【正文】 ......................................... 15 第四章 ASPENPLUS 軟件模擬 ................................ 16 丙烯單塔過(guò)程模擬及計(jì)算結(jié)果 ......................... 16 丙烯全流程模擬及計(jì)算結(jié)果 .......................... 27 分析 ............................................. 32 本章小結(jié) ......................................... 32 第五章 塔設(shè)備參數(shù)的計(jì)算 .................................. 33 浮閥塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................. 33 精餾段： ..................................... 33 提餾段： ..................................... 42 塔頂冷凝器： ................................. 51 塔底再沸器： ................................. 56 主要設(shè)備選型： .................................... 59 接管： ....................................... 59 筒體壁厚： ................................... 61 封頭： ....................................... 61 裙座： ....................................... 61 塔盤(pán)結(jié)構(gòu)： ................................... 62 塔主體： ..................................... 62 除沫器： ..................................... 62 塔高 ............................................. 62 工藝設(shè)計(jì)結(jié)果表 .................................... 63 本章小結(jié) ......................................... 65 第六章 結(jié)論 ............................................. 66 結(jié)果 ............................................. 66 討論 ............................................. 67 展望 ............................................. 67 結(jié)語(yǔ) ............................................. 67 附錄 .................................................... 68 致謝 .................................................... 79 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 1 第一章 緒論 石油 石油主要成分為甲烷，同時(shí)含有少量的乙烷和丙烷以及一氧化碳、氮 氣等。通過(guò)對(duì)石油的煉制可得到汽油、煤油、柴油等燃料以及各種機(jī)器的潤(rùn)滑劑、氣態(tài)烴。通過(guò)化工過(guò)程，可制得合成纖維、合成橡膠、塑料、農(nóng)藥、化肥、醫(yī)藥、油漆、合成洗滌劑等。因此，石油被廣泛運(yùn)用于交通運(yùn)輸、石化等各行各業(yè)，被稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)乃至整個(gè)社會(huì)的 “ 黑色黃金 ” 、 “ 經(jīng)濟(jì)血液 ” 。石油的流動(dòng)改變著世界政治經(jīng)濟(jì)的格局，只要沒(méi)有一種新的燃料能取代石油，國(guó)際間石油的爭(zhēng)奪就不會(huì)停止。不可否認(rèn)，上個(gè)世紀(jì)海灣地區(qū)爆發(fā)的幾次戰(zhàn)爭(zhēng)，石油是其背后的重要?jiǎng)右颉? 石油危機(jī)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的打擊是非?？膳碌?。 1973年第一次石油危機(jī)使美國(guó)經(jīng)濟(jì)“ 縮 水 ” 1/3，通貨膨脹率從 %上升到 %，失業(yè)率從 %上升到 %； 20世紀(jì)80年代初的第二次石油危機(jī)則使美、英的 GDP 負(fù)增長(zhǎng)率分別為 %和 %。在我國(guó)，由于前幾次石油危機(jī)爆發(fā)時(shí)經(jīng)濟(jì)對(duì)外開(kāi)放程度還不高，因而影響不大。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與世界市場(chǎng)聯(lián)系的日益緊密，我國(guó)對(duì)石油的敏感度越來(lái)越高。