了原油的物化性质，还决定了它的加工方法。在炼油厂中，这两种馏分气通常合起来使用。
(3) 裂解气碳四馏分
烃类裂解产生的丙烯、乙烯及副产物碳四烃类,通常称之为裂解碳四馏分,其含量（wt%）及主要组成随裂解原料和条件不同而不同。裂解气碳四馏分组分含量见下表1.3 （质量分数%），据有关分析，以裂解的碳四馏分来生产丁二烯最经济、最便捷的原料。
表1-3裂解气碳四馏分组分
组分 丁二烯 异丁烯 1-丁烯 2-丁烯 正、异丁烷
含量（wt%） 40.0~50.0 22.~27.0 14.0~16.0 10.0~12.0 8.0~10.0
1.4.2碳四馏分在国内的利用现状
目前，国内主要考虑和重视催化裂化碳四馏分中烯烃的综合利用，将催化裂化碳四馏分中的烯烃通过芳构化生产附加值更高的芳烃产品。催化裂化碳四馏分中的第二大组分丁烷仍作为燃料烧掉。
在我国，碳四馏分被广泛用之于化工基础原料和民用燃料,而作燃料的碳四馏分绝大部分是碳四烷烃。因为碳四烷烃贮运起来相对比较方便，不仅作为工业用燃料，还可供应民用。在大多数炼油工业中，碳四烷烃通常用做汽油添加剂，以提高油品蒸气压，来适应恶劣环境和某些地区使用。
在其它方面也有一些用途，但用量不太大。如作冷冻剂使用、重质油加工脱沥青溶剂、油田井管脱蜡剂、树脂发泡剂等。
碳四馏分直接进烷基化来生产烷基化汽油及其叠合汽油，另外，可用于生产聚丁烯和聚异丁烯（润滑油添加剂）、合成甲基叔丁基醚。异丁烯可合成烷基酚，正丁烯能合成仲丁醇等。
由此可见，碳四馏分的综合利用利用在我国会有很大的开发前景。目前，有关这方面研究工作取得了一定成绩。
我国对碳四馏分的利用处于较为初期的阶段，对碳四的综合利用起步比美、日、欧等发达国家晚，在产品的种类、生产技术及下游产品的开发方面也比发达工业国家落后。近几年，“西气东输”工程自我国的实施，还作燃料使用的碳四馏分即将不合时宜，整个石化企业将会面临着改产业变格局的冲击。因此，加入WTO后的中国石化企业加紧合理开发利用碳四资源，这对增强国际竞争能力将起着举足轻重的作用。
1.4.3原料价格分析预测
2003年以后，受国际原油市场价格上涨，使各种原料价格大幅度攀升，液化气涨幅比较大，近几年液化气价格处于平稳状态，预计随着国内市场以及原油价格波动，主要原料碳四液化气价格已经稳定并可能下降。
图1-3 碳四液化气价格曲线
图1-4近期液化气价格走势图 元/吨
由图可见，液化气价格相对稳定，在5000～7000元之间波动，预计未来稳中有降，尤其是我国西部大开发战略和西气东输工程顺利实施后，石油液化气的民用燃料市场将逐渐被相对廉价的管道天然气替代，碳四价格会有所下降。
第二章 工艺方法确定
2.1 碳四碳五分离原理
本设计中碳四碳五的分离采用精馏分离法依据各组分现对挥发度的不同将之分离。精馏是指把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部
分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程。通过气液两相多次逆向接触相互传质传热，回流提供逆向接触的液相，提高精馏的精度，分离出理想组分。
2.2脱重塔系
脱重塔系作用是通过精馏分离碳四碳五组分，产品经过换热达到要求后送入生产或产品单元。
2.2.1脱重塔系流程简图
图2-1脱重塔流程模拟
2.2.2脱重塔系流程简述
原料气经过处理后以90度的蒸汽进入脱重塔，经过塔内精馏，控制塔底温度150度左右，塔顶温度50左右，完成C4,和C5组分的分离，C4组分从塔顶馏出，经过空冷器降温冷却为液体，之后进入换热器进一步降温至55度左右，之后进入回流罐，流出后经过泵一部分碳四回流至塔顶进料，另一部分经过再经过换热器冷却至40度流向MTBE单元。塔釜流出物经过换热器冷却至40度左右流向产品灌区。