丙烯精制装置设计

《丙烯精制装置设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《丙烯精制装置设计（65页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、北京化工大学毕业设计 (论文)诚信声明诚信声明本人声明：我所呈交的毕业设计论文是本人在导师指导下进行的，所攥写的毕业设计论文及参考资料等均真实可靠。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 日期 2009 年 3 月 30 日北京化工大学毕业设计 (论文)毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 丙烯精制装置设计 学院： 锦州 专业： 化工工程与工艺 班级： 锦化升 071 学生： 董静 指导教师： 贺欣 1设计（论文）的主要任务及目标(1) 原料：液化石油气分离装置的碳三馏分 (2) 处理量：39000 吨/年，开工时间 8000 小时 (3)

2、原料组成组分02C3C03C04iC%wt1.7876.520.820.90100.0 (4) 产品质量指标塔顶%wt塔底%wt脱乙烷塔353C02. 002C塔顶%wt塔底%wt丙烯精制塔983C9303C (5)产品生产方案本设计是为生产异丙醇、聚丙烯等化工产品提供原料。它以C3为原料，采用精馏原理，经脱乙烷塔、丙烯精制塔将C02和C03以及 iC04除去，最终得到纯度的精丙烯。%982设计（论文）的基本要求和内容说明部分(1) 丙烯的性质、用途及主要来源(2) 丙烯精制装置生产流程方案的确定(3) 丙烯分离方法的选择 (4) 丙烯精制装置工艺流程叙述北京化工大学毕业设计 (论文)(5)

3、丙烯精制装置主要控制及调节方案(6) 丙烯精装置说明计算部分脱乙烷塔(1) 物料衡算(2) 工艺条件的确定(3) 热量衡算(4) 塔板数的计算丙烯精制塔(1) 物料衡算(2) 工艺条件的确定(3) 塔板数的计算(4) 热量衡算(5) 动力学计算及塔结构设计(6) 附属设备的选型(7) 浮阀塔板工艺设计计算结果绘图部分(1) 丙烯精制装置带控制点的工艺流程图一张(2号加长)(2) 丙烯精制塔的装配图一张（1号）3主要参考文献1QJ/ZSH 03，聚丙烯 车间操作流程。2谭天恩，编著，化工原理下册 ，化学工业出版社，2001年。3 北京石油设计院编，石油化工工艺计算图表，烃加工出版社 1985年。

4、4塔的工艺计算,石油工业出版社，1979年。5 石油工业部主子组织编写，冷换设备计算 ，石油工业出版社 ，1979年。6化学工程手册 ,化学工业出版社，1979年。7 天津大学基本有机化工教研室编，基本有机化学工程，人民教育出版社，1977年。北京化工大学毕业设计 (论文)4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1下达任务书、熟悉课题、调研、收集数据2009.1.61.102计算书部分2009.1.102.103说明书部分2009.2.103.94绘图2009.3.103.305论文验收、答辩准备2009.4.14.20毕业设计完成日期2009年3月30日北京化工大学毕业设计 (论文)丙

5、烯精制装置的工艺设计丙烯精制装置的工艺设计摘要摘要本设计的依据是锦州石化公司化工二车间丙烯精制装置，并以其丙烯精制装置为设计原型。我所设计题目的设计能力是年处理粗丙烯39000吨/年，开工周期为8000小时/年，原料组成为C20 ，C3=，C30，iC40，等组分，按各组分的沸点和相对挥发度的不同使各组分分离。如果是全年生产（按365天，8760小时计算），则处理量可达42705吨/年。本设计采用多组分精馏，按挥发度递减流程方案，两塔流程设计即脱乙烷塔分离出C02，再由丙烯精馏塔塔底分出离出C03和C04及少量的水，塔顶得到丙烯，其纯度为98%以上。丙烯作为产品出装置，为生产聚丙烯和异丙醇提供

6、原料。塔底的丙烷作为商品或烧火油出装置后作为商品出售或者做烧火油。设计时，依次进行了物料衡算、热量衡算、塔结构的相关工艺计算，及换热设备的计算及附属设备的选型，并根据设计数据分别绘制了自控流程图。设备选型方面主要按照现场实际，并兼顾工艺控制要求与经济合理性。随着先进控制技术的兴起，关键控制指标由定值控制向区间控制转变，调节变量与控制变量的关系由单对单向多变量预估控制转变。它是装置控制技术发展的方向，正在逐步普及。为了为装置以后上先进控制提供方便，我们在设计时，注意为塔顶温度，塔底温度，回流量等指标保留较大的操作弹性。关键词关键词：精馏段；提馏段；物料衡算；热量衡算；负荷性能图北京化工大学毕业设

7、计 (论文)目目 录录前前 言言.1 1第第 1 1 章章 概述概述.2 2第 1.1 节 丙烯的性质、用途及主要来源 .21.1.1 丙烯的性质 .21.1.2 丙烯的用途 .21.1.3 丙烯的来源 .21.1.4 丙烯生产在化工生产中的地位 .2第 1.2 节 丙烯精制装置生产流程方案的确定 .2第 1.3 节 丙烯分离方法的选择 .3第 1.4 节 丙烯精制工艺流程的叙述 .4第 1.5 节 丙烯精制装置控制及调节方案 .41.5.1 脱乙烷塔控制 .41.5.2 丙烯塔压力控制 .41.5.3 回流量调节 .5第 1.6 节 丙烯精制装置说明 .61.6.1 平面布置 .61.6.2

8、 公用工程指标及节能措施 .6第 1.7 节 三废治理及安全措施 .61.7.1 三废治理： .61.7.2 安全措施： .71.7.3 环境保护： .7第 1.8 节 装置的主要控制指标 .7第第 2 2 章章 脱乙烷塔的设计脱乙烷塔的设计.9 9第 2.1 节 脱乙烷塔的物料衡算 .92.1.1脱乙烷塔进料的流量及组成 .92.1.2 脱乙烷塔塔顶及塔底的流量和组成 .9北京化工大学毕业设计 (论文)第 2.2 节 脱乙烷塔工艺条件的确定 .102.2.1操作压力的确定 .102.2.2回流温度和塔顶温度的确定 .122.2.3 塔底温度的计算 .132.2.4 进料温度的计算 .132.

