年产68万吨异丙醇装置丙烯精制工段工艺设计---脱乙烷11974.docx
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1、辽宁石油化工大学继续教育学院论文年产9.8万吨吨异丙醇醇装置丙丙烯精制制工段工工艺设计计-脱乙烷烷塔部分分摘要丙烯是石石油化工工的原料料之一,在在原油加加工中具具有重要要作用。由由裂解气气净化与与分离工工段的丙丙烯精馏馏塔分离离出的丙丙烯除了了用于生生产聚丙丙烯外,还还大量地地作为生生产丙烯烯腈,丁丁醇,辛辛醇,环环氧丙烷烷,异丙丙醇等产产品的主主要原料料。为了了更好的的提高生生产能力力,本着着投资少少,能耗耗低,效效益高的的想法,本设计根据设计任务书中确定的生产任务进行的,年产9.8万吨异丙醇,开工周期为8000小时/年,原料组成为乙烷、丙烯、丙烷、异丁烷,其中丙烯含量为74.1%,按其各组
2、分的沸点和相对挥发度的不同使各组分分离。由于对丙烯纯度要求极高,本文设计的精馏塔塔板数较多,丙烯塔较高。最后以优化后的精馏塔结果为基础,确定了该塔的设备参数,塔径,浮阀塔盘,塔高,热负荷,从而设计了塔底再沸器,塔顶冷凝器以及塔体主要设备。流程简单,投资较少,操作较为简单,基本可以满足丙烯优等品的工业生产。本设计采采用多组组分精馏馏,按挥挥发度递递减流程程方案,两两塔流程程设计即即先经过过脱乙烷烷塔塔顶顶分离出出乙烷,再再由丙烯烯塔精馏馏塔塔顶顶得到丙丙烯,其其纯度为为93.5%以以上,丙丙烯作为为产品出出装置为为生产异异丙醇提提供原料料,塔底底的丙烷烷可作为为商品出出售或作作为烧火火油。设塔设
3、备备一般分分为级间间接触式式和连续续接触式式两大类类。前者者的代表表是板式式塔,后后者的代代表则为为填料塔塔,在各各种塔型型中,当当前应用用最广泛泛的是筛筛板塔与与浮阀塔塔。计时依次次进行了了物料衡衡算,热热量衡算算,塔结结构的相相关工艺艺计算,换换热设备备的计算算及附属属设备的的选型,并并根据设设计数据据分别绘绘制了自自控流程程图,设设备选型型方面主主要按照照现场实实际,并并兼顾工工艺控制制要求与与经济的的合理性性。随着先进进控制技技术的兴兴起,关关键控制制指标由由定值控控制向区区间控制制转变,调调节变量量与控制制变量的的关系由由单对单单向多变变量预估估控制转转变。它它是装置置控制技技术发展
4、展的方向向,正在在逐步普普及。为为了为装装置以后后上先进进控制提提供方便便,我们们在设计计时,注注意为塔塔顶温度度,塔底底温度,回回流量等等指标保保留较大大的操作作弹性。关键词:丙烯;脱乙烷烷塔;热量衡衡算。物物料衡算算;丙烯烯精馏塔塔;Annuual outtputt off 98,0000 tonns rrefiinedd issoprropyyl aalcooholl prropyylenne PProccesss Deesiggn SSecttionn - DDeetthanniziingTToweerAbsttracctTitlle II deesiggn pprodducttion
5、n caapaccityy iss 98,0000 ttonss annnuaal ooutpput of isooproopyll allcohhol, sttartted a pperiiod of 8,0000 houurs / yyearr, mmateeriaal ccompposiitioon oof eethaane, prropyylenne, proopanne, buttanee, prropyylenne iis 774.11% iin mmateeriaal,boiilinng ppoinnt oof eeachh coompoonennt aand itss reel
6、attivee voolattiliity diffferrencces of deggreee off seeparratiion of eacch ccompponeent. Thhe ddesiign usees aa muultii-coompoonennt ddisttilllatiion, thhe pproccesss byy deecreeasiing vollatiilitty pproggramm, pproccesss deesiggn tthe twoo toowerrs tthatt iss, ffirsst iisollateed bby dde-eethaane
7、ethhanee toowerr, ttoweer ddisttilllatiion topp seeparrateed ffromm thhe eethaane , toop oof tthe proopyllenee toowerr geeit thaat proopyllenee, tthe purrityy off 933.5%, aand proopyllenee ass thhe pprodductt off a devvicee too prroviide raww maaterrialls pprodducttionn annd iisopproppanool, thee bo
