年产500万吨炼油厂成品车间设计油气工程专业毕业设计毕业设计论文

1、化工与材料工程学院毕业设计小论文年产500万吨炼油厂成品车间设计An annual output of 5 million tons of oil refinery finishedp roduct design worksho p油气联合指导教师2012.6吉林化工学院19Sflfb 4-完成日期Jili n In stitute of Chemical Tech no logy年产500万吨炼油厂成品车间设计（化工与材料工程学院，油气班）摘要：炼油厂成品车间设计主要是在松源炼油厂实习期间根据其实际情况所做出的。石油能源是不可再 生资源，是国民经济的重要组成部分。随着石油能源消耗日益剧增，我

2、国作为世界第二大能源消费国，环 境保护迫节能减耗在眉睫，在能源保持可持续发展的情况下，我国高能耗、污染严重的炼油工业也将面临 改革创新。炼油厂品车间主要担负着接收、贮藏、输转各种的油品包括原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、车用气、关键词:丁二烯；萃取精馏；工艺设计丙烯、丙烷、二甲苯、苯、甲苯、和原料气，需按要求进行加温、脱水、计量等管理工作。15言_言.丁二烯是一种重要的石油化工基础有机原料和合成橡胶单体，在石油化工烯烃原料中的地位仅次于乙烯和丙烯。主要用于合成顺丁橡胶（BR）、丁苯橡胶（SBR）、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体（SBS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）树脂等多种橡胶产

3、品，此外还可用于生产己二腈、己二胺、尼龙66、1，4-丁二醇等有机化工产品以及用作粘接剂、汽油添加剂等，用途十分广泛。1 基本原理由于C4原料中各组分的沸点相近，故不能采用普通精馏方法分离出丁二烯，而本设计中由于采用加入萃取剂乙腈，利用各组分在乙腈中溶解度不同，分别将其他组分去除， 从而 得到聚合级的丁二烯。2物料衡算脱除C4组分中的重组分在脱重组分塔中进行，脱除C4组分中的轻组分在脱轻组分塔中进行，两塔的部分压力，温度如下表:表2-1塔压分布表脱重塔脱轻塔塔顶压力（kPa）400590塔釜压力（kPa）450630进料压力（kPa）480610表2-2塔温度分布脱重塔脱轻塔塔顶温度（C）37

4、39.5由安托因公式计算脱重组分塔，脱轻组分塔的塔顶，塔釜组成及流率列于下面两表：表2-3脱重组分塔的塔顶、塔釜组成序号123456789总计组分丙炔反-2-丁1- 丁烯顺-2-丁1，3-丁 1，2-丁丁炔乙烯基乙戊烷烯烯二烯二烯炔塔顶组成0.00650.00310.00030.00340.985600.0010.0001601.002mol%塔顶流率0.87560.41510.04240.4574132.7100.12190.21550134.64kmol/h塔釜流率00.248705.12040.13600.4660.01910.11940.76.830kmol/h塔釜组成00.03600

5、.74970.0200.0680.00280.01750.10.9998塔釜温度（C）进料温度（C）4441mol%表2-4脱轻组分塔塔顶、塔釜组成及流率序号123456789总计组分丙炔反-2- 丁1-丁烯顺-2-丁1，3-丁1，2-丁炔乙烯基戊烷烯烯二烯丁二烯乙炔塔顶组成0.568400.0003500.431100001.0001mol%塔顶流率0.874700.0005400.663500001.5389kmol /h塔釜流率0.00090.41500.041850.4574132.0400.12180.0220133.1kmol /h塔釜组成00.00310.00030.00340.

6、99200.00090.000201.0002mol%根据对脱重组分塔，脱轻组分塔进行物料衡算得出的操作条件列于下表:53.254.24表2-5操作条件表操作条件理论板数实际板数进料位置TdTw脱重组分塔375560.662913939脱轻组分塔4354.2432.46749273两塔热量衡算脱重组分塔釜再沸器循环水由95 C降到61 C所需冷水量为117590.531kg/h 。塔顶冷凝器冷却水由29 C升到37 C需热水量为 501933.29kg/h。脱轻组分塔塔釜再沸器循环水由95 C降到61 C需冷水量为 25460.557kg/h塔顶冷凝器冷却水由20 C升到30 C需热水量为 8