9、2.5脱乙烷塔操作条件汇总 .14第 2.3 节 脱乙烷塔塔板数的计算 .142.3.1 脱乙烷塔最小回流比的计算 .142.3.2 脱乙烷塔最少理论板数的计算 .162.3.3脱乙烷塔实际板数及进料位置的确定 .16第 2.4 节 脱乙烷塔的热量衡算 .182.4.1脱乙烷塔再沸器热负荷的计算 .182.4.2脱乙烷塔冷凝器热负荷的计算 .20第第 3 3 章章 丙烯精制塔的设计丙烯精制塔的设计.2222第 3.1 节 丙烯精制塔的物料衡算 .22第 3.2 节 丙烯塔工艺条件的确定 .233.2.1丙烯塔的操作压力 .233.2.2 丙烯塔的回流温度 .243.2.3 丙烯塔顶的温度 .2

10、43.2.4 丙烯塔底的温度 .253.2.5 丙烯塔的进料温度 .253.2.6丙烯塔操作条件汇总 .26第 3.3 节 丙烯塔塔板数的计算 .263.3.1丙烯塔的最小回流比 .263.3.2丙烯塔最少理论板数的计算 .273.3.3丙烯塔理论板数的计算 .283.3.4 丙烯塔实际板数及进料位置的确定 .28第 3.4 节 丙烯塔的热量衡算 .293.4.1丙烯塔底再沸器的热负荷 .29北京化工大学毕业设计 (论文)3.4.2丙烯塔冷凝器热负荷的计算 .32第第 4 4 章章 丙烯塔的塔板结构设计丙烯塔的塔板结构设计.3333第 4.1 节 精馏段塔板的气液负荷 .334.1.1精馏段操

11、作条件: .334.1.2液体密度计算 .334.1.3气体密度计算 .334.1.4 液体和气体体积流量计算 .34第 4.2 节 提馏段塔板的气液负荷 .354.2.1 提馏段操作条件 .354.2.2 液体密度计算 .354.2.3 气体密度计算 .354.2.4 液体和气体体积流量计算 .36第 4.3 节 丙烯塔的工艺尺寸计算 .364.3.1 塔径计算 .364.3.2 溢流装置 .38第 4.4 节 塔板动力学验算 .404.4.1 气相通过浮阀塔板的压强降 .404.4.2 淹塔 .404.4.3 雾沫夹带 .41第 4.5 节 塔板负荷性能图 .414.5.1精馏段负荷性能图

12、 .414.5.2提馏段负荷性能图 .45第 4.6 节 丙烯精制塔塔高的计算 .48第第 5 5 章章 丙烯塔附属设备的选择丙烯塔附属设备的选择.5050第 5.1 节 丙烯塔顶冷凝器 .50第 5.2 节 丙烯塔底重沸器 .50第 5.3 节 丙烯塔顶回流罐 .51第 5.4 节 丙烯塔回流泵 .51结结 论论.5454北京化工大学毕业设计 (论文)参考文献参考文献.5555致致 谢谢.5656 北京化工大学毕业设计 (论文)1前前 言言通过在北京化工学院化学工程与工艺专业三年的学习，我对丙烯精制工艺有了进一步的了解，完成了处理量39000吨/年，开工时间8000小时的工艺设计。丙烯精制装

13、置是根据精馏原理，按两塔流程设计：即脱乙烷塔和丙烯精馏塔 ，脱乙烷塔主要承担脱掉碳三原料中不凝气的任务；丙烯精馏塔主要为生产聚丙烯和异丙醇提供纯度为98%精丙烯。在做工艺设计前收集必要的数据，我多次到锦州石化公司聚丙烯装置学习，计算中所用公式和图表都是查阅石油化工工艺计算图表集、塔的工艺计算、冷换设备计算等，所用公式正确，数据可靠，计算结果符合实际情况。通过这次毕业设计使我的专业知识水平和技能得了到提高，对丙烯精制工艺又有了新的认识。北京化工大学毕业设计 (论文)2第第 1 章章 概述概述第第 1.1 节节 丙烯的性质、用途及主要来源丙烯的性质、用途及主要来源1.1.1 丙烯的性质丙烯的性质常

14、温常压下为无色可燃性气体，比空气重，与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限（体积），可溶于乙醇和乙醚，微溶于水。%1 .1121.1.2 丙烯的用途丙烯的用途常温常压下为无色可燃性气体，比空气重，与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限（体积），可溶于乙醇和乙醚，微溶于水。%1 .112丙烯是石油化工基本原料之一，可用以生产多种重要有机化工原料，可以生产丙烯腈，环氧丙烷，环氧氯丙烷，异丙醇，丁醇，辛醇等，也可直接合成聚丙烯，乙丙烷等。1.1.3 丙烯的来源丙烯的来源(1) 炼厂催化裂化气经气分装置脱出 C2和 C4馏分得到丙烷，丙烯，再经精馏得到丙烯。(2) 石油烃类高温裂解分离出丙烯。(3) 丙烷脱氧可得

15、到丙烯。1.1.4 丙烯生产在化工生产中的地位丙烯生产在化工生产中的地位丙烯是一种非常重要的化工产品，同时也是一种重要的化工原料，它与国民经济各部门之间有着密切的关系，与我们的日常生活息息相关。第第 1.2 节节 丙烯精制装置生产流程方案的确定丙烯精制装置生产流程方案的确定主要原料由 C20 ，C3=，C30，iC40等四种组分组成，要使个组分分离，现采用精馏方法根据它们的相对挥发度不同而分离。采用三个单元分割方案（即两塔分割，脱乙烷塔、丙烯精制塔，就可以满足要求） 。从理论上讲有两种分离顺序：第一种按相对挥发度递减的顺序；第二种是按相对挥发度递增的顺序。由上述两种分离顺序可得到下面两种分离方

