年產(chǎn)20萬噸丙烯烴項(xiàng)目初步說明書

1、集團(tuán)年產(chǎn)20萬噸丙烯烴項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)說明書目 錄第一章總論01.1項(xiàng)目概況01.2設(shè)計(jì)依據(jù)01.3設(shè)計(jì)思想及原則01.4工藝特點(diǎn)11.5產(chǎn)品方案11.6輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用 2第二章廠址選擇32.1選擇原則32.2廠址選定42.3地理位置52.4原料和市場52.5自然概況7第三章工藝設(shè)計(jì)方案 93.1設(shè)計(jì)目標(biāo)93.1.1 概述9生產(chǎn)規(guī)模93.2工藝方案選擇9流程模擬說明9生產(chǎn)任務(wù)10合成工段的模擬103.3 Aspen Plus 11.1 流程模擬 12合成工段物料衡算 12預(yù)分離工段物料衡算 14分離工段物料衡算 16脫丙烷塔操作參數(shù)的優(yōu)化 19乙烯塔操作參數(shù)的優(yōu)化 27丙烯精餾塔操作參數(shù)的優(yōu)化

2、 31精餾工段各塔操作參數(shù)總結(jié) 363.4全流程模擬 36第四章自動控制及儀表 383.1設(shè)計(jì)依據(jù)383.2自動控制要求 383.3設(shè)備的自動控制39第五章供電與通信395.1設(shè)計(jì)說明39設(shè)計(jì)范圍39設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范 405.2供電電源415.3變電所和配電間 41高壓供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 425.3.2 總降壓變電所設(shè)計(jì)5.4 照明系統(tǒng) 5.5 接地防雷系統(tǒng) 5.5.1 接地系統(tǒng) 5.5.2 防雷保護(hù)系統(tǒng) 5.6 電信工程 第六章 供熱424343434446 476.1 概述 476.2 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 486.3 供熱方案 486.4 鍋爐給水系統(tǒng) 496.4.1 水質(zhì)要求 496.4.3 本分廠的鍋

3、爐給水系統(tǒng) 506.4.2 蒸汽冷凝水的處理方法 496.5 供熱系統(tǒng)配套設(shè)施 506.5.1 蒸汽管道 506.5.2 阻汽排水閥 516.5.3 汽 -水分離器 51第七章 環(huán)境保護(hù) 517.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 517.2 環(huán)保治理措施 527.2.1 廢氣 527.2.2 廢水 527.2.3 廢渣 537.2.4 噪聲 537.3 場內(nèi)綠化 53第一章 總論1.1 項(xiàng)目概況在我國目前的多煤貧油自然資源條件下， 減少烴原料化工對石油 資源的過度依賴， 是我國經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展所面臨的一項(xiàng)重要任 務(wù)。因此發(fā)展以煤、 氣資源為源頭的烴原料生產(chǎn)技術(shù)成為我國科技界 的一個熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。本項(xiàng)目的目標(biāo)是

4、為一石油化工綜合企業(yè)設(shè)計(jì)一座 C4 烴綜合利用 的分廠，要求采用來自醚化分廠的混合 C4 烴裂解生成以乙烯、丙烯 為主的產(chǎn)物， 并且考慮其余組分的利用的一個項(xiàng)目。 同時需要考慮盡 可能減少對自然環(huán)境的污染以及對污染的治理措施。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1、化工工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定（ 2001年06月01日國家 石油和化工工業(yè)局發(fā)布）及有關(guān)專業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)。2、國家經(jīng)濟(jì)、建筑等相關(guān)政策。3、2011年“三井化學(xué)杯”大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽指導(dǎo)書。1.3 設(shè)計(jì)思想及原則1、所選擇的工藝技術(shù)應(yīng)先進(jìn)、適用、可靠，保證項(xiàng)目投產(chǎn)后，能安 全、穩(wěn)定、長周期、連續(xù)運(yùn)行。2、所選擇的設(shè)備和材料必須可靠，且盡可能國產(chǎn)化。3

5、、充分依托現(xiàn)有社會公共設(shè)施，以降低投資，加快項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度,采取切實(shí)可行的措施節(jié)約用水。4、貫徹主體工程與環(huán)境保護(hù)、勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生、消防同時設(shè)計(jì)、同時建設(shè)、同時投產(chǎn)。5、消防、衛(wèi)生及安全設(shè)施的設(shè)置必須貫徹國家關(guān)于環(huán)境保護(hù)、勞動 安全的法規(guī)和要求，負(fù)荷石油化工行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。6、所選擇的產(chǎn)品方案和技術(shù)方案應(yīng)是優(yōu)化的方案，以最大程度減少 投資，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益和抗風(fēng)險能力?？茖W(xué)論證項(xiàng)目的技術(shù)可靠性、 項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)事求是的作出研究結(jié)論.1.4工藝特點(diǎn)本項(xiàng)目所采用的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)是：具有較高的丙烯收率，本工藝采用 專有的沸石催化劑和低磨損的固定床反應(yīng)器作為主要生產(chǎn)裝置，利用低結(jié)焦催化劑可以降低再生

