2022年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计课程设计.docx

精品学习资源年处理 80 万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计目录中文摘要 .错. 误.未定义书签；英文摘要 .错. 误.未定义书签；第 1 章 总论 .-.3. -1.1 概述 . - 3 -1.1.1 产品介绍 . - 3 -1.1.2 预处理地意义 . - 3 -1.2 设计依据 . - 3 -1.3 设计规模与生产制度 . - 4 -1.3.1 设计规模 . - 4 -1.3.2 生产制度 . - 4 -1.4 原料与产品规格 . - 5 -1.4.1 原料规格 . - 5 -1.4.2 产品规格 . - 5 -第 2 章 工艺设计与运算 .-.5. -2.1 工艺原理 . - 5 -2.1.1 吸取工艺原理 . - 5 -2.1.2 解读原理 . - 6 -2.2 工艺路线挑选 . - 6 -2.2.1 物理吸取法 . - 6 -2.2.2 化学吸取法 . - 7 -2.3 工艺流程简述 . - 7 -2.4 工艺参数 . - 8 -2.5 物料衡算 . - 8 -1.吸取塔 . - 9 -2.解读塔 . - 9 -3.干燥塔 . - 9 -2.6 热量衡算 . - 10 -1.吸取塔 . - 10 -2 解读塔 . - 10 -3 干燥塔 .- 11 -2.6 Aspen Plus 全流程模拟 .- 11 -2.6.1 吸取塔模拟 .- 11 -2.6.2 加热器模拟 . - 13 -2.6.3 解读塔模拟 . - 14 -2.6.4 全流程模拟 . - 15 -第 3 章 自动掌握 .-.1. 7 -3.1 主要掌握原理 . - 17 -3.1.1 PLC 地基本工作原理 . - 17 -3.1.2 DCS （集散掌握系统）地基本工作原理. - 17 -3.2 外表掌握 . - 17 -3.1.1 流量掌握 . - 17 -3.1.2 液位掌握 . - 17 -3.1.3 压力掌握 . - 18 -3.1.4 塔底顶温度掌握 . - 18 -欢迎下载精品学习资源3.1.4 温度掌握 . - 18 -3.3 自动掌握图图例. - 18 -第 4 章 安全与环境爱护 .-.2. 0 -4.1 安全生产规制 . - 20 -4.1.1 生产安全与防护 . - 20 -4.1.2 安全操作规程 . - 20 -4.1.3 安全爱护装置 . - 21 -4.2 三废处理及环境爱护 . - 21 -参考文献 .-.2.2 -欢迎下载精品学习资源年处理 80 万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计摘要：本次课程设计任务为年处理80 万吨甲醇制低碳烯烃预处理工段地工艺设计，此工段包括吸收、解读、压缩、干燥等基本步骤，上述基本步骤组合成为与处理工段地工艺流程.来自反应工段地反应产物地摩尔分数组成如下：H2 4.40% ， CO2 2.60% ， H2O1.30% ， CH42.60% ， C2H6 0.39% ， C2H4 63.65%， C3H6 21.96%， C3H8 0.27%， C4H8 2.60% ， C5H12 0.23% ，由于要得到聚合级地乙烯和聚合级地丙烯地条件比较苛刻，所以必需除去混合气中地CO2 和 H2O. 本工段地主要设计目地是除去CO2 和 H2O ，通过查阅相关文献及资料，设计了年处理80 万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段地工艺流程并借助CAD 技术绘制了该工艺地管道及外表流程图和设备布置图.最终借助现代化工模拟软件Aspen Plus 对该工艺流程进行了物料衡算，能量衡算，并依据设计任务及操作温度,压力和相关标准对工艺管道地尺寸和材质进行了挑选.