1、1淮海工學(xué)院專業(yè)設(shè)計報告書題 目 50000 噸/年煉廠液化氣分離工藝初步設(shè)計系（院）：化學(xué)工程學(xué)院專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝班 級：_姓 名：_學(xué) 號：_2013 年 12 月 20 日設(shè)計任務(wù)書班級：姓名：學(xué)號：、設(shè)計題目：50000噸/年煉廠液化氣分離工藝設(shè)計。、設(shè)計條件:液化石油氣組分 乙烷 乙烯 丙烯 丙烷正丁烷 異丁烷 異丁烯丁烯-1反丁烯-2順丁烯-2wt%0.310.0235.588.467.5114.6612.085.012異戊烷0.01總硫量2050ppm水分飽和水合計100丙烯：分子式：C3H6熔點(diǎn)C):-191.2沸點(diǎn)(C):-47.72相對密度(水=1):0.5相對蒸氣密

2、度(空氣=1):1.48飽和蒸氣壓(kPa):602.88(0C)性能：主要成分：乙烯、乙烷、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。外觀與性狀：無色氣體或黃棕色油狀液體，有特殊臭味。閃點(diǎn)(C):-74引燃溫度(C):426537爆炸上限%(V/V):33爆炸下限%(V/V):5健康危害：本品有麻醉作用。急性中毒：有頭暈、頭痛、興奮或嗜睡、惡心、嘔吐、 脈緩等；重癥者可突然倒下，尿失禁，意識喪失，甚至呼吸停止。可致皮膚凍傷。慢 性影響：長期接觸低濃度者，可出現(xiàn)頭痛、頭暈、睡眠不佳、易疲勞、情緒不穩(wěn)以及 植物神經(jīng)功能紊亂等。環(huán)境危害：對環(huán)境有危害，對水體、土壤和大氣可造成污染。燃爆危險：本品易燃，具麻醉性。危

3、險特性：極易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇熱源和明火有燃燒爆炸的 危險。與氟氯等接觸會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到 相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會著火回燃。特點(diǎn)：污染少。發(fā)熱量高。易于運(yùn)輸。壓力穩(wěn)定。儲存設(shè)備簡單，供應(yīng)方式靈活目 錄1工藝流程的確定.12主要工藝設(shè)計計算.12.1精餾塔的物料衡算.12.2塔板數(shù)的確定.12.3塔高的確定.132.4塔徑的確定.12.5塔盤開孔數(shù)的確定.12.6塔溢流堰高度的確定.12.7塔流出管徑的確定.12.8儲罐容量的確定.13浮閥塔的工藝設(shè)計計算結(jié)果總表.1結(jié)論.21參考文獻(xiàn).22附圖圖1帶控制點(diǎn)的工藝流程圖圖2分離工段的平立面布置

4、圖產(chǎn)品方案和技術(shù)指標(biāo)等產(chǎn)品的方案及建設(shè)規(guī)模(1)產(chǎn)品名稱：精丙烯副產(chǎn)品：丙烷，C4餾分等(2)設(shè)計規(guī)模：液化石油氣，50000噸/年(3)產(chǎn)品規(guī)格：丙烯，99.61%丙烷，0.39%設(shè)計指導(dǎo)思想(1)技術(shù)方案的選擇在已學(xué)知識的基礎(chǔ)上，力求先進(jìn)，運(yùn)行可靠，護(hù)理，維修方便，以期取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。(2)丙烯生產(chǎn)的主要設(shè)備立足于國內(nèi)自己開發(fā)，制造，運(yùn)行可靠。(3)貫徹工廠布置一體化，裝置露天化，建(構(gòu))筑物輕型化，公用工程社會化，引進(jìn) 技術(shù)國產(chǎn)化等“五化”原則，以求達(dá)到節(jié)省投資和用地之目的。生產(chǎn)方法和主要技術(shù)方案本設(shè)計分離丙烯采用精餾流程。工藝設(shè)計生產(chǎn)工藝綜述本設(shè)計是關(guān)于年處理量5X104t/a的液

