【正文】 0 0 0184 6 6 8 mkgl ???? 取 md ? 查深冷手冊得氣相的粘度為 smPa? 計算阿基米德準數(shù) Ar )1000/( )( 23 ??????Ar 所以可以知道流態(tài)為過渡區(qū)內(nèi)，則 46 12 ??? 根據(jù)雷諾數(shù)表達式可以計算 smdv gg /25 12 00 00 08 12 00 ????? ?? smvv gv /1 7 5 8 7 0 ?? 載荷波動系數(shù) ? 取 ，則分離器的直徑 mmmD 13 5035 58 17 58 21 ??? ???? 分離罐的總高度，依據(jù)《天然氣地面工程》中可知 mmDH 5 4 0 041 3 5 04 ???? 同理： 后 4 個分離器尺寸計算方法同分離器一的計算方法相同，計算過程中載荷波動系數(shù)取 ?? 其計算相關的數(shù)據(jù)、計算結果如 表 42 中所示。 30 萬噸 /年乙烯 裂解氣 脫甲烷系統(tǒng)工藝設計 25 可以求得：換熱后的溫度為 ℃ (12) 冷箱 3 中的換熱 低壓甲烷，富氫，塔頂氣體將會依次通過冷箱 1，溫度依次分別為 44℃、 15℃、 27℃，塔頂氣體將通過壓縮機，成為高壓甲烷產(chǎn)品輸出，并分流一部分進行回流。則：熱負荷為 hKJQ / )( 6?????? Ct m ?????? ??????? 020ln )()020( 傳熱面積 26 mtK QA m ?? ????? (3) 換熱器 14 再沸器中出來的氣體將繼續(xù)通過一個換熱器制冷，將溫度降低到 72℃，查得其平均定壓熱容 KJ/（ Kg.℃），假設冷媒體的溫度由 98℃升溫到 60℃，換熱器的總傳熱系數(shù)為 410 )/( 2 CmW ?? ，采用逆流。 由于進料為汽液混合狀態(tài)，所以進料條件下的 q＝ 1－ e值： ?q ； ?q ； ?q ； 表 313 各股進料物料的平衡常數(shù)及氣化率 e= e= e= 組分 k1 k2 k3 H2 CO CH4 C2H4 C2H6 C2H2 C3H6 C3H8 C3H4 C4+ 現(xiàn)在以甲烷為輕關鍵組分，乙烯為重關鍵組分，利用簡化計算法計算理論塔板數(shù)。 △ t = ∑各組分質(zhì)量百分含量各組分的截流效應值 物流 1 由從第一分離器出來的液相，溫度為 72℃，壓力為 ，根據(jù)其液相的摩爾組成計算其質(zhì)量百分含量。 表 33 第三分離器等溫閃蒸結果 第三分離罐 dk m olF /0 0 7 5 4 2 9 9? 氣化率 e= 組分 iZ iK ix iy iV kmol/d iL kmol/d H2 CO CH4 C2H4 C2H6 C2H2 － － － C3H6 － － － C4+ － － － ∑ 1 1 1 30 萬噸 /年乙烯 裂解氣 脫甲烷系統(tǒng)工藝設計 11 第四分離器 第三分離器出來的氣相將通過冷箱換熱后進入第四分離氣進行等溫閃蒸分離，分離的溫度為 155℃，壓力為 。 假設裝置的年工作時間為 300 天，則 在原料中的乙烯的量為： 1000000( 1 + ) = 1018900 kg/d = 1018900/ = 入口氣體的量： 8 6 4 k g / d2 4 5 1 7 6 3 . 3 61 k m o l / d1 0 4 4 2 7 . 1 4 03 4 7 5 3 1 0 1 8 9 0 0 ??? 30 萬噸 /年乙烯 裂解氣 脫甲烷系統(tǒng)工藝設計 6 表 21 初始物料組成及基本數(shù)據(jù) 假 設裝置年工作時間為 300天 Kg kmol 每天的生產(chǎn)量 1000000 每小時的生產(chǎn)量 進入脫甲烷系統(tǒng)的氣體流量 /d 進入脫甲烷系統(tǒng)的氣體流量 /h 臨界常數(shù)來源于參考資料 [3]、 [9] 進入脫甲烷系統(tǒng)的裂解氣 P/Mpa(a) T/℃ 0 組分 分子量 摩爾 % 沸點，℃ 臨界溫度，℃ 臨界壓力， Mpa H2 CO CH4 C2H2 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6 C3H8 C4+ 出系統(tǒng)富氫產(chǎn)品 組分 分子量 摩爾 % 沸點，℃ 臨界溫度，℃ 臨界壓力， Mpa H2 CO CH4 30 萬噸 /年乙烯 裂解氣 脫甲烷系統(tǒng)工藝設計 7 續(xù)表 21 初始物料組成及基本數(shù)據(jù) 去脫乙烷系統(tǒng)裂解氣 P/Mpa(a) T/℃ 組分 分子量 摩爾 % 沸點，℃ 臨界溫度，℃ 臨界壓力， Mpa H2 0 CO 0 CH4 C2H2 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6 C3H8 C4+ 30 萬噸 /年乙烯 裂解氣 脫甲烷系統(tǒng)工藝設計 8 3 工藝過程計算 分離器的計算 分離器的操作參數(shù) 假設在分離輸送過程中，由一個換熱器以及管道所產(chǎn)生的壓力降為 ～，則： 裂解氣溫度、壓力： 0℃ ()→ 34℃ ()→ ℃()→ 72℃ ()→分離罐（ 1）氣體→ 72℃→ 98℃ ()→分離罐（ 2）氣體→ 98℃→ 136℃（ ） →分離罐（ 3）氣體→ 136℃→ 155℃ ()→分離罐（ 4）氣體→ 155℃ → 180℃ ( MPa)→分離罐（ 5）氣體→ 180℃→富氫組分 現(xiàn)在已知富氫中各組分的百分含量，當設計參數(shù)達不到要求的時候，再調(diào)整溫度，以達到設計的要求。前脫氫高 壓深冷法脫甲烷塔回流比為～ ，而前脫氫低壓法脫甲烷塔的回流比可以降低到 ～ 。對 30 萬噸 /年乙烯裝置而言，由透平膨脹機可回收 280KW 的機械功，并且使乙烯制冷功耗減少 530KW，共節(jié)能 810KW。塔釜的 C2 以上餾分去脫乙烷塔分離。 顯然，在不同分離流程中，進入脫甲烷系統(tǒng)的氣體組成相差甚大。其中，以順序分離法的適應性最廣泛，能 耗最低，所以其應用也最廣泛。乙烯工業(yè)的發(fā)展水平代表一個國家石油化學工業(yè)的水平。30 萬噸 /年乙烯 裂解氣 脫甲烷系統(tǒng)工藝設計 1 摘要 摘要： 在乙烯生產(chǎn)中 ，脫甲烷系統(tǒng)的能量消耗相當?shù)拇?