16、案：北京化工大学毕业设计 (论文)3。A。CC3。3=C3。2C。C3=。B。C3=C3。C2。图图 1111 丙烯精制生产流程方案图丙烯精制生产流程方案图图（A）为按挥发度递减顺序采出，图（B）为按挥发度递增顺序采出。在基本有机化工生产过程中，按挥发度递减的顺序依次采出馏分的流程较常见。因各组分采出之前只需一次汽化和冷凝，即可得到产品。而图（B）所示方法中，除最难挥发组分外。其它组分在采出前需经过多次汽化和冷凝才能得到产品，能量（热量和冷量）消耗大。并且，由于物料的内循环增多，使物料处理量加大，塔径也相应加大，再沸器、冷凝器的传热面积相应加大，设备投资费用大，公用工程消耗增多，故应选用图（A

17、）所示的生产方案。第第 1.3 节节 丙丙烯分离方法的选择烯分离方法的选择由于原料中的和常压下沸点相近，都在40以下，如在常压下分离这3C03C两个组分需采用深冷的方法，使用制冷剂，工艺流程复杂，附属设备多，设备的投资费用加大，根据烃的沸点随压力增加而升高的特点，采用高压分离的方法，用冷却水即可满足工艺要求，只是采用高压分离丙稀，精馏塔应有较多的塔板数和较大的回流比，所以本设计采用常温加压分离方法，采用相对挥发度递减顺序流程方案分离出丙稀。北京化工大学毕业设计 (论文)4第第 1.4 节节 丙丙烯精制工艺流程的叙述烯精制工艺流程的叙述来自气分车间的碳三进入原料罐内，罐中碳三经脱乙烷塔进料泵 B

18、-101 经流量控制阀 F-107，原料预热器预热后由 3，5 层塔板进入脱乙烷塔，采用精馏原理，对碳三中的碳二进行分离，塔顶馏分进入分凝器至回流罐，塔顶不凝器由回流罐顶经P-116 控制阀进入高压罐网，回流罐液体靠回流泵 B-102 经 F-114 控制阀打回塔顶，为塔盘提供液相介质，塔底重沸器采用 0.9Mpa 蒸汽供热，塔底一部分液相经塔底重沸器返回第一层塔盘下，提供气相介质，另一部分作为丙烯精制塔进料靠两塔之间压差、经流量控制阀 F-113 压入丙烯精制塔。丙烯和丙烷的混合物从进料层 72，74，76 层流入 T-102A 塔。T-102A 塔底馏分一部分经塔底重沸器返回第一层塔板下，

19、另一部分经流量控制阀 F-122，流量计送西山（当丙烷质量纯度大于 92%外送）。A 塔顶气相经连接管线至 B 塔底第一层塔板下，B 塔底液相由接力泵 B-104 经 F-119 控制阀打回 A 塔顶，B 塔顶精丙烯经塔顶冷凝冷却器进入回流罐 R-104。一部分由 B-105 经流量控制阀 F125 作为回流打回 B 塔顶，另一部分经流量控制阀 F-134 至丙烯后冷，根据需要送聚合或水合。第第 1.5 节节 丙丙烯精制装置控制及调节方案烯精制装置控制及调节方案1.5.11.5.1 脱乙烷塔控制脱乙烷塔控制控制目标：压力 3.0 MPa控制范围：压力控制范围 2.5MPa-3.5MPa 相关参

20、数：脱乙烷塔温度控制方式：新鲜水流量、不凝气排放量压力平稳是该塔平稳操作的先决条件，压力波动会影响整个塔的温度、液面、流量等工艺参数，影响塔的生产能力，脱乙烷塔采用不凝气维持塔压，通过不凝气排放量调节塔内压力，正常操作时，压力调节主要靠 P-116 调节阀自动调节，一般情况下：如塔压升高，不是由于原料中碳二含量增大的原因造成，或进料量增大塔内不凝气量增多造成外，不能采用加大排气量来降低塔压，而应当从减少塔底重沸器蒸汽量和调节回流量上考虑。1.5.2 丙烯塔压力控制丙烯塔压力控制北京化工大学毕业设计 (论文)5控制目标：压力 2.0 MPa控制范围：压力控制范围 1.5MPa-2.3MPa 相关

21、参数：丙烯塔温度控制方式：循环水流量、回流、塔底蒸汽量丙烯精制塔采用浮动塔压形式，也就是说塔压不加控制，可根据进料量、回流量、循环水量和循环水温以及环境温度的变化，采用浮动塔压主要是考虑到丙烯和丙烷相对挥发度随塔压下降而提高，所以如果回流量调节及时，可利用压力变化达到节能的目的。正常操作情况下，T-102A 塔底液面与塔底重沸器(H-106、H-107)蒸汽量串级控制，即 H-121 与 G-132 串级，H-121 作为主参数，G-132 作为副参数，也就是说当 T-102A 塔底液面给定后，蒸汽量就会因塔底汽化量成反向控制，汽化量大，蒸汽量减少，以维持 T-102A 塔底的液面，这样控制方

22、法使塔底产品质量不易因为物料方面或能量方面的波动而波动。釜温是由釜压和物料组成决定的，通过调节重沸器蒸汽量来调节釜液的汽化率，实现对塔底液面和回流罐液面的控制。蒸汽丙烯塔图图 1212 丙烯塔压力控制流程图丙烯塔压力控制流程图1.5.3 回流量调节回流量调节北京化工大学毕业设计 (论文)6T-101 脱乙烷塔采用全回流方式调节塔顶温度，同时也可用调节回流量的方法，对回流罐液面、塔釜液面进行调节；在塔压不变的情况下，塔温升高，塔顶重组分含量增加，即塔顶丙烯含量增加，由于塔顶气相中丙烯含量的增加，一方面使塔顶排放不凝气中含丙烯量增大，另一方面靠丙烯气建立起的塔压，对于塔本身来说也不易控制。T-10

23、2B 塔回流温度基本是不变的，塔顶温度主要靠调节回流量来控制，同时也能控制塔顶质量，另外，对于该塔来说，回流量还直接影响重沸器的蒸汽量和塔压。第第 1.6 节节 丙丙烯精制装置说明烯精制装置说明1.6.1 平面布置平面布置本装置的平面布置应严格遵循炼油装置平面设计的主要原则设计，宜采用同类设备集中与流程方式相结合的方案布置。在装置内设有塔区、罐区、操作区三部分，同时应考虑装置的主要泄漏地点在罐区和原料泵附近。东北地区风向多为西北风，故装置按流程顺序应为南北走向，以防止泄漏后可燃气体被吹出装置而引起事故。1.6.2 公用工程指标及节能措施公用工程指标及节能措施（1）公用工程指标：1.蒸汽： 0.

