畢業(yè)設(shè)計（論文）-年產(chǎn)量為5.4萬噸丙烯的精餾工藝裝置設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書設(shè)計（論文）題目：年產(chǎn)5.4萬噸丙烯精餾塔的工藝設(shè)計1.設(shè)計（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)：通過本次畢業(yè)設(shè)計加深學(xué)生精餾過程的理解，提高綜合運用知識的能力；掌握本畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容、工程設(shè)計或撰寫論文的步驟和方法；提高制圖能力，學(xué)會應(yīng)用有關(guān)設(shè)計資料進(jìn)行設(shè)計計算和理論分析的方法，以提高學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力，逐步增強(qiáng)實際工程訓(xùn)練。撰寫設(shè)計說明書一份（不少于8000字）；繪制主要設(shè)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(nèi)容：1）設(shè)計方案的選擇及流程說明；2）物料衡算、熱量衡算；3）塔板數(shù)、塔徑計算；4）溢流裝置、塔盤設(shè)計；5）流體力學(xué)計算、塔板負(fù)荷性能圖；6）繪制帶控制點的工藝流程圖一張、主體設(shè)備裝配圖一張。7）完成設(shè)計說明書一份（不少于8000字）。3.設(shè)計條件1）設(shè)計原始數(shù)據(jù)見下表原始數(shù)據(jù)組成進(jìn)料組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）塔頂組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）塔釜組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）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(chǎn)能力54000t。目錄摘要.I第1章緒論.21.1丙烯的性質(zhì).21.1.1丙烯的物理性質(zhì).21.1.2丙烯的化學(xué)性質(zhì).21.2丙烯的發(fā)展前景.21.3丙烯的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展.31.3.1概況.31.3.2丙烯的來源.31.3.3丙烯的生產(chǎn)方法.31.3.4丙烯生產(chǎn)新技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)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(guān)鍵組分.52.2.2計算每小時塔頂產(chǎn)量.52.2.4物料衡算計算結(jié)果見表2.5.72.3塔溫的確定.72.3.1確定進(jìn)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(shù)及塔徑的計算.103.1塔板數(shù)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(shù).113.1.3塔板數(shù)和實際回流比的確定.113.2確定進(jìn)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(jìn)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(jié)構(gòu)尺寸確定.183.5.1塔板布置.183.5.2溢流堰及降液管設(shè)計計算.193.6塔高的計算.20第四章流體力學(xué)計算及塔板負(fù)荷性能圖.224.1水利學(xué)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(fù)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(fù)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(xiàn).34附錄.36西北大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）I年產(chǎn)5.4萬噸丙烯精餾裝置工藝設(shè)計摘要本設(shè)計任務(wù)為設(shè)計一個精餾塔來進(jìn)行丙烯丙烷混合物的分離，采用連續(xù)操作方式的浮閥精餾塔。原料為年產(chǎn)量54000噸的產(chǎn)品，其中丙烯的含量為92.75%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，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(shè)計中采用泡點進(jìn)料，操作壓力為1.74MPa(表壓)。將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點溫度后送入精餾塔內(nèi)，塔頂上升蒸汽采用全凝汽冷凝，全凝汽主要用于準(zhǔn)備控制回流比，冷凝器在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送入貯罐。浮閥塔的優(yōu)點是：生產(chǎn)能力大、操作彈性大、塔板效率高、氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小、塔的造價低。浮閥塔已成為國內(nèi)應(yīng)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(chǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計及冷制精餾裝置工藝流程圖，設(shè)備裝備圖和塔板負(fù)荷性能圖等。關(guān)鍵詞：丙烯，精餾塔，浮閥塔，霧沫夾帶量，開孔率西北大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）21緒論1.1丙烯的性質(zhì)1.1.1丙烯的物理性質(zhì)化學(xué)式C3H6,結(jié)構(gòu)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(jī)工業(yè)原料，丙烯是無色易燃?xì)怏w，帶有甜味，熔點為-185.20C,沸點為-47.40C；液態(tài)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(kuò)散到相對遠(yuǎn)的地方，遇火源會著火回燃，燃燒會產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳等氣體，不溶于水，溶于有機(jī)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(xué)性質(zhì)丙烯的化學(xué)性質(zhì)活潑，雙鍵上可以發(fā)生加成、聚合、氧化反應(yīng)。