6、循環(huán)次數(shù)，在反應(yīng)溫度下可以不連續(xù)再 生，更有利于節(jié)省成本。1.5產(chǎn)品方案本項(xiàng)目產(chǎn)品主要為聚合級乙烯單體和聚合級丙烯單體，在工藝裝置中 的副產(chǎn)品主要有丙烷等。項(xiàng)目產(chǎn)品產(chǎn)品純度產(chǎn)量（噸/年）主產(chǎn)品乙烯99.9%（w%）7.4萬丙烯99.6%（ w%）20.6 萬副產(chǎn)品丙烷97.5（w%）1.8萬1.6輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用在本設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了以下輔助設(shè)計(jì)工具軟件：用Aspen Plus 11.1進(jìn)行流程模擬和工藝優(yōu)化；用 Aspen Energy Analizer V7.3-aspenONE進(jìn)行熱能集成優(yōu)化;用Auto-CAD 2007進(jìn)行制圖；用Autodesk 3dsMax Design2010制作

7、三維廠區(qū)效果圖第二章 廠址選擇廠址選擇是化工裝置建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié)， 也是一項(xiàng)政策性、技 術(shù)性很強(qiáng)的工作。 廠址選擇對工廠的建設(shè)進(jìn)度、 投資數(shù)量、經(jīng)濟(jì)效益、 環(huán)境保護(hù)及社會效益等方面都有重大影響。 由于只有廠址選擇確定之 后，才能估算其建設(shè)投資額和投產(chǎn)后的生產(chǎn)成本， 才能對經(jīng)濟(jì)效益、 環(huán)境影響、社會效益進(jìn)行分析評估， 判斷項(xiàng)目的可行性， 因此廠址選 擇工作是可行性研究的一部分。需要考慮原料、能源、水源、運(yùn)輸和 環(huán)境等方面的條件。2.1 選擇原則1) 原料和市場 廠址應(yīng)靠近各種原料產(chǎn)地和銷售市場。2) 能源 化工廠需要大量的動力和蒸汽，應(yīng)靠近燃料的供應(yīng)點(diǎn)。3) 氣候 化工廠的建廠地點(diǎn)應(yīng)該溫度適宜

8、，濕度適中。4) 運(yùn)輸條件 盡量考慮鐵路樞紐以及利用河流、 運(yùn)河、湖泊或海洋進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?可能性，公路運(yùn)輸可用作鐵路和水路的補(bǔ)充。5) 供水 化工廠使用大量的水，用于產(chǎn)生蒸汽、冷卻、洗滌，有時還用做原料。因此，廠址必須靠近水量充足和水質(zhì)良好的水源。6) 對環(huán)境的影響應(yīng)得到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的認(rèn)可，以便于妥善處理廢物。7) 協(xié)作條件選擇在貯運(yùn)、機(jī)修、公用工程(電力、蒸汽)和生活設(shè)施等方 面具有良好協(xié)作條件的地區(qū)。8) 災(zāi)害及其他避免低于洪水水位或在采取措施后仍不能確保不受水淹的地段， 以及地震、泥石流、滑坡、有開采價值的礦藏、文物保護(hù)等地區(qū)。2.2 廠址選定本項(xiàng)目廠址選在蘭州市西固區(qū)， 以蘭州石油化工公

9、司和蘭州煉油 廠為依托。 從而開發(fā)西北潛在價值資源。 滿足西北地區(qū)乙丙烯煉油以 及其他化工產(chǎn)品的合成作為原料。 西固區(qū)是蘭州市下轄的一個區(qū)， 總 面積 385平方公里，總?cè)丝?33.6萬，距蘭州市中心區(qū)約 20 公里，位 于黃河南岸，蘭州市的西面，是蘭州市的主要工業(yè)區(qū)，也是蘭州大氣 污染的主要污染源。 西固區(qū)的蘭州石化公司是使蘭州成為中國重要化 工基地的原因。 西固，位于蘭州市西大門，是甘肅省和蘭州市的核 心工業(yè)區(qū)、中國西部最大的石油化工基地，素以“西部石化明珠” 、 “石化工業(yè)搖籃”聞名遐邇。全區(qū)總面積 385平方公里，轄 2鎮(zhèn) 4鄉(xiāng) 41 個行政村、 9 個街道 78 個社區(qū)；總?cè)丝?33

