【正文】 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）年產(chǎn)10萬噸丙烯分離工段工藝設(shè)計姓 名： 指導教師： 院 系： 化學化工學院 專 業(yè)： 化學工程與工藝 提交日期： 2012年5月5日 目錄中文摘要………………………………………………………………………………1外文摘要………………………………………………………………………………2引言……………………………………………………………………………………3………………………………………………………………………………3……………………………………………………………………………3………………………………………………………………………3………………………………………………………………3………………………………………………………………3…………………………………………3……………………………………………………………3……………………………………………………………4……………………………………………………………………5…………………………………………………………………………5……………………………………………………………………5…………………………………………………………………6…………………………………………………………………………6………………………………………………………………………6…………………………………………………………6……………………………………………………7……………………………………………………………7…………………………………………………………10…………………………………………………………12………………………………………………………15………………………………………………………16…………………………………………………………………………18………………………………………………………18………………………………………………………23……………………………………………………26……………………………………………………30……………………………………………………33…………………………………………………………………………37…………………………………………………………………37…………………………………3表面張力的計算…………………………………39…………………………………………………………42…………………………………………………44……………………………………………………50…………………………………………………53……………………………………………………………55……………………………………………………56………………………………………………………………………57………………………………………………57………………………………………………………58……………………………………………………………62……………………………………………………………………62……………………………………………………………………62……………………………………………………………………62……………………………………………………………………62結(jié)束語………………………………………………………………………………63參考文獻……………………………………………………………………………64致謝…………………………………………………………………………………65附錄…………………………………………………………………………………66年產(chǎn)10萬噸丙烯分離工段工藝設(shè)計劉洋指導老師：崔秀云（黃山學院化學化工學院，黃山，安徽245041）摘要：本設(shè)計為年產(chǎn)10萬噸丙烯分離工段工藝設(shè)計。在設(shè)計中簡單介紹了丙烯的性質(zhì)、用途、生產(chǎn)方法和分離方法。結(jié)合國內(nèi)丙烯的生產(chǎn)狀況，選擇了烴類熱裂解法生產(chǎn)丙烯。在設(shè)計過程中，通過對各個設(shè)備的物料衡算、熱量衡算,確定了浮閥塔工藝參數(shù)和工藝指標，進行設(shè)備選型。同時，繪制了帶控制點的工藝流程圖和浮閥塔設(shè)備圖。關(guān)鍵詞：丙烯；熱裂解；浮閥塔The Separation Process Design of Propylene of 100,000 tons Liu YangDirector：Cui Xiuyun （College of Chemistry and Chemical Engineering，Huangshan University， Huangshan，Anhui 245041）Abstract: The design is about the separation process of propylene of 100,000 tons. In the design of propylene, it simply introduced the nature, purpose, method