畢業(yè)設(shè)計(jì)-年產(chǎn)138萬(wàn)噸乙烯裝置分離工段乙烯精餾工序工藝設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 分為 C3組分，送往丙烯精餾塔進(jìn)行丙烷與丙烯組分的分離。 在順序分離流程和脫丙烷 分離流程中，均以脫乙烷塔塔頂產(chǎn)品作為乙烯精餾塔進(jìn)料（除前加氫脫炔外，尚需在乙烯精餾塔進(jìn)料前經(jīng)脫炔和干燥處理）。 物料衡算 （ 1）物料圖 圖 31總物料圖 (2)計(jì)算條件 乙烯 收率 29%(wt%)； 丙烷產(chǎn)率 %(wt%)； 丙烯產(chǎn)率 %(wt%)； C4 產(chǎn)率%(wt%)； 輕汽油產(chǎn)率 % (wt%)； 乙烯產(chǎn)量 萬(wàn)噸 (3)物料衡算 石腦油產(chǎn)量： 丙烷產(chǎn)量： %= 萬(wàn)噸 /年 丙烯產(chǎn)量： %= 萬(wàn)噸 /年 C4 產(chǎn)量： %= 萬(wàn)噸 /年 輕汽油產(chǎn)量： %= 萬(wàn)噸 /年 （ 4）乙烯精餾塔的全塔物料衡算 F：原料液流量（ kmol/h） xF： 原料液組成（摩爾分?jǐn)?shù)，下同） D：塔頂產(chǎn)品流量（ kmol/h） xD： 塔頂組成 W：塔釜?dú)堃毫髁浚?kmol/h） xW：塔底組成 設(shè)塔釜乙烯含量為 % ；進(jìn)料乙烯含量 29%；塔頂乙烯摩爾分?jǐn)?shù) xD=% 所以： xW= 30/? =% xF= 30/7128/29 28/29? =% F= 24300 )30/( 34 ? ???? （按開(kāi)工率 300 天 /年） = ? kmol/h 由物料衡算式 F = D + W FxF=DxD+WxW 聯(lián)立解得 W= D= 熱量衡算 （ 1）乙烯精餾熱量衡算示意圖 圖 32 乙烯精餾塔熱量衡算示意圖 （ 2）熱量衡算 根據(jù)恩德伍德公式，即： qihihXfni ???? 1??? 試差得 ?? 1m in ???? RihihX Dni ??? 求得 minR = m in ??? RR 塔頂回流量： L=RD 塔頂餾出物得量： V=L+D=（ R+1） D 表 31 乙烯精餾塔熱量衡算初始數(shù)據(jù) 組分 FiH DiH ViH LiH WiH iD iL iV iW 乙烯 乙烷 通過(guò)上述 計(jì)算，塔頂各物流流量見(jiàn)表計(jì)算焓值 ? ??? HVMQ KJ/h ? ??? DiiiD HDMQ KJ/h ? ??? HLMQ KJ/h ? ??? HFMQ KJ/h ? ??? HWMQ KJ/h 對(duì)塔頂進(jìn)行熱量衡算： LDVC ??? 冷凝器的熱負(fù)荷： VLDC ??? = ?? KJ/h 對(duì)全塔進(jìn)行熱量衡算： WVBLF Q ???? 再沸器的熱負(fù)荷： WVLFB Q ???? = ? KJ/h 塔頂冷氣為 24℃丙烯冷劑，查得 24℃的乙 烯汽化潛熱 ? = 90 kcal/kmol= kj/kg 且 ???? CC LQ Lc= kmol/h 塔底再沸器內(nèi)介質(zhì)為水，通常選用 8 atm 以下的飽和水蒸汽。 ④含懸浮物的物料，應(yīng)選擇液流通道較大的塔型，以板式塔為宜。 ②大的液體負(fù)荷，可選用填料塔。⑤操作 彈性，板式塔比填料塔大。由于浮閥塔板具有較大的開(kāi)孔率，故其生產(chǎn)能力比泡罩塔的大20%～ 40%，而與篩板塔相近。因上升氣以水平方向吹入液層，故氣、液接觸時(shí)間較長(zhǎng)而霧沫夾帶量較小，塔芭效率高。因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，浮閥塔的造價(jià)一般為泡罩塔的 60%～ 80%，為篩板塔的 120%～ 130%。因?yàn)闅?、液流過(guò)浮閥塔板時(shí)所遇到的阻力較小，故氣體的壓強(qiáng)降及板上的液面落差都比泡罩塔和篩板塔的小。由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣 量的變化，故維持正常操作所容許的負(fù)荷范圍比泡罩塔和篩板塔都寬。浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開(kāi)有若干個(gè)大孔，每個(gè)孔上裝有可以上下浮動(dòng)的閥片。 ③低的液體負(fù)荷，一般不宜采用填料塔。 ⑥操作過(guò)程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng)，用板式塔為宜。 ②具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。無(wú)論采用采用哪種分離流程，乙烯精餾塔進(jìn)料均以碳二餾分為主，碳二餾分約占 %（摩）以上，另含 H2 和 CH4等輕組分在 %%（摩）以下， C3H6 等重組分在 %%（摩）以下。其塔釜組成為 C4 及 C4 以上組分，將塔釜組成送往脫丁烷塔進(jìn)行進(jìn)一步加工 。