1、1丙烯精制工段工艺设计毕业设计（论文）任务书摘 要本人所设计所依据的是以丙烯精制生产装置为设计原型。我所设计的题目是年产 105000 吨气体分馏装置丙烯精制工段工艺，开工周期为 8000 小时/年，其中原料主要组成为 C20 ， C3=，C 30，iC 40，等组分，按各组分的沸点和相对挥发度的不同使各组分分离。本设计采用多组分精馏，按挥发度递减流程方案，两塔流程设计即脱乙烷塔分离出 C02，再由丙烯精馏塔塔底分出离出 C03和 C04及少量的水，塔顶得到丙烯，其纯度为 以上。丙烯作为产品出装置，为下流生产聚丙烯和%9异丙醇提供原料。塔底的丙烷作为商品或烧火油出装置后作为商品出售或者做烧火油
2、。设计时，依次进行了物料衡算、热量衡算、塔结构的相关工艺计算，及换热设备的计算及附属设备的选型，并根据设计数据分别绘制了自控流程图。设备选型方面主要按照现场实际，并兼顾工艺控制要求与经济合理性。随着先进控制技术的兴起，关键控制指标由定值控制向区间控制转变，调节变量与控制变量的关系由单对单向多变量预估控制转变。它是装置控制技术发展的方向，正在逐步普及。为了为装置以后上先进控制提供方便，我们在设计时，注意为塔顶温度，塔底温度，回流量等指标保留较大的操作弹性。关键词：脱乙烷塔；丙烯精馏塔；物料衡算；热量衡算；2AbstractThis design is based on propylene ref
3、ining unit for the prototype. My project topic is the annual output of 105,000 tons of refined gas fractionation plant, propylene, Section of Technology, started period 8000 hours / year, material composition of C20, C3 =, C30, iC40, and other components, according to the boiling point of each compo
4、nent and relative volatility of the different components to separate. This design uses a multi-component distillation process by decreasing volatility program, process design of two towers that ethane tower isolated C02, then separation of propylene distillation tower bottom from the C03 and C04 and
5、 a small amount of water tower top by propylene, the purity of the above. Propylene as a product a device for the production of polypropylene and isopropyl alcohol to provide raw materials. Propane tower bottom oil as a commodity or light a fire after a device sold as a commodity, oil fires, or do.D
6、esign, in turn the mass balance, heat balance, the related technology tower structure calculation, and calculation of heat transfer equipment and ancillary equipment selection, and data were plotted according to the design automation flow chart. Equipment selection is done mainly according to the ac
7、tual site, taking into account the process control requirements and economic rationality.With the rise of advanced control technology, the key control target range from the control value control to change, adjust the relationship between variables and control variables by a single pair of one-way tr
8、ansformation of multivariable predictive control. It is the device controlling the direction of technology development, is gradually spread. In order for the device to facilitate future advanced control, we design, attention to tower top temperature, the bottom of the column temperature and flow ind
9、icators are back to keep a large operation flexibility.Keywords: ethane tower; propylene distillation column; material balance; heat balance;3目录1.1 气分装置发展概况 .11.2 气分装置的原料来源、组成 .11.3 丙烯精制产品的用途、价值 .11.4 分离方案的确定 .11.5 丙烯精制设备确定 .21.6 丙烯精制工艺流程的叙述 .2第 2 章丙烯精制的物料衡算 .32.1 脱乙烷塔物料衡算 .32.1.1 原料组成及流量 .32.1.2 脱乙
