年产一万吨液化石油气装瓶站设计.doc

北方民族大学学士学位论文论文题目: 年产2万吨液化石油气装瓶站工艺设计院(部)名 称: 化学与化学工程学院 学 生 姓 名: 赵仕玲 专 业: 化学工程与工艺 学号: 2103743 指导教师姓名: 靳治良 论文提交时间: 2014年5月1日 论文答辩时间: 2014年5月10日 学位授予时间: 北方民族大学教务处制摘 要液化石油气在家用、化工生产、汽车工业等领域有着广泛的应用。炼化厂释放的废气中，含有一定量的C3、C4组分（丙烷、丁烷、丁烯、异丁烯等），过去传统的处理办法是通过火炬燃烧排空，既造成资源浪费，又带来环境污染，为了实现能源的可持续发展，近年来新建厂和老厂都通过新建或技术改造，将C3、C4回收利用，制得液化气外销，取得一定经济及社会效益。本设计基于炼化厂排放的C3、C4废气回收利用为目的，以此为原料生产液化石油气。采用压缩冷凝的方法，将炼化厂释放废气中的C3、C4组分予以液化，建设年产1万吨液化石油气生产装置及灌装台站。涉及原料废气预处理、压缩、冷凝、液化气输送、储存、灌装等诸多单元过程。设计深度为初步设计。该工艺流程较短，设备投资较少，操作运行稳定可靠，产品质量易于控制，无新增污染物排放，具有较好的经济效益、环境效益、社会效益。设计内容包括：工艺流程设计、物料衡算、热量衡算、分子筛吸附器的设计计算以及生产装置中其他设备的选型计算、安全环保设施等。图纸包括：带控制点工艺流程图、装置平面布置图。关键词： 液化石油气，压缩机，换热器，分子筛，装瓶站ABSTRACTLiquefied petroleum gas is widely used in household, chemical industry, automobile industry and other fields. Exhaust gas refinery release, C3、C4 group contains a certain amount of points (propane, butane, isobutene butene, etc.), the past traditional approach is through the torch burning emptying, not only a waste of resources, but also brings environmental pollution, in order to realize the sustainable development of resources, in recent years, the new plant and old plant through new or technological transformation, C3、C4 recycling, prepared with liquefied gas export, and achieved certain economic and social benefits.The design is based on the use of refinery emissions of C3、C4 waste gas recovery for the purpose, as a raw material for the production of liquefied petroleum gas. By using the method of compression and condensation, the refinery to release C3、C4 constituents in exhaust gas to be liquefied, the construction of an annual output of 10000 tons of liquefied petroleum gas production device and filling stations. Involve the raw material gas pretreatment, compression, condensation, liquefied gas transportation, storage, filling and other units. The design depth of the preliminary design. The technological