【正文】 he tower and the towerboard decline in the upper concourse of the liquid return after plate dropped by the end of the inflow tower in the reboiler, traying in each floor， backing up steam and liquid contacted with each other, and transfering mass and heat． When operated, part of liquid from the reboiler at the bottom of tuwer was removed as residual liquid, and some liquid gasification, followed by the steam rising through layers tray. The vapor at top of tower was consadensated after entering the condenser, and some condensate liquid pump used as a return to the top liquid, the rest of the cooler was sent as the top product output. First of all, the material balance and energy balance, to make sure the fundamental parameters of the rectification tower. Then some related design related to the reboiler and condenser was done so as to design the propylene rectifying process. [Keywords] propylene； rectification； rectification section； design 前 言 第 1 頁 (共 47 頁 ) 年產 8 萬噸丙烯的生產工藝設計 （精餾工段） 1 前言 隨著社會的發(fā)展，人們物質條件的提高 對有機產品的需求量也越來越大。一般丙烯精餾塔的進料為丙烯和丙烷的混合物，其中含有少量的丙炔 (甲基乙炔，丙二烯 )。年產 8 萬噸丙烯的生產工藝設計（精餾工段） 第 2 頁 （共 47 頁） 2 選題背景 課題的來源、目的和意義 丙烯的生產工藝來源于社會實際的生產， 丙烯對人們的生產生活有重大的作用。丙烯需求的增長主要是由聚丙烯、環(huán)氧丙烷和丙烯酸的增長帶動的， 20xx 年全球丙烯需求量為 5818 萬噸，其中聚丙烯的丙烯川量占 60%。 近幾年蒸汽裂解技術得到進一步提高。 乙烯裂解裝置規(guī)模趨向大型化、低成本化對于生產能力為 900kt/a 的乙烯裝置 ,其固定生產成本已由以前 22 美分 /kg 降低到 美分 /kg。 FCC 裝置增產丙烯 （ 1）常規(guī)催化裂化裝里增產輕質烯烴的途徑 年產 8 萬噸丙烯的生產工藝設計（精餾工段） 第 4 頁 （共 47 頁） 常 規(guī) FCC 裝置增產輕質烯烴的途徑包括 :① 選擇合適的催化劑 .目前 ,FCC 裝置通常采用 Re 一 USY/USY分子篩提高輕烯烴產率 ,對于采用產氣助劑的裝置 ,主催化劑的選擇依據為減少氫轉移反應 ,增加汽油沸程范圍內烯烴 .② 使用擇形助劑 .對于大多數FCC 裝置而言 ,采用擇形助劑 ZSM 一 5 是提高輕烯烴產率最有效和最簡便的方法 .③選擇合適的原料 .石蠟基進料比環(huán)烷基進料能產生更多的低碳烯烴 .④ 優(yōu)化裝置操作 ,達到更高的苛刻度 .⑤ 改進進料注人系統和提升管終端設施 ,減少過度裂化 . （ 2）國外流化催化裂化裝里增產丙烯工藝和技術 近年來 ,國 外的一些大型石油公司開發(fā)了許多 FCC 增產丙烯工藝和技術 ,如Maxofin 工藝 ,SCC 工藝 , Petro FCC 技術 ,分路噴霧技術 SFI 等 .1998 年 ,Mobil 公司和Kelloge 公司聯合開發(fā)了 Maxofin 工藝 ,通過高含量 ZSM5 沸石催化劑作為 FCC 催化劑的添加劑 和第二級提升管中瓦斯油二次裂化相結合 ,并采用 Atomax2TM 原料噴嘴和封閉旋風分離器 ,實現最大丙烯產率 .