10、烷塔的物料平衡 .42.2 丙烯精制塔物料衡算 .52.2.1 丙烯精制塔物料平衡 .52.2.2 原料组成及流量 .6第 3 章丙烯精制装置工艺条件的计算 .73.1 脱乙烷塔工艺条件的确定 .73.1.1 操作压力的确定 .73.1.2 回流温度的确定 .73.1.3 塔顶温度的计算 .83.1.4 塔底温度的计算 .83.1.5 进料温度的计算 .93.1.6 脱乙烷塔操作条件汇总 .93.2 丙烯精制塔工艺条件确定 .103.2.1 操作压力的确定 .103.2.2 回流温度的确定 .103.2.3 塔顶温度的计算 .103.2.4 塔底温度计算 .113.2.5 进料温度的计算 .1
11、13.2.6 丙烯精制塔操作条件汇总 .12第 4 章塔板数的确定 .124.1 脱乙烷塔塔板数的计算 .124.1.1 最小回流比的计算 .124.1.2 最少理论塔板数的计算 .1344.1.3 理论塔板数和实际回流比的确定 .134.1.4 实际塔板数的确定 .144.1.5 进料位置的确定 .154.1.6 脱乙烷塔塔板数计算结果汇总 .154.2 丙烯精制塔塔板数的计算 .154.2.1 最小回流比的计算最小回流比 .154.2.2 最少理论塔板数的计算 .174.2.3 理论塔板数和实际回流比的确定 .174.2.4 实际塔板数的确定 .174.2.5 进料位置的确定 .184.2
12、.6 丙烯精制塔塔板数计算结果汇总 .18第 5 章 热量衡算 .195.1 脱乙烷塔热量衡算 .195.1.1 冷凝器的热量衡算 .195.1.2 再沸器的热量衡算 .205.1.3 全塔热量衡算 .205.1.4 脱乙烷塔热量衡算结果汇总 .245.2 丙烯精制塔热量衡算 .245.2.1 全凝器的热量衡算 .245.2.2 再沸器的热量衡算 .255.2.3 全塔热量衡算 .255.2.4 脱乙烷塔热量衡算结果汇总 .28第 6 章 丙烯精制塔工艺尺寸的确定 .296.1 塔径的确定 .296.1.1 计算塔内气、液相密度 .296.1.2 计算气、液相负荷 .296.1.3 塔径的估算
13、 .326.1.4 计算实际空塔气速 .326.2 浮阀塔结构尺寸确定 .326.2.1 塔板布置 .326.2.2 溢流装置设计计算 .346.3 塔板流体力学验算 .356.3.1 塔板压力降的计算 .356.3.2 物沫夹带校核 .366.3.3 液泛校核 .366.4 塔板负荷性能图 .376.5 塔高的确定 .396-6 塔板结构尺寸设计结果汇总 .40第 7 章 设备附属选型 .407.1 丙烯精制塔附属设备选型计算 .407.1.1 丙烯精制塔全凝器的选择 .4057.1.2 丙烯精制塔再沸器的选型 .417.1.3 丙烷冷却器的选择 .427.1.4 丙烯冷却器的选择 .437
14、.1.5 接力泵的选择 .447.1.6 丙烯精制塔回流泵的选择 .457.1.7 附属设备选型及汇总表 .46设计计算结果汇总 .46谢词 .47参考文献 .481第 1 章概述1.1 气分装置发展概况气体分馏是指对液化石油气的进一步分离。炼厂液化气中的主要成分是C3、C 4 的烷烃和烯烃，即丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。这些烃的沸点很低，如丙烷的沸点是42.07，丁烷为0.5，异丁烯为6.9，在常温常压下均为气体，但在一定的压力下（2.0MPa 以上）可呈液态，利用其不同沸点进行精馏加以分离。由于彼此之间沸点差别不大，分馏精度要求很高，要用几个多层塔板的精馏塔。塔板数越多塔体就越高，所以炼油厂
15、的气体分馏装置都有数个高而细的塔。气体分馏装置要根据需要分离出哪几种产品以及要求的纯度来设定装置的工艺流程。气体分馏装置中的精馏塔一般为三个或四个，少数为五个，实际中可根据生产需要确定精馏塔的个数。一般地，如要将气体分离为 n 个单体烃或馏分，则需要精馏培的个数为 n1。气分装置包括气体的压缩和冷却系统、稳定系统、脱硫化氢和二氧化碳的碱精制系统和分离系统。精制的原料进入精馏塔，然后连续在精馏塔进行分离，分出丙烯、丙烷、轻 C4 馏分（主要是异丁烷、异丁烯、l- 丁烯组分） 、重 C4 馏分（主要为 2-丁烯和正丁烷）及戊烷馏分。1.2 气分装置的原料来源、组成气分装置的原料主要来自 重整车间、
16、加氢裂化、催化裂化、焦化 等车间分离出来的 C1C4 组分。具体组成如下图：C2 C3= C30 iC40 iC4= C4-1= nC40 反C4-2=顺C4-2= C5 H2S 有机硫11.3 丙烯精制产品的用途、价值丙烯在常温常压下为无色可燃性气体，比空气重，与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 （体积） ，可溶于乙醇和乙醚，微溶于水。%1.2丙烯是石油化工基本原料之一，可用以生产多种重要有机化工原料，可以生产丙烯腈，环氧丙烷，环氧氯丙烷，异丙醇，丁醇，辛醇等，也可直接合成聚丙烯，乙丙烷等。丙稀可做聚丙稀、异丙醇的原料，还可做腈纶、丙烯睛等产品的原料，丙烯在我国的需要量很大，它是三大合成材料的
17、重要原材料。1.4 分离方案的确定生产流程方案的数目由下列公式决定：Z2（C1） ！C！（C-1）！其中：Z方案数目 C主要组分数原料主要有三个组分：C 2、C 3 、C 3，生产方案有两种：。A3=。B=32。图 11 丙烯精制生产流程方案图2图（A）为按挥发度递减顺序采出，图（B）为按挥发度递增顺序采出。在基本有机化工生产过程中，按挥发度递减的顺序依次采出馏分的流程较常见。因各组分采出之前只需一次汽化和冷凝，即可得到产品。而图（B）所示方法中，除最难挥发组分外。其它组分在采出前需经过多次汽化和冷凝才能得到产品，能量（热量和冷量）消耗大。并且，由于物料的内循环增多，使物料处理量加大，塔径也相
18、应加大，再沸器、冷凝器的传热面积相应加大，设备投资费用大，公用工程消耗增多，故应选用图（A）所示的生产方案。由于原料中的 和 常压下沸点相近，都在 40以下，如在常压下分离这3C0两个组分需采用深冷的方法，使用制冷剂，工艺流程复杂，附属设备多，设备的投资费用加大，根据烃的沸点随压力增加而升高的特点，采用高压分离的方法，用冷却水即可满足工艺要求，只是采用高压分离丙稀，精馏塔应有较多的塔板数和较大的回流比，所以本设计采用常温加压分离方法，采用相对挥发度递减顺序流程方案分离出丙稀。1.5 丙烯精制设备确定本装置的平面布置应严格遵循炼油装置平面设计的主要原则设计，宜采用同类设备集中与流程方式相结合的方案布置。在装置内设有塔区、罐区、操作区三部分，同时应考虑装
