【正文】 本說明設計范圍包 括原料預處理、反應裝置，分離裝置的全部電氣設計，設備，材料和成套裝置的基本要求，用于配電，防雷，照明及接地的設計和施工安裝基礎?；て髽I(yè)因為連續(xù)生產需要，對電力系統(tǒng)的供電質量的可靠性以及運行的連續(xù)性提出了更高要求，一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會導致現(xiàn)場電動機全線停車，使生產系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂，從而影響了生產的正常運行。 第五章 供電與通信 設計說明 設計范圍 電能作為整個生產的主要能源和動力來源，在整個化工生產中起 42 著重要的作用。系統(tǒng)具有事故追憶功能，發(fā)生連鎖后，自動高速記憶事故發(fā)生的現(xiàn)場狀態(tài)，并可按事件順序打印出來，一邊分析事故原因。必須在現(xiàn)場操作和監(jiān)視的組織或設備，則在組織或設備附近就地顯示和控制儀表或操作盤，例如壓縮機，大型泵等。 在整個生產過程中主要的重要的工藝參數(shù)集中到總控制室由DCS 系統(tǒng)顯示和控制。 同理，按照上述壓力的優(yōu)化方式，我們分別得到了丙烯雙塔的最優(yōu)回流比、塔板數(shù)、進料板位置，下面將優(yōu)化后的操作參數(shù)整理如下： 表 優(yōu)化后的操作參數(shù) 塔號 操作壓力（ bar） 回流比（ 質量比 ） 塔板數(shù) (塊 ) 進料板(塊 ) 塔頂流率 （ kg/hr） 高壓塔 18 90 75 14000 低壓塔 11 110 69 11750 38 精餾工段各塔操作參數(shù)總結 經過模擬比較，我們得到了較優(yōu)的 精餾工段各精餾塔的操作參數(shù)，現(xiàn)將其列表如下： 表 精餾工段各精餾塔操作參數(shù) 塔號 操作壓力 (MP) 塔頂溫度 (℃ ) 塔釜溫度(℃ ) 塔板數(shù) (塊 ) 回流比 (質量比 ) 脫丙烷塔 25 乙烯塔 20 丙烯精餾高壓塔 90 丙烯精餾低壓塔 110 17..9 全流程模擬 根據(jù)上述分析及模擬優(yōu)化結果，我們得到了如下最終用于全流程模擬的工藝流程，并完成了相應的物料與能量衡算，結果參見附 錄。在其他條件一致的情況下，改變操作壓力，經 Aspen 模擬后得到下表： 表 高壓塔操作壓力的優(yōu)化 操作壓力 丙烯純度 塔頂能耗 塔釜能耗 16 17 18 19 20 36 圖 Se n s i t i vi t y S1 R e s u l t s Su m ma ryVAR Y 1 G Y T 1 PSPE C PR ES BA RMMKCAL/H R 16 1 6 . 5 17 1 7 . 5 18 1 8 . 5 19 1 9 . 5 20201510505101520250.9950.99550.9960.99650.997BX Q R EB Q C O N D 結合圖表分析可知，該丙烯精餾高壓塔的丙烯純度隨操作壓力增加而降低，其能耗隨操作壓力的增加而增加，當高壓塔操作壓力達到 18bar 時，得到的丙烯產品純度低于 ，綜合考慮，我們選擇丙烯精餾高壓塔的操作壓力為 18bar。 ?優(yōu)化 在本設計中，我們利用 Aspen Plus 對丙烯雙塔的操作參數(shù)進行了靈敏度分析，在使丙烯產品達到聚合級和高壓塔塔頂冷凝氣、低壓塔塔釜再沸蒸汽實現(xiàn)最佳匹配的前提下，得到最優(yōu)的操作參數(shù)， 從而 節(jié)約成本。 圖 丙烯精餾雙塔目的： 圖 如圖所示，差壓熱耦合低能耗精餾過程將普通精餾塔分割為高壓分餾和低壓分餾兩個塔，高壓塔塔釜的液相物料在壓差推動下進入 35 低壓塔頂部 進一步分離提純，高壓塔頂部出來的聚合級的丙烯蒸汽在壓差推動下進入低壓塔塔釜的換熱器進行換熱，形成低壓塔塔底所需的再沸蒸汽，接著以產品產出，低壓塔塔底出來的丙烷作為燃料氣賣出，塔頂餾出聚合級的丙烯產品。 