【文章內(nèi)容簡介】 比例來控制反應器入口溫度，此溫度需隨著催化劑的活性下降而逐漸提高。當操作溫度范圍達到上限時，使用常規(guī)的蒸汽/空氣法對催化劑進行現(xiàn)場再生。用超過反應所需要的過剩氫氣來維持反應器中氫分壓，未反應的氣體同氫氣進料中的甲烷和在反應器中從液態(tài)產(chǎn)品中分離出來的氫氣氣體一起被送到壓縮機吸入罐作為二段的補充進料。③ DPG二段加氫一段反應器的純凈產(chǎn)品被用泵GA756A/B打到足夠的壓力，同循環(huán)氣體混合，使用二段反應器出料換熱汽化和在EA759過熱。，進料中所存的烯烴被加氫，硫化物轉(zhuǎn)化成烴和H2S。用循環(huán)氣來緩解導致整個反應器溫升的放熱反應。催化劑活性隨時間而降低，需要升高反應器入口溫度，當操作溫度范圍達到上限時，用常規(guī)的蒸汽/空氣方法現(xiàn)場再生催化劑。在冷卻和部分冷凝前，反應器出料先汽化和過熱液態(tài)的循環(huán)氣混合進料。冷卻后的汽相/液相混合物隨之在高壓閃蒸罐FA756中被分離。離開此罐的氣相的主要部分與從一段來的補充氫氣一起進入循環(huán)壓縮機的吸入罐FA757，來自閃蒸罐的純氣相物料被循環(huán)回乙烯裝置或送做燃料氣，液相被送到汽提塔DA753，在此塔中，包括硫化氫在內(nèi)的最終微量不溶氣作為塔頂產(chǎn)品被脫除，并與高壓閃蒸罐來的純氣相相結合返回乙烯裝置或送做燃料氣。從汽提塔底部出來的產(chǎn)品預熱汽提塔進料后經(jīng)EA770冷卻至40℃送往FB857。流程圖見圖。(1) 裂解爐操作條件的選擇 ① 物料橫跨溫度提高物料的橫跨溫度有利于降低輻射段熱負荷。但若橫跨溫度過高以致在對流段發(fā)生相當程度的裂解時，不僅將增加反應的停留時間，而且可能在對流段發(fā)生結焦。通常，將裂解原料的起始裂解反應溫度作為裂解該物料的橫跨溫度。當乙烷為裂解原料時，可選用640～680℃為橫跨溫度，但由于裂解爐熱平衡的限制而達不到所期望的溫度，故本設計的橫跨溫度應為660℃。② 稀釋蒸汽比增大稀釋蒸汽比可降低爐管內(nèi)的烴分壓，因而有利于裂解的選擇性，并減少裂解過程中的結焦。但是，增大稀釋蒸汽比將增大裂解爐的熱負荷，不僅增加燃料消耗量，而且在相同裂解原料進量的情況下，增大了輻射管的熱強度。當輕質(zhì)原料裂解時，～。③ 裂解爐出口溫度為保證烯烴的收率，必須保證一定的裂解深度條件下，應力求短的停留時間和低的烴分壓。因此，提高裂解的選擇性對于已建成的裂解爐而言，其輻射管結構尺寸已經(jīng)確定。此時若進料量一定時，則裂解爐出口溫度成為控制裂解深度的主要操作參數(shù)。本次設計的管式裂解爐，在裂解原料為乙烷的情況下，裂解深度為50%時，爐出口溫度控制在830～840℃，本設計的爐出口溫度為840℃。④ 廢熱鍋爐出口溫度從抑制二次反應和回收熱量的角度考慮，希望廢熱鍋爐出口的裂解氣溫度盡可能低。但是，由于裂解氣冷卻過程中將在廢熱鍋爐中形成結焦，不論在清潔管的情況下廢熱鍋爐出口裂解氣溫度降到什么程度，隨運轉(zhuǎn)時間的延長，廢熱鍋爐出口裂解氣溫度將開至某一溫度才趨于平穩(wěn)。由于裂解原料、深度和選擇性的不同，廢熱鍋爐運轉(zhuǎn)末期的出口溫度將被限制在不同的水平。當裂解原料為乙烷時，廢熱鍋爐初期出口溫度控制在320～340℃，終期出口溫度控制在380～420℃。根據(jù)以上一系列的影響因數(shù)，同時結合了本次設計的乙烷裂解爐的基本參數(shù)，可以確定工藝條件如下表：表22 工藝條件工藝條件項目單位指標物料橫跨溫度℃660稀釋蒸汽比裂解爐出口溫度℃840廢熱鍋爐出口溫度℃420(2) 丙烯精餾塔操作條件的選擇丙烯精餾塔工藝條件參數(shù)如下表。