【正文】 （34）（上式中Nm包括再沸器）由Fensk公式計(jì)算最小理論板數(shù)：Nm===下面驗(yàn)證T101清晰分割是否成立：以計(jì)算釜液中丙烷的摩爾分率為例：W===107 kmol/h （35）==109104同理可得異丁烷在塔釜的摩爾分?jǐn)?shù)和含量以及正丁烷、環(huán)戊烷、異己烷在塔頂餾出液的摩爾量以及含量。查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得如下表35： 表35 塔底溫度試差表組分正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷∑Pixi/PWxi/mol%Pi (105oC)Pi (106 oC) 由上表數(shù)據(jù)內(nèi)插，可得TW=106 oC。假設(shè)一系列溫度，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》試差得下表34：表34 塔頂溫度試差表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷∑yi/Kiyi/mol%Pi(55oC)Pi(56 oC) 由上表得，塔頂溫度為55 oC。h1質(zhì)量分率 m%100摩爾流率kmolh1質(zhì)量分率m%100摩爾流率kmolh110000質(zhì)量分率m%100摩爾流率kmol假設(shè)清晰分割作物料衡算。h1摩爾流率kmol第三章 物料衡算簡捷計(jì)算主要步驟： 一、假設(shè)滿足清晰分割，進(jìn)行初步物料衡算二、確定塔的操作壓力及溫度三、確定Rm、Nm四、校核物平五、確定R、N六、確定進(jìn)料位置七、板式塔還需計(jì)算全塔效率及實(shí)際板數(shù)裝置總進(jìn)料量為8萬噸/年，每年按開工8000小時(shí)計(jì)算，則進(jìn)料量為10000g/h 。h1正戊烷：n C50純度=D/D100%=%（在80~85%范圍內(nèi)），合理；比n C50更重組分純度=100%=%1%，合理。h1塔頂/kmol T301驗(yàn)算 T301取輕關(guān)鍵組分為正戊烷，重關(guān)鍵組分為環(huán)戊烷，回收率為99%和99%。h1塔釜/kmol T201驗(yàn)算T201取輕關(guān)鍵組分為異戊烷，重關(guān)鍵組分為正戊烷，假設(shè)回收率為99%，99%，物料平衡計(jì)算如下表24：表24 T201物料平衡表組分正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合計(jì)進(jìn)料/kmolh1塔底/kmol假設(shè)回收率分別為99%，99%，則估算物料平衡如下表23：表23 T101物料平衡計(jì)算表組分丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合計(jì)進(jìn)料/kmolh1，并進(jìn)行清晰分割。h1摩爾流率kmol 確定方案是否合適裝置總進(jìn)料為8萬噸/年，每年按8000小時(shí)計(jì)算，則進(jìn)料量為10000kg/h。同時(shí)原料中異丁烷、正丁烷的沸點(diǎn)低于常溫，該方案首先將這兩種組分分離出來，提高了相應(yīng)塔冷凝器溫度或者降低了操作壓力，減少了低溫或者高壓塔的數(shù)量。根據(jù)工藝要求，將原料分為：A. 丙烷，D. 異戊烷，E. 正戊烷，F(xiàn). 環(huán)戊烷。（2）生產(chǎn)方案的確定實(shí)現(xiàn)輕烴多組分混合物分離根據(jù)各組分相對(duì)揮發(fā)度和物性（沸點(diǎn)）不同。 。 。21世紀(jì)，清潔能源是人類所追求的，作為經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的中國，對(duì)潔凈能源需求也將日益加大，這將為輕烴的應(yīng)用提供廣闊的市場，其間蘊(yùn)藏著巨大的價(jià)值，是值得我們?nèi)パ芯块_發(fā)的。輕烴作為替代燃料，完全可以解決我國乃至世界范圍內(nèi)的石油資源短缺問題。在當(dāng)今世界，能源日漸匱乏，作為發(fā)展中國家的我們，更應(yīng)該積極探索研發(fā)，改善現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)與布局，依靠科學(xué)技術(shù)，努力開發(fā)可替代能源。 輕烴分離裝置設(shè)計(jì)意義 目前，世界上大部分國家，包括中國所使用的清潔燃料還是以天然氣、液化石油氣及柴油為主。在天然氣、液化氣日漸減少，傳統(tǒng)能源無法滿足經(jīng)濟(jì)生活增長需求的情況下，戊烷燃料將會(huì)是理想燃料。由于戊烷燃料可以罐裝形式供用戶使用，也可通過建立戊烷燃?xì)夤?yīng)站。同時(shí)能對(duì)我國的能源市場作出了一個(gè)補(bǔ)充，不論從經(jīng)濟(jì)效益還是從國家能源戰(zhàn)略意義上，都有十分重大的作用。