該工藝應用于加工能力為 1500kt/a 的 FCC 裝置 ,在不需要大量的提升蒸汽或苛刻操作條件下 ,可使米納斯減壓瓦斯油原料的丙烯產率達到 %,年產丙烯 Lummus 公司開發(fā)了選擇組分裂化 (SCC)工藝 ,該工藝利用高苛刻度 FCC 操作 ,高含量 ZSM 一 5 助劑 ,石腦油組分選擇性循環(huán)裂化 ,使丙烯產率達到 18%~20%,再利用 SCC 技術增產的乙烯與丁烯在固定床氣相反應管內進行易位反應 ,這樣在無需補充乙烯的條件下又可增產丙烯 9%~12%,使丙烯總收率達25%~30%.UOP 公司開發(fā)了 Petro FCC 技術 ,使用循環(huán)線傳送反應器催化劑返回到提升管 ,提高了提升管劑 /油比 ,實驗證明 , 丙烯產率可超過 20%(占進料 ).分路噴霧技術 SFI是 ,將原有 FCC 裝置稍加改進 ,可將部分汽油轉化為輕質烯烴 ,并生產高辛烷值汽油 .SFI的工業(yè)裝置實驗證明 ,在選用 USY催化劑 ,油漿循環(huán)量為 11%,轉化率約 %,相比于常規(guī) FCC裝置 ,汽油產率降低 %,汽油辛烷值提高 . （ 3）國內流化催化裂化裝里增產丙烯技術 國內對 FCC 裝置增產丙烯的工藝研究較多 ,并已獲得豐碩成果 ,開發(fā)了 DCC, MGG,MIO 工藝 ,使我國煉廠丙烯產量大幅度增長。目前成熟的低碳飽和烷烴脫氫工藝基本上是催化脫氫法。 為了彌補丙烯供應的不足。 綜上所述，本設計從節(jié)省能 量，純度要求等各方面考慮，選用高壓丙烯精餾的常規(guī)工藝流程。由于丙烯分子中含有雙鍵，因此丙烯的化學性質非?；顫? 能發(fā)生聚合反應，烴化反應等各種具有重要工業(yè)意義的化學反應及其主要的衍生物。實驗值： 223K? = g/ml。 此式適用溫度范圍為 113~172K。 物料衡算 確定關鍵組分 按多組分精餾確定關鍵組分； 揮發(fā)度高的丙烯作為輕關鍵組分在塔頂分出； 揮發(fā)度低的丙烷作為重關鍵組分在塔釜分出。 求最小回流比，據參考書（ 1） P54（ 2136）式 1m inji iPij ???? RaXa ? (8) 最小回流比為 59 91 00 99 Piijm i n ??????????? ? ?a XaR 計算最小理論板數 由已知數據可以得到： 過程論述 第 17 頁 (共 47 頁 ) 塔頂丙烯 ——丙烷的相對揮發(fā)度為 塔釜丙烯 ——丙烷的相對揮發(fā)度為 ??a 則有 1 1 6 1 3 wp ???? aa? 根據參考書（ 1） P52 式（ 2131） ABWBADBAm in lg/lgaXXXXN ???????? ????????????????? (9) 有 （塊） m i n ??????? ?????????????N 則確定最小的理論塔板數為 塊。 過程論述 第 15 頁 (共 47 頁 ) 確定塔頂溫度 假設塔頂露點溫度為 44℃ ，同理查圖得 K 值列于表 9 所示： 表 9 44℃ 下塔頂物料的平衡常數 塔頂物料 yi≈Xi Ki yi/Ki C3H6 C3H8 C4H10 0 0 共計 因為有 ??iiKy ，所以頂塔頂溫度為 44℃ 。經過反應后塔頂氣體物料經過精餾塔頂冷凝器冷凝后，冷凝液用回流泵抽出，一部分送回精餾塔頂部作為回流，另一部分經丙烯冷卻器冷卻至 40℃ 后送出裝置，即為目標產物丙烯；而塔底物料大部分為丙烷，經過丙烷冷卻器冷卻至 40℃ 后，用丙烷送出泵送出裝置。表 2 列出了氣體丙烯的粘度和熱導率。 實驗值： ol1 8 . 4 1 0 K J / m( 2 2 5 . 7 K ) ol2 3 . 0 9 5 K J / m( 8 7 . 9 K )bVTVT ??ΔHΔH (4)蒸氣壓關聯式 2 4 77 8 55 . 9 4 4 5lo g v ??? tP 式中 Pv—蒸氣壓， kPa； T—溫度， ℃ 。在塔中，上升的蒸氣中所含的重組分向液相傳遞，而下降液體中的輕組分向氣相傳遞。方案論證 第 7 頁 (共 47 頁 ) 3 方案論證 丙烯精餾一般可分兩種工藝流程：一種是低壓精餾工藝流程 ,大多采用熱泵系統．