process is short, the equipment investment is less, the operation is stable and reliable, the quality of the products is easy to control, no additional pollutant emissions, with good economic benefits, environmental benefits, social benefits.The design content includes: selection of other equipment design and calculation process design, material balance, heat balance, molecular sieve adsorber and production equipment in the calculation, safety and environmental protection facilities.Drawings including: process flow chart with control points, device layout.Keywords: Liquefied petroleum gas, compressor, heat exchanger, molecular sieve, bottling station目 录前 言1第1章 综述21.1 液化石油气的概念21.2 液化石油气的来源21.2.1 从油、气田开采中生产21.2.2 从炼油厂中生产21.2.3 从乙烯工厂中生产31.3 液化石油气的性质31.4 液化石油气的运输41.4.1 管道运输41.4.2 铁路运输41.4.3 公路运输41.4.4 水路运输41.5 液化石油气供应基地51.5.1 液化石油气储配站的任务及功能51.5.2 液化石油气的装卸51.5.3 液化石油气的储存51.5.4 液化石油气灌装工艺61.5.5 残液回收61.5.6 液化石油气供应基地的选址与平面布置71.5.7 工艺流程71.6 液化石油气的用户供应71.6.1 液化石油气的气化方式71.6.2 液化石油气钢瓶供应81.6.3 液化石油气的管道供应81.7 液化石油气的工业前景81.8 液化石油气的脱水91.8.1 原料气脱水吸附101.8.2 脱水塔冷却再生111.8.3 再生气冷却外送11第2章 设计依据13第3章 产品方案及生产规模153.1 界区条件153.2 条件参数153.3 产品质量163.4 工艺流程17第4章 物料衡算184.1 计算基准184.2 计算过程194.2.1 最小液化压力的确定194.2.1 临界液化压力的确定204.3 液化石油气压缩机选型214.3.1 工艺参数214.3.2 设备参数21第5章 热量衡算245.1 氮气加热器的计算245.1.1 选型和确定流体通入空间245.1.2 计算定性温度和确定物理常数245.1.3 计算热负荷255.1.4 计算对数平均温度差255.1.5 初选总传热系数K0265.1.6 换热器参数计算265.1.7 计算总传热系数K0265.1.8 选型285.2 液化石油气冷凝器的计算285.2.1 计算流体的定性温度，确定流体的物性数据285.2.2 计算热负荷305.2.3 选型和确定流体通入空间305.2.4 计算对数平均温度差315.2.5 初选总传热系数K0315.2.6 换热器参数计算315.2.7 计算总传热系数K0325.2.8 选型33第6章 主要设备工艺计算及设备选型356.1 分子筛吸附器工艺计算及设备选型356.1.1 分子筛的选型356.2 分子筛吸附器设计376.2.1 一个周期内分子筛理论吸附水量376.2.2 设备选型376.3 分离器376.3.1 计算方法386.3.2 选型386.3.3 设计条件386.3.4 确定容器内径D396.4 液化气储罐416.4.1 设计温度416.4.2 设计压力426.4.3 储配站储罐区设计426.4.4 选型436.5 液化石油气泵436.5.1 液化石油气泵436.5.2 液化石油气钢瓶和槽车的主要技术参数446.5.3 液化石油气泵的选型446.6 灌装台45第7章 设备一览表46第8章 仪表及自动控制系统478.1 仪控系统设计原则478.2 