【導(dǎo)讀】摘要：本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)10萬(wàn)噸丙烯分離工段工藝設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)單介紹了丙烯的性質(zhì)、用。結(jié)合國(guó)內(nèi)丙烯的生產(chǎn)狀況，選擇了烴類熱裂解法生產(chǎn)丙烯。同時(shí)，繪制了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖和浮閥塔設(shè)備圖。

　　

【正文】 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 32 表 420 液體比熱容數(shù)據(jù)表 CP(比熱容 ) 溫 度 ℃ 乙烯 J/molK 乙烷 KJ/KgK 丙烯 J/molK 丙烷 KJ/KgK 正丁烷KJ/KgK 20 99． 03 0 60 80 其中， 20℃ 與 40℃時(shí)丙烯液體的比熱容分別是 K、 K 表 421 汽化熱數(shù)據(jù)表 HV(汽化熱 ) 溫度 ℃ 乙烯 KJ/mol 乙烷 KJ/mol 丙烯 KJ/mol 丙烷 KJ/mol 正丁烷KJ/mol 20 0 60 80 經(jīng)插值計(jì)算，得 ,12℃ 條件下，不凝氣體甲烷與乙烯的定比熱容分別為 J/molK、 J/molK。 表 422 插值計(jì)算后液體比熱容數(shù)據(jù)表 CP(比熱容 ) 溫度 ℃ 乙烯 J/molK 乙烷 KJ/KgK 丙烯 J/molK 丙烷 KJ/KgK 正丁烷KJ/KgK 12 76 表 423 插值計(jì)算后汽化熱數(shù)據(jù)表 HV(汽化熱 ) 溫度 ℃ 乙烯 KJ/mol 乙烷 KJ/mol 丙烯 KJ/mol 丙烷 KJ/mol 正丁烷KJ/mol 12 76 17． 302 塔釜中液體代入的乙烷含量極小，可略去不計(jì)。 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 圖 44 脫乙烷精餾裝置熱量衡算流程圖 QF：進(jìn)料液帶入的熱量； QV：塔頂蒸氣帶出的熱量； QD：塔頂產(chǎn)品帶走的熱量； QR：回流帶入的熱量； QA：冷凝器的熱負(fù)荷； QW：塔底產(chǎn)品帶出的熱量； QB：再沸器的熱負(fù)荷； Q 損 ：再沸器的熱損失； QV＇ ：上升蒸汽帶出的熱量； QL＇ ：下降液體帶入再沸器的熱量 根據(jù)能量守衡： QV= QR+ QD+ QA 則冷凝器的熱負(fù)荷： QA= QV QR QD； QB+ QL＇ = QV＇ + Q 損 + QW 則再沸器的熱負(fù)荷： QB= QV＇ + Q 損 + QW QL＇ (1)QV的計(jì)算 ( KJ / h ))1 6 4 6 0 2 0 () 0 1 3 (( V Hv )( V Hv )t)()(V)(VHVQ755iv,V????????????????????????????????? ??丙烯乙烷丙烯乙烷乙烯甲烷 ）（ DPDPDPDPDiPi CVtCVtCtCtC (2)QD的計(jì)算 QF QV QR QD QA QW Q 損 QB 脫乙烷塔 冷凝器 再沸器 QV＇ QL＇ 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 34 K J / h )()(tt)ΔtC()ΔtC(ΔtCDQ75DPDPDiP,D?????????????????????? ? 丙烯乙烷乙烯甲烷 ）（）（ DPDPi CDCDDD (3)QR的計(jì)算 K J / h )()(tt)ΔtC()ΔtC(ΔtCLQ75DPDPDiP,R???????????????????????? 丙烯乙烷乙烯甲烷 ）（）（ DPDPi CLCLLL (4)QA 的計(jì)算 QA= QV QR QD=107=106（ KJ/h） (5)QW 的計(jì)算 K J / h )()(t)()ΔtC(ΔtCWQ7WPWiP,W??????????????????? ? 