【文章內(nèi)容簡介】 對液化石油氣的進一步分離。 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。這些烴的沸點很低，如丙烷的沸點 是－ ℃ ，丁烷 為－ ℃ ，異丁烯 為－ ℃ ，在常溫常壓下均為氣體，但在一定的壓力下（ 以上）可呈液態(tài)， 利用其不同沸點進行精餾加以分離。由于彼此之間沸點差別不大，分餾精度要求很高，要用幾個多層塔板的精餾塔。塔板數(shù)越多塔體就越高，所以煉油廠的氣體分餾裝置都有數(shù)個高而細的塔。 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。 氣體分餾裝置中的精餾塔一般為三個或四個，少數(shù)為五個，實際中可根據(jù)生產(chǎn)需要確定精餾塔的個數(shù)。一般地，如要將氣體分離為 n 個單體烴或餾分，則需要精餾培的個數(shù)為 n－ 1。 氣分裝置包括氣體的壓縮和冷卻系統(tǒng)、穩(wěn)定系統(tǒng)、脫硫化氫和二氧化碳的堿精制系統(tǒng)和分離系統(tǒng)。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。 氣分裝置的原料來源、組成 氣分裝置的原料主要來 自 重整車間、加氫裂化、催化裂化、焦化 等車間分離出來的 C1~C4組分。 具體組成如下圖： C2 C3= C30 iC40 iC4= C41= nC40 反C42= 順C42= C5 H2S 有機硫 1 丙烯精制產(chǎn)品的用途、價值 丙烯在常溫常壓下為無色可燃性氣體，比空氣重，與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 %～ （體積），可溶于乙醇和乙醚，微溶于水。 丙烯是石油化工基本原料之一，可用以生產(chǎn)多種重要有機化工原料，可以生產(chǎn)丙烯腈，環(huán)氧丙烷，環(huán)氧氯丙烷，異丙醇，丁醇 ，辛醇等，也可直接合成聚丙烯，乙丙烷等。 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。 分離方案的確定 生產(chǎn)流程方案的數(shù)目由下列公式?jīng)Q定： Z＝［ 2（ C－ 1）］！／ C?。?C1）！ 其中： Z—— 方案數(shù)目 C—— 主要組分數(shù) 原料主要有三個組分： C2176。 、 C3＝ 、 C3176。 ，生產(chǎn)方案有兩種： （A）CC3。3=C3。2C。C 3=（B）。C3=C3原料C2。原料 圖 1 1 丙烯精制生產(chǎn)流程 方案 圖 2 圖（ A） 為按揮發(fā)度遞減順序采出，圖（ B）為按揮發(fā)度遞增順序采出。在基本有機化工生產(chǎn)過程中，按揮發(fā)度遞減的順序依次采出餾分的流程較常見。因各組分采出之前只需一次汽化和冷凝，即可得到產(chǎn)品。而圖（ B）所示方法中，除最難揮發(fā)組分外。其它組分在采出前需經(jīng)過多次汽化和冷凝才能得到產(chǎn)品，能量（熱量和冷量）消耗大。并且，由于物料的內(nèi)循環(huán)增多，使物料處理量加大，塔徑也相應加大，再沸器、冷凝器的傳熱面積相應加大，設備投資費用大，公用工程消耗增多，故應選用圖（ A）所示的生產(chǎn)方案。 由于原料中的 ?3C 和 03C 常壓下沸點相近，都在－ 40℃以下，如在常壓下分離這兩個組分需采用深冷的方法，使用制冷劑，工藝流程復雜，附屬設備多，設備的投資費用加大，根據(jù)烴的沸點隨壓力增加而升高的特點，采用高壓分離的方法，用冷卻水即可滿足工藝要求，只是采用高壓分離丙稀，精餾塔應有較多的塔板數(shù)和較大的回流比，所以本設計采用常溫加壓分離方法，采用相對揮發(fā)度遞減順序流程方案分離出丙稀。 