【正文】 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 2 第一章 總論 項(xiàng)目概況 在我國(guó)目前的多煤貧油自然資源條件下，減少烴原料化工對(duì)石油資源的過(guò)度依賴(lài)，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)。 設(shè)計(jì)依據(jù) 《化工工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定》（ 20xx年 06月 01日國(guó)家石油和化工工業(yè)局發(fā)布）及有關(guān)專(zhuān)業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 所選擇的設(shè)備和材料必須可靠，且盡可能?chē)?guó)產(chǎn)化。 所選擇的產(chǎn)品方案和技術(shù)方案應(yīng)是優(yōu)化的方案，以最大程度減少投資，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。廠址選擇對(duì)工廠的建設(shè)進(jìn)度、投資數(shù)量、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)及社會(huì)效益等方面都有重大影響。 2) 能源 化工廠需要大量的動(dòng)力和蒸汽，應(yīng)靠近燃料的供應(yīng)點(diǎn)。因此，廠址必須靠近水量充足和 水質(zhì)良好的水源。 廠址選定 本項(xiàng)目廠址選在蘭州市西固區(qū)，以蘭州石油化工公司和蘭州煉油廠為依托。西固區(qū)的蘭州石化公司是使蘭州成為中國(guó)重要化工基地的原因。 20xx 年 ，實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值 億元，增長(zhǎng) %； 7 完成固定資產(chǎn)投資 億元，增長(zhǎng) %；實(shí)現(xiàn)社會(huì)消費(fèi)品零售總額 億元，增長(zhǎng) %；單位生產(chǎn)總值能耗下降 %；完成一般性財(cái)政收入 億元，增長(zhǎng) %；城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、農(nóng)民人均純收入分別達(dá)到 13748 元、 6741 元，增長(zhǎng) %、 %。 38′至 36176。距蘭州市政府駐地約 18 公里，總面積 383 平方公里，是市西郊中心區(qū)。公司擁有原油一次加工能力 1050 萬(wàn)噸 /年。 國(guó)家的西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，給蘭州石化公司帶來(lái)了極大的發(fā)展機(jī)遇。據(jù)有關(guān)部門(mén)預(yù)測(cè)， 20xx 年，我國(guó)乙烯當(dāng)量需求量約 2484 萬(wàn) I，產(chǎn)量約 1784 萬(wàn) t，供需缺口 700 萬(wàn) t。 同樣，國(guó)內(nèi)的丙烯產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。預(yù)計(jì)到 20xx 年，我國(guó)聚丙烯產(chǎn)量 約 725 萬(wàn) t，表觀消費(fèi)量約 1212 萬(wàn) t，供需缺口約 487 萬(wàn) t。 自然概況 地形地貌 南北環(huán)山，中間為黃河谷地。 氣候 屬溫帶半干旱氣候，山區(qū)垂直性氣溫變化較顯著。年平均日照 2780 小時(shí)。未開(kāi)發(fā)利用土地 萬(wàn)畝，水能資源富集，黃河縱貫全境，年徑流量 3459 億立方米。盡量采取可行的措施減少系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的不利影響，并對(duì)排出的污染物提出合理的治理方案。我們選擇了當(dāng)前主流的化工模擬計(jì)算軟件 — aspen plus來(lái)模擬計(jì)算整個(gè)工藝過(guò)程。于是，我們決定根據(jù)任麗萍、趙國(guó)良、滕加偉、王仰東、謝在庫(kù)教授于 20xx 年發(fā)表的《 La修飾 ZSM 5 分子篩催化劑用于烯烴催化裂解制丙烯》一文中給出的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)收率反應(yīng)器模擬計(jì)算，我 們又根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)及報(bào)道，做出如下假設(shè)：○ 1C5+烴以己烯為模型；異丁烯不參與裂解；○ 2 烷烴的存在不影響裂解；○ 3 不生成丁烷；○ 4 正丁烯、順 2 丁烯和反2 丁烯裂解程度相同。 