畢業(yè)設(shè)計(jì)-年產(chǎn)138萬噸乙烯裝置分離工段乙烯精餾工序工藝設(shè)計(jì)-資料下載頁
2024-11-30 18:45本頁面
【導(dǎo)讀】乙烯是石油化工的主要代表產(chǎn)品，在石油化工重占主導(dǎo)地位。究和開發(fā)人員進(jìn)行了新的乙烯生產(chǎn)技術(shù)的探索和開發(fā)。蒸汽裂解制乙烯的補(bǔ)充，甚至在將來替代蒸汽裂解制乙烯。于生產(chǎn)聚乙烯、聚氯乙烯和乙二醇等。乙烯除少量由酒精脫水制得外，絕大部分石油烷烴裂解生產(chǎn)。萬噸級(jí)得乙烯裝置分離工段乙烯精餾工序的工藝設(shè)計(jì)。乙烯精餾塔采用了浮閥塔,并符合流體力學(xué)驗(yàn)算和操作條。設(shè)計(jì)，還是比較順利的完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，低級(jí)烯烴的需求呈逐年增加。面對(duì)新形勢(shì)，乙烯生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)依靠技術(shù)創(chuàng)新，努力提高裝置技術(shù)水平，以增。近年來，世界乙烯裝置規(guī)模大型化趨勢(shì)明顯。2021年5月，全球最大的
【正文】 使用鎳系催化劑進(jìn)行甲烷化反應(yīng)脫除 CO 主反應(yīng)： CO+3H2 一 CH4+ H2O CO2+4H2— CH4+ 2H2O 副反應(yīng)： C2H4+H2 一 C2H6 工藝流程 圖 21 乙烯生產(chǎn)工藝圖 本設(shè)計(jì)采用順序分離流程。原料石腦油經(jīng)急冷水預(yù)熱后進(jìn)入熱裂解爐，從乙烷裂解爐出來的物料經(jīng)油急冷與水急冷后，壓縮、干燥、冷凝后，送往脫甲烷塔。脫甲烷塔操作壓力約為 3. 4Mpa，塔頂溫度約為 96℃，塔釜溫度約為 0℃。塔頂組分中包含H CH4，其中一部分 H CH4 回流至乙烷裂解爐做燃料，一部分經(jīng)深冷分離將 H CH4 分離，其分離溫度約為 170℃。其中一部分 H2 作為加氫原料。脫甲烷塔底組成送往脫乙烷塔。脫乙烷塔操作壓力約為 2. 88Mpa，塔頂溫度約為 12℃塔釜溫度約為76℃。脫乙烷塔塔頂分割出 C2 及少量的 H CH4，塔頂組分選擇后加氫技術(shù)加氫脫掉乙炔，然后送往乙烯精餾塔進(jìn)行乙烷與乙烯組分的分離。乙烯精餾塔操作壓力約為0. 57Mpa，塔頂溫度約為 69℃，塔釜溫度 約為 49℃。脫乙烷塔塔釜組成為 C3 及 C3以上重組分，送往脫丙烷塔進(jìn)行進(jìn)一步加工。脫丙烷操作壓力約為 0. 75Mpa，塔頂溫度約為 89℃，塔釜溫度約為 72℃。脫丙烷塔塔頂組分為 C3組分，送往丙烯精餾塔進(jìn)行丙烷與丙烯組分的分離。丙烯精餾塔操作壓力約為 1. 23Mpa，塔頂溫度約 為 26℃塔釜溫度約為 35℃。其塔釜組成為 C4 及 C4 以上組分，將塔釜組成送往脫丁烷塔進(jìn)行進(jìn)一步加工 。 第三章 乙烯精餾塔的工藝計(jì)算 乙烯精餾的目的是以混合碳二餾分為原料，分離出合格的產(chǎn)品乙烯，并由塔釜獲得乙烷產(chǎn)品。 在順序分離流程和脫丙烷 分離流程中，均以脫乙烷塔塔頂產(chǎn)品作為乙烯精餾塔進(jìn)料（除前加氫脫炔外，尚需在乙烯精餾塔進(jìn)料前經(jīng)脫炔和干燥處理）。在前脫乙烷分離流程中，則以脫甲烷塔釜液作為乙烯精餾塔進(jìn)料。無論采用采用哪種分離流程，乙烯精餾塔進(jìn)料均以碳二餾分為主，碳二餾分約占 %（摩）以上，另含 H2 和 CH4等輕組分在 %%（摩）以下， C3H6 等重組分在 %%（摩）以下。因此，乙烯精餾塔可以近似看作 C2H4C2H6 二元精餾系統(tǒng)。 物料衡算 （ 1）物料圖 圖 31總物料圖 (2)計(jì)算條件 乙烯 收率 29%(wt%)； 丙烷產(chǎn)率 %(wt%)； 丙烯產(chǎn)率 %(wt%)； C4 產(chǎn)率%(wt%)； 輕汽油產(chǎn)率 % (wt%)； 乙烯產(chǎn)量 萬噸 (3)物料衡算 石腦油產(chǎn)量： 丙烷產(chǎn)量： %= 萬噸 /年 丙烯產(chǎn)量： %= 萬噸 /年 C4 產(chǎn)量： %= 萬噸 /年 輕汽油產(chǎn)量： %= 萬噸 /年 （ 4）乙烯精餾塔的全塔物料衡算 F：原料液流量（ kmol/h） xF： 原料液組成（摩爾分?jǐn)?shù)，下同） D：塔頂產(chǎn)品流量（ kmol/h） xD： 塔頂組成 W：塔釜?dú)堃毫髁浚?kmol/h） xW：塔底組成 設(shè)塔釜乙烯含量為 % ；進(jìn)料乙烯含量 29%；塔頂乙烯摩爾分?jǐn)?shù) xD=% 所以： xW= 30/? =% xF= 30/7128/29 28/29? =% F= 24300 )30/( 34 ? ???? （按開工率 300 天 /年） = ? kmol/h 由物料衡算式 F = D + W FxF=DxD+WxW 聯(lián)立解得 W= D= 熱量衡算 （ 1）乙烯精餾熱量衡算示意圖 圖 32 乙烯精餾塔熱量衡算示意圖 （ 2）熱量衡算 根據(jù)恩德伍德公式，即： qihihXfni ???? 