甲醇制烯烴回收工段工藝設(shè)計(jì)

1、化工綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)題目：甲醇制烯烴回收工段工藝設(shè)計(jì)2、設(shè)計(jì)基本條件：（1）裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模；（2）裝置年運(yùn)行方式及運(yùn)行時(shí)間；（3）預(yù)處理工藝要求及工藝設(shè)計(jì)條件；（4）反應(yīng)工段工藝設(shè)計(jì)條件；（5）分離、純化工段工藝設(shè)計(jì)條件；（6）三廢處理工藝設(shè)計(jì)要求條件等。3、設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）進(jìn)行裝置工藝過程分析，確定生產(chǎn)工序內(nèi)容，選擇、確定相關(guān)單元設(shè)備；（2）進(jìn)行單元設(shè)備流程化，闡述具體選擇理由；（3）確定關(guān)鍵工藝要求的控制方案；（4）在確定流程基礎(chǔ)上，對(duì)單元設(shè)備進(jìn)行粗略衡算，進(jìn)行定型、定尺寸（可以使用過程模擬軟件進(jìn)行）；（5）撰寫設(shè)計(jì)說明書（word文檔上機(jī)打印）；（6）使用AutoCAD繪制帶控制

2、點(diǎn)的工藝流程圖、設(shè)備平面布置圖、車間局部剖視圖（A3圖紙，尺寸420mm×297mm）各1張。4、參考文獻(xiàn)：列出全部參考文獻(xiàn)、并在文中引用位置注明文獻(xiàn)出處。摘要乙烯、丙烯等低碳烯烴是重要的基本化工原料，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展對(duì)低碳烯烴的需求日漸攀升，供需矛盾也將日益突出。迄今為止，制取乙烯、丙烯等低碳烯烴的重要途徑，仍然是通過石腦油、輕柴油（均來自石油）的催化裂化、裂解制取，作為乙烯生產(chǎn)原料的石腦油、輕柴油等原料資源，面臨著越來越嚴(yán)重的短缺局面。另外，近年來我國原油進(jìn)口量已占加工總量的一半左右，以乙烯、丙烯為原料的聚烯烴產(chǎn)品仍將維持相當(dāng)高的進(jìn)口比例。因此，發(fā)

3、展非石油資源來制取低碳烯烴的技術(shù)日益引起人們的重視。甲醇制乙烯、丙烯技術(shù)以煤或天然氣合成的甲醇為原料，生產(chǎn)低碳烯烴，是發(fā)展非石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯等產(chǎn)品的核心技術(shù)。我國是一個(gè)富煤缺氣的國家，采用天然氣制烯烴勢(shì)必會(huì)受到資源上的限制。因此，以煤為原料，走煤-甲醇-烯烴-聚烯烴工藝路線符合國家能源政策需要，是非油基烯烴的主流路線。關(guān)鍵詞：甲醇；乙烯；丙烯目錄第一章 原料產(chǎn)品路線31.1 生產(chǎn)原料要求31.2甲醇質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3第二章 工藝流程設(shè)計(jì)62.1工藝流程設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容62.2 工藝路線選擇62.2.1 選擇原則62.3 工藝流程設(shè)計(jì)方法72.4工藝簡(jiǎn)介82.5設(shè)計(jì)流程的工藝條件82.6工藝概述92

4、.7工藝流程說明9第三章 輕烯烴回收工藝流程說明103.1輕烯烴回收的過程103.2簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)113.2.1.壓力控制113.2.2.液位控制123.2.3溫度控制13流量控制13第四章 物料衡算和熱量衡算144.1 概述144.2 物料衡算的基本步驟144.2.1 脫C2塔的物料衡算144.2.2脫C3塔的物料衡算154.2.3 脫C4塔的物料衡算164.2.4 C2分離塔的物料衡算174.2.5 C3分離塔的物料衡算174.3 能量衡算184.3.1 化工生產(chǎn)過程的實(shí)質(zhì)184.3.2 熱量衡算的一般步驟184.3.3 脫C2塔的能量衡算184.3.4 脫C3塔的能量衡算194.3.5脫C

5、4塔的能量衡算194.3.6 C2分離塔的能量衡算204.3.7 C3分離塔的能量衡算21第五章 車間布置及管道布置225.1車間布置225.2車間布置原則22參考文獻(xiàn)24第一章 原料產(chǎn)品路線1.1 生產(chǎn)原料要求生產(chǎn)乙烯丙烯的主要原料為甲醇，輔助材料為催化劑。1.2甲醇質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)用甲醇的要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存和安全等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于以煤、天然氣、輕油、重油為原料合成的工業(yè)用甲醇。分子式：相對(duì)分子質(zhì)量：32.042（按2007年國際相對(duì)原子質(zhì)量）2 規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

6、GB 190危險(xiǎn)貨物包裝標(biāo)志GB/T 601 化學(xué)試劑 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備GB/T 603 化學(xué)試劑 試驗(yàn)方法中所用制劑及制品的制備（GB/T 603-2002，ISO 6353-1:1982，NEQ)GB/T 3143 液體化學(xué)產(chǎn)品顏色測(cè)定法（Hazen 單位-鉑-鈷色號(hào)）GB/T 4472 化工產(chǎn)品中密度、相對(duì)密度測(cè)定通則GB/T 6283 化工產(chǎn)品中水分含量的測(cè)定 卡爾費(fèi)休法（通用方法）（GB/T 6283-2008，ISO 760:1978，NEQ)GB/T 6324.1 有機(jī)化工產(chǎn)品試驗(yàn)方法 第1部分：液體有機(jī)化工產(chǎn)品水混溶性試驗(yàn)GB/T 6324.2 有機(jī)化工產(chǎn)品試驗(yàn)方法 第2部分

