畢業設計（論文）任務書設計（論文）題目：年產5.4萬噸丙烯精餾塔的工藝設計1.設計（論文）的主要任務及目標：通過本次畢業設計加深學生精餾過程的理解，提高綜合運用知識的能力；掌握本畢業設計的主要內容、工程設計或撰寫論文的步驟和方法；提高制圖能力，學會應用有關設計資料進行設計計算和理論分析的方法，以提高學生獨立分析問題、解決問題的能力，逐步增強實際工程訓練。撰寫設計說明書一份（不少于8000字）；繪制主要設備裝配圖一張；繪制帶控制點的工藝流程圖一張。2.（論文）的基本要求和內容：1）設計方案的選擇及流程說明；2）物料衡算、熱量衡算；3）塔板數、塔徑計算；4）溢流裝置、塔盤設計；5）流體力學計算、塔板負荷性能圖；6）繪制帶控制點的工藝流程圖一張、主體設備裝配圖一張。7）完成設計說明書一份（不少于8000字）。3.設計條件1）設計原始數據見下表原始數據組成進料組成（質量分數/%）塔頂組成（質量分數/%）塔釜組成（質量分數/%）丙烯92.7599.615.2丙烷7.250.42）操作壓力p=1.74Mpa3）年開工時間為8000h；4）年生產能力54000t。目錄摘要.I第1章緒論.21.1丙烯的性質.21.1.1丙烯的物理性質.21.1.2丙烯的化學性質.21.2丙烯的發展前景.21.3丙烯的生產技術進展.31.3.1概況.31.3.2丙烯的來源.31.3.3丙烯的生產方法.31.3.4丙烯生產新技術現狀及發展趨勢.4第2章丙烯精餾塔的物料衡算及熱量衡算.42.2.1確定關鍵組分.52.2.2計算每小時塔頂產量.52.2.4物料衡算計算結果見表2.5.72.3塔溫的確定.72.3.1確定進料溫度.72.3.2確定塔頂溫度.82.3.3確定塔釜溫度.8第3章精餾塔板數及塔徑的計算.103.1塔板數的計算.103.1.1最小回流比的計算.103.1.2計算最少理論板數.113.1.3塔板數和實際回流比的確定.113.2確定進料位置.113.3全塔熱量衡算.123.3.1冷凝器的熱量衡算.123.3.2再沸器的熱量衡算.133.3.3全塔熱量衡算.133.4板間距離的選定和塔徑的確定.143.4.1計算混合液塔頂、塔釜、進料的密度及氣體的密度.143.4.2求液體及氣體的體積流量.153.4.3初選板間距及塔徑的估算.163.5浮閥塔塔板結構尺寸確定.183.5.1塔板布置.183.5.2溢流堰及降液管設計計算.193.6塔高的計算.20第四章流體力學計算及塔板負荷性能圖.224.1水利學計算.224.1.1塔板總壓力降的計算.224.1.2霧沫夾帶.234.1.3淹塔情況校核.264.2浮閥塔的負荷性能圖.274.2.1霧沫夾帶線.274.2.2液泛線.284.2.3降液管超負荷線.294.2.4泄露線.294.2.5液相下限線.304.2.6操作點.30總論.32致謝.33參考文獻.34附錄.36西北大學專科畢業論文（設計）I年產5.4萬噸丙烯精餾裝置工藝設計摘要本設計任務為設計一個精餾塔來進行丙烯丙烷混合物的分離，采用連續操作方式的浮閥精餾塔。原料為年產量54000噸的產品，其中丙烯的含量為92.75%(質量分數)，塔頂丙烯的含量為99.6，塔釜殘夜中丙烯的含量不高于2。設計中采用泡點進料，操作壓力為1.74MPa(表壓)。將原料液通過預熱器加熱至泡點溫度后送入精餾塔內，塔頂上升蒸汽采用全凝汽冷凝，全凝汽主要用于準備控制回流比，冷凝器在泡點下一部分回流至塔內，其余部分經產品冷卻器冷卻后送入貯罐。