系统功能478.3 仪表选型原则488.4 自动控制系统选择488.4.1 泵的控制488.4.2 换热器的控制498.4.3 储罐的控制49第9章 平面布置509.1 布置标准509.2 布置类型的确定509.3 总平面布置说明50第10章 工程概算5210.1 第一部分费用5210.1.1 直接投资费5210.1.2 间接费用5210.2 第二部分费用5310.3 工程预备费用5310.4 投资5310.5 年经营成本计算5310.6 经济效益54第11章 环境保护、消防、安全及职业卫生5511.1 环境保护5511.1.1 危害因素分析5511.1.2 危害的防护措施5511.2 消防设计5611.2.1 罐区概况5611.2.2 消防给水设计概况5611.2.3 消防给水水质5611.2.4 消防方案5711.3 安全及职业卫生58致 谢59参考文献60外文翻译61外文文献76附 录85附录A DW-17/0.15-19型液化气压缩机技术说明86附录B 设计的体会和收获90附录C 年产2万吨液化石油气装瓶站工艺流程图91附录D 年产2万吨液化石油气的装瓶站设备平面布置图92北方民族大学化学工程与工艺专业2014届本科生毕业设计前 言液化石油气，英文缩写LPG（Liquefied petroleum gas）。LPG由甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等多种易燃易爆物质组成，常温常压下为气体，属于甲类危险品。随着石油化学工业的发展，液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用来生产合成橡胶、合成纤维、合成塑料及生产医药、炸药、染料等产品。用液化石油气作燃料，由于其热值高、无炭渣无烟尘，操作使用方便，已广泛地进入人们的生活领域。此外，液化石油气还用于切割金属，用于工业窑炉的焙烧和农产品的烘烤等。能源的安全以及环境保护是人类面临的共同挑战，也是除了贸易之外的各大经济体之间最受关注的两个话题。我国的能源和环境方面也正面临着有史以来最为严峻和规模的挑战，为正在进行的城镇化、机动车化和工业化的过程以及为全国人口提供充足、可靠、廉价、清洁、便利的能源供应，在规模上比任何国家以往所经历的都要大得多。高昂的国际油价，能源的短缺和快速增长的能源进口，生产和使用造成的严重污染，国际能源地缘政治，全球气候变暖，国内能源领域市场化改革的复杂性，这些因素都使得我国面临的挑战比任何所面临和以往经历过的国家挑战都更为严峻。炼化厂释放废气中，含有一定量的C3、C4组分（丙烷、丁烷、丁烯、异丁烯等），过去传统的处理办法是通过火炬燃烧排空，既造成资源浪费，又带来环境污染。近年来新建厂及老厂都通过新建或技术改造，将C3、 C4回收利用，制得液化气外销，取得一定经济及社会效益。第1章 综述1.1 液化石油气的概念液化石油气无色无味，是石油产品之一。通常由甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等组成，常温常压下为气体，属于甲类危险品。无色气体或黄棕色油状液体，有特殊臭味；密度：液态密度为580 kg/m3，气态密度为2.35 kg/m3；引燃温度：360460；闪点：-74；爆炸下限%（V/V）：5；爆炸上限%（V/V）：33；热值：10650 kJ/m3。LPG充装系统设施危险性大，是油气生产销售的重点防火防爆场所。LPG从液态转变为气态时，其体积膨胀约250300倍。1.2 液化石油气的来源1.2.1 从油、气田开采中生产在油田开采时，携带在原油中的；在气田开采时，携带在天然气中的气体烃类，经初步分离和处理后，再集中送到气体分离室脱水，最后分别获得丙烷和丁烷等。再加压和降温的条件下将丙烷、丁烷分别液化，分装在不同的储罐内。厂家可以直接出售丙烷、丁烷，也可以根据用户要求，把丙烷、丁烷按一定比例混合，调配成符合国家质量标准的液化石油气再出售给用户。1.2.2 从炼油厂中生产在石油炼制过程中液化石油气是副产品。 通常原油在常减压蒸馏、催化裂化、热裂化、催化重整、加氢裂化及延迟焦化等工艺装置加工处理过程中都会产生烃类气休， 这些气体经吸收稳定工序后，在一定压力下分离出贫气与富气。贫气的主要组分为非烃类气体和甲烷，还有少量的乙烯和乙烷等，这类气体通常送到气柜集中处理后分送到加热炉中作燃料；富气的主要组分为丁烷、丁烯、丙烷、丙烯，还有少量非烃类化合物和戊烯，这类气体在一定压力下成为主要由丙烷、丙烯、丁烷、丁烯组成的液化石油气。