7、：揮發(fā)性有機(jī)液體水溶上蒸發(fā)后干殘?jiān)鼫y(cè)定GB/T6324.3-×××× 有機(jī)化工產(chǎn)品試驗(yàn)方法 第3部分：有機(jī)化工產(chǎn)品還原高錳酸鉀物質(zhì)的測(cè)定方法GB/T 6324.5-2008 有機(jī)化工產(chǎn)品試驗(yàn)方法 第5部分：有機(jī)化工產(chǎn)品中羰基化合物含量的測(cè)定GB/T 6678 化工產(chǎn)品采樣總則GB/T 6680 液體化工產(chǎn)品采樣通則GB/T 6682 分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法（GB/T 6682-2008，ISO 3696:1987，MOD)GB/T 7534 工業(yè)用揮發(fā)性有機(jī)液體 沸程的測(cè)定（GB/T 7534-2004，ISO 4626:1980，MOD)GB/T

8、 8170 數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T 9722 化學(xué)試劑 氣相色譜發(fā)通則3 要求3.1 性狀：無色透明液體，無異臭味、無可見雜質(zhì)。3.2 工業(yè)用甲醇應(yīng)符合表1所示的技術(shù)要求。工業(yè)甲醇技術(shù)指標(biāo)項(xiàng) 目指 標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品色度(鉑鈷)，號(hào) 510密度(20)，g/cm30.7910.7920.7910.793溫度范圍(0，101325Pa)，沸程(包括64.6±0.1)， 64.065.50.81.01.5高錳酸鉀試驗(yàn)，min 503020水溶性試驗(yàn)澄清-水分含量， 0.010.15-酸度(以HCOOH計(jì))， 0.001 50.003 00.0050或堿度(以NH3計(jì)

9、)， 0.000 20.000 80.00015羰基化合物含量(以CH2O計(jì))， 0.0020.0050.010蒸發(fā)殘?jiān)浚?0.0010.0030.005第二章 工藝流程設(shè)計(jì)2.1工藝流程設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容工藝流程設(shè)計(jì)是生產(chǎn)方法確定后后進(jìn)行的工作。工藝流程設(shè)計(jì)與依此而確定的車間布置是決定整個(gè)車間基本面貌的關(guān)鍵性步驟，對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)和管道設(shè)計(jì)等單項(xiàng)設(shè)計(jì)也起著決定作用。工藝流程設(shè)計(jì)的任務(wù)包括兩部分。（1）確定一下各項(xiàng)內(nèi)容：確定采用多少生產(chǎn)過程（或工序）來構(gòu)成由原料制的產(chǎn)品的全過程，以及每個(gè)過程之間如何聯(lián)系；確定每個(gè)生產(chǎn)過程的具體任務(wù)，即物料通過該生產(chǎn)過程發(fā)生什么物理變化、化學(xué)變化和能量變化;確定由什么

10、設(shè)備來完成每一個(gè)生產(chǎn)過程及各設(shè)備的操作條件；確定控制方案，選用合適的控制儀表；確定“三廢治理和綜合利用方案；確定安全生產(chǎn)措施，例如設(shè)置安全閥、阻火器、事故儲(chǔ)槽，危險(xiǎn)狀態(tài)下發(fā)出信號(hào)或自動(dòng)開啟空閥、或自動(dòng)停車連鎖等。（2）在工藝流程設(shè)計(jì)的不同階段，繪制不同的工藝流程圖。2.2 工藝路線選擇1 選擇原則（1） 先進(jìn)性工藝路線的先進(jìn)性體現(xiàn)在兩方面，即技術(shù)上先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上的合理，兩者缺一不可。技術(shù)上的先進(jìn)是指項(xiàng)目建設(shè)投資后，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)量、運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性及安全性等既先進(jìn)又符合國家標(biāo)準(zhǔn)；經(jīng)濟(jì)上合理指生產(chǎn)的產(chǎn)品具有經(jīng)濟(jì)效益或社會(huì)效益。在設(shè)計(jì)中，既不能片面地考慮技術(shù)上的先進(jìn)而忽視經(jīng)濟(jì)合理的一面，也不能片

11、面地只求經(jīng)濟(jì)上的合理而忽視技術(shù)上是否先進(jìn)。一條工藝路線是否先進(jìn)，應(yīng)具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：是否符合國家有關(guān)的政策及法規(guī)；生產(chǎn)能力的大小；原、輔材料和水、電、汽等公用工程的單耗；產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣；勞動(dòng)生產(chǎn)率高低；建廠時(shí)的投資、占地面積、產(chǎn)品成本以及投資回收期等；“三廢”治理；安全生產(chǎn)。 環(huán)境保護(hù)是建設(shè)化工廠必須重點(diǎn)審查的一項(xiàng)內(nèi)容，化工廠容易產(chǎn)生“三廢”，新建工廠的排放物必須達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)境保護(hù)法的規(guī)定。安全生產(chǎn)是化工廠生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容?；瘜W(xué)工業(yè)是一個(gè)易發(fā)生火災(zāi)和爆炸的作業(yè)，因此從技術(shù)路線上、設(shè)備上、管理上對(duì)安全予以保證。嚴(yán)格制定規(guī)章制度、對(duì)工作人員進(jìn)行安全培訓(xùn)是安全生產(chǎn)的重要措施。