表24 丙烯精餾塔工藝條件參數(shù)工藝條件項目單位指標塔頂壓力MPa塔頂溫度℃40塔底壓力MPa塔底溫度℃51側線壓力MPa側線溫度℃43第二章 工藝流程設計 工藝流程設計是工藝設計的核心，在整個設計中，設備選型、工藝計算、設備布置等工作都與工藝流程有直接關系。只有流程確定后，其他各項工作才能展開，工藝流程設計影響各個方面，而各個方面的變化又反過來影響工藝流程的設計，設計使工藝流程發(fā)生較大的變化。 工藝方案表21 原料組成表序號原料組分質(zhì)量分數(shù)，m%1甲烷2乙烷3乙烯4丙烷5丙烯6丁烯合計 (1)幾種設計方案 方案一 方案二 方案三根據(jù)以下原則，來選擇最佳方案： 　　。 　　。 　　 。 　　 。(2)生產(chǎn)方案的確定 圖21 方案流程圖優(yōu)點：進料中含量多的組分提前分離，減少了后續(xù)塔的流率及再沸器的熱負荷，節(jié)約能耗和設備費用，同時分離很高回收率的組分的塔放在了塔序的最后，這時非關鍵組分減少了，使得塔徑減小，進而減少了設備費用。缺點：需要的塔較多，因乙烯、乙烷，丙烯、丙烷相對揮發(fā)度較小，所以分離乙烯與乙烷的塔，分離丙烷與丙烯的塔的塔徑較小，塔高比較高。塔的造價高。 第三章 物料衡算簡捷計算主要步驟：一．假設滿足清晰分割，進行初步物料衡算二．確定塔的操作壓力及溫度三．確定、四．確定適宜回流比R五．板式塔還需計算全塔效率及實際板數(shù) 六．確定進料位置 原始數(shù)據(jù)的獲得，每年按開工8000小時計算，則流量為16000kg/h。各組分原始數(shù)據(jù)表如下：表31 原料各組分性質(zhì)及原料數(shù)據(jù)匯總編號組分M摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分數(shù)m%1 甲烷2乙烯58003乙烷4丙烯5丙烷6丁烯合計10016000100 塔T101物料衡算 T101清晰分割物料衡算令乙烷為輕關鍵組分，丙烯為重關鍵組分，回收率均為99%，假設清晰分割，則得下面表格： 表32 T101清晰分割物料衡算表組分甲烷乙烯乙烷丙烯丙烷丁烯合計進料質(zhì)量流量kg/h580016000質(zhì)量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%100塔頂餾出液質(zhì)量流量kg/h5800質(zhì)量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%100塔釜餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%100 確定塔的操作壓力及溫度 確定回流罐壓力 取=40℃，塔頂采用冷凝器，查得40℃下，塔頂各組分的飽和蒸汽壓，由=/P及泡點方程[2] =1可得：=。 表33 T101回流罐各組分基本數(shù)據(jù)組分甲烷乙烯乙烷丙烯Pi，atm ==。采用加壓操作。管線壓力=。則塔頂壓力=+=采用板式塔，設塔板數(shù)Np=30塊，單板壓降 △P ==+ △P = 計算塔頂、塔底溫度(1)求塔頂溫度用露點方程=1試差求得，其中，= /。由《石油化工基礎數(shù)據(jù)》查得，其中塔頂與回流罐中的近似相同。表34 T101塔頂溫度基本數(shù)據(jù)溫度組分甲烷乙烯乙烷丙烯52℃52℃53℃所以，塔頂溫度取53℃。(2)求塔底溫度TW由前面計算可知，=，用泡點方程進行驗證。 