of production and separation. Combining the domestic propylene production situation, choose the hydrocarbons heat cracking method to produce acrylic. In the design process, through the various equipment material balance calculations, heat balance calculations,determine the float valve tower process parameters and process index of equipment type selection. At the same time, painted with the control points of the process flow diagram and float valve tower equipment figure.Keywords: Propylene；Thermal Cracking；Float Valve Tower67引言丙烯，是三大合成材料之一，它主要用于生產(chǎn)丙烯晴、異丙烯、丙酮和環(huán)氧丙烷等，而這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于合成纖維、合成塑料、涂料、橡膠、樹脂等高聚物的合成。丙烯系列產(chǎn)品的重要性，在基本有機化學工業(yè)中僅次于乙烯系列產(chǎn)品。丙烯的生產(chǎn)方法有烴類熱裂解法、丙烷脫氫法和甲醇制丙烯生產(chǎn)工藝。基于國內(nèi)生產(chǎn)丙烯的概況，本設(shè)計采用低碳烴裂解法制丙烯，該方法是國內(nèi)比較流行的生產(chǎn)方法，有著大量的實際經(jīng)驗，易于操作，風險小。由于本人能力的限制和一些條件的制約，在設(shè)計的過程中可能不盡完善，請相關(guān)閱讀人士批評指正。1．緒論 概述丙烯結(jié)構(gòu)式為： ，其分子量：。主要用途：用于制丙烯腈、異丙烯、環(huán)氧丙烷和丙酮。丙烯（propylene）常溫下為無色、無臭、稍帶有甜味的氣體。不溶于水，溶于有機溶劑，是一種屬低毒類物質(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。分子式C3H6,，Tb=，Tf=，Tc=，Pc=，ρc=，Zc=，ω=，ac=[1]。用于制丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙酮、聚丙烯等。丙烯在酸性催化劑存在下聚合，生成二聚體、三聚體和四聚體的混合物，可用作高辛烷值燃料。丙烯在酸性催化劑存在下與苯反應(yīng)，生成異丙苯，它是合成苯酚和丙酮的原料。丙烯在催化劑存在下與氨和空氣中的氧起氨氧化反應(yīng)，生成丙烯腈，它是合成塑料、橡膠、纖維等高聚物的原料。丙烯的生產(chǎn)方法有烴類熱裂解法、丙烷脫氫法和甲醇制丙烯生產(chǎn)工藝：(1)烴類熱裂解以乙烷、丙烷、輕石腦油、石腦油、輕柴油或重柴油為原料，在800900oC高溫下裂解，在很短的時間內(nèi)碳鏈經(jīng)歷了斷裂、脫氫等一次反應(yīng)，和幾乎同時發(fā)生的一次反應(yīng)產(chǎn)物的進一步脫氫、疊合、縮合等復雜反應(yīng)，得到含有乙烯、丙烯、丁二烯、異戊二烯、環(huán)戊二烯等重要的化工基本原料的裂解氣和含有苯、甲苯、二甲苯的液體產(chǎn)物[4]。這可以解決煉廠和石腦油裂解副產(chǎn)的出路問題,還可以增產(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。(2)丙烷脫氫法 丙烷脫氫是強吸熱過程,可在高溫和相對低壓下獲得合理的丙烯收率。其優(yōu)勢在于進料單一,產(chǎn)品單一。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)的基建投資相對較低。雖然丙烷脫氫技術(shù)已經(jīng)成熟，但是，我國目前尚不具備建設(shè)丙烷脫氫廠的條件。其原因關(guān)鍵在于能否獲得穩(wěn)定而又相對低廉的丙烷資源。目前我國尚不具備這一條件，國內(nèi)丙烷產(chǎn)量比丙烯更為稀缺,差不多僅為丙烯的一半。(3)甲醇制丙烯法甲醇在催化劑的作用下轉(zhuǎn)換成二甲醇、未反應(yīng)的甲醇和水蒸氣的混合物，然后這種混合物在一個固定床反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)生產(chǎn)丙烯，反應(yīng)器內(nèi)的溫度為420490oC,壓力為130160kPa，催化劑使用沸石催化劑，反應(yīng)收率為70%，未反應(yīng)的原料可以經(jīng)一循環(huán)泵輸送至反應(yīng)器入口[2]。