，大約是整個分離系統(tǒng)能量的 50%，確立一個能量消耗低、投資小、流程簡單的脫甲烷系統(tǒng)流程相當?shù)闹匾?Ethylene producing.30 萬噸 /年乙烯 裂解氣 脫甲烷系統(tǒng)工藝設計 1 目 錄 1 緒論 ............................................................. 1 乙烯裂解氣分離技術的現(xiàn)狀 ..................................... 1 乙烯脫甲烷系統(tǒng)設計的目的、意義 ............................... 1 設計過程主要解決的問題 ....................................... 2 設計的指導思想 ............................................... 2 2 脫甲烷系統(tǒng)流程及基礎數(shù)據(jù) .......................................... 3 脫甲烷系統(tǒng)流程的確定 ......................................... 3 后脫氫高壓深冷法 ......................................... 3 前脫氫高壓深冷法 ......................................... 3 帶膨脹機的前脫氫高壓深冷法 ............................... 3 帶 C2回收塔的高壓脫 甲烷法 ................................. 3 前脫氫低壓深冷法 ......................................... 4 結論 ..................................................... 4 設計基礎數(shù)據(jù) .................................................. 5 設計要求 .................................................. 5 基礎數(shù)據(jù) .................................................. 5 3 工藝過程計 算 ...................................................... 8 分離器的計算 ................................................. 8 分離器的操作參數(shù) ......................................... 8 分離器的工藝計算 ......................................... 8 第一分離器 ........................................... 8 第二分離器 ........................................... 9 第三分離器 .......................................... 10 第四分離器 .......................................... 11 第五分離器 .......................................... 11 富氫產(chǎn)品和低壓甲烷產(chǎn)品 .................................. 12 脫甲烷塔的計算 .............................................. 12 進料的確定 .............................................. 12 脫甲烷塔塔板數(shù)計算 ...................................... 13 塔頂和塔底抽出物料 .................................. 13 塔頂和塔底操作溫度、壓力 ............................ 15 理論和實際塔板數(shù)計算 ................................ 17 脫甲烷塔熱量衡算 .................................... 19 換熱器及冷箱熱負荷計算 .............................. 20 4 主要設備工藝尺寸計算 ............................................. 26 壓縮機 ...................................................... 26 甲烷壓縮機 .............................................. 26 去脫乙烷塔原料壓縮機 .................................... 28 分離器 ...................................................... 29 塔徑和板間距 ............................................ 35 30 萬噸 /年乙烯 裂解氣 脫甲烷系統(tǒng)工藝設計 2 堰及降液管 .............................................. 36 塔板設計 ................................................ 38 板壓降的計算 ............................................ 39 幾個極限的校核 .......................................... 40 塔板的負荷性能圖 ........................................ 42 設計結果 ..........