操作壓力 根據(jù)朱向?qū)W等于 20xx 年發(fā)表的《丁烯催化裂解制丙烯 / 乙烯反應(yīng)的熱力學(xué)研究》一文，當(dāng)壓力在 MPa 時(shí) ,隨著壓力的升高，丙烯的平衡濃度有所增長(zhǎng)。 反應(yīng)器 我們已經(jīng)決定使用 ZSM5 分子篩催化劑，參考 Propylur 工藝， 14 我們決定使用列管式固定床反應(yīng)器，管程填充催化劑，殼程通入加熱介質(zhì)，維持反應(yīng)溫度。 表 . 塔板數(shù)的影響 塔板數(shù) 塔頂冷耗 塔釜熱耗 塔頂丙烯收率 塔底丙烯損失率 塔頂異丁烷 20 22 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 從 Aspen 導(dǎo)出塔板數(shù)與各因素的關(guān)系圖 ： S e n s i t i v i t y S 1 R e s u l t s S u m m a r yV A R Y 1 B W T P A R A M N S T A G E 20 2 0 . 5 21 2 1 . 5 22 2 2 . 5 23 2 3 . 5 24 2 4 . 5 25 2 5 . 5 26 2 6 . 5 27 2 7 . 5 28 2 8 . 5 29 2 9 . 5 300.9980.99850.9990.99951T C 3 H 6 / ( B C 3 H 6 + T C 3 H 6 ) 圖 塔頂丙烯的回收率與塔板數(shù)的關(guān)系 23 Se n s i t i vi t y S1 R e s u l t s Su m ma ryVAR Y 1 BW T PAR A M N ST A G E 20 2 0 . 5 21 2 1 . 5 22 2 2 . 5 23 2 3 . 5 24 2 4 . 5 25 2 5 . 5 26 2 6 . 5 27 2 7 . 5 28 2 8 . 5 29 2 9 . 5 300.00050.0010.00150.002 BC 3 H 6 / (B C 3 H 6 +T C 3 H 6 ) T YD W 圖 塔底丙烯損失率，塔頂異丁烷百分含量與塔板數(shù)的關(guān)系 經(jīng)過(guò)初步分析我們把脫丙烷塔板數(shù)設(shè)定在 2030 塊之間，由上圖分析可知，精餾塔的操作能耗受塔板數(shù)的影響不大，因此我們做出組分 質(zhì)量 分率和收率隨塔 板數(shù) 的變化曲線： 由圖可知， 塔頂丙烯的回收率與塔板數(shù) 增加而上升 ，當(dāng)塔板數(shù) 超過(guò) 26塊后，曲線基本持平，變化很?。?塔底丙烯損失率，塔頂異丁烷含量隨塔板數(shù)增加而降低 ，當(dāng)塔板數(shù)超過(guò) 26塊后， 兩條曲線趨于平，不再減小 ，所以我們選取脫丙烷塔的理論塔板數(shù)為 26塊。 4回流比的影響 取 Nstage= 26塊（理論 塔板數(shù) ）， 進(jìn)料板為第 14塊板時(shí)， Reboiler duty= 6500 kw（塔底再沸器） ， P=7bar（操作壓力） ， 改變回流比 ， 經(jīng) aspen模擬后得到下表： 表 回流比的影響 回流比 塔頂丙 烯收率 塔底丙烯損失率 塔頂異丁烷含量 圖 Se n s it iv it y S 1 R e s u lt s Su m m a r yVA R Y 1 BW T C OL SP EC M AS S R R 2 . 2 5 2 . 3 2 . 3 5 2 . 4 2 . 4 5 2 . 5 2 . 5 5 2 . 60.10.20.30.40.50.60.70.80.91T C 3 H 6 / (B C 3 H 6 + T C 3 H 6 ) BC 3 H 6 / (B C 3 H 6 + T C 3 H 6 ) T YD W 28 由圖可知，塔底丙烯摩爾分率、塔頂異丁烷的摩爾分率隨回流比的變化不大，綜合考慮，我們選取脫甲烷塔的回流比為 。該塔條件優(yōu)化的目標(biāo)為使塔釜乙烯含量盡可能低并且塔頂乙烯純度達(dá)到聚合級(jí) %，塔頂丙烯含量盡可能少。 4 回流比的影響 表 回流比的影響 回流比 塔頂乙烯純度 塔頂丙烯流量 kg/hr 塔底乙烯流量 kg/hr 5 6 從 Aspen 導(dǎo)出塔板數(shù)與乙烯純度 及各組分 關(guān)系圖 33 圖 S e n s i t i vi t y S 1 R e s u l t s S u m m a ryV A R Y 1 Y X T C O L S P E C M A S S R RKG/HR 5 5 . 0 5 5 . 1 5 . 1 5 5 . 2 5 . 2 5 5 . 3 5 . 3 5 5 . 4 5 . 4 5 5 . 5 5 . 5 5 5 . 6 5 . 6 5 5 . 7 5 . 7 5 5 . 8 5 . 8 5 5 . 9 5 . 9 5 62040600.9940.9960.9981T C 2 H 4 T C 3 H 6 B C 2 H 4 從上面的表中和圖中，回流比取 時(shí)，塔頂餾出乙烯純度開(kāi)始達(dá)到聚合級(jí)，塔頂塔丙烯流量，塔底乙烯流量均下降，考慮優(yōu)為 . 