【正文】 其中，20℃與40℃K丙烯J/mol、表面張力的計(jì)算(一)密度查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》[1],得表57 密度數(shù)據(jù)表溫度/℃丙烯/g/cm3丙烷/g/cm3正丁烷/g/cm3405060經(jīng)插值計(jì)算得表58 插值計(jì)算后密度數(shù)據(jù)表溫度/℃丙烯/g/cm3丙烷/g/cm3正丁烷/g/cm3由以上已知數(shù)據(jù)算得各組分在液相、氣相中所占的比例如下表：表59 各組分在液相、氣相中所占比例丙烯丙烷正丁烷液相氣相液相氣相液相氣相進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù) 摩爾分?jǐn)?shù)塔頂質(zhì)量分?jǐn)?shù) ——摩爾分?jǐn)?shù)——塔釜質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù) (1)塔頂密度的計(jì)算①液相平均密度：②氣相平均密度：(2)進(jìn)料板密度的計(jì)算①液相平均密度：②氣相平均密度：(3)塔釜密度的計(jì)算①液相平均密度：②氣相平均密度：(4)精餾段和提餾段密度的計(jì)算精餾段：氣相平均密度：=1／2(+)= 1／2(+)= (kg/m3)液相平均密度：=1／2( + ) =1／2(+)= (kg/m3)提餾段：氣相平均密度：′=1／2(+)= 1／2(+)=(kg/m3)液相平均密度：′=1／2( + ) =1／2(+)=(kg/m3)(二)表面張力查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》[1],得表510 表面張力數(shù)據(jù)表溫度/℃丙烯/dyn/cm丙烷/dyn/cm正丁烷/dyn/cm405060經(jīng)插值計(jì)算得表511 插值計(jì)算后表面張力數(shù)據(jù)表溫度/℃丙烯/dyn/cm丙烷/dyn/cm正丁烷/dyn/cm精餾段：提餾段：表512 工藝條件列表平均密度（kg/m3）液體表面張力(dyn/cm)氣相液相精餾段提餾段(一)最小回流比Rmin的確定①相對揮發(fā)度本設(shè)計(jì)以C3H6為輕關(guān)鍵組分A；C3H8為重關(guān)鍵組分B；正丁烷為非重關(guān)鍵組分C；以重關(guān)鍵組分為基準(zhǔn)物，即=1。一般hOW不應(yīng)小于6mm，以免液體在堰上分布不均。HD——塔頂空間，HT——塔板間距，HT＇——開有人孔的塔板間距，HF——進(jìn)料段高度，HB——塔底空間，假設(shè)塔釜有8分鐘的貯量，則NP——實(shí)際塔板數(shù)，前面算出實(shí)際板數(shù)為115塊，精餾段28塊，提餾段87塊。=300 因?yàn)镽e104， Pr120，L/D60則 (2)殼程對流傳熱系數(shù)α0查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機(jī)卷）》[6]得物料的物性參數(shù)（℃）如下表523 丙烯、丙烷的密度溫度℃密度kg/m3丙烯丙烷4047860435表524 丙烯、丙烷的熱導(dǎo)率溫度K熱導(dǎo)率mw/(mk所以， 管心距t==25= 取do=32mm殼體直徑采用多管程結(jié)構(gòu) 取管板利用率η=圓整到D=1100mm取折流板間距B==330mm 流體通過管間最大截面積為因?yàn)镽e104，膜層的Re1800 ，滿足公式條件，則 (3)污垢系數(shù)參考《化工原理（上）》[13]附錄二十，得Rsi= (m2大氣污染物可以通過各種途徑降到水體、土壤和作物中影響環(huán)境，并通過呼吸、皮膚接觸、食物、飲用水等進(jìn)入人體，引起對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成近期或遠(yuǎn)期的危害。通過對整個(gè)設(shè)計(jì)工藝的分析及研究，對工藝過程中的物料、熱量進(jìn)行了衡算。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)寫作中，各位老師、同學(xué)和朋友積極的幫助我查找資料和提供有利于畢業(yè)設(shè)計(jì)寫作的建議和意見，在他們的幫助下，我的論文才能得以完善。她嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)、求真學(xué)風(fēng)給我留給我極深的印象，這將是我人生中最寶貴的精神財(cái)富。