另一種是高壓精餾工藝流程，塔頂冷凝多采用水冷，塔釜加熱多采用急冷水加熱． 低壓熱泵工藝流程 （ a）閉式熱泵系統 （ b）開式熱泵系統 圖 1 低壓丙烯精餾熱泵流程 1— 丙烯精餾塔； 2— 塔頂冷凝器； 3— 回流罐； 4— 回流泵； 5— 急冷水加熱； 6— 蒸氣制冷壓縮機 ； 上圖中（ a）閉式熱泵系統，由丙烯壓縮機，再沸器，冷凝器組成封閉循環(huán)系統 。典型的工業(yè)化應用工藝有Lummu 公司的 Catofin 工藝及 UOP 公司的 Oleflex 工藝，另外還有 Phillips 公司的STAR 工藝和 Linde 公司 的工藝。 DCC 的操作有兩種不同的方式：最大量生產丙烯 (工型 )以及最大量生產異構烯烴 (II 型 )，使用 RIPP 開發(fā)的專利沸石催化劑， DCC(工型 )工藝可生產 20%丙烯 ,而 FCC 工藝的丙烯產率為 5%左右。伊朗國家石化公司規(guī)劃建設的四套裂解裝 置規(guī)為 1000~1100kt/a。 殼牌公司還開發(fā)了延長裂解爐使用壽命的爐管涂層新技術 ,使反應爐管使用壽命由 3~6 年延長到 6~10 年。 蒸汽裂解技術 在蒸汽裂解制乙烯過程中，不同原料和操作條件下的丙烯收率不盡相同。面對丙烯的供不應求 人們致力于各種生產丙烯方式的研究。但熱泵流程需要壓縮機，投資較大，不利于裝置的長遠發(fā)展。 丙烯大多以聯產物或副產物的形式出現。在每層塔板上，回流液體與上升蒸氣互相接觸，進行傳質、傳熱。學生的學習態(tài)度和組織紀律，學生掌握基礎和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業(yè)論文 (設計 )是否完成規(guī)定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯 。主要流程如上圖所示： 一般丙烯精餾塔的進料為丙烯和丙烷的混合物，含有少量的丙炔（甲基乙炔，丙二烯）。裂解爐出口的高溫裂 解氣經換熱器冷卻，再經急冷器進一步冷卻后，溫度可以降到 200～ 300℃ 之間。 需重點研究的關鍵問題是通過丙烯精餾段的物料衡算和能量衡算，優(yōu)化工藝流程，確定丙烯精餾段流程中設備的工藝結構和尺寸，基本思路如下： （一） 丙烯精餾段流程的確定 原油經過一 次加工，即常壓蒸餾和減壓蒸餾，使石油得到初步的分離。但是這一回煉方式某種程度上犧牲了部分高辛烷值汽油組分，且回煉使得裝置總體加工處理能力有所下降。 增產丙烯的工藝方法： ① 改進催化劑法。這其中，催化裂化裝置貢獻最大。 所以在目前研 究來說，丙烯生產工藝的研究非常的必要。全球丙烯的消費量將由 1997 年的 48000 kt 增加到 20xx 年的 520xx kt 及 20xx 年的 75000 kt。 （ 3） ~ 開展設計并完成設計一稿，包括設計報告的封面、目錄、中英文摘要、報告主體、參考文獻、外文中譯等文字文件，并提交指導（輔導）老師預閱和修改。 長江大學 工程技術學院 畢業(yè) 設計 (論文 ) 題 目 名 稱 年產 8 萬噸丙烯的生產工藝設計（精餾工段） 題 目 類 型 畢業(yè)設計 系 部 化學工程系 專 業(yè) 班 級 化 工 60 學 生 姓 名 指 導 教 師 輔 導 教 師 時 間 至 目 錄 畢業(yè) 論文 (設計 )任務書 ........................................................................................................Ⅰ 開題報告 ..............................................................................................................................Ⅱ 指導教師審查意見 ..............................................................................................................Ⅲ 評閱教師評語 ...........................................................................