10、 萬，其中城鎮(zhèn)人口 27 萬。以西固西路、西固中路、西固東路一線為界，以北為工業(yè)區(qū)，以 南為生活區(qū)。 2009 年，實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值 186.9億元，增長 12.32%； 完成固定資產(chǎn)投資84.04億元，增長27.18%;實(shí)現(xiàn)社會消費(fèi)品零售總 額56.91億元，增長23.24%;單位生產(chǎn)總值能耗下降 5.7%;完成一 般性財(cái)政收入3.24億元，增長30.66%;城鎮(zhèn)居民人均可支配收入、 農(nóng)民人均純收入分別達(dá)到13748元、6741元，增長13.65%、12.01%。2.3地理位置位于東經(jīng)103° 19至104° 41，北緯35° 38至36° 13之間。

11、東與七里河區(qū)接壤，西與紅古區(qū)交界，南與永靖縣為鄰，西北部與永登縣毗鄰。東北部以黃河為界與安寧區(qū)隔河相望。 距蘭州市政府 駐地約18公里，總面積383平方公里，是市西郊中心區(qū)2.4原料和市場(1) 原料來源 本項(xiàng)目所采用的原料為C4原料。經(jīng)HZSM-5分子篩催化裂化生產(chǎn)丙烯，以蘭州石油化工公司和蘭州煉油廠為依托。蘭州石化公司是集煉油、 化工和化肥生產(chǎn)為一體， 是中國西部地 區(qū)最大的石化企業(yè)。公司擁有原油一次加工能力 1050萬噸/年。并具 備相配套的二次加工能力，能生產(chǎn)汽油、柴油、煤油、潤滑油、催化 劑、合成橡膠等 400 余種石化產(chǎn)品， 是我國生產(chǎn)石化產(chǎn)品品種比較齊 全的企業(yè)之一。其石油產(chǎn)品、

12、合成樹脂、合成橡膠、催化劑等在國內(nèi) 外市場上享有良好的聲譽(yù)。 目前，蘭州石化公司是國內(nèi)三大催化裂化 催化劑生產(chǎn)基地之一。國家的西部大開發(fā)戰(zhàn)略， 給蘭州石化公司帶來了極大的發(fā)展 機(jī)遇。中國石油股份公司適時提出了在蘭州建設(shè)大型煉油化工基地的 戰(zhàn)略構(gòu)想，并把蘭州石化公司作為西部投資和發(fā)展的重點(diǎn)， 在“十五” 計(jì)劃以及 2015 年遠(yuǎn)景目標(biāo)中，作為四大煉油和化工生產(chǎn)基地之一進(jìn) 行規(guī)劃建設(shè)。（2）產(chǎn)品市場據(jù)中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)， 2008 年，我國乙烯產(chǎn)量為 1025 萬t，乙烯當(dāng)量進(jìn)口量近1000萬t,對外依存度接近50%。雖然中石 油獨(dú)山子、中石化鎮(zhèn)海、中石化天津等大型乙烯裝置將在 2009年

13、-2010 年陸續(xù)投產(chǎn), 但隨著石化行業(yè)的新一輪擴(kuò)能, 乙烯產(chǎn)量仍然無法滿足 下游市場的需求。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測, 2010 年,我國乙烯當(dāng)量需求量 約2484萬I，產(chǎn)量約1784萬t,供需缺口 700萬t。乙烯主要用于生 產(chǎn)聚乙烯。2006年，我國聚乙烯樹脂產(chǎn)能為 722. 5萬t,產(chǎn)量599 萬t，表觀消費(fèi)量約1083. 4萬t，進(jìn)口量達(dá)495萬t,進(jìn)口量占表觀 消費(fèi)量的比例為45. 7%。預(yù)計(jì)2010年，我國聚乙烯的產(chǎn)量約 950 萬t，需求量約1588萬t，供需缺口 638萬to同樣，國內(nèi)的丙烯產(chǎn)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求。近年來，由 于丙烯下游產(chǎn)品的快速發(fā)展，丙烯需求量增長迅速，從當(dāng)量需求

14、來看， 丙烯供需矛盾十分突出。預(yù)計(jì)到 2010年，我國對丙烯的當(dāng)量需求量 約1905萬t,產(chǎn)量約1315萬t，供需缺口約590萬to丙烯主要用于 生產(chǎn)聚丙烯。2006年，我國聚丙烯產(chǎn)能約 694萬t,產(chǎn)量約584. 2 萬t，分別比2005年增長了 12. 6%和11. 6%,進(jìn)口 294. 5萬t, 出口 2. 6萬t,表觀消費(fèi)量876萬t,進(jìn)口量占表觀消費(fèi)量的比例為 33. 3%。預(yù)計(jì)到2010年，我國聚丙烯產(chǎn)量約725萬t，表觀消費(fèi)量 約1212萬t,供需缺口約487萬to我國乙烯和丙烯的市場缺口較大，特別是近年來丙烯的需求 增長已超過乙烯。由于需求強(qiáng)勁，一般的石腦油蒸汽裂解和催化裂解