本設(shè)計(jì)在了解了國內(nèi)丙烯工業(yè)生產(chǎn)概況后，我通過分析、比較丙烯的各個(gè)生產(chǎn)工藝，初步確定了設(shè)計(jì)方案。這是因?yàn)?，一旦化工廠發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故，不但導(dǎo)致生產(chǎn)中止，使生產(chǎn)力下降，還可能造成人員的傷亡，給工廠帶來巨大的損失和難以挽回的影響。k =℃)粘度2010330104經(jīng)插值計(jì)算得表522 插值計(jì)算后水的物性數(shù)據(jù)溫度℃密度kg/m3導(dǎo)熱系數(shù)w/(m標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的長短軸之比為2，即即，又D=2000mm則封頭高度h=500mm。③出口堰高h(yuǎn)WhL=hW+hOW，即④降液管底隙高度hOhO= hW ==⑤弓形降液管寬度Wd和面積Af查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》[10]圖1244得⑥液體在液管中停留時(shí)間θ(2)塔板布置及浮閥數(shù)目與排列取閥孔動(dòng)能因數(shù)Fo=10閥孔氣速每層塔板上的浮閥數(shù)取WS=,WC=查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》[10]圖1254得，浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，精餾段取同一橫排的孔心距t=，估算相鄰兩排孔中心線距離，取=100mm則閥孔數(shù)為240按N=240重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)提餾段：板間距HT＇=，取板上液層高度hL＇=，塔徑D=2m 根據(jù)塔徑和液體的流量，選用弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，塔板采用單溢流和分塊式組裝。(二)塔頂露點(diǎn)溫度計(jì)算操作壓強(qiáng)：P===同上，假設(shè)T=44℃ ，因?yàn)镻=，查PKT圖[5]得各組分的K值見下表：表53 各組分的K值組分yiKixi= yi ／Ki丙烯丙烷正丁烷00∑yi ／Ki =＜，∑yi ／Ki＜1表示所設(shè)溫度偏高，重設(shè)T=℃，則得各組分的K值見下表：表54 各組分的K值組分yiKixi= yi ／Ki丙烯丙烷正丁烷00∑yi ／Ki =≈，℃。K。K正丁烷KJ/KgK KJ/KgK。K乙烷KJ/KgK乙烷KJ/KgK丙烯J/mol分析上表，本設(shè)計(jì)設(shè)定脫甲烷塔、脫丙烷塔、,各塔均泡點(diǎn)進(jìn)料。K丙烯KJ/Kmol③塔底泡點(diǎn)溫度操作壓強(qiáng)：P= =950kPa同上，假設(shè)T=39℃ ，因?yàn)镻=570kPa，查PKT圖[5]得各組分的K值見下表：表44 各組分的K值組分xiKiyi=Kixi乙烯乙烷丙烯11042105∑Kixi=≈，故塔底泡點(diǎn)溫度為39℃。表317 乙烯精餾塔物料衡算結(jié)果表：組分FiDiWikg/hkmol/hXikg/hkmol/hXikg/hkmol/hXi乙烯乙烷103丙烯11030001104總計(jì)111C3H6C3H8 C4H10C3H6C3H8C3H6C3H8 C4H10丙烯精餾塔圖35 丙烯精餾塔物料衡算流程圖由于采用兩個(gè)丙烯精餾塔并聯(lián)制丙烯，且丙烯精餾塔A與丙烯精餾塔B產(chǎn)量相同，故本設(shè)計(jì)只對丙烯精餾塔A做工藝計(jì)算，B塔各數(shù)據(jù)參見A塔。表38 最終物料在塔底塔頂?shù)姆植记闆r：組分進(jìn)料，F(xiàn)’塔頂，D’塔底，W’氫氣甲烷乙烯乙烷丙烯丙烷C4合計(jì)100由表38可得，（kg/h）時(shí)，塔頂和塔底的出料為：F=（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），F(xiàn)丙烯 =104（kg/h），F(xiàn)丙烷 =（kg/h），F(xiàn) C4 =（kg/h）)D=%F==（kg/h）（其中D氫氣=（kg/h），D甲烷=（kg/h），D乙烯=（kg/h））W=FD==（kg/h）（其中W甲烷=（kg/h），W乙烯=（kg/h），W乙烷=103（kg/h），W丙烯=104（kg/h），W丙烷=（kg/h），W C4==（kg/h））脫甲烷塔總物料衡算結(jié)果見表39。(三) 計(jì)算基準(zhǔn)（kg/h）：P=1108247。