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。在裝置內(nèi)設有塔區(qū)、罐區(qū)、操作區(qū)三部分，同時應考慮裝置的主要泄漏地點在罐區(qū)和原料泵附近。東北地區(qū)風向多為西北風，故裝置按流程順序應為南北走向，以防止泄漏后可燃氣體被吹出裝置而引起事故。 丙烯精制工藝流程的敘述 來自氣分車間的碳三進入原料罐內(nèi)，罐中碳三經(jīng)脫乙烷塔進料泵再經(jīng)流量控制閥 、 原料預熱器預熱后由進入脫乙烷塔，采用精餾原理，對碳三中的碳二進行分離，塔頂餾分進入分凝器至回流罐，塔頂不凝器由回流罐頂經(jīng)控制閥進入高壓罐網(wǎng)，回流罐液體靠回流泵 再 經(jīng)控制閥打回塔頂，為塔盤提供液相介質(zhì)，塔底重沸 器采用 蒸汽供熱，塔底一部分液相經(jīng)塔底重沸器返回第一層塔盤下，提供氣相介質(zhì)，另一部分作為丙烯精制塔進料靠兩塔之間壓差、經(jīng)流量控制閥壓入丙烯精制塔。 3 丙烯和丙烷的混合物從進料層流入 丙烯精制 塔。 丙烯精制塔 底餾分一部分經(jīng)塔底重沸器返回第一層塔板下，另一部分經(jīng)流量控制閥 、 流量計送 產(chǎn)品罐區(qū) 。 丙烯精制塔頂?shù)妮p組分即丙烯徑冷凝器再經(jīng)回流罐最后經(jīng)控制閥，一部分打回流，一部分經(jīng)產(chǎn)品泵送 至丙烯后冷，根據(jù)需要送聚合或水合。 第 2 章丙烯精制的物料衡算 脫乙烷塔物料衡算 原料組成及流量 （一）進料質(zhì) 量流量 （ 8000 小時）產(chǎn)量 105000 噸氣體分餾裝置，且 生產(chǎn)能力為： 丙烯（ %）/噸 原料 。 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％、 ％。丙烯在進料中的質(zhì)量百分率為 (二 )進料組成 由原始依據(jù)知： 組分： o2C ?3C o3C o4iC ?4iC Wt% 則丙烯的質(zhì)量流量是 W ?3C =W % = % = 同理可以求出其他組分的質(zhì)量流量 W。 4 丙烯的摩爾流量 kmol/h 同理求得 其他組分的摩爾流量 F：見下表： 21 表 21 脫乙烷塔進料流量與組成 組分 分子量 kg/h w% kmol/h mol% XFi 02C 30 ?3C 42 03C 44 04iC 58 ?4iC 56 ? 100 100 脫乙烷塔的物料平衡 本工段精餾屬于多組分精餾，采用清晰分割作物料衡算 清晰分割法：當輕重關鍵組分相對揮發(fā)度相差很大時，比輕關鍵組分還輕的組分全部從塔頂餾出液采出，比重關鍵組分還重的組分全部從塔釜排出，這種分離叫清晰分割 02C —— 輕關鍵組分 ＝2C —— 重關鍵組分 對全塔的物料衡算，以單位時間為基準 總物料 F=D+W 易揮發(fā)組分 F XF:=D XD:+W XW: 則有： F=D+W 丙烯回收率＝ ???%95%10033 ??????FCWCXF XW020202 WCDCFC XWXDXF ????? 5 乙烷回收率＝ 由此上述數(shù)據(jù)可求得各組分在塔頂和塔釜的流量，見表 22 22脫乙烷塔頂?shù)牧髁考敖M成 組分 分子量 kg/h wt% kmol/h mol% XDi 02C 30 66. 60 ?3C 40 ? 23 脫乙烷塔塔釜的流量及組成 組分 分子量 kg/h wt% kmol/h mol% Xwi 02C 30 ?3C 42 03C 44 04iC 58 ?4iC 56 ? 