关键词：低碳烯烃，甲醇，物料衡算，能量衡算欢迎下载精品学习资源The annual handling capacity of 800000 tons of crude methanol to olefins pretreatment process designAbstract: The curriculumdesign task for the annual processing capacity of 800000 tons of methanol to olefins pretreatment process design, This section includes absorption, analysis, compression, drying and other steps, The basic steps are combined into and treatment process. The reaction productfrom the reaction section of the mole fraction consisting of the following: H2 4.40%, CO2 2.60%, H2O 1.30%, CH4 2.60%, C2H6 0.39%, C2H4 63.65%, C3H6 21.96%, C3H8 0.27%, C4H8 2.60%, C5H12 0.23%, Due to beaggregated ethylene and propylene polymerization grade relatively harsh conditions, So we must remove the mixture of CO2 and H2O. This section is designed primarily to remove CO2 and H2O, This section is designed primarily to remove CO2 and H2O, Through access to relevant documents and materials, design year of processing 800000 tons of crude methanol to olefins pretreatment process flow and with the aid of the CAD technology draws the process piping and instrument diagram and material selection. Finally, withthe help of modern chemical engineering simulationsoftware Aspen the Plus to process the materialbalance, energy balance, and according to the design and the operation temperature, pressure and related standards of process piping dimensions and material selection.Keyword ： Low carbon olefin, methanol, material balance, energy balance欢迎下载精品学习资源第 1 章 总论1.1 概述1.1.1 产品介绍低碳烯 1 烃通常是指碳原子数小于等于 4 地烯烃如乙烯、丙烯及丁烯等 .低碳烯烃是石油化工地重要原料 .乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料（聚乙烯及聚氯乙烯）、合成乙醇（酒精）地基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等乙烯用量最大地是生产聚乙烯 PE,约占乙烯耗量地 45%.丙烯用量最大地是生产聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等 .正丁烯主要用于制造丁二烯 ,其次用于制造甲基酮、乙基酮、仲丁醇、环氧丁烷及丁烯聚合物和共聚物 .异丁烯主要用于制造丁基橡胶、聚异丁烯橡胶及各种塑料 .1.1.2 预处理地意义甲醇制低碳碳烯烃地产品中含有CO2 酸性气体，酸性气体对烃类分别装置会有很大地危害， 对于混合气分别装置而言，CO2 在低温下已结成干冰，造成分别系统设备和管道堵塞，对于下游产品加工装置而言，当氢气、乙烯、丙烯产品中酸性气体含量不合格时，可是下游加工装置地聚合过程或催化反应过程中地催化剂中毒，也可能严峻影响产品质量，因此必需将混合气中地酸性气体CO2 脱除洁净 .甲醇制低碳烯烃过程中会产生水，为防止水在低温分别系统中结冰或形成水合物，堵塞管道和设备，另外，水在加压和低温条件下，可与烃类生成白色结晶状态地水合物，这些水合物也会在设备和管道内积存造成堵塞现象，因此需要对混合气进行脱水处理以保证低碳烯烃生产装置正常运 行，并保证产品乙烯和丙烯中地水达到规定值，为防止低温系统冻堵，因而需要进行干燥脱水处理，通常要求将裂解气中水含量托处置1ppm 以下，相应，进入低温分别系统地裂解气露点在-70 以下 .1.2 设计依据依据齐齐哈尔高校化学与化学工程学院下达地关于化工过程课程设计任务书和化工厂国家设计欢迎下载精品学习资源国家标准，以及学校对本课程地要求，确定设计题目是：年处理80 万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段设计 .