【文章內容簡介】 ........ 36 塔板負荷性能圖 ...................................................................................................................................... 37 塔高的確定 .............................................................................................................................................. 39 66 塔板結構尺寸設計結果匯總 ................................................................................................................. 40 第 7 章 設備附屬選型 ........................................................................................................... 40 丙烯精制塔附屬設備選型計算 ............................................................................................................. 40 凝器的選擇 ............................................................................................................ 40 丙烯精制塔再沸器的選型 .............................................................................................................. 41 ......................................................................................................................... 42 ......................................................................................................................... 43 接力泵的選擇 ................................................................................................................................... 44 5 丙烯精制塔 回流泵的選擇 .............................................................................................................. 45 附屬設備選型及匯總表 .................................................................................................................. 46 設計計算結果匯總 ................................................................................................................ 46 謝詞 ............................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ...................................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 1 第 1 章概述 氣分裝置發(fā)展概況 氣體分餾是指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。塔板數越多塔體就越高，所以煉油廠的氣體分餾裝置都有數個高而細的塔。 氣體分餾裝置 要根據需要分離出哪幾種產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，少數為五個，實際中可根據生產需要確定精餾塔的個數。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為 n－ 1。 氣分裝置包括氣體的壓縮和冷卻系統、穩(wěn)定系統、脫硫化氫和二氧化碳的堿精制系統和分離系統。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，可用以生產多種重要有機化工原料，可以生產丙烯腈，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 生產流程方案的數目由下列公式決定： Z＝［ 2（ C－ 1）］?。?C?。?C1）！ 其中： Z—— 方案數目 C—— 主要組分數 原料主要有三個組分： C2176。 、 C3＝ 、 C3176。 ，生產方案有兩種： （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過多次汽化和冷凝才能得到產品，能量（熱量和冷量）消耗大。并且，由于物料的內循環(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，罐中碳三經脫乙烷塔進料泵再經流量控制閥 、 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控制閥進入高壓罐網，回流罐液體靠回流泵 再 經控制閥打回塔頂，為塔盤提供 液相介質，塔底重沸器采用 蒸汽供熱，塔底一部分液相經塔底重沸器返回第一層塔盤下，提供氣相介質，另一部分作為丙烯精制塔進料靠兩塔之間壓差、經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 底餾分一部分經塔底重沸器返回第一層塔板下，另一部分經流量控制閥 、 流量計送 產品罐區(qū) 。 丙烯精制塔頂的輕組分即丙烯徑冷凝器再經回流罐最后經控制閥，一部分打回流，一部分經產品泵送 至丙烯后冷，根據需要送聚合或水合。 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）進料質量流量 （ 8000 小時）產量 105000 噸氣體分餾裝置，且 生產能力為： 丙烯（ %）/噸 原料 。 由原始依據可知： 由原始依據可知：丙烯在脫乙烷塔和丙烯精制塔的回收率分別為： 95％、 ％。丙烯在進料中的質量百分率為 (二 )進料組成 由原始依據知： 組分： o2C ?3C o3C o4iC ?4iC Wt% 則丙烯的質量流量是 W ?3C =W % = % = 同理可以求出其他組分的質量流量 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＝ 由此上述數據可求得各組分在塔頂和塔釜的流量，見表 22 22脫乙烷塔頂的流量及組成 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 由原始數據知： 丙烯回收率＝ 丙烷回收率 = 原料組成及流量 由此上述數據可求得各組分在塔頂和塔釜的流量，見表 24 24 丙烯精制塔塔頂的流量