表 乙烯塔操作參數(shù) 操作壓力（ bar） 回流比（ 質(zhì)量比 ） 塔板數(shù) (塊 ) 進(jìn)料板 (塊 ) 塔頂流率 （ kg/hr） 15 20 8 9250 丙烯精餾塔操作參數(shù)的優(yōu)化 丙烯精餾塔主要是分離 丙烯和丙烷，而丙烯、丙烷的沸點(diǎn)接近，分離難度大，如何在最經(jīng)濟(jì)的條件下達(dá)到最佳的分離效果成為我們所要考慮的問(wèn)題。 ?優(yōu)化 在本設(shè)計(jì)中，我們利用 Aspen Plus 對(duì)丙烯雙塔的操作參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析，在使丙烯產(chǎn)品達(dá)到聚合級(jí)和高壓塔塔頂冷凝氣、低壓塔塔釜再沸蒸汽實(shí)現(xiàn)最佳匹配的前提下，得到最優(yōu)的操作參數(shù)， 從而 節(jié)約成本。 同理，按照上述壓力的優(yōu)化方式，我們分別得到了丙烯雙塔的最優(yōu)回流比、塔板數(shù)、進(jìn)料板位置，下面將優(yōu)化后的操作參數(shù)整理如下： 表 優(yōu)化后的操作參數(shù) 塔號(hào) 操作壓力（ bar） 回流比（ 質(zhì)量比 ） 塔板數(shù) (塊 ) 進(jìn)料板(塊 ) 塔頂流率 （ kg/hr） 高壓塔 18 90 75 14000 低壓塔 11 110 69 11750 38 精餾工段各塔操作參數(shù)總結(jié) 經(jīng)過(guò)模擬比較，我們得到了較優(yōu)的 精餾工段各精餾塔的操作參數(shù)，現(xiàn)將其列表如下： 表 精餾工段各精餾塔操作參數(shù) 塔號(hào) 操作壓力 (MP) 塔頂溫度 (℃ ) 塔釜溫度(℃ ) 塔板數(shù) (塊 ) 回流比 (質(zhì)量比 ) 脫丙烷塔 25 乙烯塔 20 丙烯精餾高壓塔 90 丙烯精餾低壓塔 110 17..9 全流程模擬 根據(jù)上述分析及模擬優(yōu)化結(jié)果，我們得到了如下最終用于全流程模擬的工藝流程，并完成了相應(yīng)的物料與能量衡算，結(jié)果參見(jiàn)附 錄。必須在現(xiàn)場(chǎng)操作和監(jiān)視的組織或設(shè)備，則在組織或設(shè)備附近就地顯示和控制儀表或操作盤(pán)，例如壓縮機(jī)，大型泵等。 第五章 供電與通信 設(shè)計(jì)說(shuō)明 設(shè)計(jì)范圍 電能作為整個(gè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力來(lái)源，在整個(gè)化工生產(chǎn)中起 42 著重要的作用。本說(shuō)明設(shè)計(jì)范圍包 括原料預(yù)處理、反應(yīng)裝置，分離裝置的全部電氣設(shè)計(jì)，設(shè)備，材料和成套裝置的基本要求，用于配電，防雷，照明及接地的設(shè)計(jì)和施工安裝基礎(chǔ)?；て髽I(yè)因?yàn)檫B續(xù)生產(chǎn)需要，對(duì)電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量的可靠性以及運(yùn)行的連續(xù)性提出了更高要求，一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)機(jī)全線停車(chē)，使生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂，從而影響了生產(chǎn)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)具有事故追憶功能，發(fā)生連鎖后，自動(dòng)高速記憶事故發(fā)生的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，并可按事件順序打印出來(lái)，一邊分析事故原因。 在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中主要的重要的工藝參數(shù)集中到總控制室由DCS 系統(tǒng)顯示和控制。在其他條件一致的情況下，改變操作壓力，經(jīng) Aspen 模擬后得到下表： 表 高壓塔操作壓力的優(yōu)化 操作壓力 丙烯純度 塔頂能耗 塔釜能耗 16 17 18 19 20 36 圖 Se n s i t i vi t y S1 R e s u l t s Su m ma ryVAR Y 1 G Y T 1 PSPE C PR ES BA RMMKCAL/H R 16 1 6 . 5 17 1 7 . 5 18 1 8 . 5 19 1 9 . 5 20201510505101520250.9950.99550.9960.99650.997BX Q R EB Q C O N D 結(jié)合圖表分析可知，該丙烯精餾高壓塔的丙烯純度隨操作壓力增加而降低，其能耗隨操作壓力的增加而增加，當(dāng)高壓塔操作壓力達(dá)到 18bar 時(shí)，得到的丙烯產(chǎn)品純度低于 ，綜合考慮，我們選擇丙烯