5、化石油氣分餾裝置的初步設(shè)計生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇與評述經(jīng)脫硫后的液化石油氣進(jìn)入脫丙烷塔進(jìn)料緩沖罐，再經(jīng)脫丙烷塔進(jìn)料泵送至脫丙烷塔 進(jìn)料預(yù)熱4器，由脫丙烷塔底物流加熱至59.3C后，進(jìn)入脫丙烷塔第14層塔板。碳二， 碳三餾分從頂部蒸出，經(jīng)脫丙烷塔冷凝器冷凝后，進(jìn)入脫丙烷塔回流罐，冷凝液一部 分用脫丙烷塔回流泵抽出，作為脫丙烷塔回流；另一部分用脫乙烷塔進(jìn)料泵抽出，送 至脫乙烷塔第14層塔板作為該塔進(jìn)料。塔底物料經(jīng)脫丙烷塔進(jìn)料預(yù)熱器冷卻后至碳 三碳四冷卻器。脫乙烷塔塔頂碳二， 碳三氣體經(jīng)脫乙烷塔冷凝器部分冷凝后，進(jìn)入脫乙烷塔回流罐。不凝氣自脫乙烷塔回流罐頂經(jīng)壓控閥送至燃料氣管網(wǎng)，冷凝液用脫乙烷塔回

6、流泵全部送回脫乙烷塔頂作為回流，脫乙烷塔底物料自壓至精丙烯塔A第134層塔板，作為該塔進(jìn)料。精丙烯塔因板數(shù)較多，分為兩塔串聯(lián)操作。精丙烯塔A塔底丙烷餾分和脫丙烷塔 底物流混合后，經(jīng)碳三碳四冷卻器冷卻至40C后，自壓出裝置。塔頂氣體進(jìn)入精丙烯塔B底部，精丙烯塔B底部液體由精丙烯塔中間泵送回精丙烯塔A頂部作為回流。精丙烯塔B塔頂氣體經(jīng)精丙烯塔冷凝器冷凝后，進(jìn)入精丙烯塔回流罐。冷凝液用精丙烯塔回流泵抽出，一部分送回精丙烯塔B頂部作為回流；另一部分，經(jīng)精丙烯冷卻器冷卻至40C后送出裝置。工藝流程示意圖：精丙烯塔的操作條件進(jìn)料塔頂餾出物塔頂回流液塔釜液溫度C）70474668壓力（MPa1.91.951

7、.92.05物料質(zhì)量含量表（mol%)物質(zhì)進(jìn)料塔頂餾出物塔頂回流液塔釜液丙烯71.4099.6199.611.76丙烷28.600.390.3998.24工藝過程的物料和熱量衡算物料平衡計算物料衡算是工藝設(shè)計的基礎(chǔ)，根據(jù)所需要設(shè)計項目的年產(chǎn)量，通過對全過程或單 元過程的物料衡算，可以計算出原料的消耗量、副產(chǎn)品量以及輸出過程物料消耗量以 及三廢生產(chǎn)量；并在此基礎(chǔ)上作能量衡算，計算出蒸汽、水、電、煤或其他燃料的消 耗定額；最終可以根據(jù)這些計算確定所生產(chǎn)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。同時根據(jù)衡算所得的各 單元設(shè)備的物流量及其組成、能量負(fù)荷以及其等級，對生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備進(jìn)行選型備注45或設(shè)計，從而對過程所需設(shè)備的