12、（2）可靠性所謂工藝路線的可靠性，是指所選擇地技術(shù)路線的成熟程度，只有具備工業(yè)化生產(chǎn)的工藝技術(shù)路線才能稱得上成熟的工藝技術(shù)路線。工廠設(shè)計(jì)工作的最終產(chǎn)品是擬建項(xiàng)目的藍(lán)圖，直接影響未來工廠的產(chǎn)量、質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、成本、利潤(rùn)。工廠設(shè)計(jì)必須可靠，在流程設(shè)計(jì)中對(duì)于尚在試驗(yàn)階段的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料，應(yīng)采取積極而慎重的態(tài)度。防止只考慮一面，而忽視不成熟、不穩(wěn)妥的一面。另外，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中的工藝流程的改革也應(yīng)采取積極而又慎重的態(tài)度，不能有僥幸的心理。以往設(shè)計(jì)中這種失敗的教訓(xùn)是不少的。(3)結(jié)合國情，因地制宜工藝流程路線的選擇。從技術(shù)角度上，應(yīng)盡量采用新工藝、新技術(shù)，吸收國外的先進(jìn)生產(chǎn)裝置和專門技

13、術(shù)，但是具體選定一條工藝路線時(shí)，還要結(jié)合我國的國情和建廠所在地的具體條件。這方面雖然考慮的問題很多，但必須花時(shí)間和精力，科學(xué)、嚴(yán)肅、認(rèn)真的去考慮。2.3 工藝流程設(shè)計(jì)方法(1)以反應(yīng)過程為中心：根據(jù)反應(yīng)過程的特點(diǎn)、產(chǎn)品要求、物料特性、基本工藝條件來決定反應(yīng)器類型及決定采用連續(xù)操作，還是間歇操作。(2)考慮原料預(yù)處理過程：在主反應(yīng)裝置已經(jīng)確定之后，根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，必須對(duì)原料提出要求，如純度、溫度、壓力及加料方式等。(3)產(chǎn)物的后處理過程：根據(jù)反應(yīng)原料的特性和產(chǎn)品的質(zhì)量要求，以及反應(yīng)過程的特點(diǎn)，產(chǎn)物的分離。(4)產(chǎn)品的后處理：經(jīng)過前述分離、凈化后達(dá)到合格的目的產(chǎn)品，有些是下一工序的原料，可加工為其他

14、產(chǎn)品；有些可以直接作為商品，往往還須進(jìn)行后處理工作，如篩選、包裝、灌裝、計(jì)量、儲(chǔ)存、輸送等過程。(5)未反應(yīng)原料的循環(huán)或利用，以及副產(chǎn)物的處理：由于反應(yīng)并不完全，剩余組分在產(chǎn)物處理中被分離出來，一般應(yīng)循環(huán)回到反應(yīng)設(shè)備中繼續(xù)參與反應(yīng)。有些生產(chǎn)中未反應(yīng)的原料氣，也可以引出加工成其他副產(chǎn)物；或者在反應(yīng)器中因副反應(yīng)而產(chǎn)生的副產(chǎn)物，也要在產(chǎn)物的后處理中被分離出來。(6)確定“三廢”排出物的處理措施：在生產(chǎn)過程中，不得不排放的各種廢氣、廢渣和廢液，在現(xiàn)有條件下，盡量綜合利用，變廢為寶，加以回收。無法回收的排放要達(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn)。(7)確定公用工程的配套措施：在生產(chǎn)工藝流程中必須使用的工藝用水、蒸汽、壓縮空氣

15、、氮?dú)獾?，以及冷凍、真空都是工藝中要考慮的配套設(shè)施。（8）確定操作條件和控制方案：這些條件包括整個(gè)流程中各個(gè)單元設(shè)備的物料流量、組成、溫度、壓力等，并且提出控制方案以確保生產(chǎn)能穩(wěn)定地生產(chǎn)合格產(chǎn)品來。（9）制定切實(shí)可靠地安全生產(chǎn)措施：在工藝設(shè)計(jì)中要考慮到開停車、長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)和檢修過程中可能存在的各種不安全因素。（10）保溫、防腐的設(shè)計(jì)：這是在工藝設(shè)計(jì)中的最后一項(xiàng)工作，也是施工安裝時(shí)最后一道工序。流程中的管道和設(shè)別，根據(jù)介質(zhì)的溫度、特性和狀態(tài)，以及周圍環(huán)境狀況決定管道和設(shè)備是否需要保溫和防腐。2.4工藝簡(jiǎn)介乙烯、丙烯是重要的基礎(chǔ)有機(jī)化工原料。目前均產(chǎn)自石油路線，由于石油資源緊缺，已經(jīng)嚴(yán)重影響到下游的化