我国炼油厂的液化石油气主要从催化裂化装置中获得。11.2.3 从乙烯工厂中生产在轻油或轻烃进行裂解生产乙烯的过程中，也会产生液化石油气组分，由于乙烯是工厂的生产目标，决定了这类工厂生产出的液化石油气质量较差，一般含碳四组分高。如果炼油厂与乙烯工厂是同属一个单位，通常可把这两种来源不同的液化石油气进行适当的调配，以便获取符合国家标准的液化石油气。1.3 液化石油气的性质由于液化石油气为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等烃类的混合物，不同厂生产的产品也略有不同，故列出单一气体在标准状态下的物理热力性质如表1-1所示。表1-1 单一气体在标准状态下的物理热力性质名称分子式密度kg/m3相对分子质量颜色形态爆炸极限空气中体积%熔点沸点热值Q(千卡/标米3)上下高低丙烷C3H850044.09无气9.52.1-189.9-42.22417222256丙烯C3H651742.05无气11.72.0-185.2-47.72235820925丁烷C4H1057958.12无气8.51.5-138.4-0.53195729513异丁烷C4H1055158.12无气8.51.5-145-11.731957295131-丁烯C4H659556.1无气101.6-185.46.330038280922-丁烯（顺）C4H862356.1无气101.6-138.93.730038280922-丁烯（反）C4H860456.1无气101.6-105.50.93003828092戊烷C5H1262672.15无液8.31.4-129.736.34042837410异戊烷C5H1262172.15无液8.31.4-1602840428374101.4 液化石油气的运输1.4.1 管道运输液化石油气的运输量大，系统运行安全、可靠，运行费用低。但这种运输方式一次投资较大(管道全线需一次建设完成)，金属(管材)耗量大。当运输量不大，但运输距离比较近时也可以采用管道运输方式。1.4.2 铁路运输火车槽车是液化石油气利用铁路运输时的主要运输工具。铁路运输方式适用于运输距离较远、运输量较大的情况。火车槽车配置数量主要取决于供应规模、列车编组情况、气源厂到储配站的距离、槽车几何容积及检修情况等。1.4.3 公路运输汽车槽车是液化石油气采用公路运输方式的主要运输工具。采用汽车槽车运输方案时必须充分考虑汽车活动范围内的交通情况，如：桥梁限载、道路路面及坡度、行车规定等。还要经过交通管理部门的批准，选择合理的运输线路。如道桥的限高。目前，我国使用的液化石油气汽车槽车主要有三类：半拖式固定槽车、固定槽车和活动挡车。汽车槽车配置数量应根据运输距离的长远、运输量的多少和槽车检修情况等因素确定。1.4.4 水路运输在水路交通运输比较方便的地方，槽船运送液装有液化石油气储罐的是可选择的方案之一。目前使用的主要有常温压力式、槽船和低温常压式槽船两类。水路运输分为河运和海运两类。1.5 液化石油气供应基地1.5.1 液化石油气储配站的任务及功能根据需要，液化石油气储配站一般可以完成接收、储存、灌装及残液回收等任务。同时，还应具有储罐间的倒罐、储罐的升压、排污、投产置换、残液处理及钢瓶检验、维修等功能。1.5.1.1 接受接收是指将运输来的液化石油气送入(或卸入)储罐的工艺过程。1.5.1.2 储存储存是储配站的主要功能之一。储罐的个数一般不应少于2个。1.5.1.3 灌装灌装是指将液化石油气按规定的重量灌装到钢瓶、汽车槽车或铁路槽车中的工艺过程。一般城镇液化石油气储配站主要灌装钢瓶和汽车槽车。1.5.2 液化石油气的装卸(1) 利用地形高程差所产生的静压差卸车；(2) 利用泵装卸；(3) 利用压缩机加压装卸。1.5.3 液化石油气的储存液化石油气的储存是液化石油气供应系统的一个重要环节。储存天数主要取决于气源情况和气源厂到供应基地的运输方式等因素，如气源厂的个数、距离远近、运输时间长短、设备检修周期等。储存容积要由供气规模、储存天数决定。储存方式与储存量的大小一般要根据气源供应、用户数量和用气情况等多方面的因素综合考虑确定。1.5.3.1 按储存的液化石油气形态分类（1）常温压力液态储存(全压力式储存)；（2）低温常压液态储存(全冷冻式储存)；（3）固态储存。1.5.3.2 按空间相对位置分类（1）地层岩穴储存；（2）地下金属罐储存：全压力式、全冷冻式；（3）地上金属罐储存。