24、90Mpa 2.循环水： 30 3.新鲜水： 15 4.电： 220V 和 380V（2）节能措施：为了降低蒸汽消耗，节约能源，丙烯塔重沸器 H-107 由蒸汽加热改为三催热水加热。为进一步节约新鲜水，提高操作平稳率，脱乙烷塔顶冷却器、丙烯后冷却使用的新鲜水在夏季改为低温水。北京化工大学毕业设计 (论文)7第第 1.7 节节 三废治理及安全措施三废治理及安全措施1.7.1 三废治理：三废治理： (1) 废水：送往聚合，再利用。(2) 废气（不凝气）：并高压瓦斯管线，送动力烧火。 （注：本装置不产生废渣。）1.7.2 安全措施：安全措施： (1) 防火等级：甲级防火装置。 (2) 防爆等级：一级

25、。 (3) 各塔均设有避雷针，各机泵均采用防爆电机。 (4) 装置周围设有消防水、水蒸气及消防通道。 (5) 各操作间均设有灭火器材，即干粉灭火器、1211 灭火器。1.7.3 环境保护：环境保护：本装置在生产过程中不产生废渣，所有安全阀排放废气全部排入厂内高压瓦斯管网。生活污水装置排放污水均符合环境要求，排放到厂外地沟。在仪表间配电间门前设有草坪，栽种松树，柳树，这样不但可以美化环境，也可以起到减少污水，保护环境的作用。第第 1.8 节节 装置的主要控制指标装置的主要控制指标表表 11 装置的主要控制指标装置的主要控制指标工序项目单位指标备注塔顶压力MPa2.9-3.1回流罐压力MPa2.9

26、0回流温度35脱乙烷塔塔顶温度445北京化工大学毕业设计 (论文)8进料温度6610塔底温度65-80回流比40塔顶压力MPa1.950.1回流温度50塔顶温度445塔底温度5410丙烯塔回流比13-17北京化工大学毕业设计 (论文)9第第 2 章章 脱乙烷塔的设计脱乙烷塔的设计第第 2.1 节节 脱乙烷塔的物料衡算脱乙烷塔的物料衡算2.1.1 脱乙烷塔进料的流量及组成脱乙烷塔进料的流量及组成hg /k48758000100039000脱乙烷塔进料量脱乙烷塔进料中各组份的量及组成如下表表表 21 脱乙烷塔进料中各组份的流量及组成脱乙烷塔进料中各组份的流量及组成组份02C3C03C04iC合 计

27、kmolkg /摩尔质量30424458174hkg /质量流量86.783729.371014.9743.884875%Wt质量组成1.7876.520.820.90100.0hkmol/摩尔流量2.89388.79523.0680.757115.513%mol摩尔组成2.50476.87119.9700.655100.002.1.2 脱乙烷塔塔顶及塔底的流量和组成脱乙烷塔塔顶及塔底的流量和组成根据产品质量指标，对脱乙烷塔进行清晰分割的物料衡算。C02为轻关键组分，C02在塔底产品中的含量为；）（Wt%002. 0C=3为重关键组分，C=3在塔顶产品中的含量为。）（Wt%35按清晰分割物料衡

28、算过程列入下表表表 22 脱乙烷塔物料分割数据脱乙烷塔物料分割数据组分进 料塔顶产品塔底产品02C86.78W00002. 078.86W00002. 03C3729.37D35. 0D35. 037.372903C1014.9701014.9704iC43.88043.88合计4875DW35. 000002. 078.86DW35. 000002. 022.4788北京化工大学毕业设计 (论文)10列方程组 (21)DW 4875 (22)DWD35. 000002. 078.86解方程组的结果为 hkgD/36.133hkgW/64.4741脱乙烷塔清晰分割物料衡算结果列表如下 表表 2

29、323 脱乙烷塔底塔顶各组分的流量及组成脱乙烷塔底塔顶各组分的流量及组成项目组分02C3C03C04iC合计hkg /86.6846.680.000.00133.36%Wt65.0035.000.000.00100.00hkmol/2.8891.1110.000.004.00馏出液%mol72.22527.7750.000.00100.00hkg /0.0953682.6951014.9743.884741.64%Wt0.00276.66721.4060.925100.00hkmol/0.00387.68223.0680.757111.51釜液%mol0.00378.63120.6870.67

30、9100.00第第 2.2 节节 脱乙烷塔工艺条件的确定脱乙烷塔工艺条件的确定2.2.1 操作压力的确定操作压力的确定参照锦州石化公司丙烯精制装置的操作条件,脱乙烷塔回流罐压力选取为2.9MPa（绝）。因为脱乙烷塔塔顶产品中有乙烷，乙烷以不凝汽的方式排出，故脱乙烷塔顶的冷凝器为分凝器。分凝器起到一块理论板的作用。塔顶冷凝器采用水作冷却剂。脱乙烷塔的塔顶出料形式见下图：北京化工大学毕业设计 (论文)11 DLV 1RReVL DiiiDyLxVy11 iiDixky1 整理后得： (23) ekeyyiDii11并检验 11iy符号说明： 第一板上升的蒸汽量 V图图 2121 脱乙烷塔塔顶出料形