8、ottoom oof tthe proopanne ccan be solld aas aa coommooditty oor aas ffirees, oill.In tturnn thhe ddesiign of thee maaterriall baalannce, heeat ballancce, thee toowerr sttruccturre oof tthe rellevaant proocesss ccalcculaatioon, thee caalcuulattionn off heeat traansffer equuipmmentt annd aanciillaary
9、equuipmmentt seelecctioon, andd thhe ddataa weere plootteed aaccoordiing to thee deesiggn aautoomattionn fllow, seelecctioon oof eequiipmeent in acccorddancce wwithh teermss off thhe mmainn siite praactiicall, ttakiing intto aaccoountt thhe rrequuireemennts of proocesss cconttroll annd eeconnomiic r
10、ratiionaalitty.Key worrds: dee-etthanne ttoweer, proopyllenee diistiillaatioon ccoluumn, maaterriall baalannce, heeat ballancce.III目 录录摘要IAbsttracctIII1 概概述11.1 丙烯的的性质及及用途11.2 丙烯的的来源及及丙烯生生产在化化工生产产中的地地位11.3 丙烯精精制生产产方法的的确定111.4 丙烯精精制工艺艺流程的的叙述222 丙丙烯精制制装置的的物料衡衡算32.1 脱乙乙烷塔的的物料衡衡算32.1.1 脱乙烷烷塔的进进料量及及进料组组成
11、32.1.2 脱乙烷烷塔塔顶顶及塔底底的流量量及组成成32.1.3 脱乙烷烷塔的物物料平衡衡52.2 丙烯烯塔的物物料衡算算52.2.1 丙烯塔塔的进料料量及进进料组成成52.2.2 丙烯塔塔塔顶及及塔底的的流量及及组成662.2.3 丙烯塔塔的物料料平衡73 脱脱乙烷塔塔和丙烯烯塔精制制工艺条条件的确确定83.1脱脱乙烷工工艺条件件的确定定83.1.1操作作压力的的确定883.1.2 回回流温度度的确定定93.1.3塔顶顶温度的的计算993.1.4 塔塔底温度度的计算算103.1.5 进进料温度度的计算算113.1.6 脱脱乙烷塔塔操作条条件汇总总113.2丙丙烯塔工工艺条件件的确定定123
12、.2.1 操操作压力力的确定定123.2.2 塔塔顶温度度的计算算133.2.3 塔塔底温度度的计算算133.2.4 进进料温度度的计算算133.2.5 丙丙烯塔操操作条件件汇总1144 脱脱乙烷塔塔和丙烯烯塔塔板板数的确确定1554.1脱脱乙烷塔塔塔板数数的计算算154.1.1 最小回回流比的的计算1154.1.2 最少理理论塔板板数的计计算1664.1.3 理论塔塔板数和和实际回回流比的的确定1174.1.4 实际塔塔板数的的确定1174.1.5 实际进进料位置置的确定定184.1.6 脱乙烷烷塔塔板板数计算算结果汇汇总1994.2 丙烯烯塔塔板板数的计计算1994.2.1 最小回回流比的
13、的计算1194.2.2 最少理理论塔板板数的计计算2114.2.3 理论塔塔板数和和实际回回流比的的确定2214.2.4 实际塔塔板数的的确定2214.2.5 进料位位置的确确定2224.2.6 丙烯塔塔塔板数数计算结结果汇总总235 热热量衡算算245.1 脱乙乙烷塔热热量衡算算245.1.1 脱脱乙烷塔塔再沸器器热负荷荷的计算算245.1.2 脱脱乙烷塔塔冷凝器器热负荷荷的计算算265.2丙丙烯塔的的热量衡衡算2775.2.1再沸沸器热负负荷的范范围2885.2.2 丙丙烯塔冷冷凝器热热负荷的的计算229结论1参考文献献2谢辞3VI1 概概述我国化工工工艺发发展我国石油油工业具具有一定定的
14、水平平,但还还是一个个发展中中的国家家,摆在我我们石油油工作者者面前的的任务是是繁重的的。炼油油工业要要对现有有的炼油油厂进行行技术改改造,继继续坚持持“自力更更生,革革新挖潜潜,全面面提高,综综合利用用,大搞搞化工原原料,赶赶超世界界先进水水平”的发展展方针。要要立足现现有基础础,搞好好一、二二次加工工和系统统工程的的配套,扩扩大综合合生产能能力;要要革新工工艺,革革新技术术,革新新设备,把把老装置置开出新新水平;要发展展加氢技技术,发发展新型型催化剂剂和添加加剂,全全面提高高产品质质量,增增加品种种;要开开展综合合利用,大大搞三次次加工,增增产有机机化工原原料;要要充分利利用热能能,大力力