同时，查阅了大量地中外文资料，本设计地关键设备是填料吸取塔，因此，依据化学化工物性数据手册中国石化出版地化工运算手册，气液物性估算手册对各个组分地物性进行估算，为化工设计运算部分供应依据.利用网络资源，明白到国内外吸取CO2 技术进呈现状及其进展趋势，通过自己地摸索和总结作为出设计依据.除此之外，设计也要符合以下依据：(1) 产品地技术要求 .(2) 安全要求：在化工生产中大量地物质都具有易燃易爆有毒地性质，所以在设计上肯定要考量到安全问题，保证生产地安全进行和操作人员地人身安全.(3) 经济要求：从社会效益动身，保证经技术指标应有竞争力，需要经济地使用物力、人力， 节约开支 .(4) 建筑单位供应地主要原料及公用工程供应条件地供应报告，主要原料、燃料、运输及销售方面地有关文件 .(5) 三废要求：化工生产过程会产生三废“废气、废液、废渣 ”依据国家及环保要求，要对生产过程中产生地三废进行合理地处理，以达到节约能源爱护环境地要求.1.3 设计规模与生产制度1.3.1 设计规模年处理 80 万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段设计，装置采纳一条线连续运行，主要对对低碳烯烃混合物中地二氧化碳及水进行处理，以便于对后续分别.1.3.2 生产制度本设计地关键是对填料塔2 关键设备地设计，在正常生产中，填料塔塔顶、塔底温度掌握，各个设备地压力、温度，塔顶回流比、流量及液位等工艺参数等，都是重要地影响因素.烃类物质属于易燃易爆化学物质，因此，在操作过程中肯定要严格依据国家相关标准，同时要保证各个工艺参数在生产操作过程中稳固运行.在公用工程方面，应选用合适地饱和蒸汽，该设计选用184，1.1Mpa 地饱和蒸汽进料，通过掌握蒸汽用量来调剂稳固塔底温度，从而达到分别成效.总之，对各个工艺参数地掌握严格执行岗位地工艺操作指南，保证产各塔正常生产.负责本岗位地开、停车及事故处理3 ，依据产品质量要求，加强巡回检查力度，并做好本岗位地交接班和原始数据记录，保证整个装置地安全平稳运行.同时要求员工要树立 “安全第一 ”地思想，自觉接受安全训练，学习安全学问，保证生产地安全性.生产中要严格执行安全操作规程，防止各类事故发生. 生产岗位员工必需按规定穿戴劳动爱护用品.车间安全员工要切实履行职责，随时检查安全生产制度，落实情形，禁止违章操作和冒险作业.欢迎下载精品学习资源1.4 原料与产品规格1.4.1 原料规格表1-1 原料规格表序号物质名称摩尔流量 Kmol/hr摩尔分数1H251.670.0372CO230.710.0253H2O15.870.0284CH430.140.0255C2H64.540.00346C2H4752.410.547C3H6259.730.228C3H83.180.00359C4H8230.710.00710C5H122.770.00411.4.2 产品规格序号物质名称表1-2 产品规格表摩尔流量 Kmol/hr摩尔分数1H251.670.0452CH430.140.0273C2H64.540.0034C2H4752.410.5615C3H6259.730.1956C3H83.180.00367C4H8230.710.0068C5H122.770.0045第 2 章 工艺设计与运算2.1 工艺原理2.1.1 吸取工艺原理是混合气体与适当地液体接触，气体中地一个或几个组分便溶解于液体内而形成溶液，于是原混合气体地组分得以分别.这种利用溶解度不同而分别气体混合物地操作成为吸取，依据吸取过程欢迎下载精品学习资源中，溶质与溶剂之间是否发生化学反应将吸取分为物理吸取和化学吸取，本工艺采纳MDEA与CO2 发生化学反应而除去CO2，故本工艺采纳化学吸取.2.1.2 解读原理解吸是吸取地逆过程.吸取时需要高压和低温，而在解吸时就应是低压和高温，有关吸取地基本原理也适用于解吸，只是在解读过程中，氨，二氧化碳组分在液相中浓度大于气相成平稳地浓 度，所以能过从也想进入气相.离平稳越远，推动里越大，越简单解吸.在工业生产中，为了实现解吸应设法降低解吸组分在气相中地分压，或者提高液相地平稳分压 .常用地方法是：(1) 使溶液加热汽化法：该法地实质是提高温度，增加组分在液面上地平稳分压；温度上升以后，气体在液体中地溶解度下降，使组分被解吸出来.例如在第四章 “未反应物地分别 “所争论地一分塔、二分塔实质上就是用这种方法使氨和二氧化碳解吸出来.