31、式脱乙烷塔塔顶出料形式第一板上升蒸汽的摩尔组成 iy1回到第一板的液体量（回流量）L回到第一板液体的摩尔组成ix塔顶产品采出量D塔顶产品的摩尔组成Diy塔顶汽相的液化率e根据经验数据取回流比30R计算列表如下（k 值数据自参考文献【3】）查得表表 2424 脱烷塔顶回流罐温度核算脱烷塔顶回流罐温度核算设299 . 2TMPaP设309 . 2TMPaP设319 . 2TMPaP组分Diykiy1kiy1kiy1iDiikyx 102C0.722251.400.52261.420.51551.440.50870.50163C0.277750.530.51610.540.50670.550.497

32、70.5050合计1.0001.03871.02221.00641.0066将塔顶汽相组成和回流液组成归一化后的结果列表如下北京化工大学毕业设计 (论文)122525 脱乙烷塔塔顶蒸气和回流液组成脱乙烷塔塔顶蒸气和回流液组成塔顶汽相组成回流液组成组分原汽相组成iy1iy1原液相组成ix1ix102C0.50870.50550.50160.49833C0.49770.49450.50500.5017合计1.00641.00001.00661.0000当脱乙烷塔塔顶回流罐温度为时，塔顶的汽相组成之和，3010064. 11iy故脱乙烷塔塔顶回流罐温度为。30由于循环水的温度一般在左右，与回流罐温度

33、差别比较小，故应该选择新20鲜水来进行冷却，其温度一般在左右。15设塔顶到回流罐的压力差为，则塔顶压力；塔顶到塔釜压MPa1 . 0MPaP0 . 3顶力降为 0.1MPa，则塔釜压力；因为脱乙烷塔的进料口靠近塔顶，故设进MPaP1 . 3底料压力。MPaP02. 3进2.2.2 回流温度和塔顶温度的确定回流温度和塔顶温度的确定回流液温度即为分凝器的冷凝温度，T30回塔顶温度的计算塔顶为饱和汽相，故应采用露点方程计算塔顶温度。 (24)iiikyx 1ix计算结果列表如下(k 值数据参考文献【3】)查得表表 2626 脱乙烷塔塔顶温度核算脱乙烷塔塔顶温度核算设420 . 3TMPaP设410

34、. 3TMPaP设440 . 3TMPaP组分iy1ikiiikyx11ikiiikyx1102C0.50551.660.30451.680.2974北京化工大学毕业设计 (论文)133C0.49450.670.73810.700.7064合计1.00001.04261.0038当塔顶温度为时，故塔顶温度为。4410038. 11ix442.2.3 塔底温度的计算塔底温度的计算塔底为饱和液相，故应采用泡点方程计算塔底温度。 (25)iiixky 1iy计算结果列表如下表表 2727 脱乙烷塔塔底温度核算脱乙烷塔塔底温度核算设701 . 3TMPaP设721 . 3TMPaP组分ixikiiix

35、ky ikiiixky 02C0.000032.270.00012.320.00013C0.786311.030.80991.060.833503C0.206870.930.19240.960.198604iC0.006790.440.00300.450.0031合计1.00001.00541.0353当塔底温度为时，组成之和，故塔底温度为。7010054. 1iy702.2.4 进料温度的计算进料温度的计算乙烷塔采用饱和液相进料，故应采用泡点方程计算塔底温度。 iiixky 1iy计算结果列表如下表表 2828 脱乙烷塔进料温度核算脱乙烷塔进料温度核算北京化工大学毕业设计 (论文)14设66

36、02. 3TMPaP设6902. 3TMPaP组分Fixikiiixky ikiiixky 02C0.025042.220.05562.270.05633C0.768711.000.76871.020.784103C0.199700.890.17770920.183704iC0.006550.430.00280.440.0029合计1.00001.00481.0275当进料温度为时，组成之和，故进料温度为。6610048. 1iy662.2.5 脱乙烷塔操作条件汇总脱乙烷塔操作条件汇总表表 2929 脱乙烷塔操作条件汇总脱乙烷塔操作条件汇总项目塔顶进料塔釜回流）压力（MPa3.03.023.1

37、2.9温度（）44667030第第 2.3 节节 脱乙烷塔塔板数的计算脱乙烷塔塔板数的计算2.3.1 脱乙烷塔最小回流比的计算脱乙烷塔最小回流比的计算采用 underwood 法计算最小回流比 (26)niijFiijqx1 (27)niijDiijxR1min符号说明组分 在进料中的分数Fixi北京化工大学毕业设计 (论文)15组分 对基准组分的相对挥发度（取塔顶、塔釜条件下的平均值）ijij原料的液化分率（饱和液相进料）q1q方程 A 的根，且kilj塔顶产品的组成Dix最小回流比minR平均相对挥发度计算列表如下表表 210210 脱乙烷塔物料相对挥发度脱乙烷塔物料相对挥发度组分02C3

38、C03C04iCik1.700.700.630.25440 . 3TMPaPijD2.431.000.900.36ik2.271.030.930.44701 . 3TMPaPijW2.201.000.900.43ijWijDij2.311.000.900.39值的计算列表如下表表 211211 脱乙烷塔物料的脱乙烷塔物料的值值22. 2设23. 2设24. 2设组分FixihihFiihxihFiihxihFiihx02C0.025042.310.82630.74160.64273C0.768711.000.61990.62500.630103C0.199700.900.13410.13510

39、.136204iC0.006550.390.00140.00140.00141.00000.7090.01990.1250北京化工大学毕业设计 (论文)16因为，所以；当时，1qniijFiijqx0123. 2niijFiijx00199. 0故取。23. 2将带入到方程中，23. 2niijDiijxR1min计算过程如下minR表表 212212 脱乙烷塔的最小理论板数脱乙烷塔的最小理论板数组分ihDixDiihxihihDiihx02C2.310.722251.66840.0820.8553C1.0000.277750.277751.230.22620.629所以629.191629.