在城镇液化石油气供应系统中，目前使用最多的是将液化石油气以常温压力的液态形式储存在地上的固定金属储罐中。近年来，一些企业也引进了低温常压液态储存的装置。1.5.4 液化石油气灌装工艺将液化石油气按规定的重量灌装到钢瓶中的工艺过程称为灌装。钢瓶的灌装工艺一般包括空瓶搬运、实瓶搬运、空瓶分拣处理、灌装及实瓶分拣处理等环节。（1） 按灌装原理可分为：a 重量灌装 ；b 容积灌装。（2） 按机械化自动化程度可分为：a 手工灌装；b 半机械化、半自动化灌装； c 机械化、自动化灌装。1.5.5 残液回收残液是指液化石油气中C5以上成分，它们在使用过程中，一般不能气化。残液倒空回收还可以采用抽真空法和引射器法等。1.5.6 液化石油气供应基地的选址与平面布置液化石油气供应基地在节约用地、保证安全间距的前提下，必须分区布置，以便于安全和生产管理。液化石油气供应基地一般包括生产区、罐区、生活辅助区。1.5.7 工艺流程储配站的工艺流程因液化石油气的接收、净化、储存、灌装及残液回收、分配方式的不同而有所差异。1.6 液化石油气的用户供应1.6.1 液化石油气的气化方式 根据液化石油气的气化原理及特点，液化石油气的气化过程可分为自然气化和强制气化两类。1.6.1.1 自然气化自然气化是指液态液化石油气吸收自身的显热和通过容器壁吸收周围介质的热量而进行气化的过程。自然气化过程的特点：（1）气化过程中有组分的变化；（2）具有一定的气化能力适应性；（3）液化问题。1.6.1.2 强制气化强制气化是指人为地加热从容器中引出的液态液化石油气使其气化的方法。气化是在专门的气化装置(气化器)中进行的。加热液化石油气的热媒通常使用热水或蒸汽，也可采用电加热或火焰加热方式。（1）强制气化过程的特点： a 气化过程中没有组分的变化； b 气化能力大； c 有再液化问题。（2）强制气化的主要方式： a 自压气化； b 加压气化； c 减压气化。1.6.2 液化石油气钢瓶供应液化石油气瓶装供应站是城镇中专门用于向居民及商业用户供应液化石油气钢瓶的站点。液化石油气瓶装供应站一般由瓶库、营业室及修理间等构成。1.6.3 液化石油气的管道供应液化石油气的管道供应适用于居民住宅区、商业用户、小型工业企业用户。一般由气化站或混气站供气。与人工燃气相比，具有投资少、运行成本低、建设周期短、供气规模弹性大的优点；与液化石油气自然气化和强制气化管道供应相比，由于混合气的露点比液化石油气低，即使在寒冷地区也可以保证常年供气。同时，这种系统还适宜作为城镇天然气到来之前的过渡气源，在天然气到来之后，混气站仍可作为调蜂或备用气源留用。液化石油气混气站由液化石油气储罐、蒸发器、混合器、计量仪表与管道等组成。1.7 液化石油气的工业前景 与2009年初相比，虽然国际油价已经从低位逐渐回升，全球经济已经开始复苏，但是经济衰退造成的影响并没有完全散去，许多国家的经济发展仍然不景气。2009年，全球能源需求总体下降，液化石油气(LPG)供需均小幅下降。中国国内市场则有所不同，低价格刺激了民用气需求的回升，LPG供需均小幅增长，进口量在上年低水平的基础上大幅跃升，出口量刨出历史新高。在广东油气商会于2010年3月22-24日于青岛举行的“第十五届中国液化石油气国际会议”上，专家对国内外LPG市场的发展进行了分析和预测。会议认为，LPG虽然正在受到替代能源的冲击，但其凭借自身优势，仍然具有良好的发展前景。中国国内LPG市场面临天然气等替代能源的冲击，但是，LPG的应用领域有望扩展，并且随着天然气价格的不断上调，LPG有望逐渐增强市场竞争力。2 2009年，虽然我国的LPG产消量都有一定的增长，但产量增幅明显落后于原油加工量的增幅；同时进出口量大幅攀升。中国石油化工股份有限公司信息部高级工程师田春荣分析了2009年我国国内的LPG市场状况2 的特点：进出口量大幅增长和产销量小幅增长（产量增幅明显落后于加工量的增幅）。我国LPG消费量自改革开放以来，年均每年以7.8的速度快速增长，全球第二大LPG消费国已经非我国莫属。中国燃气LPG总部总裁庞英学、东莞市九丰能源有限公司总经理谢炳照等企业家对我国LPG行业发展思路做了探讨，并提出以下建议。2（1）建立有效长期的政府管理机制；（2）加强企业间的合作，强化企业内部管理；（3）开拓广大的农村市场；（4）发挥液化石油气的竞争优势；综观LPG市场，全球经济的逐步复苏，有利于带动国际市场LPG价格的坚挺；尽管国内LPG供应充裕，LPG受到天然气等替代能源的冲击，但是，LPG的应用领域有望扩展，并且随着我国天然气价格的不断上调，LPG将逐渐增强市场竞争力。