15、方法所得丙烯產(chǎn)品已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需求，因此人們紛紛研究開發(fā)增產(chǎn)丙烯的新技術(shù)，甲醇制丙烯技術(shù)就是其中之一。由此可見，乙 烯和丙烯的市場前景廣闊，特別是國內(nèi)的丙烯生產(chǎn)原料不足，市場需 求增長較快，更為市場所看好。2.5自然概況地形地貌南北環(huán)山，中間為黃河谷地。南北由高漸低向中部黃河盆地傾斜，形成山、臺、川三個階段，黃河由西向東橫貫全境。山區(qū) 可分為南北兩部分，平均海拔1800米。川區(qū)主要分布于黃河兩岸， 平均海拔1540米，地勢平坦。氣候?qū)贉貛О敫珊禋夂?，山區(qū)垂直性氣溫變化較顯著。年平均氣溫85C，最高36TC，最低23.4 C。年均降雨量 330毫米。無 霜期169天。年平均日照 2780小

16、時。資源區(qū)內(nèi)土地資源豐富，有耕地6.4萬畝，其中山塬地4.14萬畝，河谷川地1.26萬畝。有果園1.17萬畝。林地10.36萬畝，草地27.32 萬畝，水域2萬畝。未開發(fā)利用土地1.71萬畝，水能資源富集，黃河縱貫全境，年徑流量 3459億立方米。湟水在境內(nèi)流經(jīng)3公里匯入黃河，年徑流量 7億立方米。黃河干流第三章 工藝設(shè)計(jì)方案3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)3.1.1 概述本項(xiàng)目的目標(biāo)是為化工綜合企業(yè)一座混合 C4 綜合加工子系統(tǒng)分 廠。要求利用 C4 分廠的催化裂化生產(chǎn)制備以乙烯、 丙烯為主的烯烴， 并考慮C4+組份的綜合利用。盡量米取可行的措施減少系統(tǒng)對環(huán)境的 不利影響，并對排出的污染物提出合理的治理方案

17、。3.1.2 生產(chǎn)規(guī)模本設(shè)計(jì)擬建產(chǎn)量為 20萬噸/年的丙烯廠，同時年產(chǎn) 7.5 萬噸的高聚合度乙烯 產(chǎn)品，以滿足各個行業(yè)對其日益增長的需求。3.2 工藝方案選擇3.2.1 流程模擬說明在對整個工藝流程提出方案以后， 我們要做的就是通過計(jì)算得出 每一個設(shè)備、每一股物流的工藝參數(shù)。然而如果通過手算，這個工作 量是相當(dāng)大的，而且似乎并不可靠，于是，我們決定讓計(jì)算機(jī)來做這 一部分工作。我們選擇了當(dāng)前主流的化工模擬計(jì)算軟件 aspen plus 來模擬計(jì)算整個工藝過程。我們要模擬的是由富含烯烴的混合 C4烴催化裂解生產(chǎn)丙烯的整個工藝過程，實(shí)際生產(chǎn)中， 這是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程，但是由于條件限制，而且軟件有

18、其局限性， 這就要求我們不得不做出一些合理的假 設(shè)因?yàn)槲覀儽仨毷构ぷ鬟M(jìn)行下去， 這些假設(shè)將在后面的陳述中一一說 明。3.2.2 生產(chǎn)任務(wù)我們的目標(biāo)是年產(chǎn) 20 萬噸丙烯，并聯(lián)產(chǎn)乙烯和丙烷，在保證產(chǎn) 量和質(zhì)量的前提下，我們必須使產(chǎn)品的回收率達(dá)到97%以上。3.2.3 合成工段的模擬1、模擬說明及相關(guān)假設(shè)混合C4烯烴催化裂解反應(yīng)非常復(fù)雜，而且其反應(yīng)機(jī)理尚無定論， 我們無法得知其確切的反應(yīng)以及動力學(xué)數(shù)據(jù)。 于是，我們決定根據(jù)任 麗萍、趙國良、滕加偉、王仰東、謝在庫教授于 2007年發(fā)表的 La 修飾 ZSM - 5 分子篩催化劑用于烯烴催化裂解制丙烯一文中給出 的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過收率反應(yīng)器模擬計(jì)算，

