【正文】 物料衡算、熱量衡算、塔結構的相關工藝計算，及換熱設備的計算及附屬設備的選型，并根據(jù)設計數(shù)據(jù)分別繪制了自控流程圖。 heat balance。 氣體分餾裝置 要根據(jù)需要分離出哪幾種產(chǎn)品以及要求的純度來設定裝置的工藝流程。 丙稀可做聚丙稀、異丙醇的原料，還可做腈綸、丙烯睛等產(chǎn)品的原料，丙烯在我國的需要量很大，它是三大合成材料的重要原材料。原料 圖 1 丙烯精制設備確定 本裝置的平面布置應嚴格遵循《煉油裝置平面設計的主要原則》設計，宜采用同類 設備集中與流程方式相結合的方案布置。 由原始依據(jù)可知： 由原始依據(jù)可知：丙烯在脫乙烷塔和丙烯精制塔的回收率分別為： 95％、 ％。 假設 t=78℃ P 釜 =，由《化工原理》中 P44 烴類 PTK 圖中查得 iK及試差結果如下： 33 試差法求塔釜溫度數(shù)據(jù)表 組分 02C ＝3C 03C 04iC ?4iC xi ki yi=kixi 1 104 103 104 ? yi ≈ 1xi?? 1xi??1xi?＝11 1cciiiiiyX k??????1yi??1yi?＝111 ???? ?? ci iici i Xky 1yi?? 9 ?? ?泡點為 78℃ 進料溫度的計算 進料為飽和液體進料，即為泡點進料，同計算塔釜的溫度相同。 脫乙烷塔塔板數(shù)計算結果匯總 43脫乙烷塔塔板數(shù)計算結果匯總 項目 數(shù)值說明 備注 最小回流比 最少理論塔板數(shù) 理論塔板數(shù) 實際回流比 實際塔板數(shù) 進料位置 11(塊 ) 12（塊） 35（塊） 上數(shù)第 3塊板 丙烯精制塔塔板數(shù)的計算 最小回流比的計算 最小回流比 16 44 丙烯塔的平均相對揮發(fā)度 組分 塔頂 T=56℃ 進料 t=℃ 塔釜 t=65℃ 平均相對揮發(fā)度 ki α 頂 i ki α 進 ki α 釜 α i=( α 頂 α 頂 i α 釜 )1/3 02C ?3C 03C 1 04iC ?4iC 1 1 1 1 注：上表中各組分的相對揮發(fā)度的求法： 首先由前面的計算知道了塔頂、塔釜及進料溫度，又由原始數(shù)據(jù)知道了塔頂、塔釜和進料壓力，這樣知道了相平衡常數(shù)便可求得任一組分的全塔平均相對揮發(fā)度 α i,事實 k 可按溫度和壓力在有關的書中查得。 進出再沸器介質的焓分別為 IB1IB2 進出再沸器的壓力為 9?104 KPa 蒸汽由《化工工藝設計手冊》上冊 P174查得： Δ H＝ kcal/kg Wh＝ QB/Δ H= 全塔熱量衡算 21 ? ? ? ? 11 0202021 ????? RxxR Ry DC塔頂上升蒸汽的組成 1?ny 見圖 因為分凝器可看作一塊理論板 由精餾段操作線方程 1?ny ＝ 知： 1?ny ＝ + 其中 R= 采用清晰分割法作的物料衡算，所以塔頂上升蒸汽只有 02C 和 ?3C 兩組分 則： 而： 即 同理： 塔頂上升蒸汽的露點溫度 t上 用試差方法求 t上 假設塔頂上升蒸汽的露點溫度 t上 =50℃ ,P頂 ＝ ，由t上 和 P頂 查《化工原理》中 P44烴類 PTK圖” ∵ yi=kixi 則 同理： 故： 說明塔頂上升蒸汽的露點溫度為 44℃。 由上表中全塔的平均相對揮發(fā)度用恩德伍德公式試差 （ 1） （ 2） 由進料知 q＝ 1 （ 2）右邊＝ 0 設θ＝ 試差結果列于下表 45 試差法求回流比數(shù)據(jù)表 組分 02C ＝3C 03C 04iC ?4iC XFi α i 2． 975 1 ≈ 0 試差結果 ≈ 0 ∴θ可取 ??? qaiaixRmaiaixciFiciDi??????????1111???? ?CI i Fiiaxa1 ?? ?頂02c?? ?頂02c? 024 iCKK??? 17 則 Rm＝ 最少理論塔板數(shù)的計算 最少理論板 Nm ∵丙烯精制塔塔頂采用全凝器，則芬斯克方程為如下形式： 而 ∴ Nmin = （不含塔釜再沸器與分凝器） 理論塔板數(shù)和實際回流比的確定 （一）理論塔板數(shù)的確定 根據(jù)吉利蘭關聯(lián)圖求理論板數(shù) N ∵ 由《基本有機化工過 程及設備》圖 610 查得 ???N NN ∴ N＝ （塊）＝ 96（塊） （不含塔釜再沸器與分凝器） （二）回流比： R=2Rm＝ 2 ≈ 24 實際塔板數(shù)的確定 實際板數(shù)： E0= lg∑ xFμ L 而全塔的平均溫度 t= ℃ ＝＝釜頂 ?? tt ＝??????????????ci i Dii x ???1lg????????? ?????????????????lhWLhDhLgXXXXNm ?? ? ? ? ＝＝釜頂 ?? LhLhlh aaa? ? ???????? ???????????? 12241m in ??????R RR 18 查《石油化工工藝計算圖表》得： E0= = 但依經(jīng)驗取 E0= ∴ 進料位置的確定 確定精餾段，提餾段的實際板數(shù) n,m N+m=Np+1=90+1=91 ????? (1)（含塔釜再沸器） 由于泡點進料，則可由柯克布賴德經(jīng)驗式確定進料位置 ∴ ??（ 2） ∴ （含塔釜再沸器 ） 由 n＝ 82可知，進料板為由上數(shù)第 83 塊板 丙烯精制塔塔板數(shù)計算結果匯總 46丙烯精制塔塔板數(shù)計算結果匯總 項目 數(shù)值說明 備注 最小回流比 最少理論塔板數(shù) 理論塔板數(shù) 實際回流比 實際塔板數(shù) 進料位置 76（塊） 96（塊） 24 148（塊） 上數(shù)第 83 塊板 002 ?c? ?c? ?