7、0125.51449kg/h4两塔设备设计脱轻组分塔的工艺条件及有关物性数据的计算操作压力与温度塔顶压力:590kPa塔顶温度:395C上升气体下降液体进料压力:塔釜压力:610kPa630kPa精馏段平均压力：600k Pa提馏段平均压力：620k Pa进料温度:塔釜温度:41 C54.24 C精馏段平均温度：40.25 C提馏段平均温度：47.62 C脱重组分塔，脱轻组分塔的气液负荷结果列于下表：表4-1两塔的气液负荷表精馏段提馏段精馏段提馏段3m / Kmol5.89215.53334.08194.064kmol / h839.7466814.8855178.2842192.5793m3

8、/h4947.8714509.006727.7383781.949m3 /s1.3744091.2525020.202150.217508kg/m3594.3589.1584.5584.3kmol / h705.107763.411176.7453324.0272kg /h38085.7543930.138151.45317531.62m3/h64.0850674.571613.9460330.00449m3/s0.0178010.0207140.0038740.008335脱重组分塔脱轻组分塔4.1塔板负荷性能图4.1.1 精馏段4.1.1.1 漏液线由 U0,min =4.4XC0X（0.

9、0056+0.13 xhL-hgx Pl / PvVs, minu0,min = A。hL=hw+howh OW=竺“（仏）2/31000IwVsmi4。仙冷0.0056 +0停叽+280（中）2/31-2PlvJ2/3整理得 Vs,min =2.41053咒 J0.009168 +0.11Ls在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出 Vs值，计算结果列于下表。表5-10 LsVs关系表Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013Vs0.1237944890.132830.1404060.1464590.1482680.153253152由上表数据即可作出漏液线1。4.1

10、.1.2 液沫夹带线ev=01kg液/kg气为限，求Vs-Ls关系如下:ev5.7咒10-6一（ Ua ）3.2HThfUaVsAt -Af=1.40225乂hf= 2.5xhL =2.5（ hw+how）hw =0.039132.843600 X L s 2/32/3how = x1（s）=0.8462L710000.7代入数据整理得：Vs =1.4881-1O.9763L/3在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出 Vs值，计算结果列于下表。表5-11 LsVs关系表Vs1.4100361.2598281.1257321.0132580.9787030.881333Ls0.00060.0

11、030.0060.0090.010.013由上表数据即可作出液沫夹带线2。4.1.1.3 液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度how = 0.006m作为最小液体负荷标准。由化工原理课程设计式5-7得lwhow（ 3600 m ）2/3 = 0.006m1000取E=1，则,/ 0.006X1000、3/20.7 CCCCLC 3,Lsmin （） X= 0.0005971m / s，2.843600据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线4.1.1.4 液相负荷上限线5-9得以8 =3s作为液体在降液管中停留时间的下限，由化工原理课程设计式沁=3Ls_ A f H Ts, max 0

12、-07220-0.01204m3/s3据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线4.1.1.5 液泛线令 Hd N（ HT+hw）由 Hd =h p+rn+hd ； hp =hc+h|+hb； hhhow联立得 g Ht（-P-1 ）hw= （P+1）how+hc+hd+hb忽略hb，将how与Ls，hd与Ls，hc与Vs的关系代入上式，并整理得axVs2 =b-c XL； -dxL?3式中= WxHt /（- P-1 ）hw=0.153/（匚汁0）2=23宀（1邛）（聲）2/3将有关数据代入，得= 0.6678= 0.2050= 637.200= 1.3971故 Vs2 =0.3069-9

13、54.1581X L； -2.091987氷 L?3表5-12 LsVs关系表在操作范围内，任取几个 Ls值，依上式计算出 Vs值，计算结果列于下表。Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013Vs0.691690.6548140.6034910.5391150.51440.43由上表数据即可作出液泛线5。根据以上各线方程，可作出该塔的负荷性能图，如下页图所示。在负荷性能图上，作出操作点 A，连接OA，即作出操作线。由图可看出，该筛板的操 作上限为液泛控制，下限为漏液控制。由图查得s, maxVs, max =0.51234，Vs,min =0.13056故操作弹性为,ma