19、我們又根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)及報道， 做出如下假設(shè)：O 1C5+烴以己烯為模型；異丁烯不參與裂解；O 2烷 烴的存在不影響裂解；O 3不生成丁烷；O 4正丁烯、順2 丁烯和反 2 丁烯裂解程度相同。2、合成工段工藝參數(shù)催化劑目前，在已經(jīng)工業(yè)化，或者即將工業(yè)化的技術(shù)中，其催化劑有以 下幾種，即：O ISuperflex工藝特制的流化床專用催化劑；O 2OCP 工藝固定床專用催化劑；O 3Propylur工藝固定床ZSM-5分子篩催化 劑；O 4Omega工藝固定床絕熱反應(yīng)器專用分子篩催化劑。Superflex工藝、OCP工藝、Propylur工藝、Omega工藝的關(guān)鍵 技術(shù)我們是無法得知的，綜合考慮，只有

20、選擇 ZSM-5 分子篩催化劑 才能使我們的工作進(jìn)行下去。溫度根據(jù)朱向?qū)W等于 2005 年發(fā)表的丁烯催化裂解制丙烯 / 乙烯反 應(yīng)的熱力學(xué)研究一文，我們得知反應(yīng)溫度在 550620C時烯烴具有 較高的轉(zhuǎn)化率，并且丙烯具有較高選擇性。操作壓力根據(jù)朱向?qū)W等于 2005 年發(fā)表的丁烯催化裂解制丙烯 / 乙烯反 應(yīng)的熱力學(xué)研究 一文， 當(dāng)壓力在 0.02-0.2 MPa 時,隨著壓力的升高， 丙烯的平衡濃度有所增長。水蒸氣用量 水蒸氣的作用主要是稀釋劑和清焦，可提高烯烴的轉(zhuǎn)化率，并 且延長設(shè)備壽命。但是過多使用水蒸氣又會造成生產(chǎn)成本急劇增加， 并且給后續(xù)工段的分離帶來困難，同樣根據(jù)丁烯催化裂解制丙烯

21、/ 乙烯反應(yīng)的熱力學(xué)研究一文，當(dāng)烴分壓在 0.1MPA 左右時即可使其 轉(zhuǎn)化率達(dá)到 40%以上。綜合考慮， 我們決定每小時通入 2500KG 水蒸 氣，其主要作用是清焦，兼顧稀釋劑的作用。反應(yīng)器我們已經(jīng)決定使用 ZSM-5 分子篩催化劑，參考 Propylur 工藝， 我們決定使用列管式固定床反應(yīng)器，管程填充催化劑，殼程通入加 熱介質(zhì)，維持反應(yīng)溫度?？账俣∠┐呋呀庵票?乙烯反應(yīng)的熱力學(xué)研究一文中指出， 適當(dāng)提咼進(jìn)料空速（1.88.8） h-1可提咼丙烯的選擇性。合成工段工藝參數(shù)初步確定之后我們又參考諸多文獻(xiàn)及工藝， 最終做出如下決定：表3-1催化劑溫度壓力水蒸氣用量反應(yīng)器空速HZSM-55

22、80 C0.13MPA2500KG/h固定床列管式反應(yīng)器（外熱式）3.3h-13.3 Aspen Plus 11.1流程模擬331合成工段物料衡算1、Aspen plus模擬合成工段示意圖如下2、物料衡算列表如下表3-2Stream IDFeedC1-outH1-outSteamM1-outH2-outRe-out溫度C)2534.9300101.9295580550壓力(bar)1.0131.31.31.0131.0131.0131.3氣相分率1111111摩爾流率(kmol/hr)1327.321327.321327.32138.7711466.0931466.0931753.797質(zhì)量流

23、率(kg/hr)750000750007500075000775007750077500MASS FLOW (kg/hr)C4H8-133450334503345033450334508690.641C4H8-5150150150150150150C4H8-27717.57715.57715.57717.57717.52004.156C4H8-318480184801848018480184804801.624C4H10-110402.510402.510402.510402.510402.510402.5C4H10-2480048004800480048004800C6H12-36913.1

24、45H2O2500250025002500C3H6-225725.96C2H49257.290C3H82254.675MASS FRACTIONC4H8-10.4460.4460.4460.4320.4320.112C4H8-50.0020.0020.020.0020.0020.002C4H8-20.1030.1030.1030.1000.1000.026C4H8-30.2460.2460.2460.2380.2380.062C4H10-10.1390.1390.1390.1340.1340.134C4H10-20.0640.0640.0640.0620.0620.062C6H12-30.08