以現(xiàn)在中國(guó)每天進(jìn)口 200萬(wàn)桶石油計(jì)算，如果國(guó)際油價(jià)每桶上漲 5美元，那么中國(guó)每天就要多支付 1000萬(wàn)美元，直接導(dǎo)致國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（ GDP）下降 ，石油對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要性已被提高到戰(zhàn)略高度加以 重視。 煉油過(guò)程 （ 1）常壓蒸餾和減壓蒸餾 常壓蒸餾和減壓蒸餾習(xí)慣上合稱(chēng)常減壓蒸餾，常減壓蒸餾基本屬物理過(guò)程。原料油在蒸餾塔里按蒸發(fā)能力分成沸點(diǎn)范圍不同的油品（稱(chēng)為餾分），這些油有的經(jīng)調(diào)合、加添加劑后以產(chǎn)品形式出廠，相當(dāng)大的部分是后續(xù)加工裝置的原料。因此，常減壓蒸餾又被稱(chēng)為原油的一次加工。包括三個(gè)工序：原油的脫鹽、脫水 ；常壓蒸餾；減壓蒸餾。 （ 2）催化裂化 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 2 催化裂化是在熱裂化工藝上發(fā)展起來(lái)的，是提高原油加工深度，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油、柴油最重要的工藝操作。原料主要是原油蒸餾或其他煉油裝置的 350540℃餾分的重質(zhì)油。催化裂化工藝由三部分組成：原料油催化裂化、催化劑再生、產(chǎn)物分離。催化裂化所得的產(chǎn)物經(jīng)分餾后可得到氣體、汽油、柴油和重質(zhì)餾分油。部分重質(zhì)油返回反應(yīng)器繼續(xù)加工稱(chēng)為回?zé)捰?。催化裂化操作條件的改變或原料波動(dòng)，可使產(chǎn)品組成出現(xiàn)變化。 （ 3）催化重整 催化重整（簡(jiǎn)稱(chēng)重整）是在催化劑和氫氣存在下，將常壓蒸餾所得的輕汽油轉(zhuǎn)化成含芳烴較高的重整汽油的過(guò)程。如果以 80180℃餾分為原料，產(chǎn)品為高辛烷值汽油；如果以 60165℃餾分為原料油，產(chǎn)品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烴，重整過(guò)程副產(chǎn)氫氣，可作為煉 油廠加氫操作的氫源。重整的反應(yīng)條件是：反應(yīng)溫度為490525℃，反應(yīng)壓力為 12 兆帕。重整的工藝過(guò)程可分為原料預(yù)處理和重整兩部分。 （ 4） 加氫裂化 加氫裂化過(guò)程是在高壓、氫氣存在下進(jìn)行，需要催化劑，把重質(zhì)原料轉(zhuǎn)化成汽油、煤油、柴油和潤(rùn)滑油。加氫裂化由于有氫存在，原料轉(zhuǎn)化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作靈活，可按產(chǎn)品需求調(diào)整。產(chǎn)品收率較高，而且質(zhì)量好。 它是在較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間下，使原料深度裂化，以生產(chǎn)固體石油焦炭為主要目的，同時(shí)獲得氣體和液體產(chǎn)物。延遲焦化用的原料主要是高沸點(diǎn)的渣油。延 遲焦化的主要操作條件是：原料加熱后溫度約 500℃， 焦炭塔在稍許正壓下操作。改變?cè)虾筒僮鳁l件可以調(diào)整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。 （ 5）煉廠氣加工 原油一次加工和二次加工的各生產(chǎn)裝置都有氣體產(chǎn)出，總稱(chēng)為煉廠氣，就組成而言，主要有氫、甲烷、由 2個(gè)碳原子組成的乙烷和乙烯、由 3個(gè)碳原子組成的丙烷和丙烯、由 4個(gè)碳原子組成的丁烷和丁烯等。它們的主要用途是作為生產(chǎn)汽油的原料和石油化工原料以及生產(chǎn)氫氣和氨。發(fā)展煉油廠氣加工的前提是要對(duì)煉廠氣先分離后利用。煉廠氣經(jīng)分離作化工原料的比重增加，如分出較純的乙烯可作乙苯 ；分出較純的丙烯可作聚丙烯等。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 3 裂解氣的凈化與分離 工業(yè)生產(chǎn)上采用的裂解氣分離方法，主要有深冷分離和油吸收精餾分離兩種。 深冷分離 深冷分離是在 100℃左右的低溫下，將裂解氣中除了氫和甲烷以外的其它烴類(lèi)全部冷凝下來(lái)。然后利用裂解氣中各種烴類(lèi)的相對(duì)揮發(fā)度不同，在合適的溫度和壓力下，以精餾的方法將各組分分離開(kāi)來(lái)，達(dá)到分離的目的。特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，產(chǎn)品純度高，分離效果好，但投資較大，流程復(fù)雜，動(dòng)力設(shè)備較多，需要大量的耐低溫合金鋼。宜于加工精度高的大工業(yè)生產(chǎn)。 裂解氣經(jīng)壓縮和制冷、凈化過(guò) 程為深冷分離創(chuàng)造了條件 — 高壓、低溫、凈化。深冷分離的任務(wù)就是根據(jù)裂解氣中各低碳烴相對(duì)揮發(fā)度的不同，用精餾的方法逐一進(jìn)行分離，最后獲得純度符合要求丙烯產(chǎn)品。 裂解氣深冷分離工藝流程，包括許多個(gè)操作單元。每個(gè)單元所處的位置不同，可以構(gòu)成不同的流程。目前具有代表性三種分離流程是：順序分離流程，前脫乙烷分離流程和前脫丙烷分離流程。 油吸收法 油吸收法是利用裂解氣中各組分在某種吸收劑中的溶解度不同，用吸收劑吸收除甲烷和氫氣以外的其它組分，然后用精餾的方法，把各組分從吸收劑中逐一分離。