浮閥塔的優點是：生產能力大、操作彈性大、塔板效率高、氣體壓強降及液面落差較小、塔的造價低。浮閥塔已成為國內應用最廣泛的塔型。該物系屬于分離物系，操作回流比取最小回流比的1.2倍，塔釜采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的熱量，塔底產品冷卻后至貯罐。本文就是對精餾塔的一些物料、熱量衡算，工藝計算，結構設計及冷制精餾裝置工藝流程圖，設備裝備圖和塔板負荷性能圖等。關鍵詞：丙烯，精餾塔，浮閥塔，霧沫夾帶量，開孔率西北大學專科畢業論文（設計）21緒論1.1丙烯的性質1.1.1丙烯的物理性質化學式C3H6,結構簡式為CH3-CH=CH2,烯烴同系列中第二個成員，是僅次于乙烯和苯的重要有機工業原料，丙烯是無色易燃氣體，帶有甜味，熔點為-185.20C,沸點為-47.40C；液態時相對密度為0.5193；易液化，臨界溫度為920C，臨界壓力為4.56MPa；由于它易燃，與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限為2.0%11.0%（體積）；遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險，該氣體比空氣重，能在較低處擴散到相對遠的地方，遇火源會著火回燃，燃燒會產生一氧化碳、二氧化碳等氣體，不溶于水，溶于有機溶劑。高濃度丙烯對人有麻醉作用，濃度較低時，對眼睛和皮膚有刺激作用。1.1.2丙烯的化學性質丙烯的化學性質活潑，雙鍵上可以發生加成、聚合、氧化反應。在與極性試劑加成時，主要得到符合馬爾可夫尼可夫規則的產物，如與硫酸加成，主要生成硫酸氫異丙酯，再經水解生成異丙醇。丙烯與氯和水起加成反應，生成1-氯-2-丙醇，再與堿反應生成環氧丙烷，它是生產丙二醇、聚酯纖維的原料.丙烯在酸性催化劑（如硫酸、無水氫氟酸等）存在下聚合，生成二聚體、三聚體和四聚體的混合物，可用做高辛烷值燃料；在齊格勒-納塔催化劑存在下聚合生成高分子聚丙烯，與乙烯共聚合成乙丙橡膠。丙烯與苯發生傅氏反應，生成異丙苯，它是合成苯酚和丙酮的原料。除了在雙鍵發生反應之外，與雙鍵相連的甲基上的氫（稱為-氫）具有一定的活性，在甲基上可以發生鹵代和多種氧化反應。與氯在高溫下發生-氫取代反應，生成3-氯-1-丙烯，這是制取甘油、樹脂的原料（-位在不同的條件下得到不同的氧化產物）。丙烯醛、丙烯酸和丙烯晴分子中具有雙鍵，可以作為單體進行聚合，得到不同性質和用途的高聚物。丙烯還能直接氧化制取丙酮。1.2丙烯的發展前景丙烯用量最大的是生產聚丙烯，另外丙烯可制丙烯晴、異丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂類以及制環氧丙烷和丙二醇、環氧氯丙烷和合成甘油等。近年來，由于丙烯下游產品的快速發展，極大的促進了中國丙烯需求量的快速增長。到2010年，中國將不斷新增大型乙烯生產裝置，同時煉廠生產能力還將繼續擴大，這將增加丙烯的產出。預計2010年，乙烯聯產丙烯的生產能力將達到約722萬噸/年，丙烯總生產能力將達到1080萬噸/年。乙烯裝置聯產的丙烯占丙烯總供給的比例將進一步提高。但同期下游裝置對丙烯的需求量年均增長速度將達到5.8%，丙烯資源供應略微緊張。