正丁烷丙烷丙烯 ）（ DPDPi CWtCWW (6)QL＇ 的計(jì)算 K J / h)()()(t)ΔtC(ΔtCLQ8WPWiP,L???????????????????????? ? 正丁烷丙烷丙烯 ）（ DPDPi tCLCLL (7)QV＇ 的計(jì)算 ）（）（）（）（）（）（正丁烷丙烷丙烯正丁烷丙烷丙烯K J / h107 0 4 1 7 3 0 8 7 9 2 59 7 5 9 5 7 5 9 5 8H v )V()(t)V(HvVVQ8,V???????????????????????????????????????? ??VVDPDPDPiWiPiHVHVtCVCVtCtC (8)QB的計(jì)算 設(shè)塔底熱損失 10%，再沸器熱損失 損Q = BQ QB= QV＇ + Q 損 + QW QL＇ ，即 = QV＇ + QW QL＇ =108+108=107（ KJ/h） ， QB=107（ KJ/h） 故再沸器的熱負(fù)荷為 107KJ/h，熱損失為 106KJ/h 脫丙烷精餾裝置熱量衡算 V=（ R+1） D=（ +1） =（ kmol/h） L=RD==（ kmol/h） V＇ = V=（ kmol/h） L＇ = L+F=+=（ kmol/h） 設(shè)基準(zhǔn)溫度為 0℃ ，則 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 35 塔頂： )(40 CTt oDD ???? ， 塔釜： )(700 CTt oWW ???? 其中， C4組分以正丁烷計(jì)，因 5 ??CM， ?5C 組分以戊烷計(jì)，則 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)（無(wú)機(jī)卷）》 [7]得： 表 424 氫氣的定壓比熱容 壓強(qiáng) kPa 溫度， K 250 300 100 KJ/KgK KJ/KgK 1000 KJ/KgK KJ/KgK 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)（有機(jī)卷）》 [6]得： 表 425 甲烷、乙烯氣體的比定壓熱容 CP(比熱容 ) 溫度 K 甲烷 J/molK 乙烯 J/molK 250 300 350 表 426 液體比熱容數(shù)據(jù)表 CP(比熱容 ) 溫度 ℃ 乙烷KJ/KgK 丙烯 J/molK 丙烷KJ/KgK 正丁烷KJ/KgK 戊烷 KJ/KgK 0 20 60 80 其中， 20℃ 與 40℃ 時(shí)丙烯液體的比熱容分別是 K、 K。 表 427 汽化熱數(shù)據(jù)表 HV(汽化熱 ) 溫度 ℃ 乙烷 KJ/mol 丙烯 KJ/mol 丙烷 KJ/mol 正丁烷 KJ/mol 戊烷 KJ/mol 0 20 60 80 經(jīng)插值計(jì)算，得 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 36 ， 4℃ 條件下，不凝氣體氫氣、甲烷與乙烯的定比熱容分別為 KJ/KgK 、 K、 K。 表 428 插值計(jì)算后液體比熱容數(shù)據(jù)表 CP(比熱容 ) 溫度 ℃ 乙烷KJ/KgK 丙烯 J/molK 丙烷KJ/KgK 正丁烷KJ/KgK 戊烷 KJ/KgK 4 70 表 429 插值計(jì)算后汽化熱數(shù)據(jù)表 HV(汽化熱 ) 溫度 ℃ 乙烷 KJ/mol 丙烯 KJ/mol 丙烷 KJ/mol 正丁烷 KJ/mol 戊烷 KJ/mol 4 70 圖 45 脫丙烷精餾裝置熱量衡算流程圖 QF：進(jìn)料液帶入的 熱量； QV：塔頂蒸氣帶出的熱量； QD：塔頂產(chǎn)品帶走的熱量； QR：回流帶入的熱量； QA：冷凝器的熱負(fù)荷； QW：塔底產(chǎn)品帶出的熱量； QF QV QR QD QA QW Q 損 QB 脫丙烷塔 冷凝器 再沸器 QV＇ QL＇ 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 37 QB：再沸器的熱負(fù)荷； Q 損 ：再沸器的熱損失； QV＇ ：上升蒸汽帶出的熱量； QL＇ ：下降液體帶入再沸器的熱量 根據(jù)能量守衡： QV= QR+ QD+ QA 則冷凝器的熱負(fù)荷： QA= QV QR QD； QB+ QL＇ = QV＇ + Q 損 + QW 則再沸器的熱負(fù)荷： QB= QV＇ + Q 損 + QW QL＇ (1)QV的計(jì)算 ( KJ / h ))()()()(( V Hv )( V Hv ))(t)()(V)(V)t(HVQ8iv,V???????????????????????????????????????????????????? ??