专家们还相信，我国LPG市场监管体系将逐步建立健全，国家燃气立法、技术标准的修订将有利于加强市场监管，改善经营环境，加快LPG市场的整合，促进LPG行业向规范化、规模化和集约化发展。21.8 液化石油气的脱水 目前已经工业化的炼厂气脱水方法有：膜分离法、固体吸收法、直接冷冻法、溶剂吸收法等。吸附法脱水是指采用固体吸附剂脱水的方法，当吸附质只是水蒸气时，此吸附剂又称固体干燥剂。用于气体脱水的吸附过程一般为物理吸附，故可改变温度或压力的方法改变平衡方向，达到吸附剂再生的目的。用于液化石油气脱水的干燥剂必须是多孔性的，具有较大的吸附表面积，对气体中的不同组分具有选择性吸附作用，有较高的吸附传质速率，能简便的经济再生，且在使用过程中可保持较高的湿容量，具有良好的化学稳定性、热稳定性、机械强度和其他物理性能以及价格便宜等。常用的液化石油气干燥剂有活性氧化铝，硅胶及分子筛等，一些常用的干燥剂得物理性质见下表1-2所示。表1-2 常用干燥剂的物理性质物理性质单位硅胶Davidson 03活性氧化铝Aloca(F-200)硅石球(H3R硅胶)Kali-chemie分子筛Zeochem孔径10-1nml10-191520-253,4,5,8,10比热容kJ/(kg.K)7201.0051.4070.963吸附热kJ/kg2980289027904190堆积密度kg/m30.921705-770640-785690-750再生温度150-260175-200150-250220-290最低露点-96-50-96-50-96-50-185-73设计吸附容量%l4-2011-15-12-158-16采用不同的吸附剂脱水工艺基本相同。目前采用最多的是固体床吸附塔工艺，为保证装置连续操作，至少需要两个吸附塔。在两塔流程中，一塔进行脱水造作，另一塔进行吸附剂的再生和冷却，然后切换操作。在三塔或多塔流程中，受进料条件等因素影响切换程序可以有多种选择，例如三塔流程可采用一塔吸附、一塔再生、另一塔冷却或二塔吸附、一塔再生及冷却得切换程序。例如土库曼斯坦一大型天然气处理厂采用固体吸附法脱水工艺，吸附剂选用UOP上海公司生产的4A型分子筛，该分子筛对水的吸附具有很好的选择性，通过4塔切换操作实现分子筛对炼厂气中水分的吸附和再生，从而达到脱出原料炼厂气中水分的目的。该装置具有操作简单、自动化程度高、脱水深度高等特点。31.8.1 原料气脱水吸附来自脱硫装置的原料天然气压力为5.73MPa（G），流量为395.7104m3/d，经脱水装置冷却至30后与经冷却分离并增压后的富再生气混合，进入原料气聚结器除去夹带的水滴。出聚结器的原料气分为两股，自上而下分别进入两个并联的分子筛脱水塔进行脱水吸附。脱水后的净化气进入产品气粉尘过滤器过滤出残留的分子筛粉尘后，作为本脱水单元产品气送至脱烃装置。31.8.2 脱水塔冷却再生从脱水后的干气管线上引出一股温度为32，压力为5.63MPa（G），流量为23.74104m3/d的炼厂气作为冷却气，自上而下通过刚完成再生过程的分子筛脱水塔以冷却该塔。出脱水塔的冷却气经换热器与富再生气换热后进入再生气加热炉加热至300后作为贫再生气，自下而上的通过刚吸附过程的分子筛脱水塔，使吸附的水脱附并进入再生气中，从而完成该塔的再生过程。31.8.3 再生气冷却外送出塔后的富再生气经换热器回收热量后进入再生气空冷器进行冷却，使再生气中的大部分水蒸气冷凝为液体。冷却后的富再生气中的大部分水蒸气冷凝为液体。冷却后的富再生气进入再生气分离器分理处游离水，经再生器压缩机增压后返回进脱水塔的湿净化气管线。分离出的污水进入污水总管（见图1-1）。分子筛脱水采用四塔流程，分子筛脱水塔在一个操作周期内吸附12h，再生6h，冷却6h，运行期间保持两塔吸附、一塔冷却、一塔再生，再生气加热炉连续操作，（见表1-3）。该工艺有别于国内其他工艺的特征在于：脱水装置采用一股气流，先用作冷吹起，后作为再生气，因而无需建压再生。其优点是既简化了工艺流程，又减少了再生气用量，回收了热能，从而降低了装置整体能耗。