4 回流比的影響 表 回流比的影響 回流比 塔頂乙烯純度 塔頂丙烯流量 kg/hr 塔底乙烯流量 kg/hr 5 6 從 Aspen 導出塔板數(shù)與乙烯純度 及各組分 關系圖 33 圖 S e n s i t i vi t y S 1 R e s u l t s S u m m a ryV A R Y 1 Y X T C O L S P E C M A S S R RKG/HR 5 5 . 0 5 5 . 1 5 . 1 5 5 . 2 5 . 2 5 5 . 3 5 . 3 5 5 . 4 5 . 4 5 5 . 5 5 . 5 5 5 . 6 5 . 6 5 5 . 7 5 . 7 5 5 . 8 5 . 8 5 5 . 9 5 . 9 5 62040600.9940.9960.9981T C 2 H 4 T C 3 H 6 B C 2 H 4 從上面的表中和圖中，回流比取 時，塔頂餾出乙烯純度開始達到聚合級，塔頂塔丙烯流量，塔底乙烯流量均下降，考慮優(yōu)為 . 表 乙烯塔操作參數(shù) 操作壓力（ bar） 回流比（ 質量比 ） 塔板數(shù) (塊 ) 進料板 (塊 ) 塔頂流率 （ kg/hr） 15 20 8 9250 丙烯精餾塔操作參數(shù)的優(yōu)化 丙烯精餾塔主要是分離 丙烯和丙烷，而丙烯、丙烷的沸點接近，分離難度大，如何在最經濟的條件下達到最佳的分離效果成為我們所要考慮的問題。 取 Distillate rate=9250kg/hr（ 塔頂流率 ）， Reflux ratio=（回流量）， P=15bar（操作壓力）， Feed stage=8塊（進料板位置），改變塔板數(shù)，經 aspen模擬后得到下表： 表 塔板數(shù)的影響 塔板數(shù) 塔頂冷耗 塔釜冷耗 塔頂乙烯純 度 塔頂丙烯流量 kg/hr 塔底乙烯流量 kg/hr 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 從 Aspen導出塔板數(shù)與乙烯純度 及各組分、再沸器冷凝器負荷 關系圖： 31 圖 S e n s i t i vi t y S 1 R e s u l t s S u m m a r yV A R Y 1 Y X T P A R A M N S T A G EMMKCAL/H R 15 1 5 . 5 16 1 6 . 5 17 1 7 . 5 18 1 8 . 5 19 1 9 . 5 20 2 0 . 5 21 2 1 . 5 22 2 2 . 5 23 2 3 . 5 24 2 4 . 5 255101520253035404550556054.543.532.521.510.500.511.52Q C O N D Q R E B T C 2 H 4 T C 3 H 6 B C 2 H 4 由 表中及 圖可知，乙烯的分率 隨塔板數(shù)的增加而增加，當塔板數(shù)為 20塊時，得到的乙烯開始達到聚合級， 此時塔底乙烯損失為 16kg/hr， 當塔板數(shù)為 21塊時，曲線開始平穩(wěn)， 綜合考慮 ， 我們選取乙烯塔的理論塔板數(shù)為 20塊。該塔條件優(yōu)化的目標為使塔釜乙烯含量盡可能低并且塔頂乙烯純度達到聚合級 %，塔頂丙烯含量盡可能少。 表 312 脫丙烷塔操作參數(shù) 操作壓力（ bar） 回流比（ 質量比 ） 塔板數(shù) (塊 ) 進料板 (塊 ) 再沸器負荷 kw 7 26 14 6500 乙烯 塔操作參數(shù)的優(yōu)化 經過對脫丙烷塔的各操作參數(shù)的優(yōu)化，我 們發(fā)現(xiàn)塔板數(shù)、回流比、壓力的變化對精餾塔餾出組分含量的影響不明顯，因此在對乙烯的討論中，我們詳細對進料板位置進行優(yōu)化。 