特點(diǎn)：方法流程簡(jiǎn)單， 動(dòng)力設(shè)備少，投資少，但技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和產(chǎn)品純度差。該方法目前已經(jīng)被淘汰。 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 4 圖 1— 1 裂解氣凈化與分離的工藝流程 丙烯 丙烯的性質(zhì) 丙烯（ propylene,CH2=CHCH3）常溫下為無(wú)色、無(wú)臭、稍帶有甜味的 氣體 。分子量 ， 密度 (20/4℃ )，冰點(diǎn) ℃ ，沸點(diǎn) ℃ 。易燃， 爆炸極限 為 2%～ 11%。不溶于 水 ，溶于有機(jī)溶劑，是一種屬低毒類(lèi)物質(zhì)。丙烯是 三大合成材料 的基本原料，主要用于生產(chǎn) 丙烯晴 、異丙烯、 丙酮 和環(huán)氧 丙烷 等。 丙烯的生產(chǎn)工藝 （ 1）增產(chǎn)丙烯的 FCC 工藝技術(shù) 與傳統(tǒng)的 FCC 相比 ,這類(lèi)工藝技術(shù)操作條件更為苛刻 ,要求反應(yīng)溫度、劑油比更高 ,催化時(shí)間更短。運(yùn)用這些技術(shù) ,雖然汽油收率會(huì)受到一定影響 ,但汽油中的烯烴含量降低 ,質(zhì)量得以提高 ,丙烯的產(chǎn)量比傳統(tǒng) FCC 高 2～ 4 倍。我國(guó)煉油 工業(yè) 催化裂化加工能力大、摻渣比高 ,造成汽油中烯烴含量高 ,開(kāi)發(fā)應(yīng)用增產(chǎn)丙烯的 FCC 工藝技術(shù) ,沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 5 在提高油品質(zhì)量的 同時(shí) ,為下游提供更多的低碳烯烴 ,具有良好的市場(chǎng)前景。 （ 2）低碳烯烴裂解制丙烯工藝技術(shù) 低碳烯烴裂解是將 C48烯烴在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為丙烯和乙烯的工藝 ,它不僅可以解決煉廠和石腦油裂解副產(chǎn)的 C48的出路問(wèn)題 ,又可以增產(chǎn)高附加值的乙烯、丙烯產(chǎn)品 ,成為近年研究較為活躍的領(lǐng)域。 烯烴裂解工藝 ,從投資費(fèi)用、生產(chǎn)成本與綜合收益來(lái)看 ,均是最具吸引力的工藝。固定床工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單 ,適于和現(xiàn)有蒸汽裂解結(jié)合 。流化床工藝流程相對(duì)復(fù)雜 ,適于建設(shè)大規(guī)模生產(chǎn)裝置 ,可以納入烯烴聯(lián)合裝置 ,也可以單獨(dú)建立裝置。隨著 我國(guó)一批大型乙烯裂解裝置的擴(kuò)建與新建 ,C4+烯烴資源越來(lái)越豐富 ,對(duì)開(kāi)發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的烯烴裂解技術(shù) ,解決 C4+烯烴副產(chǎn)、增產(chǎn)高附加值丙烯需求迫切。 （ 3）烯烴歧化制丙烯工藝技術(shù) 烯烴歧化技術(shù)多年以前已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功 ,只是因?yàn)榻陙?lái)一些地區(qū)丙烯價(jià)格逐步走高 ,這一技術(shù)又重新引起了人們的重視。它是一種通過(guò)烯烴碳 碳雙鍵斷裂并重新轉(zhuǎn)換為烯烴產(chǎn)物的催化反應(yīng) ,目前以乙烯和 2丁烯為原料歧化為丙烯的生產(chǎn)技術(shù)研究較為活躍 ,主要有 ABB Lummus公司的 OCT高溫催化劑工藝和法國(guó)石油研究院 (IFP)的 Meta4 低溫催 化劑工藝。 烯烴歧化工藝可應(yīng)用于石腦油蒸汽裂解裝置增產(chǎn)丙烯 ,投資增加不多 ,即可提高石腦油裂解裝置的丙烯 /乙烯產(chǎn)量比 ,但缺點(diǎn)是每生產(chǎn) 1t 丙烯 ,要消耗掉 乙烯 ,因此只有在丙烯價(jià)格高于乙烯價(jià)格、乙烯產(chǎn)量過(guò)剩時(shí)才是 經(jīng)濟(jì) 可行的。另外歧化技術(shù)不能將異丁烯以及 C58烯烴轉(zhuǎn)化為丙烯 ,應(yīng)用受到一定限制。近年開(kāi)發(fā)的自動(dòng)歧化技術(shù) ,不用或用少量乙烯 ,應(yīng)用前景看好。 （ 4）丙烷脫氫制丙烯工藝技術(shù) 丙烷脫氫是強(qiáng)吸熱過(guò)程 ,可在高溫和相對(duì)低壓下獲得合理的丙烯收率。丙烷脫氫技術(shù)具有 3 大優(yōu)勢(shì) :首先 ,是進(jìn)料單一 ,產(chǎn)品單一 (主要是丙烯 )。其次 ,是生產(chǎn)成本只與丙烷密切相關(guān) ,而丙烷價(jià)格與石腦油價(jià)格、丙烯市場(chǎng)沒(méi)有直接的關(guān)聯(lián) ,這可以幫助丙烯衍生物生產(chǎn)商改進(jìn)原料的成本結(jié)構(gòu) ,規(guī)避一些市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn) 。第三 ,是對(duì)于丙烯供應(yīng)不足的衍生物生產(chǎn)廠 ,可購(gòu)進(jìn)成本較低的丙烷生產(chǎn)丙烯 ,免除運(yùn)輸與儲(chǔ)存丙烯的高成本支出。 與其它生產(chǎn)技術(shù)相比 ,獲得同等規(guī)模的丙烯產(chǎn)量 ,丙烷脫氫技術(shù)的基建投資相沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文