＝c? ?ic? ??ic?? ??????????? 0 .0 5 6 7 80 .1 1 7 20 .0 0 1 50 .1 0 3 90 .0 0 4 30 .0 7 0 3 0 80 .2 50 .0 5 1 8 0 40 .7 4 400 .0 0 0 1 3＝LFX ?)( 塊???? NN p?mn????? ??? 193mnNnm p＝??? ??? ) （塊 ?。▔K）mn0 8 6 0 1 5 5 5 2 3 8 22 ＝???????? ????????????????? ?????????????????? DhwiFih XXXXDWmn 19 第 5 章 熱量衡算 脫乙烷塔熱量衡算 冷凝器的熱量衡算 對脫乙烷塔冷凝器作熱量衡算 （ 1）分凝器的熱負荷 Q 冷 ，衡算范圍見上圖 Q2＝ Q3 + Q4 + Q 冷 則： Q 冷 ＝ Q2 Q3 Q4 而 Q3的計算方法同 Q1的計算方法一樣，見下表 34 T=38℃ P= 51求 Q3值列表 組分 02C ?3C hkgWi /, kgKcalI i /,L 175 95 kgKcalIW ii /,L? 52955 6327 hKc alIWQ ni Lii /,13 ?? ?? 59282 因此， Q 冷 ＝ = kal/h 取 ? ＝ （ ? 為安全系數(shù)） 較正后 : Q 冷 ＝ ＝ kcal/h （ 2）分凝器冷卻水（新水）的需要量 20 hTttC QWc )1538(1 )( 21pc ?????? 冷 再沸器的熱量衡算 對脫乙烷塔再沸器的熱量衡算 （ 1）再沸器的 熱負荷 QB QB＝ Q6 =n/=1/=3（塊） m180。 XD:+W 3 丙烯和丙烷的混合物從進料層流入 丙烯精制 塔。而圖（ B）所示方法中，除最難揮發(fā)組分外。3=C3。精制的原料進入精餾塔，然后連續(xù)在精餾塔進行分離，分出丙烯、丙烷、 輕 C4 餾分 （主要是異丁烷、異丁烯、 l丁烯組分）、 重 C4 餾分 （主要為 2丁烯和正丁烷）及戊烷餾分。 煉廠液化氣中的主要成分是 CC4的烷烴和烯烴，即丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。為了為裝置以后上先進控制提供方便，我們在設計時 ，注意為塔頂溫度，塔底溫度，回流量等指標保留較大的操作彈性。我所設計的題目是年產(chǎn) 105000 噸氣體分餾裝置丙烯精制工段工藝，開工周期為 8000 小時 /年， 其中 原料 主要 組成為 C20 ， C3=， C30， iC40，等組分，按各組分的沸點和相對揮發(fā)度的不同使各組分分離 。設備選型方面主要按照現(xiàn)場實際，并兼顧工藝控制要求與經(jīng)濟合理性。 3 氣分裝置發(fā)展概況 .................................................................................................................................... 1 氣分裝置的原料來源、組成 ................................................................................................................... 1 丙烯精制產(chǎn)品的用途、價值 ................................................................................................................... 1 分離方案的確定 ........................................................................................................................................ 1 丙烯精制設備確定 .................................................................................................................................... 2 丙烯精制工藝流程的敘述 ....................................................................................................................... 2 第 2 章丙烯精制的物料衡算 .....................................................................................................3 脫乙烷塔物料衡算 .................................................................................................................................... 3 原料組成及流量 ...............................................................................................................