4回流比的影響 取 Nstage= 26塊（理論 塔板數(shù) ）， 進料板為第 14塊板時， Reboiler duty= 6500 kw（塔底再沸器） ， P=7bar（操作壓力） ， 改變回流比 ， 經 aspen模擬后得到下表： 表 回流比的影響 回流比 塔頂丙 烯收率 塔底丙烯損失率 塔頂異丁烷含量 圖 Se n s it iv it y S 1 R e s u lt s Su m m a r yVA R Y 1 BW T C OL SP EC M AS S R R 2 . 2 5 2 . 3 2 . 3 5 2 . 4 2 . 4 5 2 . 5 2 . 5 5 2 . 60.10.20.30.40.50.60.70.80.91T C 3 H 6 / (B C 3 H 6 + T C 3 H 6 ) BC 3 H 6 / (B C 3 H 6 + T C 3 H 6 ) T YD W 28 由圖可知，塔底丙烯摩爾分率、塔頂異丁烷的摩爾分率隨回流比的變化不大，綜合考慮，我們選取脫甲烷塔的回流比為 。因此，我們選擇進料板為第 14塊塔板。 表 . 塔板數(shù)的影響 塔板數(shù) 塔頂冷耗 塔釜熱耗 塔頂丙烯收率 塔底丙烯損失率 塔頂異丁烷 20 22 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 從 Aspen 導出塔板數(shù)與各因素的關系圖 ： S e n s i t i v i t y S 1 R e s u l t s S u m m a r yV A R Y 1 B W T P A R A M N S T A G E 20 2 0 . 5 21 2 1 . 5 22 2 2 . 5 23 2 3 . 5 24 2 4 . 5 25 2 5 . 5 26 2 6 . 5 27 2 7 . 5 28 2 8 . 5 29 2 9 . 5 300.9980.99850.9990.99951T C 3 H 6 / ( B C 3 H 6 + T C 3 H 6 ) 圖 塔頂丙烯的回收率與塔板數(shù)的關系 23 Se n s i t i vi t y S1 R e s u l t s Su m ma ryVAR Y 1 BW T PAR A M N ST A G E 20 2 0 . 5 21 2 1 . 5 22 2 2 . 5 23 2 3 . 5 24 2 4 . 5 25 2 5 . 5 26 2 6 . 5 27 2 7 . 5 28 2 8 . 5 29 2 9 . 5 300.00050.0010.00150.002 BC 3 H 6 / (B C 3 H 6 +T C 3 H 6 ) T YD W 圖 塔底丙烯損失率，塔頂異丁烷百分含量與塔板數(shù)的關系 經過初步分析我們把脫丙烷塔板數(shù)設定在 2030 塊之間，由上圖分析可知，精餾塔的操作能耗受塔板數(shù)的影響不大，因此我們做出組分 質量 分率和收率隨塔 板數(shù) 的變化曲線： 由圖可知， 塔頂丙烯的回收率與塔板數(shù) 增加而上升 ，當塔板數(shù) 超過 26塊后，曲線基本持平，變化很小； 塔底丙烯損失率，塔頂異丁烷含量隨塔板數(shù)增加而降低 ，當塔板數(shù)超過 26塊后， 兩條曲線趨于平，不再減小 ，所以我們選取脫丙烷塔的理論塔板數(shù)為 26塊。 合成工段工藝參數(shù)初步確定之后我們又參考諸多文獻及工藝，最終做出如下決定： 表 31 Aspen Plus 流程模擬 合成工段物料衡算 Aspen plus 模擬合成工段示意圖如下 物料衡算列表如下 催化劑 溫度 壓力 水蒸氣用量 反應器 空速 HZSM5 580℃ 2500KG/h 固定床列管式反應器（外熱式） 15 表 32 Stream ID Feed C