25、9H2O10.0320.0320.032C3H6-20.332C2H40.119C3H80.029332預(yù)分離工段物料衡算1、Aspen plus模擬預(yù)分離工段流程圖如下:F1-OJT1MEAT3TEAT*H4-OJTK5ATSH5OUT 一> F2OUT1 -SEPSEFOUItHEATB M&-DUT ?_ F2-OUT2L<p-LQJSEP-OU T2甘 Fl-OJ I2 丄一 T5OUT2、物料衡算列表如下表3-3Stream IDH3-OUTH4-OUTF1-OUT1F1-OUT2C2-OUTH5-OUTH6-OUT溫度(C)30040404081.6255壓力(

26、bar)1.31.31.31.3333氣相分率10.9681010.9600.953摩爾流率(kmol/hr)1753.7971753.7971698.14655.5611698.1461698.1461698.146質(zhì)量流率(kg/hr)775007750076497.4331002.56776497.43376497.43376497.433MASS FLOW (kg/hr)C4H8-18690.6418690.6418690.641<0.0018690.6418690.6418690.641C4H8-5150150150TRACE150150150C4H8-22004.156200

27、4.1562004.156<0.0012004.1562004.1562004.156C4H8-34801.6244801.6244801.624<0.0014801.6244801.6244801.624C4H10-110402.510402.510402.5<0.00110402.510402.510402.5C4H10-2480048004800TRACE480048004800C6H12-36913.1456913.1456913.145TRACE6913.1456913.1456913.145H2O250025001497.4351002.561497.435149

28、7.4351497.435C3H6-225725.96725725.96725725.960.00125725.9625725.9625725.96C2H49257.7929257.2929257.2910.0019257.2919257.2919257.291C3H82254.6752254.6752254.675<0.0012254.6752254.6752254.675MASS FRACTIONC4H8-10.1120.1120.11433PPB0.1140.1140.114C4H8-50.0020.0020.002TRACE0.0020.0020.002C4H8-20.0260.

29、0260.02622PPB0.0260.0260.026C4H8-30.0620.0620.06332PPB0.0630.0630.063C4H10-10.1340.1340.13612PPB0.1360.1360.136C4H10-20.0620.0620.0632PPB0.0630.0630.063C6H12-30.0890.0890.090TRACE0.0900.0900.090H2O0.0320.0320.02010.0200.0200.020C3H6-20.3320.3320.336873PPB0.3360.3360.336C2H40.1190.1190.121907PPB0.121

30、0.1210.121C3H80.0290.0290.02921PPB0.0290.0290.029表3-4Stream IDF2-OUT1F2-OUT2SEP-OUT1SEP-OUT2Temperature(C)5555Pressure(bar)3333Vapor fraction1010Mole flow (kmol/hr)1618.87979.2671532.88489.995Mass flow (kg/hr)75069.4181428.01568086.8526982.566C4H8-18690.641<0.0018690.641C4H8-5150TRACE150C4H8-2200

31、4.156TRACE2004.156C4H8-34801.624<0.0014801.624C4H10-110402.5TRACE10402.5C4H10-24800TRACE4800C6H12-36913.145TRACE6913.145H2O69.4211428.01469.421C3H6-225725.9650.00125725.965C2H49257.2900.0019257.290C3H82254.675TRACE2254.675C4H8-10.1168PPB0.128C4H8-50.002TRACE0.002C4H8-20.0277PPB0.029C4H8-30.0649PP

32、B0.071C4H10-10.1392PPB0.153C4H10-20.064TRACE0.070C6H12-30.092TRACE0.990H2O925PPM10.010C3H6-20.343404PPB0.378C2H40.123646PPB0.136C3H80.0307PPB0.033333分離工段物料衡算1、 asnpen plus模擬計(jì)算示意圖如下:2、物料衡算列表如下：表3-5Stream IDF2-OUT1SEP-OUT1SEP-OUT2C3-OUTC2C3C4C4-OUTTemperatureC)5.05.05.047.9-5.759.945.6Pressure(bar)3.0

33、003.0003.0007.0007.0007.02416.000Vapor fraction1.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000Mole flow(kmol/hr)1618.8971532.88485.9951532.884992.378540.507992.378Mass flow(kg/hr)75069.41868086.8526982.56668086.85237234.53630852.31637234.536MASS FLOW (kg/hr)C4H8-18690.6418690.648690.6410.4218690.220.421C4H8-515

34、0.000150.000150.0000.009149.9910.009C4H8-22004.1562004.152004.1560.0012004.150.001C4H8-34801.6244801.624801.6240.0104801.610.010C4H10-110402.50010402.510402.500.04110402.40.041C4H10-24800.0004800.004800.0000.5974799.400.597C6H12-36913.1456913.145C3H6-225725.96525725.925725.925722.83.08925722.87C2H49