40、20minR2.3.2 脱乙烷塔最少理论板数的计算脱乙烷塔最少理论板数的计算最少理论板数采用芬斯克方程： (28)29.1331. 2lg00003. 078631. 027775. 072225. 0lglglgminlhWlhDhlxxxxN理论板数的计算应用吉利兰图，采用简捷法计算理论板数。335. 0130629.19301minRRR查吉利兰图36. 01minNNN(吉利兰图在参考文献【2】)则33.21N2.3.3 脱乙烷塔实际板数及进料位置的确定脱乙烷塔实际板数及进料位置的确定全塔效率（或称总板效率）简单地反映了整个塔内所有塔板的平均效率。北京化工大学毕业设计 (论文)17全塔

41、效率 (29)%100TTNNE (210)245. 0)(49. 0lcpTE (211)liilx符号说明全塔平均板效率TE塔顶和塔底几何平均温度下轻关键组分对重关键组分的相对挥发度cp塔顶和塔底平均温度下进料液相平均黏度，厘泊l 组分在平均温度下的液体黏度，厘泊lii进料液体中 组分的分子分数ixi脱乙烷塔塔顶、塔底几何平均温度为 5 .557044T查参考文献【3】,得乙烷的气体粘度；查参考文献【3】,得丙烷和异丁烷的液体粘度；查参考文献【3】,得丙烯的液体粘度。 表表 213213 脱乙烷塔物料的粘度脱乙烷塔物料的粘度乙烷的粘度用乙烷在同温度下的气体粘度代替。，考虑到安全等其它因素，

42、取，7558. 0)07409. 031. 2(49. 0245. 0TE55. 0TE 实际塔板数。3978.3855. 033.21TN进料位置的计算 (212)39nmNT (213)0933. 027775. 000003. 002504. 076871. 000. 451.111206. 02206. 02hDlWlFhFxxxxDWnm精馏段： ，提馏段：3m36n 组分02C3C03C04iC合计Fix0.025040.768710.199700.006551.0000）（5 .55,TcpLi0.01030.0750.07750.107LiFix0.000260.057650.

43、015480.000700.07409北京化工大学毕业设计 (论文)18进料口取两个，分别是由上向下数的第 3 块和第 5 块板上。第第 2.4 节节 脱乙烷塔的热量衡算脱乙烷塔的热量衡算2.4.1 脱乙烷塔再沸器热负荷的计算脱乙烷塔再沸器热负荷的计算选图 2.2 红色框作为计算再沸器热负荷的范围：热量衡算式为： (214)0QQQQQQWVRBFRFWVBQQQQQQ0再沸器的热负荷BQ进料带入的热量FQ塔顶蒸汽带出的热量VQ回流液带入的热量RQ釜液带出的热量WQ向环境散失的热量（取再沸器带入热量的 10）0Q基准状态：选饱和液体，即在此温度下饱和液体的焓1290129H北京化工大学毕业设计

44、 (论文)19图图 2222 脱乙烷塔热量衡算示意图脱乙烷塔热量衡算示意图(1)的计算FQ进料状态为饱和液体，进料温度为，进料压力为，进料量为66MPa02. 3。hkg /4875乙烷、丙烯、丙烷、异丁烷的热焓值由参考文献【3】查得。表表 214214 脱乙烷塔物料的热焓脱乙烷塔物料的热焓组 分tWXi%)()/(kgkcalHiiiHX02C1.781903.3823C76.510781.85503C20.8211423.734804iC0.901010.909合 计100109.8808 (215)hkcalHXFQiiF/103567. 58808.10948755(2)的计算VQ物料

45、为饱和气体，温度为，压力为，；44MPa0 . 330R物料量为； hkgDRV/16.413436.133) 130() 1(乙烷的、丙烷的气态热焓值由参考文献【3】查得。表表 215215 脱乙烷塔物料的气态热焓脱乙烷塔物料的气态热焓组 分%)(tiWX)/(kgkcalHiiiHX02C65177115.053C3516357.05合 计100.00172.1 (216)hkcalHXVQiiV/101149. 71 .17216.41345(3)的计算WQ物料为饱和液体，温度为，压力为，物料量为70MPa1 . 3hkg /64.4741乙烷、丙烯、丙烷、异丁烷的热焓值由参考文献【3】

46、查得。北京化工大学毕业设计 (论文)20表表 216216 脱乙烷塔物料的热焓脱乙烷塔物料的热焓组 分%)(tiWX)/(kgkcalHiiiHX02C0.0021880.003763C77.66711186.2103703C21.40611725.0450204iC0.9251040.962合 计100.00112.22115 (217)hkcalHXWQiiW/103211. 522115.11264.47415(4)的计算RQ物料为饱和液体，温度为，压力为，；30MPa9 . 230R物料量为 。hkgDRL/8 .400036.13330) 1(乙烷、丙烯的热焓值由参考文献【3】查得。

47、表表 217217 脱乙烷塔物料的热焓脱乙烷塔物料的热焓组 分%)(tiWX)/(kgkcalHiiiHX02C41.5016869.723C58.508247.97合 计100.00117.69 (218)hkcalHXRQiiR/107085. 469.1178 .40005 取的。OQBQ%10 RFWVBQQQQQ9 . 0则再沸器的热负荷：hkJhkcalQB/109238. 9/103708. 2552.4.2 脱乙烷塔冷凝器热负荷的计算脱乙烷塔冷凝器热负荷的计算选图 2.2 兰色框作为计算冷凝器热负荷的范围：热量衡算式为： (219)DRcVQQQQ冷凝器的热负荷cQ塔顶蒸气带入

48、兰色范围的热量VQ回流液带出兰色框的热量RQ北京化工大学毕业设计 (论文)21塔顶产品带出兰色框的热量DQ基准状态：选饱和液体，即在此温度下饱和液体的焓1290129H(1) 的计算DQ物料为饱和液体，温度为，压力为，物料量为。30MPa9 . 2hkg /36.133表表 218218 脱乙烷塔物料的热焓脱乙烷塔物料的热焓组 分tWXi%)()/(kgkcalHiiiHX02C65.00168109.23C35.008228.7合 计100.00137.9 (220)hkcalHXDQiiD/10839. 19 .13736.1334脱乙烷塔冷凝器的热负荷：hkJhkcalQQQQDRVC/