在與極性試劑加成時，主要得到符合馬爾可夫尼可夫規(guī)則的產(chǎn)物，如與硫酸加成，主要生成硫酸氫異丙酯，再經(jīng)水解生成異丙醇。丙烯與氯和水起加成反應(yīng)，生成1-氯-2-丙醇，再與堿反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷，它是生產(chǎn)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(fā)生傅氏反應(yīng)，生成異丙苯，它是合成苯酚和丙酮的原料。除了在雙鍵發(fā)生反應(yīng)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(fā)生鹵代和多種氧化反應(yīng)。與氯在高溫下發(fā)生-氫取代反應(yīng)，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(chǎn)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(jìn)行聚合，得到不同性質(zhì)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(fā)展前景丙烯用量最大的是生產(chǎn)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(huán)氧丙烷和丙二醇、環(huán)氧氯丙烷和合成甘油等。近年來，由于丙烯下游產(chǎn)品的快速發(fā)展，極大的促進(jìn)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(chǎn)裝置，同時煉廠生產(chǎn)能力還將繼續(xù)擴(kuò)大，這將增加丙烯的產(chǎn)出。預(yù)計2010年，乙烯聯(lián)產(chǎn)丙烯的生產(chǎn)能力將達(dá)到約722萬噸/年，丙烯總生產(chǎn)能力將達(dá)到1080萬噸/年。乙烯裝置聯(lián)產(chǎn)的丙烯占丙烯總供給的比例將進(jìn)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(dá)到5.8%，丙烯資源供應(yīng)略微緊張。到2010年，中國丙烯的表觀消費量西北大學(xué)?？飘厴I(yè)論文（設(shè)計）3將到達(dá)1049萬噸。從當(dāng)量需求來看，丙烯供需矛盾十分突出。到2010年，丙烯當(dāng)量需求的年均增長率將達(dá)到7.6%，超過丙烯生產(chǎn)能力的增長速度。到2010年，中國對丙烯的當(dāng)量需求將達(dá)到1905萬噸，供需缺口將達(dá)到825萬噸，屆時將還有大量丙烯衍生物進(jìn)口，中國丙烯開發(fā)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(yīng)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(chǎn)能力逐漸建立起來，市場供應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)技術(shù)進(jìn)展1.3.1概況丙烯是最早被采用的化工原料，也是生產(chǎn)石油化工產(chǎn)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(chǎn)品，如聚丙烯、環(huán)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(chǎn)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(tài)，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(chǎn)能近年來均以較高的增長率發(fā)展。隨著中國石油進(jìn)口量的迅速增長，必須考耗，應(yīng)更充分利用我國豐富的煤炭、天然氣資源，適度建設(shè)和發(fā)展MTO/MTP裝置，解決目前存在的丙烯供求關(guān)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(lián)產(chǎn)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(fā)的烯烴轉(zhuǎn)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(xiàn)有生產(chǎn)裝置多已采用國內(nèi)開發(fā)的增產(chǎn)丙烯技術(shù)，裝置開工率超過100%，在中國其他丙烯生產(chǎn)技術(shù)如丙烷脫氫、甲醇制烯烴技術(shù)、烯烴相互轉(zhuǎn)化、乙烯丁烯異位歧化技術(shù)等方面。近年來，中國丙烯工業(yè)都是以進(jìn)口為主，出口相對較少。1.3.3丙烯的生產(chǎn)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(jīng)過一系列的步驟，可以從它們中分離出丙烯，這是工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)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(qiáng)堿醇溶液（如濃的氧化鉀乙醇溶液）西北大學(xué)專科畢業(yè)論文（設(shè)計）4丙烯丙烷CW123進(jìn)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(chǎn)新技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前增產(chǎn)丙烯的新技術(shù)研究主要集中在四個方面。一是改進(jìn)FCC等煉油技術(shù)，挖掘現(xiàn)有裝置潛力，增產(chǎn)丙烯的FCC裝置升級技術(shù)；二是充分利用煉油及乙烯裂解副產(chǎn)品的C4-8等資源，轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯的低碳烯烴裂解技術(shù)、烯烴歧化技術(shù)；三是丙烷脫氫技術(shù)；四是以天然氣、煤等為原料，生產(chǎn)乙烯、丙烯的甲醇制烯烴技術(shù)等。2丙烯精餾塔的物料衡算及熱量衡算本設(shè)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(jìn)料，送入精餾塔內(nèi)。經(jīng)過反應(yīng)后塔頂氣體物料2經(jīng)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