【正文】 乙烯裝置 分離工段 丙烯精餾工序工藝設(shè)計(jì)摘 要乙烯是石油化學(xué)工業(yè)中最重要基礎(chǔ)有機(jī)原料之一。由乙烯裝置生產(chǎn)的乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯” 是生產(chǎn)各種有機(jī)化工原料和合成樹脂、合成纖維、合成橡膠三大合成材料的基礎(chǔ)原料，涉及到國(guó)民生活的各個(gè)方面。所以,乙烯生產(chǎn)能力的大小直接影響著乙烯及其他衍生物的供應(yīng)。其產(chǎn)能是衡量一國(guó)乙烯競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)準(zhǔn),也是衡量一個(gè)國(guó)家石油化工產(chǎn)業(yè)的重要標(biāo)志。乙烯裝置是石油化工行業(yè)的龍頭裝置，對(duì)應(yīng)乙烯裝置，石油烴裂解制乙烯技術(shù)研究始于 20 世紀(jì) 30 年代，經(jīng)過近 70 年的發(fā)展，裂解技術(shù)日臻完善，目前該技術(shù)所生產(chǎn)的乙烯已經(jīng)占到世界乙烯總產(chǎn)量的 98%以上。本次設(shè)計(jì)參考了**乙烯廠的部分資料，以生產(chǎn)實(shí)踐為基礎(chǔ)，理論聯(lián)系實(shí)際，針對(duì)乙烯裝置分離工段進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為年生產(chǎn) 10 萬噸。本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要對(duì)丙烯精餾塔進(jìn)行了物料衡算、熱量衡算、塔型設(shè)計(jì)、尺寸計(jì)算與選型。其中包括塔徑計(jì)算、塔板布置、流體力學(xué)計(jì)算，附件的計(jì)算與選型，其中包括塔冷凝器的選擇、再沸器的選取、接管及除沫器的計(jì)算、塔高的計(jì)算等內(nèi)容。設(shè)計(jì)過程中查閱了大量的文獻(xiàn)資料，并以**乙烯廠裝置為參考，設(shè)計(jì)基本達(dá)到了合理程度，繪制了工藝流程圖和填料裝配圖。 關(guān)鍵詞：乙烯；裝置；丙烯；精餾ABSTRACT目 錄引言 .......................................................................................................................................................1第一章、 文獻(xiàn)綜述 .............................................................................................................................2 設(shè)計(jì)概述 .........................................................................................................................................2 國(guó)內(nèi)外乙烯工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 .............................................................................................2 乙烯的主要生產(chǎn)方法 .....................................................................................................................3 烴類熱裂解法生產(chǎn)乙烯 .............................................................................................................3 乙烯的主要分離技術(shù) .................................................................................................................4 乙烯生產(chǎn)的其他方法 .................................................................................................................5第二章、 乙烯等主要產(chǎn)品的性質(zhì)和工藝流程的確定 .....................................................................6 乙烯等主要產(chǎn)品和主要副產(chǎn)品的性質(zhì)、用途和質(zhì)量規(guī)格 .........................................................6 聚合級(jí)乙烯 .................................................................................................................................6 聚合級(jí)丙烯 .................................................................................................................................6 主要副產(chǎn)品的性質(zhì)、用途和質(zhì)量規(guī)格 .....................................................................................7 乙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)簡(jiǎn)介 .................................................................................................................9 裝置簡(jiǎn)介 .....................................................................................................................................9 基本原理 .....................................................................................................................................9 工藝流程 ....................................................................................................................................10 工藝條件控制指標(biāo) ....................................................................................................................17第三章、 乙烯裝置的物料衡算 .......................................................................................................20 物料衡算 .......................................................................................................................................20 裂解裝置的物料衡算 ...............................................................................................................20 丙烯精餾塔物料衡算 ...............................................................................................................21 熱量衡算 .......................................................................................................................................24 丙烯精餾塔熱流示意圖 ...........................................................................................................24 熱量衡算 ...................................................................................................................................24 設(shè)備尺寸衡算與選型 ...................................................................................................................25 丙烯精餾塔的設(shè)備尺寸計(jì)算與選型 .......................................................................................25 丙烯精餾塔附屬設(shè)備及主要附件選型與計(jì)算 .......................................................................31第四章、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 .....................................................................................................................36 1 引言乙烯是石油化工的基礎(chǔ)原料。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，低級(jí)烯烴的需求呈逐年增加的趨勢(shì)。目前世界上乙烯的生產(chǎn)絕大多數(shù)來源于蒸汽裂解制烯烴技術(shù)。由于蒸汽裂解是石油化工中的大能耗裝置，而且完全依賴不可再生的石油資源，因此研究和開發(fā)人員進(jìn)行了新的乙烯生產(chǎn)技術(shù)的探索和開發(fā)， 乙烷脫氫、催化裂解、甲烷氧化偶聯(lián)和甲醇轉(zhuǎn)化等乙烯生產(chǎn)新工藝希望能夠以此作為蒸汽裂解制乙烯的補(bǔ)充，甚至在將來替代蒸汽裂解制乙烯。近年來，世界乙烯裝置規(guī)模大型化趨勢(shì)明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，裝置規(guī)模從50萬噸/年增至70萬噸/ 年，可節(jié)省投資16%。隨著裂解爐生產(chǎn)能力的提高，不但單位乙烯生產(chǎn)能力的投資下降，而且操作成本和維修成本也相應(yīng)減少，從而降低了單位乙烯的生產(chǎn)成本。我國(guó)乙烯裝置普遍規(guī)模較小，其平均能耗、物耗也相應(yīng)較高。對(duì)裝置規(guī)模小、缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的小型乙烯裝置，專家建議可借鑒大型乙烯裝置改造的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行擴(kuò)能改造，形成中型乙烯裝置以有效地提高現(xiàn)有裝置競(jìng)爭(zhēng)力。 2 第一章、 文獻(xiàn)綜述 設(shè)計(jì)概述乙烯在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著巨大作用，乙烯產(chǎn)量已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的重要標(biāo)志，我國(guó)最近幾年乙烯產(chǎn)量有了很大的提高。目前烴類熱裂解法是乙烯的主要生產(chǎn)方法，其主要設(shè)備裂解爐的效率對(duì)乙烯生產(chǎn)有很大影響，因此選擇好的裂解爐型將會(huì)提高乙烯產(chǎn)量。乙烯的主要分離方法有：① 順序分離技術(shù)。典型的生產(chǎn)工藝為 ABBLummus 公司的順序分離低壓脫甲烷技術(shù)；② 前脫丙烷前加氫技術(shù)。典型工藝為 Stone amp。 Webster 公司的前脫丙烷前加氫技術(shù)；③ 前脫乙烷前加氫技術(shù)。典型工藝為 Linde 公司的前脫乙烷前加氫技術(shù)。本設(shè)計(jì)是對(duì)年產(chǎn) 10 萬噸乙烯裝置分離工段丙烯精餾工序的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)是以**公司乙烯裂解裝置為依據(jù)，同時(shí)做了部分改動(dòng)。本設(shè)計(jì)以石腦油為原料，管式爐裂解的方法生產(chǎn)乙烯。主要對(duì)脫丙烷塔進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，并對(duì)其進(jìn)行了工藝參數(shù)的確定以及設(shè)備尺寸計(jì)算與選型。對(duì)丙烯精餾塔進(jìn)行了物料衡算和熱量衡算，并對(duì)其進(jìn)行了工藝參數(shù)的確定以及設(shè)備尺寸計(jì)算與選型。本設(shè)計(jì)中裂解爐選用的是魯姆斯公司的 SRT 型裂解爐， 脫丙烷塔采用的是浮閥塔，丙烯精餾塔采用填料塔。 國(guó)內(nèi)外乙烯工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景經(jīng)過 40 多年的建設(shè)發(fā)展，中國(guó)乙烯工業(yè)已躋身世界乙烯大國(guó)行列。2022 年中國(guó)乙烯生產(chǎn)能力達(dá)到 萬噸/年。近年中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，帶動(dòng)了化工產(chǎn)品的旺盛需求，盡管乙烯裝置開工率都接近 100%，但仍嚴(yán)重產(chǎn)不足需，折合乙烯當(dāng)量自給率僅 40%左右。預(yù)計(jì) 2022 年國(guó)內(nèi)乙烯當(dāng)量需求量將達(dá) 2700 萬噸，與現(xiàn)有能力相比有近 2022 萬噸的供應(yīng)缺口?？吹街袊?guó)廣闊的市場(chǎng)潛力，國(guó)外大石化公司紛紛通過合資方式進(jìn)軍中國(guó)，中國(guó)已成為世界乙烯發(fā)展的目標(biāo)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)一些企業(yè)，從沿海到內(nèi)地紛紛提出乙烯項(xiàng)目建設(shè)設(shè)想，乙烯產(chǎn)量將會(huì)快速增長(zhǎng)。20世紀(jì)70 年代以后，我國(guó)的乙烯工業(yè)有了快速的發(fā)展。到2022年4月，我國(guó)共有乙烯裝置21套。目前，10 4t/a，10 4t/a，產(chǎn)量達(dá)到104t/a，與2022年相比，分別增長(zhǎng) %% 。盡管我國(guó)的乙烯產(chǎn)量有了快速的增長(zhǎng)，但是，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，2022年的乙烯自給率只有 45%左右， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展的需求。在“十一五” 期間，我國(guó)將采取合資或獨(dú)資的形式，正在建設(shè)和籌建“ 福建8010 4t/a 乙烯、新疆10010 4t/a 乙烯、天津10010 4t/a 乙烯、鎮(zhèn)海100104t/a 乙烯、廣州8010 4t/a 乙烯、四川8010 4t/a乙烯、撫順8010 4t/a 乙烯、武漢80104t/a 乙烯 ”等大型乙烯項(xiàng)目，還有茂名、大慶、蘭州、盤錦等乙烯造項(xiàng)目。到“ 十一五”末或“十二五” 初期，10 4t/a，乙烯的自給率大大提高，乙烯工業(yè)的技術(shù)水平也會(huì)大大提高。 [1]雖然我國(guó)乙烯工業(yè)已具有很好的基礎(chǔ)，但依然存在規(guī)模偏小、