随着近年来煤制烯烃技术的不断发展以及相应的工业装置不断投入运行,其副产的混合碳四烃类的产能已相当可观。如何更好地利用好这部分碳四资源,根据其组成开发设计出其分离和深加工的综合利用方案,对于提升煤制烯烃项目的整体经济效益有着十分重要的作用。本文依托Aspen Plus软件平台并结合Matlab软件在化工计算中的应用,以获得高纯度的正丁烯为目标对煤基混合碳四的分离工艺进行了模拟与优化。基于煤基混合碳四自身组成上的特点,该分离工艺共分为3个操作单元,分别是丁二烯加氢单元、甲基叔丁基醚(MTBE)单元以及丁烯提浓单元。在模拟过程中,根据不同单元中的物系特点,依次选用基于PR方程的状态方程法以及基于NRTL-RK模型的活度系数法等热力学方法进行模拟计算。在各单元的模拟过程中,分别选定不同的目标变量对各单元设备进行工艺参数的分析和优化,得到较优的工艺参数。其中,在MTBE单元中,对预醚化反应器建立了列管式固定床下的一维拟均相模型,该模型通过Matlab软件采用Runge-Kutta法求解,并分析了醚化反应精馏过程的相关特性；在丁烯提浓单元中,对于实验方案中得到的C4-NMP物系的NRTL方程中的模型参数进行了模拟验证,并分析了NMP溶剂萃取精馏分离丁烷、丁烯混合物过程中对混合碳四中各组分的相对挥发度的影响。通过全流程的稳态模拟模型的建立,以及循环收敛的计算,最终得到了质量浓度为99.8%,收率为99.5%的正丁烯组分。采用目前广泛应用的Sulzer Mellapak 250Y型填料,对于丁烯提浓单元中的萃取精馏塔和溶剂回收塔进行了填料设计和校核,通过模拟计算得到了两塔的塔径、最大负荷以及表观流速等相关数据,为后续的设备的工艺设计提供了依据。另外,依托Aspen Energy Analyzer软件,采用夹点技术完成了煤基混合碳四分离工艺的全流程的换热网络的优化设计,得到了总年度费用指数较低的热集成方案以及相应的设备投资费用指数、操作费用指数、最大公用工程用量等相关换热网络参数。