35、257.2909257.299257.2909257.299257.29C3H82254.6752254.672254.6752253.291.3852253.290MASS FRACTIONC4H8-10.1160.1280.12811PPM0.28211PPMC4H8-50.0020.0020.002245PPM0.005245PPBC4H8-20.0270.0290.02940PPB0.06540PPBC4H8-30.0640.0710.071257PPB0.156256.PPBC4H10-10.1390.1530.1531PPM0.3371PPMC4H10-20.0640.0700.0

36、7016PPM0.15616PPMC6H12-3H20925PPM0.0101C3H6-20.3430.3780.3780.691100PPM0.691C2H40.1230.1360.1360.2490.249C3H80.0300.0330.0330.06145PPM0.061表3-6Stream IDC2H4BX+BWPU-OUTBXBW+BXBX2BWTemperature(C )-38.836.537.043.845.023.130.7Pressure(bar)15.00015.13318.00018.00018.08911.00011.099Vapor fraction1.0001.0

37、001.0001.0000.0001.0000.000Mole flow (kmol/hr)329.620662.757662.757332.841329.916279.17550.741Mass flow (kg/hr)9250.00027984.5327984.5314000.0013984.5311750.002234.533MASS FLOW (kg/hr)C4H8-10.4210.4210.4210.421C4H8-50.0090.0090.0090.009C4H8-20.0010.0010.0010.001C4H8-30.0100.0100.0100.010C4H10-10.041

38、0.0410.0410.041C4H10-20.5970.5970.5970.597C6H12-3H2OC3H6-28.49425714.325714.3813944.0011770.3811703.466.995C2H49241.28216.00816.00816.008C3H80.2242253.062253.0639.9942213.07346.5732166.499MASS FRACTIONC4H8-115PPM15PPM30PPM189PPMC4H8-5327PPB327PPB654PPB4PPMC4H8-253PPB53PPB106PPB663PPBC4H8-3342PPB342P

39、PB684PPB4PPMC4H10-11PPM1PPM3PPM18PPMC4H10-221PPM21PPM43PPM267PPMC6H12-3H2O334脫丙烷塔操作參數(shù)的優(yōu)化對脫丙烷塔而言，其輕關(guān)鍵組分為丙烷，重關(guān)鍵組分為異丁烷。 下面逐個考察單個條件的影響：1塔板數(shù)的影響取 Reboiler duty二 6500 kw （塔底再沸器），Reflux ratio二 2.47 （質(zhì) 量比）（回流比），P=7bar（操作壓力），F(xiàn)eed stage=14（進(jìn)料板位置）， 改變塔板數(shù)，經(jīng)Aspen模擬后得到下表：（其中下面曲線中 TC3H6/（BC3H6+TC3H6）表示塔頂丙烯回收率，TYDW表

40、示塔頂異丁 烷的質(zhì)量百分含量。表3.7.塔板數(shù)的影響塔板塔頂冷耗塔釜熱耗塔頂丙烯收塔底丙烯損塔頂異丁烷20-8.614025.5890740.9979820.0020180.000465-8.612175.5890740.9988690.0011310.000157-8.611285.5890740.9992760.0007242.14E-05-8.611085.5890740.9993580.0006423.37E-06-8.610995.5890740.9993910.0006091.25E-06-8.61095.5890740.9994160.0005846.71E-07-8.61082

41、5.5890740.9994380.0005624.55E-07-8.610825.5890740.9994380.0005624.55E-07-8.610825.5890740.9994380.0005624.55E-07-8.610825.5890740.9994380.0005624.55E-07-8.610825.5890740.9994380.0005624.55E-0721222324252627282930從Aspen導(dǎo)出塔板數(shù)與各因素的關(guān)系圖:20 20.5 2121.5 22 22.523 23.52424.5 2525.5 2626.5 2727.5 2828.5 2929

42、.5 30VARY 1 BW T PARAM NSTAGE5_yyQO5n09MO009y o圖3.1塔頂丙烯的回收率與塔板數(shù)的關(guān)系Sensitivity S-1 Results SummaryVARY 1 BWT PARAM NSTAGE5100 O1OO O1500 OL、N17、7720 20.5 21 21.5 22 22.5 23 23.5 24 24.5圖3.2塔底丙烯損失率，塔頂異丁烷百分含量與塔板數(shù)的關(guān)系經(jīng)過初步分析我們把脫丙烷塔板數(shù)設(shè)定在 20-30塊之間，由上圖 分析可知，精餾塔的操作能耗受塔板數(shù)的影響不大， 因此我們做出組 分質(zhì)量分率和收率隨塔板數(shù)的變化曲線：由圖可知，塔