(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(jì)算后的泡點(diǎn)溫度。(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。(2)丙烷脫氫法 丙烷脫氫是強(qiáng)吸熱過程,可在高溫和相對低壓下獲得合理的丙烯收率。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。丙烯系列產(chǎn)品的重要性，在基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)中僅次于乙烯系列產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)中簡單介紹了丙烯的性質(zhì)、用途、生產(chǎn)方法和分離方法。由于本人能力的限制和一些條件的制約，在設(shè)計(jì)的過程中可能不盡完善，請相關(guān)閱讀人士批評指正。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。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。(2)深冷分離 深冷分離是將裂解氣冷卻到100℃以下，此時(shí)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(jìn)行分離[3]。堿洗后的裂解氣經(jīng)過干燥塔（2）干燥之后后，進(jìn)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(jìn)入Ⅳ段壓縮，然后進(jìn)入加氫脫炔反應(yīng)器（9），之后經(jīng)冷箱（10）進(jìn)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）。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(jìn)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)，F(xiàn)丙烯 =104(kg/h)，F(xiàn)丙烷 =(kg/h)，F(xiàn) C4 =103（kg/h），F(xiàn) C5+ =104（kg/h）） ②（2）出塔的物料：（3）進(jìn)=出已知：%，釜液中丙烷含量≤%,則表32 脫丙烷塔的進(jìn)料、出料組成：（—質(zhì)量分?jǐn)?shù)%，下同）組分aF（%）aD（%）aw（%）氫氣甲烷乙烯乙烷丙烯丙烷≤C4C5+，氫氣、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯為輕組分，丙烷為輕關(guān)鍵組分，C4為重關(guān)鍵組分，C5+為重組分。表312 最終物料在塔底塔頂?shù)姆植记闆r：組分進(jìn)料，F(xiàn)’塔頂，D’塔底，W’甲烷乙烯乙烷丙烯34．83103丙烷C4合計(jì)100由表312可得，（kg/h）時(shí)，塔頂和塔底的出料為：F=（kg/h）（其中F甲烷=（kg/h），F(xiàn)乙烯=（kg/h），F(xiàn)乙烷 =103（kg/h），F(xiàn)丙烯 =104（kg/h），F(xiàn)丙烷 =（kg/h），F(xiàn) C4 =（kg/h））D=%F==（kg/h）（其中D甲烷=（kg/h），D乙烯=（kg/h）D乙烷=（kg/h），D丙烯=（kg/h））W=FD==（kg/h）（其中W乙烷=（kg/h），W丙烯=（kg/h），W丙烷=（kg/h），W C4=（kg/h））脫乙烷塔總物料衡算結(jié)果見表313。采用清晰分割法計(jì)算塔頂和塔底各組分的分布情況，見表319：表319 物料在塔底塔頂?shù)姆植记闆r：組分進(jìn)料，F(xiàn)’塔頂，D’塔底，W’C3H6’’C3H8’’C4H10（正）―合計(jì)100D’W’物料衡算：以100kg/h為基準(zhǔn)進(jìn)料，則；；解得：D’= kg/h，W’=根據(jù)表319，以100kg/h為進(jìn)料基準(zhǔn)時(shí)，算得的最終塔頂和塔底的分布情況見表320。由恩特伍德公式：所以，試差解得θ=(三)實(shí)際回流比，則R===V=（R+1）D=（+1）=（kmol/h）L=RD==（kmol/h）(四)熱量衡算設(shè)基準(zhǔn)溫度為0℃，則塔頂：塔底：塔釜：查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手冊（有機(jī)卷）》[6]得：