15、降低消消耗,各各项经济济技术指指标要创创出新水水平;要要治理“三废”,保护护环境,为为实现赶赶超世界界先进水水平而奋奋斗。1.1 丙烯的的性质及及用途丙烯常温温下为无无色、无无臭、稍稍带有甜甜味的气气体。易易燃,爆爆炸极限限为2%111%。不不溶于水水,溶于于有机溶溶剂。分分子量442.008,密密度5.1399kg/m(220/44),冰冰点-1185.3,沸点点-477.4。 丙烯是三三大合成成材料的的基本原原料,主主要用于于生产丙丙烯腈、异异丙烯、丙丙酮和环环氧丙烷烷等。丙丙烯与乙乙烯共聚聚生成乙乙丙橡胶胶。丙烯烯与氯和和水起加加成反应应,生产产环氧丙丙烷,加加水丙二二醇。丙烯在在酸性催
16、催化剂存存在下与与苯反应应,生成成异丙苯苯 C66H5CH(CCH3 )2,丙烯烯在催化化剂存在在下与氨氨和空气气中的氧氧起氨氧氧化反应应,生成成丙烯腈腈,丙烯烯在高温温下氯化化,生成成烯丙基基氯CHH2=CHHCH22Cl。本本文利用用丙烯与与硫酸起起加成反反应,生生成异丙丙基硫酸酸,后者者水解生生成异丙丙醇,但但由于所所用原料料丙烯含含量为774.11%,需需精制后后丙烯含含量为993.55%以上上才可作作异丙醇醇生产原原料。1.2 丙烯的的来源及及丙烯生生产在化化工生产产中的地地位丙烯主要要通过石石油加工工获得,丙丙烯精制制产品中中,聚丙丙烯、丙丙烯腈需需求旺盛盛,特别别是聚丙丙烯需求求
17、高于总总体平均均水平为为6.11%。亚亚洲地区区需求年年均增长长率5.6%,北北美5.8%,西西欧3.8%。根根据新装装置增设设计划,中中东地区区从1110万吨吨提高为为2400万吨,增增幅为114.99%。亚亚洲地区区新增能能力将达达3400万吨,增增幅为33.2%。中国国是生产产能力增增幅最高高的国家家,同期期能力将将从3770万能能胶和增增加到6620万万吨,年年均增幅幅达9.2%。日日本年均均增长率率仅为22.2%。1.3 丙烯精精制生产产方法的的确定由于原料料中的和和常压沸沸点相近近,都在在400以下,常常压下分分离这两两个组分分需采用用深冷的的方法,使使用制冷冷剂,工工艺流程程复杂
18、,附附属设备备多,设设备的投投资费用用加大,根根据烃的的沸点随随压力增增加而升升高的特特点,采采用高压压分离的的方法,用用冷却水水即可满满足工艺艺要求,所所以本设设计采用用常温加加压分离离方法。流程安排排有两种种,一种种是相对对挥发度度递减顺顺序流程程,另一一种是对对挥发度度递增顺顺序流程程,本设设计采用用相对挥挥发度递递减顺序序流程分分离出丙丙烯。图1-11 工艺艺流程比比较1.4 丙烯精精制工艺艺流程的的叙述丙烯含量量为744.1%的饱和和液体原原料(886,4.05MMpa),定量进进入脱乙烷塔、经经精馏处处理该塔塔轻关键键组分乙乙烷经过过冷却(335,3.9Mppa)作作为塔顶顶产品在
19、在塔顶引引出(335,3.9Mppa),另另一部分分塔顶馏馏分经过过冷却作作为回流流液返回回脱乙烷塔(335,3.9Mppa)。脱乙烷塔塔底底馏分经经再沸器器加热(886,4.1Mppa)进进一步脱脱除轻关关键组分分后进入入脱丙烯烯塔(444,1.75MMpa),经经精馏处处理该塔塔轻关键键组分丙丙烯在塔塔顶经过过冷却(335,1.6Mppa),在在塔顶引引出作为为合成异异丙醇的的原料(335,1.6Mppa),另另一部分分塔顶馏馏分回流流返回脱脱丙烯塔(355,1.6Mppa),重重关键组组分丙烷烷则在塔塔底引出出(522,1.8Mppa)。工艺流程程见附录录中“丙烯精精制工段段工艺流流程图
20、”共1张张。2丙烯精精制装置置的物料料衡算2.1 脱乙烷塔的物料衡衡算确定关键键组分按多组分分精馏确确定关键键组分;挥发度度高的丙丙烯作为为轻关键键组分在在塔顶分分出;挥挥发度低低的丙烷烷作为重重关键组组分在塔塔底分出出。脱乙烷塔塔进料量量=2.1.1脱乙乙烷塔的的进料量量及进料料组成年处理量量9.88万吨,年年工作时时间80000小小时,则则原料质质量流量量为F=(生生产任务务消耗定定额10000)/(80000脱乙烷烷回收率率丙烯塔塔回收率率进料中中丙烯的浓度度)年处理量量9.88万吨,年年工作时时间80000小小时原料质量量流量为为Fw=(9800000.88310000)/(80000
21、94%97%74.1%)=150448.61(kkg/hh)计算示例例:以乙乙烷为例例,进行行原料组组成及流流量的换换算:乙烷的质质量流量量:Fwc22=150048.612.7%=4006.331(kgg/h)乙烷的摩摩尔数:4066.31/330=113.554377kmool/hh表2-11 原原料中的的脱乙烷烷塔浓度度组成kg/hhWt%kmoll/hmol%摩尔质量量(kg/kmool)C2406.312.713.5543773.79930C3=111550.66974.11265.4922574.22942C3o33100.69922.0075.22431121.00544iC4o
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