49、103031. 9/102225. 255北京化工大学毕业设计 (论文)22第第 3 章章 丙烯精制塔的设计丙烯精制塔的设计第第 3.1 节节 丙烯精制塔的物料衡算丙烯精制塔的物料衡算根据产品质量指标，对丙烯塔塔进行清晰分割的物料衡算。脱乙烷塔底的物料全部进入丙烯塔；丙烯为轻关键组分，丙烷为重关键组分；根据工艺指标假定丙烯在塔底产品中的含量为；丙烷在塔顶产品中）（Wt%00. 1的含量为。）（Wt%60. 0按清晰分割物料衡算过程列入下表表表 3131 丙烯精制塔物料衡算丙烯精制塔物料衡算组分进料塔顶产品塔底产品02C0.0950.09503C3682.695W01. 0695.3682W01

50、. 003C1014.97D006. 0D006. 097.101404iC43.88043.88合计4741.64WD01. 0006. 079.3682WD01. 0006. 085.1058DW 64.4741 WDD01. 0006. 072.3682解方程组的结果为 hkgD/49.3694hkgW/15.1047综合以上结果,丙烯塔物料衡算结果列表如下:表表 3232 丙烯精制塔物料衡算结果丙烯精制塔物料衡算结果项目组分02C3C03C04iC合计hkg /0.0953682.6951014.9743.884741.64%Wt0.00277.66721.4060.925100.00

51、进料hkmol/0.00387.68223.0680.757111.51北京化工大学毕业设计 (论文)23%mol0.00378.63120.6870.679100.00hkg /0.0953672.22822.1670.003694.496%Wt0.00399.3970.6000.00100.00hkmol/0.00387.4340.5040.0087.94馏出液%mol0.00399.4250.5720.00100.00hkg /0.0010.47992.8043.881047.15%Wt0.001.0094.814.19100.00hkmol/0.000.24922.5640.75723

52、.57釜液%mol0.001.05695.7323.212100.00由此可见：丙烯塔物料衡算结果满足工艺要求。第第 3.2 节节 丙烯塔工艺条件的确定丙烯塔工艺条件的确定3.2.1 丙烯塔的操作压力丙烯塔的操作压力塔顶采用水作冷却剂，设水温为，冷凝器冷凝液的出口温度比水温高，2515则回流罐中冷凝液的温度为。40丙烯塔顶的冷凝器为全凝器，采用泡点方程计算回流罐的压力。 (31)iiixky 1iy计算过程及结果列表如下表表 3333 丙烯塔操作压力核算丙烯塔操作压力核算MPaPT0 . 240设MPaPT85. 140设分Diyikiiixky ikiiixky 02C0.000032.24

53、0.000072.500.000083C0.994250.900.894831.000.99425北京化工大学毕业设计 (论文)2403C0.005720.780.004460.880.00503合计1.00000.899360.99936当回流罐压力为时，平衡汽相组成之和，故回流罐MPa85. 1199936. 01iy压力为。MPa85. 1设塔顶到回流罐的压力差为，则塔顶压力；塔顶到塔釜压MPa1 . 0MPaP95. 1顶力降为，则塔釜压力；进料口压力取塔顶压力和塔釜压力的MPa1 . 0MPaP05. 2底平均值，故设进料压力。MPaP0 . 2进3.2.2 丙烯塔的回流温度丙烯塔的

54、回流温度回流液温度即为全凝器的冷凝温度，。T40回3.2.3 丙烯塔顶的温度丙烯塔顶的温度塔顶为饱和汽相，故应采用露点方程计算塔顶温度。 (32)iiikyx 1ix丙烯塔顶的温度计算结果列表如下表表 3434 丙烯塔顶温度核算丙烯塔顶温度核算设4695. 1TMPaP设4495. 1TMPaP组分Liyikiiikyx11ikiiikyx1102C0.000032.500.000012.430.000013C0.994251.040.956011.000.9942503C0.005720.910.006290.870.00657合计1.00000.962311.00083当塔顶温度为时，平衡

55、液相组成之和，故塔顶温度为44100083. 11ix。44北京化工大学毕业设计 (论文)253.2.4 丙烯塔底的温度丙烯塔底的温度塔底为饱和液相，故应采用泡点方程计算塔底温度。iiixky 1iy丙烯塔底的温度计算结果列表如下表表 3535 丙烯塔底温度核算丙烯塔底温度核算设5205. 2TMPaP设5405. 2TMPaP组分Wixikiiixky ikiiixky 3C0.010561.100.01161.140.012003C0.957320.980.93821.020.976504iC0.032120.420.01350.430.0138合计1.00000.96331.0023当塔

56、底温度为时，组成之和，故塔底温度为。5410023. 1iy543.2.5 丙烯塔的进料温度丙烯塔的进料温度乙烷塔底的饱和液体靠自压进入丙烯塔，故丙烯塔的进料状态为饱和液体，进料温度采用泡点方程计算。iiixky 1iy丙烯塔的进料温度计算结果列表如下表表 3636 丙烯塔进料温度核算丙烯塔进料温度核算设440 . 2TMPaP设470 . 2TMPaP组分Fixikiiixky ikiiixky 02C0.000032.350.00072.450.00073C0.804760.970.762721.030.80990北京化工大学毕业设计 (论文)2603C0.18880.850.175840

57、.900.1861804iC0.006410.370.002510.390.00265合计1.00000.941140.99880当进料温度为时，组成之和，故丙烯塔进料温度为。47199880. 0iy473.2.6 丙烯塔操作条件汇总丙烯塔操作条件汇总表表 3737 丙烯塔顶温度核算操作条件汇总丙烯塔顶温度核算操作条件汇总项目塔顶进料塔釜回流）压力（MPa1.952.02.051.85温度（）44475440第第 3.3 节节 丙烯塔塔板数的计算丙烯塔塔板数的计算3.3.1 丙烯塔的最小回流比丙烯塔的最小回流比采用 underwood 法计算最小回流比 (33)niijFiijqx1 (34