到2010年，中國丙烯的表觀消費量西北大學專科畢業論文（設計）3將到達1049萬噸。從當量需求來看，丙烯供需矛盾十分突出。到2010年，丙烯當量需求的年均增長率將達到7.6%，超過丙烯生產能力的增長速度。到2010年，中國對丙烯的當量需求將達到1905萬噸，供需缺口將達到825萬噸，屆時將還有大量丙烯衍生物進口，中國丙烯開發利用前景的廣闊。由于聚丙烯（PP）需求的快速增長，亞洲丙烯市場正逐漸趨于供應短缺。在今后10年中，將有大量以乙烷為原料的裂解裝置生產能力逐漸建立起來，市場供應丙烯原料。事實上，從全球范圍來說，丙烯并不短缺，但從亞洲的情景來看，今后幾年中亞洲丙烯的需要主要來自北美，北美估計有100萬噸/年裂解生產能力，由于目前的港口限制，其中約50萬噸/年丙烯出口。1.3丙烯的生產技術進展1.3.1概況丙烯是最早被采用的化工原料，也是生產石油化工產品的主要烯烴之一。一方面廣泛用于制取烷基化合物和疊合汽油，以提高汽油的辛烷值；另一方面大量用于制造化工產品，如聚丙烯、環氧丙烷、異丙醇、丙三醇、丙烯晴和異丙基苯等。在所有石油化工原料中，丙烯的產量和消費量增長最快。世界丙烯及其衍生物需求旺盛，市場多呈供不足需的狀態，有研究表明，未來五年，乙烯、丙烯缺口近兩千萬。丙烯需求增長速度一直高于乙烯，丙烯及其衍生物需求和產能近年來均以較高的增長率發展。隨著中國石油進口量的迅速增長，必須考耗，應更充分利用我國豐富的煤炭、天然氣資源，適度建設和發展MTO/MTP裝置，解決目前存在的丙烯供求關系，具有重要的意義。1.3.2丙烯的來源世界上丙烯的來源有蒸汽裂解制乙烯聯產丙烯、煉廠催化裂化裝置干氣、丙烷脫氫、甲醇制烯烴以及近年來所開發的烯烴轉化、烯烴易位等工藝。丙烯主要來源也裂解裝置，煉廠催化裂化和催化裂解裝置，現有生產裝置多已采用國內開發的增產丙烯技術，裝置開工率超過100%，在中國其他丙烯生產技術如丙烷脫氫、甲醇制烯烴技術、烯烴相互轉化、乙烯丁烯異位歧化技術等方面。近年來，中國丙烯工業都是以進口為主，出口相對較少。1.3.3丙烯的生產方法（1）從裂解氣、煉廠氣中分離：石油化工廠裂解石油得到的石油裂解氣中含有丙烯，煉油廠煉制石油時得到的煉廠氣中含有丙烯，經過一系列的步驟，可以從它們中分離出丙烯，這是工業上大規模生產丙烯的方法。（2）醇脫水：是實驗室中制備烯烴的重要方法，在催化劑的作用下，加熱時，醇脫水可以生成烯烴，醇催化脫水一般分為兩類：液相催化脫水，以濃硫酸為催化劑，加熱時，醇即脫水生成烯烴；氣相催化脫水，以氧化鋁為催化劑，加熱時，醇的蒸汽即在氧化鋁表面上生成烯烴。（3）鹵代烷脫鹵代氫：鹵代烷與濃硫酸的強堿醇溶液（如濃的氧化鉀乙醇溶液）西北大學專科畢業論文（設計）4丙烯丙烷CW123進料圖1丙烯精餾段流程圖共熱，則脫去一分子鹵代氫生成烯烴。1.3.4丙烯生產新技術現狀及發展趨勢目前增產丙烯的新技術研究主要集中在四個方面。一是改進FCC等煉油技術，挖掘現有裝置潛力，增產丙烯的FCC裝置升級技術；二是充分利用煉油及乙烯裂解副產品的C4-8等資源，轉化為乙烯、丙烯的低碳烯烴裂解技術、烯烴歧化技術；三是丙烷脫氫技術；四是以天然氣、煤等為原料，生產乙烯、丙烯的甲醇制烯烴技術等。2丙烯精餾塔的物料衡算及熱量衡算本設計的初步流程是把從裝置外脫乙烷塔來的混合物料1做為進料，送入精餾塔內。經過反應后塔頂氣體物料2經過精餾塔頂冷凝器冷凝后，冷凝液用回流泵抽出，一部分送回精餾