100 100 丙烯精制塔物料衡算 丙烯精制塔物料平衡 對全塔物料衡算，并以單位時間為基準 總物料 F=D+W 易揮發(fā)組分 WiDiFi XWXDXF ????? 按清晰分割計算 ?3C ：為輕關鍵組分 03C ：為重關鍵組分 %%1000202 ????FCDCXF XD 6 則有 F=D+W 由原始數(shù)據(jù)知： 丙烯回收率＝ 丙烷回收率 = 原料組成及流量 由此上述數(shù)據(jù)可求得各組分在塔頂和塔釜的流量，見表 24 24 丙烯精制塔塔頂?shù)牧髁亢徒M成 組分 分子量 kg/h wt% kmol/h mol% XD 丙 02C 30 ?3C 42 03C 44 ? 100 100 25丙烯塔塔釜的流量和組成 組分 分子量 kg/h wt% kmol/h mol% Xw 丙 ?3C 42 03C 44 04iC 58 ?4iC 56 ? 100 100 ???％％＝丙丙丙 33 ?????CFDCXF XD％％＝丙丙丙丙 991000303 ???CFCWXF XW??? ????? 333 WCDCFC XWXDXF 7 第 3 章丙烯精制裝置工藝條件的計算 脫乙烷塔工藝條件的確定 操作壓力的確定 塔頂冷凝器采用新鮮汞為冷劑，溫度 15℃，則由物料與冷劑溫差，設塔頂氣相冷凝溫度→確定塔頂壓力采 用現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)： 塔頂壓力 ： 進料壓力 ： 塔釜壓力： 回流溫度的確定 利用試差去求塔頂回流溫度即泡點溫度， 其公式如下 ,若 說明所設溫度偏高， ki 值太大，若 說明溫度偏低， ki 值太小，經(jīng)反復假設溫度，并求出相應的 kiyi 直到 足 為止，此時的溫度即泡點。 設 t=30℃ P 塔頂 ＝ ，試差結果如下： 31 試差 法求露點溫度 組分 02C ?3C yi ki Xi=yiki ? xi ∵ ? xi＝ ∴露點為 30℃ 111 ???? ?? ci iici i Xky 1yi?? 1yi??1yi?＝ 8 塔頂溫度的計算 利用試差去求塔頂溫度即露點溫度 其公式 若 說明所設溫度偏低， ki 值太小，若 說明溫度偏高， ki 值太大，經(jīng)反復假設溫度，并求出相應的 kixi 直到滿足 時的溫度即露點。 設 t=38℃ P 塔頂 ＝ ，試差結果如下： 32試差法求塔頂溫度數(shù)據(jù)表 組分 02C ?3C yi xi Xi=yi/ki ? xi ≈ ∵ ? xi＝ ∴露點為 38℃ 塔底溫度的計算 利用試差法，求算塔釜溫度即泡點溫度，其公式如下 ,若 說明所設溫度偏高， ki 值太大，若 說明溫度偏低， ki 值太小，經(jīng)反復假設溫度 ，并求出相應的 kiyi 直到滿足 為止，此時的溫度即泡點。 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。 設 t=66℃ P 進料 ＝ ，試差結果如下： 34試差法求進料溫度數(shù)據(jù)表 組分 02C ＝3C 03C 04iC ?4iC xi ki yi=kixi 103 104 ? yi ≈ ∵ ? yi＝ ∴進料溫度為 66℃ 脫乙烷塔操作條件匯總 35脫乙烷塔操作條件匯總 項目 數(shù)值說明 備注 塔頂壓力： 進料壓力： 塔釜壓力： 回流溫度 塔頂溫度 塔底溫度 進料溫度 30℃ 38℃ 78℃ 66℃ 10 丙烯精制塔工藝條件確定 操作壓力的確定 塔頂冷凝器采用新鮮汞為冷劑，溫度 15℃，則由物料與冷劑溫差，設塔頂氣相冷凝溫度→確定塔頂壓 力采用現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)： 塔頂壓力：