16、工產(chǎn)業(yè)。我國的煤炭資源相對(duì)豐富，保有儲(chǔ)量超過1萬億t，利用豐富的煤炭替代石油是一條適合我國國情的化工產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展道路，是國家能源安全的一個(gè)重大戰(zhàn)略課題。煤制烯烴技術(shù)是以煤炭為原料，經(jīng)煤氣化、合成氣制甲醇、甲醇制烯烴等工藝過程代替過去只能以石油為原料的烯烴及下游產(chǎn)品的煤炭清潔利用技術(shù)。甲醇制烯烴是煤制烯烴工藝路線的核心技術(shù)，是將甲醇轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯的工藝。2.5設(shè)計(jì)流程的工藝條件1 反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)中低碳烯烴的選擇性、甲醇的轉(zhuǎn)化率和積碳生成速率有著最顯著的影響。較高的反應(yīng)溫度有利于產(chǎn)物中乙烯/丙烯值的提高。但在反應(yīng)溫度高于723K時(shí)，催化劑的積碳速率加速，同時(shí)產(chǎn)物中的烷烴含量也開始變得顯著

17、，最佳的MTO反應(yīng)溫度是450-500,此外，從機(jī)理角度出發(fā)，在較低的溫度下（T523K），主要發(fā)生甲醇脫水至DME的反應(yīng)；而在過高的溫度下（T723K）,氫轉(zhuǎn)移等副反應(yīng)開始變得顯著。2 原料空速原料空速對(duì)產(chǎn)物中的低碳烯烴分布的影響遠(yuǎn)不如溫度顯著，這與平行反應(yīng)機(jī)理相符，但過低和過高的原料空速都會(huì)降低產(chǎn)物中的低碳烯烴收率。此外，較高的空速會(huì)加快催化劑表面的積碳生成速率，導(dǎo)致催化劑失活加快，這與研究反應(yīng)的積碳和失活現(xiàn)象的結(jié)果相一致。3 反應(yīng)壓力改變反應(yīng)壓力可以改變反應(yīng)途徑中烯烴生成和芳構(gòu)化反應(yīng)速率。對(duì)于這種連串反應(yīng)，降低壓力有助于降低2反應(yīng)的偶聯(lián)度，而升高壓力則有利于芳烴和積碳的生成。因此通常選擇

18、常壓作為反應(yīng)的最佳條件。4 稀釋劑在反應(yīng)原料中加入稀釋劑，可以起到降低甲醇分壓的作用，從而有助于低碳烯烴的生成。在反應(yīng)中通常采用惰性氣體和水蒸氣作為稀釋劑。水蒸汽的引入出了降低甲醇的分壓之外，換可以起到有效延緩催化劑積碳和失活的效果。原因可能是水分子可以與積碳前驅(qū)體在催化劑表面產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附。并且可以將催化劑表面的L酸位轉(zhuǎn)化為B酸位。但是水蒸氣的引入對(duì)反應(yīng)也有不利的影響，會(huì)使分子篩在惡劣的水環(huán)境下產(chǎn)生物化性質(zhì)的改變，從而導(dǎo)致催化劑的不可逆失活。由于反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生水蒸氣，綜合各方面因素，選擇純的甲醇進(jìn)料，提高產(chǎn)率。綜上本設(shè)計(jì)的主要操作條件在高選擇性催化劑上，發(fā)生兩個(gè)主反應(yīng)：2CH3OHC2H4+2H

19、2O  H=-11.72kJ/mol 3CH3OHC3H6+3H2O  H=-30.98kJ/mol 反應(yīng)溫度：460 反應(yīng)壓力：0.1MPa(0.10.3MPa)再生溫度：600-700 再生壓力：0.10.3MPa催化劑：SAPO-34 原料：AA級(jí)甲醇（99.9%）反應(yīng)器類型：流化床反應(yīng)器2.6工藝概述工藝由甲醇轉(zhuǎn)化烯烴單元和輕烯烴回收單元組成，在甲醇轉(zhuǎn)化單元中通過流化床反應(yīng)器將甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴，再進(jìn)入烯烴回收單元中將輕烯烴回收，得到主產(chǎn)品乙烯、丙烯，副產(chǎn)品為丁烯、C5以上組分和燃料氣。2.7工藝流程說明甲醇轉(zhuǎn)化烯烴單元和輕烯烴回收工藝是將甲醇轉(zhuǎn)化為

20、輕烯烴（主要是乙烯丙烯）的氣相流化床催化工藝。由進(jìn)料汽化和產(chǎn)品急冷區(qū)，反應(yīng)/再生區(qū)，蒸汽發(fā)生區(qū)，燃燒空氣區(qū)和廢棄區(qū)幾部分組成。第三章 輕烯烴回收工藝流程說明3.1輕烯烴回收的過程進(jìn)入輕烯烴回收單元（LORP）的原料是來自單元的氣相。LORP單元的目的是壓縮，冷凝，分離和凈化有價(jià)值的輕烯烴產(chǎn)品（通常指乙烯和丙烯）。LORP單元由以下幾部分組成：壓縮，二甲醚回收，水洗，堿洗，干燥，乙炔變換，分餾，丙烯冷卻和一個(gè)氧化物回收單元（ORU）。（1）壓縮區(qū)壓縮區(qū)由產(chǎn)品壓縮機(jī)，級(jí)間吸入罐和級(jí)間冷卻器組成。在接近周圍環(huán)境溫度、壓力下，氣體物流送入LORP單元的壓縮部分。為了回收烯烴產(chǎn)品，首先將操作壓力提高到能