脫乙烷塔塔釜組成為 C3 及 C3以上重組分，送往脫丙烷塔進(jìn)行進(jìn)一步加工。脫甲烷塔底組成送往脫乙烷塔。原料石腦油經(jīng)急冷水預(yù)熱后進(jìn)入熱裂解爐，從乙烷裂解爐出來(lái)的物料經(jīng)油急冷與水急冷后，壓縮、干燥、冷凝后，送往脫甲烷塔。分子 副反應(yīng)： C3H6+H2 一 C3H8+ 千卡／公斤 第二：吸附的 C2 餾分在催化劑上進(jìn)行加 H，吸附的乙炔和吸附的 H 原子加氫 H生成吸附的乙烯基，吸附的乙烯基發(fā)生歧化反應(yīng)生成吸附乙烯。 分子 (217) 副反應(yīng) ： C2H2+H2 一 C2H6+76. 500 千卡 ／ 公斤 ⑤環(huán)烷烴的開(kāi)環(huán)脫氧反應(yīng)，脫氫反應(yīng)。 第二章 乙烯的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)工藝 撫順乙烯廠的生產(chǎn)介紹 裂解 烴類裂解過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，對(duì)于石腦油的裂解，因其組分復(fù)雜，目前尚未得出統(tǒng)一結(jié)論，一般包括下述部分： ①鏈烷烴的裂解生成乙烯，丙烯的反應(yīng)。中東憑借廉價(jià) 原料和低成本的顯著優(yōu)勢(shì)，將成為未來(lái)乙烯工業(yè)投資最集中地區(qū)；亞太地區(qū)憑借巨大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，也將成為世界乙烯投資的另一個(gè)熱點(diǎn)地區(qū)；中東和亞太地區(qū)將成為世界乙烯工業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)力量，將會(huì)吸引眾多大型石化投資項(xiàng)目。該公司估計(jì)裂解爐管內(nèi)壁結(jié)焦速率將會(huì)降低，從而可延長(zhǎng)操作周期，增加爐管壽命，降低二氧化碳的排放。 日本工業(yè) 科學(xué)院材料與化學(xué)研究所和日本化學(xué)協(xié)會(huì)共同開(kāi)發(fā)的多產(chǎn)丙烯的石腦油催化裂解新工藝， 實(shí)現(xiàn)了大幅度地節(jié)能、降低環(huán)境負(fù)荷，并可按乙烯、丙烯市場(chǎng)供需變化靈活調(diào)整烯烴生成比例，丙烯與乙烯的質(zhì)量比可由傳統(tǒng)的 。 2021 年世界十大乙烯生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)能總計(jì)80316kt/a，占世界的 67. 5%。世界乙烯生產(chǎn)已形成北美、西歐、亞太三足鼎立的局面，發(fā)展重點(diǎn)向亞太和中東地區(qū)轉(zhuǎn)移。到 201 1年世界乙烯產(chǎn)能將達(dá) 158950kt/a（見(jiàn)表 l2）。近年來(lái)全球乙烯需求量和生產(chǎn)能力見(jiàn)表 11。 1960 年世界乙烯產(chǎn)量為 2910kt， 1970 年為19760kt， 1980 年達(dá)到 34020kt． 1990 年達(dá)到 56300kt。乙烷回?zé)捄?，乙烯產(chǎn)率可提高到 26%～ 27%，丙 烯產(chǎn)率提高對(duì) 16%左右。這套由催化裂化裝置改造的 HCC 裝置屬世界上第一套重油直接裂解制乙烯的工業(yè)化裝置，處理能力為 6萬(wàn) t／年，原料為 100%大慶常壓渣油。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，以大慶減壓柴油摻 56%的渣油為原料，按乙烯方案操作，乙烯收率可達(dá) %，丙烯收率為 %。根據(jù)標(biāo)定數(shù)據(jù)，裝置一旦達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模，其綜合生產(chǎn)成本將低于蒸汽裂解裝置。 2021 年北京石油化工科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)出催化熱裂解制取乙烯，丙烯技術(shù) (CPP)。脫乙烷塔塔釜物料進(jìn)入脫丙烷塔，脫丙烷塔頂?shù)?C3 進(jìn)行 C3加氫后進(jìn)入丙烯塔。 圖 12 典型的前脫丙烷深冷分離裝置 (3)前脫乙烷前加氫技術(shù)（圖 13） 典型工藝為 Linde 公司的前脫乙烷前加氫技術(shù)。 圖 11 典型的順序流程深冷分離裝置 (2)前脫丙烷前加氫技術(shù) (圖 12) 典型工藝為 Stone＆ Webster 公司的前脫丙烷前加氫技術(shù)。C2 加氫系統(tǒng)位于冷箱及脫甲烷 下游，為后加氫。裂解氣首先進(jìn)入急冷系統(tǒng)進(jìn)行快速降溫，同時(shí)分離出重組分燃料油和粗裂解汽油。 乙烯 的分離技術(shù) 目前
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