因為，我國煉油廠工業(yè)規(guī)模之大、廠家之多，加之烴類裂解制丙烯的技術(shù)相對較成熟，故本設(shè)計采用烴類熱裂解法生產(chǎn)丙烯。(1)油吸收精餾分離 利用CC4作為吸收劑，將裂解氣中除了HCH4以外的其它組分全部吸收下來，然后在根據(jù)各組分相對揮發(fā)度不同，將其逐一分開。此法優(yōu)點是操作溫度高，可節(jié)省大量的耐低溫鋼材和冷量，缺點是得到的裂解氣中烯烴純度低，操作費用高，一般適用小規(guī)模生產(chǎn)。此法已逐步被淘汰。(2)深冷分離 深冷分離是將裂解氣冷卻到100℃以下，此時裂解氣中除HCH4以外的其它組分全部被冷凝下來，然后再根據(jù)裂解氣中各低碳烴相對揮發(fā)度的不同，用精餾的方法逐一進行分離[3]。其優(yōu)點是產(chǎn)品純度高，分離效果好，缺點是但投資較大，流程復雜，動力設(shè)備較多，需要大量的耐低溫合金鋼。油吸收精餾分離法得到的裂解氣中烯烴純度低，操作費用高。又本設(shè)計要求的丙烯純度高（%以上），且生產(chǎn)規(guī)模大（達10萬噸/年），故本設(shè)計采用深冷分離法制取丙烯。故而，最終確定的丙烯生產(chǎn)方法是烴類熱裂解法，分離工藝是前脫丙烷前加氫工藝。(1)生產(chǎn)能力：年產(chǎn)10萬噸丙烯；(2)生產(chǎn)方法：烴類熱裂解法；(3)分離工藝：前脫丙烷前加氫工藝；(4)生產(chǎn)天數(shù)：330天；(5)產(chǎn)品純度：丙烯≥％；(6)操作參數(shù):,操作溫度為按組分組成計算后的泡點溫度。前脫丙烷分離流程是以脫丙烷塔為界限，將物料分為兩部分，一部分為丙烷及比丙烷更輕的組分；另一部分為碳四及比碳四更重的組分，然后再將這兩部分各自進行分離，獲得所需產(chǎn)品。前脫丙烷分離流程如圖21所示：134567109Ⅰ～ⅢⅣ28裂解氣CC5+富氣C2～C3C2C3圖21 裂解氣凈化與分離工藝流程圖1堿洗塔；2干燥器；3脫丙烷塔；4脫甲烷塔；5脫乙烷塔；6乙烯精餾塔；7丙烯精餾塔A；8丙烯精餾塔B；9加氫脫炔反應(yīng)器；10冷箱（應(yīng)為詳述）裂解氣首先經(jīng)過壓縮機Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段壓縮，,然后送入堿洗塔（1），脫除酸性氣體。堿洗后的裂解氣經(jīng)過干燥塔（2）干燥之后后，進入脫丙烷塔（3），塔頂分出C3以下餾分，即甲烷、氫、C2餾分和C3餾分，再進入Ⅳ段壓縮，然后進入加氫脫炔反應(yīng)器（9），之后經(jīng)冷箱（10）進入脫甲烷塔（4），塔頂分出甲烷、氫，塔釜是C2以上餾分，送入脫乙烷塔（5）。在脫乙烷塔頂分出乙烯和乙烷，送入乙烯精餾塔（6），通過精餾操作塔頂?shù)靡蚁┊a(chǎn)品，塔釜分出丙烯和丙烷，物料平分為兩股輸送入丙烯精餾塔A（7）與丙烯精餾塔B（8），通過精餾操作塔頂?shù)玫奖┊a(chǎn)品。脫丙烷塔塔釜得到C4以上餾分。(一) 生產(chǎn)能力：10萬噸/年，一年按330天計算，即7920小時。(二) 產(chǎn)品丙烯的純度：丙烯≥％；%，%，%，乙烯精餾塔塔頂乙烯純度≥％，脫丁烷塔塔頂C4餾分≥％。(三) 計算基準（kg/h）：P=1108247。7920=104（kg/h）查《基本有機化工工藝學》[4]得表111得，表31 輕柴油裂解產(chǎn)物組成原料輕柴油原料規(guī)格173～391 oC 裂解條件輻射管出口溫度，oC790輻射管出口壓力，kPa107水蒸氣/油（質(zhì)量）裂解產(chǎn)物組成，%（質(zhì)量）H2CH4C2H4C2H6C3H6C3H8C4C5+燃料油雜質(zhì)+水合計100%，%的丙烯，則可認為裂解氣中的丙烯全部從丙烯塔分離得出丙烯產(chǎn)品。104（kg/h），則,則裂解氣的總量=裂解產(chǎn)物的總量燃料油=104=104（kg/h）查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》[1]得在常壓下：相對分子質(zhì)量：，，，，為便于計算，取，沸點Tb：℃，℃，℃，℃，丙烯 ℃，丙烷 ℃，正丁烷 ℃裂解氣經(jīng)堿洗和干燥后，去除了裂解氣中的酸性氣體和水分，%，且水分居多，故可認為裂解氣經(jīng)堿洗和干燥后進入脫丙烷塔的物料組分有氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、CC5+等。脫丙烷塔H2CH4C2H4C2H6C3H6C3H8 C4 C5+H2CH4C2H4C2H6C3H6C3H8 C4C3H8 C4 C5+圖31 脫丙烷塔物料衡算流程圖（1） 進入塔的物料：①F=(kg/h)（其中F氫氣 =(kg/h)，F(xiàn)甲烷=103(kg/h)，F(xiàn)乙烯=104(kg/h)，F(xiàn)乙烷 =103(kg/h