產(chǎn)品用途：在三氯化鋁存在下，經(jīng)異構(gòu)化可制備異戊烷；也用作萃取溶劑，聚苯乙烯理想的發(fā)泡劑，液態(tài)空氣機(jī)的潤滑劑；用于低溫溫度計(jì)，制人造冰，麻醉劑，以及合成戊醇等。產(chǎn)品用途：可以作聚乙烯生產(chǎn)中催化劑的溶劑、可發(fā)性聚苯乙烯的發(fā)泡劑、聚氨酯泡沫體系的發(fā)泡劑、脫瀝青溶劑等；其辛烷值高，可用于汽車、飛機(jī)燃料。產(chǎn)品用途：煉油廠在進(jìn)行原油催化裂解與熱裂解時(shí)所得到的副產(chǎn)品；主要用作石油化工原料，用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣，可作為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機(jī)燃料。煉油廠生產(chǎn)的碳五是以戊烷為主的液態(tài)烴類混合物。對(duì)其叫法各地不同，有稱輕質(zhì)油、輕油、也有稱輕石腦油、輕汽油。液化氣、天然氣、汽油，都是由碳?xì)鋬煞N元素組成，這種由碳?xì)鋬煞N元素組成的物質(zhì)統(tǒng)稱為輕烴。C5C6的烴在常溫常壓下是液態(tài)，叫液態(tài)輕烴。 產(chǎn)品性能用途及市場需求輕烴主要來自石油煉廠的塔頂油、催化重整油或是溶劑油廠的直餾餾分。年開工周期：8000小時(shí)/年。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8萬噸年輕烴分離裝置工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄第一章 前言 1 生產(chǎn)任務(wù)情況 1 產(chǎn)品性能用途及市場需求 1 產(chǎn)品性能用途 2 發(fā)展前景 2 輕烴分離裝置設(shè)計(jì)意義 3第二章 工藝方案及工藝流程示意圖 4 工藝方案 4 確定方案是否合適 5 T101驗(yàn)算 6 T201驗(yàn)算 6 T301驗(yàn)算 6第三章 物料衡算 8 T101物料衡算 8 清晰分割 8 操作條件的確定 9 驗(yàn)證T101清晰分割是否成立 10 確定最小回流比Rm 12 確定最適宜的回流比 12 確定進(jìn)料溫度 13 T201物料衡算 13 清晰分割 13 T201操作條件確定 15 驗(yàn)證T201清晰分割是否成立 16 確定最小回流比 17 T301的物料衡算 18 清晰分割 18 T301操作條件 19 驗(yàn)證T301清晰分割是否成立 20 確定最小回流比 21 確定理論塔板數(shù) 21 全塔效率及確定實(shí)際板數(shù) 22 確定進(jìn)料溫度及壓力 23 各塔操作條件匯總 23第四章 能量衡算 25 T101能量衡算 25 冷凝器熱負(fù)荷 25 再沸器熱負(fù)荷 26 計(jì)算傳熱劑用量 27 T201能量衡算 27 冷凝器熱負(fù)荷 28 再沸器熱負(fù)荷 28 計(jì)算傳熱劑用量 29 T301能量衡算 30 冷凝器熱負(fù)荷 30 再沸器熱負(fù)荷 31 計(jì)算傳熱劑用量 31第五章 設(shè)備工藝計(jì)算及選型 34 精餾塔的設(shè)計(jì)與選型 34 T101的設(shè)計(jì)與選型 34 T201的設(shè)計(jì)與選型 40 T301的選型與設(shè)計(jì) 45 塔體的初步設(shè)計(jì) 60 換熱器的計(jì)算及選型 62 T101換熱器的計(jì)算及選型 63 T201換熱器的計(jì)算及選型 64 T301換熱器的計(jì)算及選型 65第六章 原材料、動(dòng)力消耗定額及消耗量 67 原材料 67 動(dòng)力消耗 67 冷卻水及蒸汽用量 67第七章 小結(jié) 68 設(shè)計(jì)陳述 68 體會(huì)和收獲 68參考文獻(xiàn) 69致謝 70中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 前言 生產(chǎn)任務(wù)情況 輕烴為原料，列原料組成如下表11：表11 原料組成序號(hào)原料組分 摩爾分?jǐn)?shù)/mol%1丙烷2異丁烷3正丁烷4異戊烷5正戊烷6環(huán)戊烷7異己烷合 計(jì)100產(chǎn)品及規(guī)格：①液化氣：C5及C5+組分含量≤%；②正戊烷發(fā)泡劑：iC50+nC50純度≥97%(m%)；nC50純度＝80~85%(m%)；③C4及更輕組分≤%（m%）；比nC50更重組分≤%（m%）；公用工程：排水、供電、供熱、冷凍以及采暖通風(fēng)等。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力：8萬噸/年。采用的生產(chǎn)方式：3塔順序精餾。液化石油氣的主要成份是CC4，常溫常壓下呈氣態(tài)，叫氣態(tài)輕烴。液態(tài)輕烴中最輕的部分是CC6，飽和的CC6是鼓泡制氣的最好原料。 油氣田開采過程中的伴生副產(chǎn)品，C4 –C10的液態(tài)烴類混合物。石化廠生產(chǎn)的副產(chǎn)品“拔頭油”是以戊烷為主的液態(tài)烴類混合物。 