(2) 通入惰性气体法：将惰性气体通入解吸设备中，由于惰性气体中不含有吸取组分，也就是组分在气相中地分压小于液面上地平稳分压，因而溶液一经与惰洗器接触，溶液中地组分就可以被解吸出来 .尿素生产中解吸塔就是用水蒸气作为惰性气体，使溶液中地氨和二氧化碳解吸出来地 .(3) 减压解吸法是基于气体地溶解度随着压力降低而降低地原理本工艺采纳溶液气化解读.2.2 工艺路线挑选2.2.1 物理吸取法包括 PSA 法和 TSA 法.PSA 法是利用吸取量随压力变化而使CO2分别地变压吸附法，其中包含吸取CO2 地古老方法 - 加压水洗法； TSA 法是利用吸取量随温度变化而使气体分别地变温吸附法.二者又合称法 .于这种方法误差较大，现多已不采纳.(1) 膜吸取法 :包括气体分别膜技术和气体吸取膜技术.气体分别膜技术是基于气体在膜中溶解和 扩散而实现地，分别过程地动力是两侧气体分压力差，但成效不佳，耗能过大.气体吸取膜技术是综合了膜分别技术（设备紧凑）和胺液吸取技术（高挑选技术）地膜分别技术.混合气体沿膜地一侧流入，待分别组分（如CO2）通过布满在膜地微孔中地气体向另一侧扩散时，被吸取液吸取，此法成效较好，但成本较高.叶向群等人以醇胺类水溶液为吸取剂，进行了中空纤维膜基吸取法脱除空气中 CO2 地争论，对此法进行了肯定改进.(2) 空气分别 / 排气循环法 :又称 O2 / CO2 燃烧法是美国ANL 开发地一种从锅炉排气中回收CO2地新方法 .该法用从空气分别获得地O2 和一部分锅炉排气循环气构成地混合自然气体，代替空气作为燃料燃烧时地氧化剂，以提高燃料排气时CO2 地浓度 .此法节约能耗，但吸取成效一般.欢迎下载精品学习资源2.2.2 化学吸取法化学吸取法是利用二氧化碳和吸取液之间地化学反应将二氧化碳从排气中分别出来地方法. 最初，一些学者在用氨水9、热钾碱溶液 10 11吸取二氧化碳作了很多工作，对于纯氨水吸收二氧化碳地速度、低碳化度热碱和有机胺催化热碱吸取二氧化碳地速度地近似解、胺类活化热钾碱脱碳溶液气 - 液平稳都作了深化争论 .在上述争论地基础上，发觉利用有机胺作CO2 地吸取剂，成效较好 .(1) 热钾碱法：此法包括一个在加压下地吸取阶段和一个常压下再生阶段，吸取温度等于或接近再生温度 .采纳冷地支路，特殊具有支路地两段再生流程可以得到高地再生效率，从而使净化尾气中地 CO2分压很低 .(2) 苯菲尔法：是在热钾碱法地基础上进展起来地，用此法可以有效地把CO2 脱除到 1% 2%.“改良苯菲尔法 ”是在碳酸钾溶液中加入活化剂，以提高 CO2 地吸取速率并降低溶液表面 CO2 地平稳才能 .(3) 有机胺吸取法：有机胺法工艺显现于30 岁月，实现工业化后成为工业净化地主要方法之一，是以胺类化合物吸取CO2 地方法，与其它方法相比具有吸取量大、吸取成效好、成本低、洗涤剂可循环使用并能回收到高纯产品地特点而得到广泛应用.学者们仍提出了“铁肥 ”有助于吸取二氧化碳；高温下锆酸锂吸取二氧化碳；石膏氨水悬浮液吸收二氧化碳等思路，但目前争论最多、最广泛地仍是胺吸取法.综合比较本工艺挑选工业利用成熟地胺吸取法4 ，采纳 MDEA 溶液吸取 CO2.2.3 工艺流程简述全工段流程图如下：MDEA溶液 T=20 ， P=1.013br，组成：水 65% MDEA35%输送至吸取塔 T0202 塔顶与从塔底进入地混合气T=20 ， P=1.8br 逆向接触，除去CO2 后地混合气体 T=27.3 ， ，经压缩机C0201 压缩 T=93 ， P=3br 进入干燥塔 T0204 ，干燥塔采纳 Al2O33A型分子筛吸取水蒸气，由于 干燥塔需要轮番更换所以采纳一开一备双塔操作；吸取塔底富液T=24 ， P=1.3br 经泵 P0202 输送至换热器 T=80 ， P=2.2br ，解读塔底贫液经泵P0203 输送至换热器 E0201 与富液换热后返回吸取塔，换热后地富液进入解读塔.解读塔塔顶 T=101 ， P=1.013br ，塔底 T=108 ， P=1.04br.欢迎下载精品学习资源2.4 工艺参数图 2-1 预处理工段流程图本工段全部物性参数如下：表 2-1 各物质物性参数序号物质名称20热容 /kJ/kgK·摩尔分数1H214.50.0442CO20.80.0253H2O1.80.0284CH42.280.0255C2H61.840.00346C2H41.70.647C3H62.110.228C3H81.60.00359C4H82.00.00710C5H121.690.00412.5 物料衡算欢迎下载精品学习资源1.吸取塔欢迎下载精品学习资源1. qnG y1qnL x2qnL x1qnG y2