正丁烷丙烷丙烯乙烷正丁烷丙烷丙烯乙烷乙烯甲烷氫氣）（）（ VVDPDPDPDPDPDPDPDiPiVHVHtCVtCVCVtCVtCtCCVtC (2)QD的計(jì)算 ( K J / h ))()(t)()(D)(D)t(Q7,D?????????????????????????????????????? ?正丁烷丙烷丙烯乙烷乙烯甲烷氫氣）（）（ DPDPDPDPDPDPDPDiPitCDtCDCDtCDtCtCCDtCD (3)QR的計(jì)算 ( K J / h ))()(t)()(L)(L)t(Q7,R?????????????????????????????????????? ?正丁烷丙烷丙烯乙烷乙烯甲烷氫氣）（）（ DPDPDPDPDPDPDPDiPitCLtCLCLtCLtCtCCLtCL (4)QA 的計(jì)算 QA= QV QR QD=107=107（ KJ/h） (5)QW 的計(jì)算 K J / h )()(t)()ΔtC(ΔtCWQ7WPWiP,W???????????????????? ? 戊烷正丁烷丙烷 ）（ DPDPi CWtCWW (6)QL＇ 的計(jì)算 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 38 K J / h)()(t)()ΔtC(ΔtCLQ8WPWiP,L????????????????????????? ? 戊烷正丁烷丙烷 ）（ DPDPi CLtCLL (7)QV＇ 的計(jì)算 ）（）（）（）（）（）（戊烷正丁烷丙烷戊烷正丁烷丙烷K J / H v )V()(t)V(HvVVQ8,V????????????????????????????????????????? ??VVDPDPDPiWiPiHVHVtCVCVtCtC (8)QB的計(jì)算 設(shè)塔底熱損失 10%，再沸器熱損失 損Q = BQ QB= QV＇ + Q 損 + QW QL＇ ，即 = QV＇ + QW QL＇ =108+108=108（ KJ/h） ， QB=108（ KJ/h） 故再沸器的熱負(fù)荷為 108KJ/h，熱損失為 107KJ/h 丙烯精餾塔 丙烯精餾塔操作壓力及溫度的確定 (一 )進(jìn)料溫度的計(jì)算 操作壓強(qiáng)： P=== 物料飽和液體進(jìn)料，故進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度為進(jìn)料溫度。 假設(shè) T=44℃ ，因?yàn)?P=，查 PKT 圖 [5]得各組分的 K 值見(jiàn)下表： 表 51 各組分的 K 值 組分 xi Ki yi=Kixi 丙烯 丙烷 正丁烷 ∑Kixi=≠, ∑Kixi＞ 1,說(shuō)明所設(shè)溫度偏高，重設(shè) T=℃ ，則 各組分的 K值見(jiàn)下表： 表 52 各組分的 K 值 黃山學(xué)院本科畢業(yè)論文 39 組分 xi Ki yi=Kixi 丙烯 丙烷 正丁烷 ∑Kixi=≈,故泡點(diǎn)溫度即進(jìn)料溫度為 ℃ ，即 。 (二 )塔頂露點(diǎn)溫度計(jì)算 操作壓強(qiáng)： P=== 同上，假設(shè) T=44℃ ，因?yàn)?P=，查 PKT 圖 [5]得各組分的 K值見(jiàn)下表： 表 53 各組分的 K 值 組分 yi Ki xi= yi ／ Ki 丙烯 丙烷 正丁烷 0 0 ∑yi ／ Ki =＜ ， ∑yi ／ Ki＜ 1 表示所設(shè)溫度偏高，重設(shè) T=℃ ，則得各組分的 K 值見(jiàn)下表： 表 54 各組分的 K 值 組分 yi Ki