21、濃縮和通過分餾來分離的壓力等級(jí)水平是非常必要的。產(chǎn)品壓縮機(jī)是多級(jí)離心壓縮機(jī)。壓縮機(jī)的級(jí)間流在級(jí)間冷卻器和級(jí)間吸入罐冷卻和閃蒸。由水和溶解的輕烴組成的級(jí)間冷凝物計(jì)量后通過級(jí)間罐回到上一級(jí)吸入罐。純冷凝物被泵回到單元。（2） 二甲醚回收區(qū)來自于最后一級(jí)壓縮機(jī)冷卻器的流出物送入二甲醚汽提負(fù)荷罐。在這里液態(tài)烴和水相是同時(shí)存在的。在二甲醚汽提負(fù)荷罐中兩液相從烴類氣相中分離出來。二甲醚在兩相態(tài)中都存在。二甲醚如返回單元反應(yīng)器可轉(zhuǎn)化為有價(jià)值烯烴。因此將二甲醚從輕烴中回收。液態(tài)烴被泵送到二甲醚汽提塔。二甲醚從液態(tài)烴中汽提出來并回到壓縮機(jī)最后一級(jí)的級(jí)間冷卻器。二甲醚汽提塔的純塔底物冷卻到環(huán)境溫度后送入水洗區(qū)。出

22、二甲醚汽提負(fù)荷罐的氣相去氧化物吸收塔。在氧化物吸收塔中來自于單元的水用于吸收產(chǎn)品氣相中的二甲醚。帶有二甲醚的水回到單元。（3）水洗區(qū)二甲醚回收以后，氣相和液態(tài)的烴中還含有殘留的甲醇。用水來回收這些物流中的甲醇。吸收水在LORP單元和單元的洗滌水汽提塔間循環(huán)。的液態(tài)烴產(chǎn)品在水洗塔中洗滌。甲醇被吸收后，液體送入LORP單元的分餾區(qū)。的氣相產(chǎn)品送入堿洗區(qū)。來自于水洗塔和氧化物吸收塔的富甲醇水回到單元。在洗滌水汽提塔中甲醇從廢水中汽提出來循環(huán)回反應(yīng)器。（4） 堿洗區(qū)氣相產(chǎn)品中的二氧化碳產(chǎn)物在堿洗塔中脫除。堿洗塔有三股堿液回流和一股水回流來脫除殘余的堿。堿洗區(qū)包括補(bǔ)充堿和水的中間罐和注入泵。廢堿脫氣后送

23、出界區(qū)處理。二氧化碳脫除后，氣相產(chǎn)品被冷卻然后送入干燥區(qū)。（5） 干燥區(qū)氣體產(chǎn)物需干燥處理，為下游的低溫工段做準(zhǔn)備。干燥區(qū)由兩個(gè)產(chǎn)品干燥器和再生設(shè)備組成。干燥器用分子篩脫水。來自于LORP單元的輕質(zhì)氣體用于再生干燥劑。再生設(shè)備由再生加熱器，再生冷卻器和再生分離罐組成。脫水后，再生的氣體混入燃料氣系統(tǒng)。干燥后的反應(yīng)氣送入分餾區(qū)的脫乙烷塔。脫乙烷塔的塔頂氣壓縮后送入乙炔轉(zhuǎn)換區(qū)。（6） 乙炔轉(zhuǎn)換區(qū)脫乙烷塔頂氣中包含和更輕的物料。物流中的副產(chǎn)物乙炔被選擇加氫轉(zhuǎn)換為乙烯。乙炔轉(zhuǎn)化是氣相催化工藝。這個(gè)區(qū)由兩個(gè)乙炔轉(zhuǎn)換塔和一個(gè)防護(hù)床組成。進(jìn)料加熱器包括在內(nèi)，用來調(diào)整反應(yīng)的選擇性。下游防護(hù)床從轉(zhuǎn)換塔流出物中脫

24、除痕跡的副產(chǎn)物。防護(hù)床與MTO的產(chǎn)品干燥器共用同一干燥氣再生系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換塔的氣相再生設(shè)備包括在此區(qū)中。乙炔轉(zhuǎn)換區(qū)的物流冷卻后送入脫乙烷塔頂冷凝器。（7） 分餾區(qū)分餾區(qū)由脫乙烷塔，脫甲烷塔，分離塔，脫丙烷塔，分離塔和脫丁烷塔組成。在壓縮，氧化物回收，堿洗和干燥之后，MTO產(chǎn)品冷卻后進(jìn)入脫乙烷塔。脫乙烷塔頂產(chǎn)品是混合的組分。由丙烷和更重的烴類組成的脫乙烷塔底物送入脫丙烷塔。脫乙烷塔頂物壓縮后送入乙炔轉(zhuǎn)換單元。來自于脫乙烷塔接收器的凈氣相產(chǎn)品送入甲烷塔進(jìn)料冷凍器。脫甲烷塔從混合物流中脫除輕雜質(zhì)（包括甲烷，氫和惰性氣體）。脫甲烷塔頂物送去做燃料氣。脫甲烷塔底物送入分離塔。在分離塔中乙烯產(chǎn)品從乙烷中分離出