3表1-3 脱水装置吸附塔工作状态切换表3周期/hABCD0-6吸附吸附冷却加热6-12加热吸附吸附冷却12-18冷却加热吸附吸附18-24吸附冷却加热吸附图1-1 脱水装置工艺流程图3第2章 设计依据液化石油气标准 GB 11174-1997石油化工储运系统罐区设计规范 SH/T 3007-2007石油化工企业设计防火规范 GB 50160石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范 SH 3063钢制球形储罐型式与基本参数 GB17261-1998压力容器安全技术监察规程 国家质量技术监督局爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50058-92化工企业静电接地设计规程 HG/H20675-90石油化工企业设计防火规范 GB50160-92低倍数泡沫灭火系统设计规范 GB50151-92高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范 GB50196-93固定消防炮灭火系统设计规范 GB50338-2003水喷雾灭火系统设计规范 GB50219-95自动喷水灭火系统设计规范 GB50084-2001火灾自动报警系统设计规范 GB50116-98石油化工石油气管道阻火器选用、检验及验收 SH/T3413-99储罐区防火堤设计规范 GB50351-2005石油化工防火堤设计规范 SH3125-2001石油化工企业设计防火规范 GB 50160-92建筑设计防火规范 GBJ 16-87石油化工企业设计防火规定 GB 50160-1999化工企业安全卫生设计标准 HG 20571-1995工厂企业厂房噪音标准 GB 2348-1990爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定 GB 50058-92中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程 (试行)（1987）石油化工管道布置设计通则 SH 3012-2000化工、石油化工管架、管墩设计规定 HG 20670-2000环境空气质量标准 GB3095-1996声环境质量标准 GB3096-2008地表水环境质量标准 GB3838-2002地下水质量标准 GB/T14848-1993城市区域环境噪声标准 GB3096-63工业企业设计卫生标准 GB Z1 2002生活饮用水卫生标准 GB 5749 2006环境空气质量标准 GB 3095 1996大气污染物综合排放标准 GB 16297 1996污水综合排放标准 GB 8978 1996地表水环境质量标准 GH ZB1 2002工业企业厂界噪声标准 GB 12348 90工业企业厂界噪声测量方法 GBl2349 90化工建设项目环境保护设计规范 GB 50483 2009第3章 产品方案及生产规模3.1 界区条件装置所有生产设备（不包括水、电、循环水系统等公用工程），仪表控制系统、电气系统。仪表控制系统包括前述中规定的界区内的仪表、控制室内机柜。所有公用工程系统及辅助设施的改造均不包含在本工程范围内。土建工程（建筑、结构）不包括在本工程范围内。3.2 条件参数本设计拟采用压缩冷凝的方法，将炼化厂释放废气中的C3, C4组分予以液化，建设年产1万吨液化石油气生产装置及灌装台站。（1） 释放废气基本参数废气组成：C3H8 = 36%；C4H10 = 50%；C5H12 = 2%；C4H8 = 10%；H2 = 2%；水分 0.2%。流量：1000 m3/h；压力：0.015 MPa；温度：28。（2）公用工程基本参数1）循环水流量：足量；温度：25；压力：0.4 Mpa。2）动力及照明用电为380V/220V。3）低压蒸汽流量：足量；温度：159；压力：0.5Mpa。4）原料气露点：比当地最低气温低10；压力：0.5-0.8MPa(G)；含尘粒径 3m；含油量 8PPM。5）占地面积:自原料气入装置至液化气出口为止，占地约300m2。6）生产规模：本设计的液化石油气的生产量为10000吨/年。7）年工作天数：300天/年，即年工作7200小时，四班三运转。3.3 产品质量执行液化石油气标准GB 11174-1997，如表3-1所示。表3-1 液化石油气产品质量标准项目质量指标试验方法密度(15)，kg/m2报告SH/T 0221蒸气压(37.8)， kPa 不大于1380GB/T 6602C5及C5以上组分含量，%(V/V) 不大于3SH/T 0230残留物SH/T 7509蒸发残留物，mL/100mL 不大于0.05油渍观察通过铜片腐蚀，级 不大于1SH/T 0232总硫含量，mg/m2 不大于343SH/T 0222游离水无目测1) 密度也可用 GB/T 12576 方法计算，但仲裁按 SH/T 0221 测定。