年产6.8万吨异丙醇装置丙烯精制工段工艺设计 - -脱乙烷塔部分(2)

辽宁石油化工大学继续教育学院论文

年产9.8万吨异丙醇装置丙烯精制工段工艺设计

----脱乙烷塔部分

摘 要

丙烯是石油化工的基本原料之一，在原油加工中具有重要作用。由裂解气净化与分离工段的丙烯精馏塔分离出的丙烯除了用于生产聚丙烯外，还大量地作为生产丙烯腈，丁醇，辛醇，环氧丙烷，异丙醇等产品的主要原料。为了更好的提高生产能力，本着投资少，能耗低，效益高的想法，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%，按其各组分的沸点和相对挥发度的不同使各组分分离。采用简捷法初步算出了理论塔板数，利用恩

特伍德公式确定最小回流比，然后以简捷法的计算结果作为初值，应用Aspen Plus软件对丙烯精馏塔操作进行了稳态模拟，并以经济指标为目标函数，对操作条件进行了优化，得出了塔顶丙烯收率为99.6%的最佳塔板数、回流比以及进料位置（murphree板效率为60%）。接着进行全塔模拟，依然以塔顶丙烯收率为99.6%为标准，确定了各塔（乙烯塔、乙烷塔、丙烯塔、丙烷塔、甲烷塔）的塔板数、回流比及进料位置（murphree板效率为60%）等设计参数。之后改变整体模拟过程的进料组成（裂解气来源与模拟过程不同），即对进料组成进行微调后，可以测算整体装置弹性区间。用Aspen Plus软件进行模拟，结果发现本组整体装置模型结果的模拟结果与上一种进料组成相差不大。经软件模拟，当丙烯含量处于14-14.8%之间，乙烯含量处于28.3-28.7%之间的时候（油质介于轻柴油和抽余油之间）丙烯收率仍可以达到99.5%的水

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平，此为整体装置的操作弹性区间。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。

本设计采用多组分精馏，按挥发度递减流程方案，两塔流程设计即先经过脱乙烷塔塔顶分离出乙烷，再由丙烯塔精馏塔塔顶得到丙烯，其纯度为93.5%以上，丙烯作为产品出装置为生产异丙醇提供原料，塔底的丙烷可作为商品出售或作为烧火油。

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，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的合理性。

关键词：脱乙烷塔；丙烯精馏塔；物料衡算；热量衡算。

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Annual output of 98,000 tons refined isopropyl alcohol propylene Process Design Section --- Deethanizing

Tower

Abstract

Title I design production capacity is 98,000 tons annual output of isopropyl alcohol, started a period of 8,000 hours / year, material composition of ethane, propylene, propane, butane, propylene is 74.1% in material, boiling point of each component and its relative volatility differences of degree of separation of each component. The design uses a multi-component distillation, the process by decreasing volatility program, process design the two towers that is, first isolated by de-ethane ethane tower, tower distillation top separated from the ethane , top of the propylene tower geit that propylene, the purity of 93.5%, and propylene as the product of a device to provide raw materials production and isopropanol, the bottom of the propane can be sold as a commodity or as fires, oil.

In turn the design of the material balance, heat balance, the tower structure of the relevant process calculation, the calculation of heat transfer equipment and ancillary equipment selection, and the data were plotted according to the design automation flow, selection of equipment in accordance with terms of the main site practical, taking into account the requirements of process control and economic rationality.

Key words: de-ethane tower, propylene distillation column, material balance, heat balance.

III

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目 录

摘 要 ........................................................................... I Abstract ....................................................................... III 1 概述 .......................................................................... 1

1.1 丙烯的性质及用途 .......................................................... 1 1.2 丙烯的来源及丙烯生产在化工生产中的地位 .................................... 1 1.3 丙烯精制生产方法的确定 .................................................... 1 1.4 丙烯精制工艺流程的叙述 .................................................... 2 2 丙烯精制装置的物料衡算 ......................................................... 3

2.1 脱乙烷塔的物料衡算 ....................................................... 3

2.1.1 脱乙烷塔的进料量及进料组成 ..................................................................................... 3 2.1.2 脱乙烷塔塔顶及塔底的流量及组成 ............................................................................. 3 2.1.3 脱乙烷塔的物料平衡 ..................................................................................................... 5 2.2 丙烯塔的物料衡算 ......................................................... 5

2.2.1 丙烯塔的进料量及进料组成 ......................................................................................... 5 2.2.2 丙烯塔塔顶及塔底的流量及组成 ................................................................................. 6 2.2.3 丙烯塔的物料平衡 ......................................................................................................... 7

3 脱乙烷塔和丙烯塔精制工艺条件的确定 ............................................. 8

3.1脱乙烷工艺条件的确定 ...................................................... 8

3.1.1操作压力的确定 ................................................................................................................ 8 3.1.2 回流温度的确定 ............................................................................................................... 9 3.1.3塔顶温度的计算 ................................................................................................................ 9 3.1.4 塔底温度的计算 ............................................................................................................. 10 3.1.5 进料温度的计算 ............................................................................................................. 11 3.1.6 脱乙烷塔操作条件汇总 ................................................................................................. 11 3.2丙烯塔工艺条件的确定 ..................................................... 12

3.2.1 操作压力的确定 ............................................................................................................. 12 3.2.2 塔顶温度的计算 ............................................................................................................. 13 3.2.3 塔底温度的计算 ............................................................................................................. 13 3.2.4 进料温度的计算 ............................................................................................................. 13 3.2.5 丙烯塔操作条件汇总 ..................................................................................................... 14

4 脱乙烷塔和丙烯塔塔板数的确定 .................................................. 15

4.1 脱乙烷塔塔板数的计算 .................................................... 15

4.1.1 最小回流比的计算 ....................................................................................................... 15 4.1.2 最少理论塔板数的计算 ............................................................................................... 16 4.1.3 理论塔板数和实际回流比的确定 ............................................................................... 17 4.1.4 实际塔板数的确定 ....................................................................................................... 17 4.1.5 实际进料位置的确定 ................................................................................................... 18 4.1.6 脱乙烷塔塔板数计算结果汇总 ................................................................................... 19 4.2 丙烯塔塔板数的计算 ...................................................... 19

4.2.1 最小回流比的计算 ....................................................................................................... 19 4.2.2 最少理论塔板数的计算 ............................................................................................... 21

IV

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4.2.3 理论塔板数和实际回流比的确定 ............................................................................... 21 4.2.4 实际塔板数的确定 ....................................................................................................... 21 4.2.5 进料位置的确定 ........................................................................................................... 22 4.2.6 丙烯塔塔板数计算结果汇总 ....................................................................................... 23

5 热量衡算 ..................................................................... 24

5.1 脱乙烷塔热量衡算 ........................................................ 24

5.1.1 脱乙烷塔再沸器热负荷的计算 ..................................................................................... 24 5.1.2 脱乙烷塔冷凝器热负荷的计算 ..................................................................................... 26 5.2丙烯塔的热量衡算 ......................................................... 27

5.2.1再沸器热负荷的范围 ...................................................................................................... 28 5.2.2 丙烯塔冷凝器热负荷的计算 ......................................................................................... 29

结 论 ........................................................................... 1 参考文献 ......................................................................... 2 谢 辞 ............................................................................ 3

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