25、來。分離塔頂?shù)募兾镔|(zhì)送入乙烯儲(chǔ)罐。塔底物蒸發(fā)，加熱后并入燃料氣系統(tǒng)。脫乙烷塔塔底物流進(jìn)入脫丙烷塔。混合的組分在脫丙烷塔中與較重的以上物料分離。脫丙烷塔頂物送入氧化物回收單元（ORU）。采用液相吸收工藝脫除痕量的氧化物。ORU包括惰性氣體再生設(shè)備。脫丙烷塔塔頂物在ORU單元處理后，送入分離塔。脫丙烷塔底物送入脫丁烷塔。在分離塔中丙烯與丙烷分離。塔頂物泵送儲(chǔ)存。分離塔塔底飽和的丙烷產(chǎn)品汽化后混入燃料系統(tǒng)。脫丁烷塔（如果需要）從戊烷和更重的烴類中分離出丁烷。脫丁烷塔的進(jìn)料是脫丙烷塔底物和水洗塔產(chǎn)品的混合物。脫丁烷塔的塔頂和塔底產(chǎn)品送去儲(chǔ)存。（8） 丙烯制冷區(qū)LORP單元濃縮和分離輕烴需要在低溫、高壓

26、條件下操作。用丙烯產(chǎn)品做制冷劑。丙烯制冷區(qū)由多級(jí)離心式丙烯制冷壓縮機(jī)和一個(gè)丙烯緩沖罐組成。LORP單元中多個(gè)冷卻器，冷凝器和再沸器都是用丙烯做制冷劑。3.2簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)1.壓力控制對(duì)于絕大部分處理氣相系統(tǒng)的單元設(shè)備，如果其他工藝參數(shù)的變化有可能引起壓力變化著均需設(shè)置壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。用怎樣的方式調(diào)節(jié)壓力取決于過程特性2.液位控制（1）氣液兩相的界面控制 即液位或液面控制，通常有三種控制方案。用溢流保持液面恒定，見圖（a）用出料控制液面穩(wěn)定，見圖（b）大量的中間容器和緩沖罐，如精餾塔的回流釜和塔釜都采用這種方案。用進(jìn)料控制液面穩(wěn)定，見圖（c），這種方案適用于出料量要求穩(wěn)定，而進(jìn)料可以改變的情況，如進(jìn)

27、料緩沖罐。（2）兩個(gè)液相的界面控制 在化工生產(chǎn)中常見兩個(gè)液相，例如油相和水相同時(shí)存在，需控制界面的問題?？刂品椒ㄊ牵簩?duì)臥式容器，油相經(jīng)溢流擋板流入容器的另一側(cè)，再用泵輸出，水相用界面控制器控制界面輸出，見圖（a）對(duì)立式容器，水相經(jīng)溢流管流入容器的下部，再用泵抽出，油相根據(jù)界面控制器輸出，見圖（b）。（3）液面與其他工藝參數(shù)的交叉控制3溫度控制（1）熱交換器溫度控制 實(shí)質(zhì)上是傳熱量Q的控制。眾所周知，Q是傳熱面積F，傳熱溫差和傳熱系數(shù)K三者的乘積，傳熱系數(shù)K在正常的物流流量和溫度變化很少，因此能調(diào)節(jié)的只有傳熱溫差和傳熱面積。無相變換熱器 其物料出口溫度一般用改變冷（熱）介質(zhì)流量的方法來調(diào)節(jié)見圖（

28、a）。當(dāng)冷（熱）介質(zhì)的流量不能調(diào)節(jié)時(shí)用三通改變進(jìn)入換熱器的流量，見圖（b）或者改變物流本身的流量，見圖（c）（2）精餾塔的溫度控制 精餾塔的操作是否達(dá)到原定的分離要求本來應(yīng)該根據(jù)塔頂，塔底產(chǎn)品的組分分析決定，但是如果在線組分分析技術(shù)復(fù)雜，靠人工分析又不能即使得到控制所需的信息時(shí)，可以用溫度控制代替質(zhì)量控制，因?yàn)榫s塔內(nèi)的氣液相處于相平衡狀態(tài)，組成和溫度有對(duì)應(yīng)關(guān)系。4流量控制（1）簡(jiǎn)單流量控制 一個(gè)單元設(shè)備要操作穩(wěn)定必須保持物料的流量穩(wěn)定。當(dāng)流量調(diào)節(jié)閥安裝在泵出口時(shí)，流量控制方法和泵的形式有密切關(guān)系。（2）比例控制 有某些生產(chǎn)情況需要保持兩個(gè)流量之間的比例一定。（3）流量差值控制 有些工藝過程要