1??? 試差得 ?? 1m in ???? RihihX Dni ??? 求得 minR = m in ??? RR 塔頂回流量： L=RD 塔頂餾出物得量： V=L+D=（ R+1） D 表 31 乙烯精餾塔熱量衡算初始數(shù)據(jù) 組分 FiH DiH ViH LiH WiH iD iL iV iW 乙烯 乙烷 通過上述 計(jì)算，塔頂各物流流量見表計(jì)算焓值 ? ??? HVMQ KJ/h ? ??? DiiiD HDMQ KJ/h ? ??? HLMQ KJ/h ? ??? HFMQ KJ/h ? ??? HWMQ KJ/h 對(duì)塔頂進(jìn)行熱量衡算： LDVC ??? 冷凝器的熱負(fù)荷： VLDC ??? = ?? KJ/h 對(duì)全塔進(jìn)行熱量衡算： WVBLF Q ???? 再沸器的熱負(fù)荷： WVLFB Q ???? = ? KJ/h 塔頂冷氣為 24℃丙烯冷劑，查得 24℃的乙 烯汽化潛熱 ? = 90 kcal/kmol= kj/kg 且 ???? CC LQ Lc= kmol/h 塔底再沸器內(nèi)介質(zhì)為水，通常選用 8 atm 以下的飽和水蒸汽。 本設(shè)計(jì)選用 160℃壓力為 700 KPa 的飽和水蒸汽 KgKJ /2100?? ? ??? BB LQ ??? ?BB QL kmol/h 乙烯精餾 塔熱量衡算結(jié)果見下表 表 32 乙烯精餾 塔熱量衡算結(jié)果表 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 冷凝器熱負(fù)荷 CQ ?? KJ/h 再沸器熱負(fù)荷 BQ ? KJ/h 冷劑流量 CL kmol/h 熱劑流量 BL 設(shè)備尺寸計(jì)算與選型 乙烯精餾塔的塔型與塔板選擇 塔型選擇 （一）塔型選擇的一般原則 (1)與 物性有關(guān)的因素 ①易起泡的物系，如處理量不大時(shí)，以選用填料塔為宜 。 ②具有腐蝕性的介質(zhì)，可選用填料塔。 ③具有熱敏性的物料須減壓操作，以防過熱引起分解或聚合，故應(yīng)選用壓力降較小的塔型。 ④含懸浮物的物料，應(yīng)選擇液流通道較大的塔型，以板式塔為宜。 ⑤粘性較大物料，可以選用大尺寸填料。 ⑥操作過程中有熱效應(yīng)的系統(tǒng)，用板式塔為宜。 (2)與操作條件有關(guān)的因素 ①若氣相傳質(zhì)阻力大，宜采用填料塔。 ②大的液體負(fù)荷，可選用填料塔。若用板式塔宜用篩板塔和浮閥塔。 ③低的液體負(fù)荷，一般不宜采用填料塔。 ④液氣比波動(dòng)的適應(yīng)性，板式塔優(yōu)于填料塔，故當(dāng)液氣比比較小時(shí)宜用板式塔。⑤操作 彈性，板式塔比填料塔大。 乙烯精餾 塔采用的是浮閥塔 浮閥塔于 20 世紀(jì) 50 年代初期在工業(yè)上開始推廣使用，由于它兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的塔型，特別是在石油、化學(xué)工業(yè)中使用最普遍，對(duì)其性能研究也比較充分。浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開有若干個(gè)大孔，每個(gè)孔上裝有可以上下浮動(dòng)的閥片。 浮閥塔具有下列優(yōu)點(diǎn)： ①生產(chǎn)能力大。由于浮閥塔板具有較大的開孔率，故其生產(chǎn)能力比泡罩塔的大20%～ 40%，而與篩板塔相近。 ②操作彈性大。由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣 量的變化，故維持正常操作所容許的負(fù)荷范圍比泡罩塔和篩板塔都寬。 ③塔板效率高。因上升氣以水平方向吹入液層，故氣、液接觸時(shí)間較長而霧沫夾帶量較小，塔芭效率高。 ④氣體壓強(qiáng)降及液 面落差較小。因?yàn)闅?、液流過浮閥塔板時(shí)所遇到的阻力較小，故氣體的壓強(qiáng)降及板上的液面落差都比泡罩塔和篩板塔的小。 ⑤塔的造價(jià)低。因結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，浮閥塔的造價(jià)一般為泡罩塔的 60%～ 80%，為篩板塔的 120%～ 130%。 塔板計(jì)算 塔板數(shù) Nmi
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