8、投資及其項目可行性進(jìn)行估價。物料衡算的步驟（1）確定衡算的對象、體系與環(huán)境，并畫出計算對象的草圖。（2）確定計算任務(wù)，明確哪些是已知項，哪些是待求項，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)公式，力求 計算方法簡便。（3）確定過程所涉及的組分。（4）對物流流股進(jìn)行編號，并標(biāo)注物流變量。（5）收集數(shù)據(jù)資料，數(shù)據(jù)資料包括兩類：一類為設(shè)計任務(wù)所規(guī)定的已知條件；另一類 為與過程有關(guān)的物理化學(xué)參數(shù)。具體地說包括一下內(nèi)容：（a）生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時間。（b）有關(guān)的定額和技術(shù)指標(biāo)。（c）原輔材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品的規(guī)格，包括原料的有效成分和雜質(zhì)含量，氣體或液 體混合物的組成等。（d）與過程有關(guān)的物理化學(xué)參數(shù)。（6）列出物料衡算方程。（7）

9、列出過程的全部獨(dú)立物料平衡方程式及其他相關(guān)約束式，對于有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的， 要寫出其化學(xué)方程式，明確反應(yīng)前后的物料組成的定量關(guān)系，必要時還應(yīng)指出其轉(zhuǎn)化率和 選擇性，為計算作準(zhǔn)備。（8）選擇計算基準(zhǔn)。（9）統(tǒng)計變量個數(shù)與方程個數(shù)，確定設(shè)計變量的個數(shù)及全部設(shè)計變量。（10）整理計算結(jié)果，將計算的結(jié)果整理并根據(jù)所需的換算基準(zhǔn)列成原材料消耗表。物料衡算計算物料衡算表精丙烯塔物料平衡表塔進(jìn)料塔頂餾出液釜?dú)堃篕mol/h% Kmol/h% Kmol/h%丙烯丙烷物料平衡總表6物料名稱x10t/a1進(jìn)料：液化石油氣合計2出料：精丙烯碳三碳四餾分乙烷氣合計塔的進(jìn)出口物料流量表精丙烯塔塔進(jìn)料 塔頂餾出物塔釜液精丙

10、烯塔的操作條件進(jìn)料塔頂餾出物塔釜溫度C）704768壓力（MPa2.01.952.05物料質(zhì)量含量表物質(zhì)進(jìn)料（）塔頂餾出物塔頂回流液塔釜液（(%) (%)丙烯丙烷根據(jù)化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊查得不同溫度丙烯、丙烷的熱容。不同溫度下丙烯、丙烷的熱容溫度（C）46476870丙烯熱容3.103.143.603.68(KJ (kg K)丙烷熱容3.433.483.683.77(KJ. (kg K)根據(jù)化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊查得丙烯、丙烷在沸點(diǎn)時的汽化熱。kg/h7丙烯、丙烷在沸點(diǎn)時的汽化熱汽化熱丙烯丙烷30.6432.52410.31435.43化工生產(chǎn)中 使用的塔型有噴灑塔，板式塔，和填料塔，其中填料塔

11、和板式塔最為普 遍。塔型的選擇：（1）塔徑大小的因素，板式塔以單位塔板面積的造價隨塔徑增大而減小，而填料塔 造價與其體積成正比。小直徑填料塔（0.8m以下）的造價一般比板式塔底，所以，從設(shè)備 投資的角度看，大塔用板式塔而小塔用填料塔是經(jīng)濟(jì)的；另外，板式塔在直徑大時效率較高，而填料塔在大塔徑時由于液體分布難以均勻影響效率，因此，大塔宜用板式塔小塔宜 用填料塔。（2）板式塔可適應(yīng)比較小的液體流量，若此條件下用填料塔易導(dǎo)致填料潤濕不足。（3）處理有腐蝕的物料時，宜用填料塔，塔板需用耐腐蝕的金屬材料制造，造價較高，而用填料塔時，可以考慮用廉價的陶瓷填料，當(dāng)操作溫度不高時，還可使用塑料填料, 造價會更低