2) 蒸气压也可用 GB/T 12576 方法计算，但仲裁按 GB/T 6602 测定。3) 按SY/T 7509 方法所述，每次以0.1ml 的增量将0.3ml溶剂残留物混合物滴到滤纸上，2min后在日光下观察，无持久不退的油环为通过。4) 在测定密度的同时用目测法测定试样是否存在游离水。3.4 工艺流程来自界区外的C3、C4废气，经旋分分离器将颗粒物质分离；再经过分子筛吸附器将原料废气中水分予以去除，分子筛吸附器拟再生循环使用；经过脱水干燥后，进入压缩机（带有中间冷却及末级冷却）压缩，再经冷却器冷凝而得以液化，不凝气体放空处理。液化石油气送入贮罐，然后装瓶、或装槽车予以销售。第4章 物料衡算4.1 计算基准物料衡算以确定液化石油气压缩机的最小液化压力为基准计算。查煤气设计手册（上册）表1-1-16 4，各组分烃类饱和蒸汽压和温度的关系如表4-1所示。表4-1 烃类饱和蒸汽压和温度的关系名称饱和蒸汽压（kg/cm2）2530丙烷9.5110.8丁烷2.42.8异丁烷3.413.941-丁烯2.953.432-丁烯（顺）2.112.472-丁烯（反）2.312.7戊烷0.670.81异戊烷0.911.08用插值法计算的28各组分烃类饱和蒸汽压如表4-2所示。一般情况下，当外压不是很高时，纯物质的饱和蒸汽压不受其他气体存在的影响，只有这些气体不溶于该液体。在一定温度下，某一物质的蒸汽压力如果小于其饱和蒸汽压，液体将被气化变为气体，直至压力增值该温度下的饱和蒸汽压，达到气-液平衡为止。反过来，如果某物质的蒸汽压力大于其饱和蒸汽压，则蒸气部分凝结为液体，直至蒸汽的压力降至该温度下的饱和蒸汽压，达到气液平衡位置。表4-2 28烃类饱和蒸汽压和温度的关系名称单位：kg/cm2单位：kPa丙烷10.2841028.4丁烷2.64264异丁烷3.728372.81-丁烯3.238323.82-丁烯（顺）2.326232.62-丁烯（反）2.544254.4戊烷0.75475.4异戊烷1.012101.24.2 计算过程4.2.1 最小液化压力的确定在同一温度下，饱和蒸汽压越小，则表明该物质越容易液化，如上表所示。在体系环境中尽管有其他气体存在，只要体系中任意组分的分压大于或等于其在28的饱和蒸汽压。通过excel数据拟合,发现最丁烷的分压首先达到它在28的饱和蒸汽压,故设压缩压力为P kpa，丁烷压缩了总体积得w%时丙烷、丁烯或戊烷中的任一组分达到了它在在28的饱和蒸汽压，则有：丙烷 丙烷 丁烯 解得 丁烯 戊烷 戊烷 考虑到设备和节约能耗，由上式得当压缩压力为1801.133Kpa，丁烷液化原料气总体积得36.9498时丙烷达到它在28的饱和蒸汽压，丙烷的分压达到了它在28的饱和蒸汽压，丁烯和戊烷还么有达到它在28的饱和蒸汽压，此时原料气各组分（mol%）组成和压力分别如下表4-3所示：表4-3 第一个临界点时原料气的组成和分压物质丙烷丁烷丁烯戊烷氢气体积分数0.5709740.2069810.1586040.0317210.031721分压1028.4372.8285.666657.1333257.133324.2.1 临界液化压力的确定在压缩压力为1801.133 kpa，借助excel拟合发现丁烷最先达到它在在28的饱和蒸汽压，丙烷压缩了总体积得w时丙烷、丁烯或戊烷中的某一组分达到了它在在28的饱和蒸汽压，则有：解得w0.002682，此时，上述结果去最小的，表示当在新体积中压缩了0.002682时，丙烷又开始达到了它在28得饱和蒸汽压。当丙烷和丁烷同时达到28得饱和蒸汽压时,丁烯和戊烷得某一组分也开始达到28得饱和蒸汽压时,可用下面不等式求得临界点。丁烯 戊烷 解得最佳值丁烯 临界点 表示在新体积中丙烷和丁烷分别压缩了0.728%和2.439938%时，丁烯的分压达到了它在28的饱和蒸汽压。以此类推,以各组分达到它在28的饱和蒸汽压为基准,以总体积的5%为液化步长,各组分得分压和组成分别表示如下表4-4所示。4.3 液化石油气压缩机选型4.3.1 工艺参数 由物料衡算得到液化石油气的最小压缩压力应设为1801.133kPa，结合设计要去得压缩机的工艺参数如下表4-5所示。表4-5 压缩机的工艺参数工 况单 位参数流 量M3/min16.6进气压力MPa(G)0.01