表35 T101塔底各組分基本數(shù)據(jù)組分乙烷丙烯丙烷丁烯150℃153℃152℃ 所以，=152℃。 計算T101的Nm以重關鍵組分丙烯為基準，則有= / 表36 T101各組分相對揮發(fā)度表溫度組分甲烷乙烯乙烷丙烯丙烷 丁烷53℃ 1 152℃11.03632由表36可知，輕關鍵組分乙烷的=。由Fensk公式：Nm= （31）（上式中Nm包括再沸器） 確定最小回流比由Underwood[3]公式： (31) (32)取飽和液相進料q=1，由式（32）來試算θ的值，示例列于表311：表37 T101確定θ基礎數(shù)據(jù)表組分進料組成，mol%θ=甲烷乙烯乙烷丙烯丙烷丁烯合計100由表37得到，當θ=，將θ=（31），計算得=。 確定最適宜的回流比 表38 T101求適宜的R及N計算數(shù)據(jù)表R/RmRXYNN（R+1）以R/Rm為x軸，N（R+1）為y軸作圖可得：圖31 T101最小回流比示意圖由《化工分離工程》7071頁的吉利蘭圖，由圖31得，當R/Rm=，R= ，= 全塔效率及確定實際塔板數(shù) 全塔效率平均溫度T==℃查《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》得到各組分粘度[4]如下表：表39T201各組分粘度表組分甲烷乙烯乙烷丙烯丙烷丁烯,cP s%則由奧康奈爾法： 乙烷=，則全塔效率== 實際塔板數(shù)的確定 =/=29,假設塔板數(shù)為N=30塊塔板，所以在誤差范圍內(nèi)，假設合理。 確定進料位置 根據(jù)芬斯克方程可得：代入數(shù)據(jù)，得到=，=。經(jīng)過圓整，=16，=14，所以，進料位置在第16塊板。 進料溫度及壓力的確定=+=+16=。利用泡點方程試差法=，求。其中[5]由《化學化工物性手冊》查得。 進料溫度的確定已知=，利用泡點方程試差法=，求 表310T101進料溫度基本數(shù)據(jù)組分甲烷乙烯乙烷丙烯丙烷丁烯合計，%100Pi（60℃）=Pi（65℃）=所以，進料溫度=65℃。 塔T201清晰分割物料平衡 塔T201清晰分割物料衡算 表311T201清晰分割物料平衡表組分乙烷丙烯丙烷丁烯合計進料質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)100塔頂餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol%100塔釜餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分數(shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分數(shù)mol% 確定塔的操作壓力及溫度 確定塔的操作壓力丙烷取=40℃，塔頂采用冷凝器，查得40℃下，塔頂各組分的飽和蒸汽壓，由=/P以及泡點方程=1得=。表312 T201回流罐各組分基本數(shù)據(jù)組分乙烷丙烯丙烷丁烯合計100，MP=所以=,管線壓力取=，則=+=+=。采用板式塔，設為Np=28塊塔板，設單塊塔板壓降為=，則=+Np=+28=。 計算塔頂、塔底溫度（1）塔頂溫度由前可知，=,應用露點方程=1試差，其中，=/，得到表316。表313 T201塔頂溫度基本數(shù)據(jù)組分乙烷丙烯丙烷丁烯0．0059（50℃）（46℃）（43℃）所以，=43℃。（2）塔底溫度由前面計算知，=，用泡點方程=1，即=進行驗證，得到表317。 表314 T201塔底溫度基本數(shù)據(jù)組分丙烷丁烯（95℃）3,8338