12、。（4）填料塔適于處理易發(fā)泡的液體，因填料能起到破碎泡沫的作用。（5）含有固體顆粒的物系，宜選用液體通流量較大的板式塔，例如孔徑較大的篩板 塔，泡罩塔，浮閥塔，舌形塔等，若用填料塔易被固體顆粒堵塞。（6）如果工藝上要求側(cè)線出料宜選用板式塔。化工設(shè)備是組成化工裝置的基本單元，化工設(shè)備的設(shè)計是工程設(shè)計的基礎(chǔ)。化工設(shè)備 從設(shè)計角度可分為兩類：一類為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或定型設(shè)備，是成批成系列生產(chǎn)的設(shè)備，可以從 設(shè)備生產(chǎn)廠家買到，并可以從產(chǎn)品目錄或樣本手冊中查閱其規(guī)格及牌號； 另一類為非標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)備或非定型設(shè)備， 是化工過程中需要專門設(shè)計的特殊設(shè)備，需要根據(jù)工藝要求，通過工 藝計算及機(jī)械計算而設(shè)計，然后提供有關(guān)工廠

13、制造。塔徑一、計算依據(jù)空塔氣速的上限由嚴(yán)重的霧沫夾帶或液泛決定，下限由漏液決定，適宜的空塔氣速應(yīng) 介于二者之間，一般依據(jù)最大允許氣速（稱為極限空塔氣速）來確定。二、計算過程塔板一、計算依據(jù)1、計算回流比R8在精餾設(shè)計中，一般并不進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)衡算，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。通常操作回流比 可取最小回流比的1.12倍。2、計算塔板利用逐板計算法計算塔板數(shù)，塔采用全凝器，從塔頂最上一層板（第一層板）上升的 蒸氣進(jìn)入冷凝器中被全部冷凝，則塔頂餾出液組成及回流液組成均與第一層板的上升蒸氣 組成相同，由于離開每層理論板的、氣、液兩相是互成平衡的，故可由yi用氣液平衡方程求得為由于從下一層（第二層）板上升的蒸氣組

14、成目2與符合精餾段操作關(guān)系，故用精餾段操作 線可由X!求得y，即二、計算過程1、計算回流比2、計算塔板數(shù)表3-2精丙烯塔進(jìn)出物料的摩爾分?jǐn)?shù)表組分進(jìn)料塔頂餾出物塔釜?dú)堃罕?1.40%99.61%1.76%丙烷28.60%0.39%98.24%塔高1、計算依據(jù)根據(jù)給定的分離任務(wù)，求出理論板層數(shù)后，就按照公式計算塔的有效段高度，板間距2、計算過程3、 塔釜高度4塔頂氣相流出管徑及回流管徑底層塔板的開孔率和浮閥個數(shù)其他設(shè)備選型換熱器換熱器按工藝功能分類可分為8類：（1）塔頂冷卻器面積9冷卻工藝物料的設(shè)備。一般冷卻劑多采用水，若冷卻溫度低時，可采用氨或者氟利昂 為冷卻劑（2）塔頂回流泵功率（3）塔頂儲

15、罐容量的確定4 自動控制要求4.1.重沸器加熱量控制重沸器供熱量直接影響塔的平穩(wěn)操作，本設(shè)計對重沸器的熱流（蒸汽或熱水）采用定 值流量控制方案，以消除熱流變化對塔的干擾，其中脫乙烷塔和脫丙烷塔采用靈敏塔盤溫 度與熱流串級的控制方案，以提高這兩個塔的分流效果。4.2.塔底液位控制本裝置的三個塔（脫乙烷塔，脫丙烷塔，精丙烯塔A）均采用塔底液位與塔底抽出量串 級均勻控制方案，該方案的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)塔底液位在允許范圍內(nèi)波動時，塔底抽出量按定值流 量進(jìn)行控制，從而保證至下一工序的流量基本穩(wěn)定。4.3.塔壓力控制（1）脫丙烷塔和精丙烯塔塔頂壓力均通過調(diào)節(jié)塔頂冷凝器三通閥的開度來實(shí)現(xiàn)，冷凝 器一路開度越大，塔頂泄壓越大，為了減小冷凝器一路的壓力損失，該三通閥口徑應(yīng)于管 道通