產(chǎn)品性能用途 液化氣產(chǎn)品：高壓或低溫液化的石油氣，是由丙烷、正丁烷、異丁烷及少量的乙烷、不飽和烴等組成；具有污染少、發(fā)熱量高、壓力穩(wěn)定、儲(chǔ)存設(shè)備簡單、供應(yīng)方式靈活等特點(diǎn)。異戊烷：純品為無色透明的易揮發(fā)液體，具有令人愉快的芳香氣味，不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚等多數(shù)有機(jī)溶劑；極易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，且對(duì)人體具有麻醉及輕度的刺激作用。 正戊烷：無色液體，具有微弱的薄荷香味；微溶于水，極易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物；屬于低毒類，高濃度可引起眼與呼吸道粘膜輕度刺激癥狀和麻醉狀態(tài)，甚至意識(shí)喪失，慢性作用為眼和呼吸道的輕度刺激。 發(fā)展前景戊烷混合烴在我國的儲(chǔ)量與液化石油氣產(chǎn)量相當(dāng)，我們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫囊夯瘹?、柴油、汽油等都是二次能源，若能直接利用輕烴分離產(chǎn)品代替他們，既減少了能源在生產(chǎn)過程中的流失，又有利于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率[1]。查閱文獻(xiàn)資料可知，我國的油田和煉廠的輕石腦油資源豐富，利用一個(gè)“碳五輕石腦油綜合利用技術(shù)”，就可以將比較廉價(jià)的原料生產(chǎn)較高附加值的產(chǎn)品，不但使得石油資源得到合理利用，避免能源浪費(fèi)，又能對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來提高。使得它具有建站靈活，占地少，儲(chǔ)運(yùn)安全便捷，價(jià)格適宜等優(yōu)勢(shì)，完全可以取代現(xiàn)在居民使用的煤氣等。從中可以看出，研究輕烴分離，其潛力是巨大的。而天然氣、液化石油氣不僅是一種能源，還是非常寶貴的化工原料，深加工后的附加價(jià)值比直接作為能源來利用要高，如果將其作為普通燃料燒掉，那將是大大的損失，也是對(duì)有限資源的浪費(fèi)。不僅有利于提高城市現(xiàn)代化，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，還能減少環(huán)境污染，改善我們的生存環(huán)境，使我們賴以生存的家園更加美麗。研究輕烴分離裝置，可以緩解石油供需矛盾，還能加快國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，作為提出可持續(xù)發(fā)展口號(hào)的國家，研究輕烴分離裝置是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。71中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第二章 工藝方案及工藝流程示意圖 工藝方案表21 原料組成序號(hào)原料組分摩爾分?jǐn)?shù)/mol%質(zhì)量分?jǐn)?shù)/kg%分子量1丙烷2異丁烷3正丁烷4異戊烷5正戊烷6環(huán)戊烷7異己烷 （1）根據(jù)以下原則，來選擇最佳方案： 。 。各組分沸點(diǎn)的沸點(diǎn)相差大且溫度差范圍較寬，可以用精餾方法分離各組分。選擇方案如下：需要三個(gè)塔ABC|DEFGABCDCD|EFGCDECDDEFEFGDE|FG圖21 分離方案優(yōu)點(diǎn)：此方案中餾出物中的組分?jǐn)?shù)目較少，則氣相的流率較小，減少了再沸器、冷凝器的熱負(fù)荷，進(jìn)料中的液化氣成分優(yōu)先分出，減少了后續(xù)塔的流率及再沸器的負(fù)荷。缺點(diǎn)：A、B、C、D四組份相對(duì)揮發(fā)度較近，且放在第一個(gè)塔分離，增加了板間汽相流率，造成了塔直徑增加，設(shè)備費(fèi)用增加。各組分原始數(shù)據(jù)如下表22：表22 原料各組分性質(zhì)及原始數(shù)據(jù)匯總組分分子量質(zhì)量分率%質(zhì)量流率kgh1摩爾分率%丙烷異丁烷正丁烷異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷總計(jì)10010000100假設(shè)生產(chǎn)總進(jìn)料為100 kmol T101驗(yàn)算 T101取輕關(guān)鍵組分為正丁烷，重關(guān)鍵組分為異戊烷。h1塔頂/kmolh1液化氣C5及C5+組分含量=100%=%% 合格，比nC4更輕組分純度=100%=%1%合格。h1塔頂/kmolh1異戊烷：iC50+ nC50純度= %97% 合理。物料平衡計(jì)算如下表25： 表25 T301物料平衡表組分異戊烷正戊烷環(huán)戊烷異己烷合計(jì)進(jìn)料/kmolh1塔釜/kmol由以上分析假設(shè)回收率成立，所以分離方案合適。各組分原始數(shù)據(jù)表如下表31：表31 原料物性表組分分子量質(zhì)量