58、)niijDiijxR1min符号说明同脱乙烷塔计算平均相对挥发度计算列表如下：表表 3838 丙烯塔物料的平均相对挥发度丙烯塔物料的平均相对挥发度组分02C3C03C04iCik2.431.000.870.384495. 1TMPaPijD2.791.151.000.445405. 2TMPaPik2.621.141.020.43北京化工大学毕业设计 (论文)27ijW2.571.121.0000.42ijWijDij2.681.1351.0000.43值的计算列表如下表表 3939 丙烯塔物料的丙烯塔物料的值值03. 1设027. 1设0254. 1设组分FixihihFiihxihFii

59、hxihFiihx02C0.000032.680.000050.000050.000053C0.786311.1358.49968.26358.142803C0.206871.0006.89577.66208.144604iC0.006790.430.00490.00490.00491.00001.59900.5966-0.0065因为，所以；当时，1qniijFiijqx010254. 1，故取。niijFiijx00065. 00254. 1将带入到方程中，计算过程列入下表：0254. 1niijDiijxR1minminR表表 310310 丙烯塔的最小理论塔板数丙烯塔的最小理论塔板数组

60、分ihDixDiihxihihDiihx02C2.680.000030.000081.65460.000053C1.1350.994251.128470.109610.296303C1.0000.005720.005720.02540.22521.000010.07115所以07115. 9107115.10minR北京化工大学毕业设计 (论文)283.3.2 丙烯塔最少理论板数的计算丙烯塔最少理论板数的计算最少理论板数采用芬斯克方程： (35)32.76135. 1lg01056. 095732. 000572. 099425. 0lglglgminlhWlhDhlxxxxN3.3.3 丙烯

61、塔理论板数的计算丙烯塔理论板数的计算应用吉利兰图，采用简捷法计算理论板数。表表 311311 丙烯塔的回流比与理论塔板数丙烯塔的回流比与理论塔板数R1minRRR1minNNNN13.00.2810.40128.513.50.3050.38124.314.00.3290.36120.314.50.3500.35118.415.00.3710.34116.615.50.3900.33114.916.00.4080.32113.116.50.4250.31111.517.00.4400.30109.8比较 N、R 值，当回流比增加、理论塔板数变化较小时，基建费与操作费之和最小，所以取，则。0 .1

62、4R3 .120N3.3.4 丙烯塔实际板数及进料位置的确定丙烯塔实际板数及进料位置的确定全塔效率 (36)%100TTNNE (37)245. 0)(49. 0lcpTE (38) liilx丙烯塔平均温度495444T北京化工大学毕业设计 (论文)29由参考文献【3】得乙烷的气体粘度；丙烷和异丁烷、丙烯的液体粘度。表表 3312 丙烯塔物料的粘度丙烯塔物料的粘度组分02C3C03C04iC合计Fix0.000030.786310.206870.006791.0000）（2 .48TLi0.00550.0760.0850.122LiFix1.6510-75.97610-21.75810-28

63、.28410-47.74210-2乙烷的粘度用乙烷在同温度下的气体粘度代替。，考虑到安全等其它因素，取，8891. 0)07742. 0135. 1 (49. 0245. 0TE72. 0TE 实际塔板数。1701 .16772. 03 .120TN进料位置的计算 (39)170nmNT (310)7455. 00572. 001056. 078631. 020687. 094.8757.23206. 02206. 02hDlWlFhFxxxxDWnm精馏段： ，提馏段：73m97n 进料口取三个，分别是由上向下数的第 72、74、76 块塔板上。第第 3.4 节节 丙烯塔的热量衡算丙烯塔的热

64、量衡算3.4.1 丙烯塔底再沸器的热负荷丙烯塔底再沸器的热负荷选图 3.1 红色框作为计算再沸器热负荷的范围：热量衡算式为： (311)0QQQQQQWVRBFRFWVBQQQQQQ0再沸器的热负荷BQ进料带入的热量FQ塔顶蒸气带出的热量VQ北京化工大学毕业设计 (论文)30回流液带入的热量RQ釜液液带出的热量WQ向环境散失的热量（取再沸器带入热量的 10）0Q基准状态：选129饱和液体，即在此温度下饱和液体的焓0129H图图 3131 丙烯塔热量衡算示意图丙烯塔热量衡算示意图(1)的计算FQ脱乙烷塔底的物料直接进入丙烯塔，进料状态为饱和液体由于管线散热,温度由下降到,故丙烯塔进料温度为，进料

65、压力为，进料量为704747MPa0 . 2。hkg /64.4741表表 313313 丙烯塔物料的热焓丙烯塔物料的热焓组 分tWXi%)()/(kgkcalHiiiHX02C0.0021850.00373C77.6679372.230303C21.4069921.1919北京化工大学毕业设计 (论文)3104iC0.925890.8233合 计100.0094.2492hkcalHXFQiiF/104690. 42492.9464.47415(2)的计算VQ物料为饱和气体，温度为，压力为，； 44MPa95. 115R物料量为hkgDRV/35.5541749.3694) 114() 1(

66、表表 314314 丙烯塔物料的热焓丙烯塔物料的热焓组 分%)(tiWX)/(kgkcalHiiiHX02C0.0031840.00553C99.397163162.017103C0.601691.014合计100.00163.0366hkcalHXVQiiV/1003506. 90366.16335.554176(3)的计算WQ物料为饱和液体，温度为，压力为，物料量为。54MPa05. 2hkg /15.1047表表 315315 丙烯塔物料的热焓丙烯塔物料的热焓组 分tWXi%)()/(kgkcalHiiiHX3C1.00980.9803C94.8110599.550504iC4.19933.8976合 计100.00104.4272hkcalHXWQiiW/100935. 14272.10415.10475(4)的计算RQ物料为饱和液体，温度为，压力为，； 40MPa8 . 114R物料量为hkgRDL/86.5172249.369414表表 316316 丙烯塔物料的热焓丙烯塔物料的热焓北京化工大学毕业设计 (论文)32组 分%)(tiWX)/(kgkcalHiiiHX02C0