43、頂丙烯的回收率與塔板數(shù)增加而上升，當(dāng)塔板數(shù)超 過26塊后，曲線基本持平，變化很?。凰妆p失率，塔頂異丁烷 含量隨塔板數(shù)增加而降低，當(dāng)塔板數(shù)超過 26塊后，兩條曲線趨于平， 不再減小，所以我們選取脫丙烷塔的理論塔板數(shù)為 26塊。2進(jìn)料板位置的影響取Nstage二 26 塊（理論塔板數(shù)），Reboiler duty二 6500 kw （塔底再沸器）,Reflux ratio= 2.47 （質(zhì)量比）（回流比），P=7bar（操作壓力）,改變進(jìn)料位置，經(jīng)aspen模擬后得到下表：表3.8進(jìn)料板位置的影響進(jìn)料板數(shù)塔頂丙烯收率塔底丙烯損失率塔頂異丁烷100.9994950.0005051.60E-05

44、110.99950.00056.06E-06120.9994860.0005142.38E-06130.9994640.0005369.87E-07140.9994380.0005624.53E-07150.9994110.0005892.43E-07160.999380.000621.63E-07170.9993440.0006561.57E-07180.9992970.0007034.86E-07190.998930.001071.46E-04200.9980330.0019675.50E-04從Aspen導(dǎo)出壓力與各因素關(guān)系圖：圖3.3塔頂丙烯的回收率與進(jìn)料板數(shù)的關(guān)系15000 IHC9

45、OO 52yM_u 999nW SZAOyQ.O 589M.O 528SMO10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 17 17.5 1818.5 1Q 1Q.5 20VARY 1 BW T C3-0UT FEED S STAGE, 1 *1圖3.4塔底丙烯損失率，塔頂異丁烷百分含量與進(jìn)料板數(shù)的關(guān)系CCDOO UTTDOO m-QOO InNrooo AHVnu 15X300 5n0nnu 52HKO由圖可知，塔釜丙烯、塔頂異丁烷的質(zhì)量分率開始隨進(jìn)料板位 置的變化不大，但當(dāng)進(jìn)料板為14塊時，曲線開始逐漸上升，進(jìn)料板達(dá) 到16

46、塊時，曲線明顯上升；塔頂丙烯的回收率開始隨進(jìn)料板位置的變 化不大，也是在進(jìn)料板為14塊時，曲線開始逐漸下降。因此，我們選 擇進(jìn)料板為第14塊塔板。3再沸器負(fù)荷的影響取Nstage二26塊（理論塔板數(shù)），進(jìn)料板為第14塊板時，Reflux ratio二2.47（ w/w）（回流比），P=7bar（操作壓力），經(jīng)aspen模擬后得到下表：表3.9塔底再沸器的影響再沸器負(fù)荷watt塔頂丙烯收率塔底丙烯損失率塔頂異丁烷含量0.949768735.02E-022.66E-070.954539594.55E-022.67E-070.959246064.08E-022.68E-070.963871533.6

47、1E-022.69E-070.96840693.16E-022.70E-070.97284222.72E-022.71E-070.977166552.28E-022.72E-070.981368231.86E-022.74E-070.985444781.46E-022.75E-070.989364441.06E-022.78E-070.993126516.87E-032.82E-070.996726883.27E-032.95E-070.999947335.27E-050.000110820.999953774.62E-050.001855880.999956834.32E-050.00371

48、0670.999959594.04E-050.005637720.999962163.78E-050.007612540.999964563.54E-059.63E-030.999966813.32E-051.17E-020.999968913.11E-051.37E-020.999970882.91E-051.58E-02圖3.55.8e65.9e66e66.1e66.2e66.3e66.4e66.5e66.6e66.7e66.8e66.9e67e6VARY 1 BWT COL-SPEC QN WAT T50 0 540 _u 4U _u UTOOO 30.0 52U .o 2U .o 51

49、0 _u 1o _u 5_uo o由以上圖中可知，當(dāng)再沸器熱負(fù)何增加時，塔底丙烯損失率下降，同 時塔頂異丁烷的百分含量開始時很??；但是到6500kw時，當(dāng)再沸器熱負(fù)荷再增加時，塔底丙烯損失率不再下降，同時塔頂異丁烷的百分含 量增大，因此塔底再沸器熱負(fù)荷選擇為 6500kw。4回流比的影響取Nstage=26塊（理論塔板數(shù)），進(jìn)料板為第14塊板時，Reboiler duty二6500 kw （塔底再沸器），P=7baK操作壓力），改變回流比，經(jīng)aspe模擬后得到下表：表3.10回流比的影響回流比塔頂丙烯收率塔底丙烯損失率塔頂異丁烷含量0.999956544.35E-059.07E-030.999955614.44E-05