29、求流量的差值恒定。第四章 物料衡算和熱量衡算4.1 概述物料衡算和能量衡算是在工藝路線確定后，開始工藝流程的設(shè)計(jì)并繪制出工藝流程草圖后進(jìn)行的，該設(shè)計(jì)工作的開展意味著設(shè)計(jì)工作由定性階段轉(zhuǎn)入到定量階段。因此，在進(jìn)行計(jì)算之前，必須熟悉有關(guān)化工過程的基本原理、生產(chǎn)方法和工藝流程等，然后，才能以示意圖的形式表示出整個(gè)化工過程的主要設(shè)備及全部進(jìn)出物料，并選定所需的操作條件，在逐一進(jìn)行計(jì)算。4.2 物料衡算的基本步驟化工工藝流程是多種多樣的，物料衡算的具體內(nèi)容和計(jì)算方法可以有多種形式，有的計(jì)算過程十分簡(jiǎn)單，有的則十分復(fù)雜。為了有層次地、循序漸進(jìn)地解決問題，在進(jìn)行物料衡算時(shí)，必須遵循一定的設(shè)計(jì)規(guī)范，按一定的步

30、驟和順序進(jìn)行，才能不走或少走彎路，且能避免誤差，做到規(guī)范、迅速、準(zhǔn)確，不延誤設(shè)計(jì)工期。通常進(jìn)行的物料衡算按下述步驟進(jìn)行。 （1）畫出工藝流程示意圖（2）列出化學(xué)反應(yīng)方程式（3）確定計(jì)算任務(wù)（4）收集數(shù)據(jù)資料 a.生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時(shí)間（即年生產(chǎn)時(shí)數(shù)） b.有關(guān)的定額、收率、轉(zhuǎn)化率c.原料、輔助材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品的規(guī)格d與過程計(jì)算有關(guān)的物理化學(xué)常數(shù)（5）選擇計(jì)算基準(zhǔn)a.時(shí)間基準(zhǔn)b.質(zhì)量基準(zhǔn)c.體積基準(zhǔn)（6）建立物料平衡方程，展開計(jì)算（7）整理并校核計(jì)算結(jié)果（8）.繪制物料流程圖、填寫正式物料衡算表4.2.1 脫C2塔的物料衡算進(jìn)料塔底塔頂溫度（temperature）（）10073.76-16.1

31、8壓力（pressure）（Bar）27.0027.4027.10組分摩爾量（ComponentMoleFlow）（(kmol/h)1.970.001.970.930.640.290.190.190.000.030.000.030.010.000.010.050.040.000.000.000.000.020.020.00摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)3.190.892.30質(zhì)量流量（Mass Flow）(kg/h)109.1340.8168.31體積流量（Volume Flow）(cum/h)3.670.090.164.2.2脫C3塔的物料衡算液相進(jìn)料氣相溫度（tempera

32、ture）（）127.5790.0063.85壓力（pressure）（Bar）27.6027.4027.00組分摩爾量（ComponentMoleFlow）(kmol/h)0.00840.77840.77160.64169.779.140.0041.1541.151.951.950.00摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)181.451072.50891.05質(zhì)量流量（Mass Flow）(kg/h)10487.0548194.1937707.14體積流量（Volume Flow）(cum/h)24.971181.8488.054.2.3 脫C4塔的物料衡算液相進(jìn)料氣相溫度（tem

33、perature）（）127.5690.0063.85壓力（pressure）（Bar）27.6027.4027.00組分摩爾量（ComponentMoleFlow）(kmol/h)0.00840.77840.77160.66169.779.120.0041.1541.151.941.950.0218.8618.860.00摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)181.451072.50891.05質(zhì)量流量（Mass Flow）(kg/h)10487.0648194.1937707.13體積流量（Volume Flow）(cum/h)24.971181.8488.054.2.4 C2分

34、離塔的物料衡算進(jìn)料塔底塔頂溫度（temperature）（）25.00-1.24-15.97壓力（pressure）（Bar）28.0028.0828.00組分摩爾量（ComponentMoleFlow）(kmol/h)1786.643.111783.537.547.480.07摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)1794.1810.591783.59質(zhì)量流量（Mass Flow）(kg/h)50348.75312.1650036.59體積流量（Volume Flow）(cum/h)1588.440.79123.724.2.5 C3分離塔的物料衡算液相進(jìn)料氣相溫度（temperatu

35、re）（）63.0070.6561.23壓力（pressure）（Bar）27.0026.7026.00組分摩爾量（ComponentMoleFlow）（(kmol/h)840.774.08836.6941.1537.443.71摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)881.9241.52840.40質(zhì)量流量（Mass Flow）(kg/h)37194.571822.5235372.05體積流量（Volume Flow）(cum/h)86.774.5381.574.3 能量衡算4.3.1 化工生產(chǎn)過程的實(shí)質(zhì)化工生產(chǎn)過程的實(shí)質(zhì)是原料在嚴(yán)格控制的操作條件下（如流量、濃度、溫度、壓力等），經(jīng)

36、歷各種化學(xué)變化和物理變化，最終成為產(chǎn)品的過程。物料從一個(gè)體系進(jìn)入另一個(gè)體系，在發(fā)生質(zhì)量傳遞的同時(shí)也伴隨著能量的消耗、釋放和轉(zhuǎn)化。物料質(zhì)量變化的數(shù)量關(guān)系可從物料衡算中求得，能量的變化數(shù)量關(guān)系則可從能量衡算（根據(jù)能量守衡定律，利用能量傳遞和轉(zhuǎn)化的規(guī)則，用以確定能量比例和能量轉(zhuǎn)變的定量關(guān)系的過程稱為能量衡算）中求得。4.3.2 熱量衡算的一般步驟繪制以單位時(shí)間為基準(zhǔn)的物料流程圖，確定熱量平衡范圍。在物料流程圖上標(biāo)明已知溫度、壓力、相態(tài)等已知條件。選定計(jì)算基準(zhǔn)溫度。由于手冊(cè)、文獻(xiàn)上查到的熱力學(xué)數(shù)據(jù)大多是273K或298K的數(shù)據(jù)，故選此溫度為基準(zhǔn)溫度，計(jì)算比較方便，計(jì)算時(shí)相態(tài)的確定也是很重要的。根據(jù)物料

