12万吨年气体分馏装置异丁烯塔工艺设计

毕 业 设 计（论 文）说 明 书题目 12 万吨/年气体分馏装置异丁烯塔工艺设计 毕业设计（论文）任务书一、题目：12 万吨/年气体分馏装置异丁烯塔工艺设计（原料 3）二、基础数据1处理量：12 万吨/年，8000 小时/年2液态烃原料组成原料 3：组成C2乙烷C3=丙烯C30丙烷iC40异丁烷iC4=异丁烯 C4-1=1-丁烯nC40正丁烷反C4-2=反 2-丁烯顺C4-2=顺 2-丁烯C5重 % 1.0 22.0 12.7 18.8 12.2 6.3 6.0 6.2 7.8 7.03产品质量指标（mol%）脱丙烷塔顶：C 42.0% 塔底：C 32.0%异丁烯塔顶：C 4-1=2.0% 塔底：i C 4=2.0%三、内容要求：1. 说明部分：（1）气分装置发展概况； （2）原料来源、产品用途；（3）气体分馏原理； （4）分离方案的确定（5）工艺流程简述2. 计算部分：（1）脱丙烷塔、异丁烯塔物料衡算； （2）异丁烯塔工艺条件计算；（3）异丁烯塔塔板数确定（4）异丁烯塔工艺设计3.绘图部分四、发 给 日 期： 2014 年 5 月 16 日五、要 求 完 成 日 期： 2014 年 7 月 31 日指导教师： 雷振友 系 主 任： 2014 年 5 月 16 日辽宁石油化工大学继续教育学院论文12 万吨/年气体分馏装置异丁烯塔工艺设计摘 要本设计系根据设计任务书中确定的生产任务进行的，以锦州石化公司气分装置为设计原型，以来自催化装置的液化石油烃为原料，年处理量 12 万吨，经脱硫后，利用脱丙烷塔、异丁烯塔、丁烯塔三塔工艺流程，得到的产品丙烯丙烷馏分可作为聚丙烯原料，轻 C4 馏分可作为甲基叔丁基醚（MTBE）装置的原料，戊烷馏分可掺入车用汽油。设计时依次进行全系统物料衡算，热量衡算，工艺条件计算，异丁烯塔的工艺设计计算，附属设备选型计算，绘制带控制点的工艺流程图。本设计充分考虑生产装置的节能降耗的必要性，设备选型方面兼顾工艺控制要求经济合理等方面，在设计过程中有些参数直接取自生产实际。由于本人水平有限，对本设计中存在的缺点和不足之处希望各位老师给予指正。关键词：物料衡算；热量衡算；异丁烯塔；辽宁石油化工大学继续教育学院论文I120000 tons of fractionation unit of isobutene tower process designAbstractThis design was based on the design of production tasks in establishing the mission carried out to Jinzhou Petrochemical Company air separation unit for the design of the prototype to come from a liquefied petroleum hydrocarbon catalytic cracking unit as raw materials, the annual handling capacity of 12,0000 tons, after desulfurization, the use of off propane tower, tower isobutylene, butene towers three towers process and the product propylene oxide fraction can be used as raw material polypropylene, light C4 fraction as methyl tertiary butyl ether (MTBE) unit of raw materials, can be mixed with pentane fraction motor gasoline. Design of system-wide order mass balance, heat balance, the process calculation, design and calculation process isobutylene tower, ancillary equipment selection basis, drawing flow chart with a control point. This design fully into account the production of energy saving devices need to take into account aspects of equipment selection process control requirements of economic rationality in terms of some parameters in the design process directly from the actual production. Since I is limited, on the design shortcomings and inadequacies expect teachers to correct me.Key words: Material balance ; heat balance ; IB towerII目 录摘 要 .IAbstract .II1 概 述 .11.1 气分装置发展概况 .11.2 气分装置原料及产品用途 .21.3 气体分馏原理 .21.4 分离方案确定 .31.5 精馏设备选择 .61.6 工艺流程简述 .62 气分装置的物料衡算 .82.1 脱丙烷塔物料衡算 .82.1.1 原料组成及流量 .82.1.2 清晰分割物料衡算 .92.1.3 脱丙烷塔物料平衡 .112.2 异丁烯塔物料衡算 .122.2.1 清晰分割物料衡算 .122.2.2 异丁烯塔物料平衡 .133 异丁烯塔工艺条件的计算 .143.1 操作压力的确定 .143.2 塔顶温度的计算 .143.3 塔底温度的计算 .153. 