37、的變化和流向，列出熱量衡算式，然后用數(shù)學(xué)方法求解未知值。整理并校核計(jì)算結(jié)果，列出熱量平衡表。4.3.3 脫C2塔的能量衡算進(jìn)料塔底塔頂摩爾焓（Molar Enthalpy） ()39090040.00-1533940.0035450140.00質(zhì)量焓（Mass Enthalpy）（）1143110.00-33438.451194327.00 總焓值（Enthalpy Flow）（W）34650.52-379.0922663.10摩爾熵（Molar Entropy)( )-102828.70-215441.30-128309.30質(zhì)量熵（Mass Entropy）（）-3007.02-4696.

38、42-4322.784.3.4 脫C3塔的能量衡算液相進(jìn)料氣相摩爾焓（Molar Enthalpy） ()-4.183.311.61質(zhì)量焓（Mass Enthalpy）（）-72.3273.5538.14 總焓值（Enthalpy Flow）（）-0.763.541.44摩爾熵（Molar Entropy)( )-67.77-41.84-46.83質(zhì)量熵（Mass Entropy）（）-1.17-0.93-1.114.3.5脫C4塔的能量衡算進(jìn)料塔底塔頂摩爾焓（Molar Enthalpy） ()-4.183.311.61質(zhì)量焓（Mass Enthalpy）（）-72.2773.5538.13

39、總焓值（Enthalpy Flow）（）-0.763.541.44摩爾熵（Molar Entropy)( )-67.77-41.84-46.83質(zhì)量熵（Mass Entropy）（）-1.17-0.93-1.114.3.6 C2分離塔的能量衡算進(jìn)料塔底塔頂摩爾焓（Molar Enthalpy） ()12.40-12.7110.28質(zhì)量焓（Mass Enthalpy）（）442.05-431.10366.31 總焓值（Enthalpy Flow）（）22.26-0.3118.33摩爾熵（Molar Entropy)( )-19.42-46.69-28.04質(zhì)量熵（Mass Entropy）（）-

40、0.69-1.58-1.004.3.7 C3分離塔的能量衡算進(jìn)料塔頂塔底摩爾焓（Molar Enthalpy） ()1.62-23.602.80質(zhì)量焓（Mass Enthalpy）（）38.48-537.5966.53 總焓值（Enthalpy Flow）（）1.43-0.982.35摩爾熵（Molar Entropy)( )-46.81-71.46-46.08質(zhì)量熵（Mass Entropy）（）-1.11-1.63-1.09第五章 車間布置及管道布置5.1車間布置車間布置是設(shè)計(jì)工作中很重要的一環(huán)。車間布置的好壞直接關(guān)系到車間建成后是否符合工藝要求,能否有良好的操作條件，使生產(chǎn)正常、安全地運(yùn)

41、行，設(shè)備的維護(hù)檢修方便可行以及對(duì)建設(shè)投資、經(jīng)濟(jì)效益等都有著極大的影響。所以在進(jìn)行車間布置前必須充分掌握有關(guān)生產(chǎn)、安全、衛(wèi)生。設(shè)備裝置是石油化工廠生產(chǎn)的主體, 裝置內(nèi)介質(zhì)危險(xiǎn)性大, 操作條件苛刻, 影響因素復(fù)雜, 可能泄漏點(diǎn)多, 加之裝置內(nèi)單位面積資產(chǎn)密度高, 人員相對(duì)集中。裝置布置設(shè)計(jì)是裝置設(shè)計(jì)安全的重要組成部分。裝置布置設(shè)計(jì)安全的目的是合理、安全、經(jīng)濟(jì)地確立裝置界區(qū)內(nèi)設(shè)備和設(shè)施的位置, 確保工藝過程安全順利實(shí)施。操作、維修和消防作業(yè)有可接近性和可操作性, 萬一發(fā)生事故, 方便撲救并有利于減少資產(chǎn)損失和人員傷亡。要實(shí)現(xiàn)裝置布置設(shè)計(jì)安全, 務(wù)必使得每一個(gè)設(shè)備裝置滿足以下幾方面內(nèi)容：（1）滿足工藝設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)備布置的要求（2）嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)安全法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（3）考慮地區(qū)風(fēng)向和場(chǎng)地地質(zhì)條件的影響（4）控制設(shè)備高層布置的層數(shù)、利用裝置場(chǎng)地立體空間布置設(shè)備（5）道路和通道的設(shè)置,裝置道路的功能主要是供緊急救援車輛、機(jī)動(dòng)檢修設(shè)備通行和作為事故或分區(qū)檢修的隔離帶5.2車間布置原則車間布置，是在化工區(qū)總體布置的基礎(chǔ)上，根據(jù)工廠的性