4 进料温度的计算 .153.5 异丁烯塔操作条件汇总 .164 异丁烯塔塔板数的确定 .174.1 最小回流比的计算 .174.2 最少理论塔板数的计算 .194.3 理论塔板数和实际回流比的确定 .194.4 实际塔板数的确定 .204.5 进料位置的确定 .214.6 异丁烯塔塔板数计算结果汇总 .215 异丁烯塔工艺尺寸确定 .225 异丁烯塔工艺尺寸确定 .225.1 塔径的确定 .225.1.1 计算塔内气、液相密度 .225.1.2 计算气、液相负荷 .245.1.3 塔径的估算 .255.1.4 计算实际空塔气速 .275.2 浮阀塔板结构尺寸确定 .275.2.1 塔板布置 .275.2.2 溢流装置设计计算 .295.3 塔板流体力学验算 .31III5.3.1 塔板压力降的计算 .315.3.2 雾沫夹带校核 .325.3.3 液泛校核 .335.4 塔板负荷性能图 .345.5 塔高的确定 .385.6 塔板结构尺寸设计结果汇总 .38符号表 .40参考文献 .44谢 辞 .4501 概 述1.1 气分装置发展概况随着石油化工技术的日益发展，我国新建了多套石油化工装置。1959 年 12月，兰州炼厂首先建成一套 6.89 万吨/年的气体分馏装置，到 1982 年底胜利、茂名、南京、大庆、东方红、锦州等炼厂也相继建成投产，为石油化工综合利用开辟了一条新路。抚顺石化公式现有炼厂气资源约为 37 万吨/年，经气体分离后，可提供丙烯 7.4 万吨/年，生产丙烯腈 5 万吨/年，腈纶 3 万吨/年，生产聚丙烯 0.45 万吨/年，提供顺反 1.72 万吨/年，可生产甲乙酮约 1 万吨/ 年，提供异丁烷、异丁24C烯 18.9 万吨/年，可生产高辛烷值汽油组分 MTBE 约 2 万吨/年，烷基化油 9.26 万吨/年，还提供 C3、C4 、 C5 烷烃约 4 万吨/年作乙烯裂解原料，大大提高了经济效益。炼厂石油液化气的主要成分是 C3、C4 的烷烃和烯烃，即丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等。炼厂气过去大多用作工业和民用燃料，少部分加工为高辛烷值汽油和航空汽油的组分，或者作为炼厂气废气放入火炬中白白烧掉。随着石油化学工业的发展，炼厂气已成为宝贵的化工原料，生产高附加值的产品。炼厂气作为化工原料，必须经过分离，获得纯的或较纯的化工原料。因为化工原料的纯度将直接影响后加工装置的产品质量、正常操作及收率高低，影响企业的经济效益。气体分馏装置是一种技术成熟的炼厂气加工装置，工艺技术也已基本成型，气体分馏工艺流程有三塔、四塔和五塔之分，这取决于需要分离出哪几种产品、要求的纯度以及所得产品的用途，实际中可根据生产需要确定精馏塔的个数。气体分馏是指对液化石油气的进一步分离。石油液化气的沸点很低，如丙烷的沸点是42.07，丁烷为0.5，异丁烯为6.9，在常温常压下均为气体，但在一定的压力下（2.0MPa 以上）可呈液态，因此可以 利用其不同沸点进行精馏加以分离。由于彼此之间沸点差别不大，分馏精度要求很高，所以要用几个多层塔板的精馏塔。据我国有关部门调查，1981 年我国炼厂气的总年产量约为 300 万吨（其中液化气产量 103 万吨） 。我国炼厂气中轻烃的回收仅 5070%，而炼厂气的回收率国外为 95%以上。11.2 气分装置原料及产品用途气分装置中的原料主要来自催化裂化装置。液化气易燃易爆，除了含有烃类物质，还含有硫化物，主要是 H2S 气体。H 2S 不仅气体有毒、腐蚀设备、危害环境，而且还会使催化剂中毒，因此在气体分馏之前应首先脱硫。从催化装置过来的液化气原料，经脱硫将液化气中的酸性气体，一些硫化物及一些其他杂质脱除掉，脱硫后的液化气进入分馏装置。丙烷、丙烯馏分为丙烯精制提供原料，丙稀可做聚丙稀、异丙醇的原料，还可做腈纶、丙烯睛等产品的原料，丙烯在我国的需要量很大，它是三大合成材料的重要原材料。轻 C4 馏分可先作为甲基叔丁基醚(MTBE)装置的原料，然后再与重 C4 馏分一起作为烷基化装置原料；戊烷馏分可掺入车用汽油等。2008 年我国丙烯总产能约为 1050 万吨，其装置主要集中在中石化和中石油两大集团，约占我国丙烯总产能的 90%。我国的丙烯生产根据来源可分为两类：一是裂解丙烯，来自于乙烯裂解装置，是乙烯的联产品；二是炼厂丙烯，是从催化裂化炼厂气中分离出来的。这两种来源的丙烯都占据相当重要的地位。采用蒸汽裂解联产丙烯的生产能力约占我国总生产能力的 47%；采用炼厂 FCC 装置副产丙烯的生产能力约占 53%。丙烯用途 丙烯是石化工业主要的烯烃原料之一，主要用于生产聚丙烯、异丙苯、丁醇、辛醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸以及异丙醇等，此外还可用于生产烷基化油、生产高辛烷值汽油调合料等，用途十分广泛。异丁烯是有机合成、汽油添加剂、橡胶和精细化工等生产的重要原料。我国异丁烯资源几乎都来自炼油厂的催化裂化装置(FCC)C 4 馏分和石化企业的乙烯裂解装置的 C4 馏分。而国内 FCC 的液化气产