14、x 丛=型34 = 3.924Vs,min0.13056图1精馏段塔板负荷性能图4.1.2 提馏段4.121 漏液线由 u0,min =4.4 冥 Co 冥（0.0056+0.13Pl / Pv_ Vs, minU 0, min -A。hL=hw+howh 0W=型“（）2/31000iwVs ,min =4.420仙彳0.0056 +0.134hw +12|0咒 （严）2/3-hJx 匕 / %整理得 Vs,min =2.51447X Jo.OO7452 +0.11套/3在操作范围内，任取几个LS值，依上式计算出 Vs值，计算结果列于下表:表5-13 LsVs关系表Ls0.00060.003

15、0.0060.0090.010.013Vs0.1162414640.1264220.1348620.1415540.1435470.149020418由上表数据即可作出漏液线1。4.1.2.2液沫夹带线evevUaVs =1.40225VsA T A fhf= 2.5xhL =2.5 ( hw+how)hw= 0.025216=0.1kg液/kg气为限，求Vs-Ls关系如下:h ow2x1 (型d)2/3 =0.8462l2/310000.7代入数据整理得：Vs =1.57663-7.6328LL/3在操作范围内，任取几个 Ls值，依上式计算出 Vs值，计算结果列于下表。表5-14 LsVs关

16、系表Vs1.522331.417861.32461.2463781.2223471.15463Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013由上表数据即可作出液沫夹带线2。4.1.2.3 液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度how = 0.006m作为最小液体负荷标准。由化工原理课程设计式5-7得how 二空4 ( 3600X Ls)2/3 = 0.006m 1000取E=1，则,/ 0.006%1000、3/2u0.7ccccuc 3 /L s min （） X= 0.0005971m / s2.843600据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线4.124液相负荷

17、上限线5-9得以日=3s作为液体在降液管中停留时间的下限，由化工原理课程设计式Lss, maxAfHT 0.07220.0.01204m3/s据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线4.1.2.5 液泛线令 Hd N( HT+hw)由 Hd =h p+rn+hd; hp =hc+hl+hb； hlpx% ；联立得 Wx Ht -p-1 )hw= (p+1)how+hc+hd+g忽略hb，将how与Ls, hd与Ls,hc与Vs的关系代入上式，并整理得axVsb-zLS-dU?3式中0.051Pv= WxHt /(- P-1 )hw= O.153/(lwXh0)23n 3600 2/3= 2

18、.84X10 況 E ( 1 + P)()2lw将有关数据代入，得= 0.740566= 0.47105= 137.6588= 1.3945故 Vs2 =0.636077-185.8832X L； -1.88299W L?3在操作范围内，任取几个 Ls值，依上式计算出 Vs值，计算结果列于下表。表5-15 LsVs关系表Vs0.6226089190.595230.5672040.5395420.5300820.500550558Ls0.00060.0030.0060.0090.010.0135。由上表数据即可作出液泛线根据以上各线方程，可作出该塔的负荷性能图，如下图所示。图2提馏段塔板负荷性能

19、图在负荷性能图上，作出操作点 A，连接0A，即作出操作线。由图可看出，该筛板的操 作上限为液相负荷上限控制，下限为漏液控制。由图查得V “ =0.3423，Vs min =0.1102s,maxs,min故操作弹性为V:辭能3.1062，max 所计算的脱轻组分塔精馏段操作弹性为3.924，提馏段的操作弹性为3.1062,符合设计的要求。而换热器与泵的设计也能完成生产任务。脱轻塔的工艺设计计算结果汇总表计算数据项目符号单位精馏段提馏段各段平均压强PmkPa600620各段平均温度tmC40.2547.62平均气相Vskmol/h178.2842192.5793流量液相Lskmol/h176.7

20、453324.0272实际塔板数N块1815板间距HTm0.50.5塔径Dm11空塔气速um/s0.25740.2766塔板液流形式单流型单流型溢流管形式弓形弓形溢堰长IWm0.70.7流堰高hWm0.25220.042装溢流堰宽度Wdm0.150.0678置管底与受液盘距离hCm0.027290.26板上清液层咼度hLm0.060.06孔径dOmm3.03.0孔间距tmm1515孔数n个25402540开孔面积AOm20.049500.04950筛孔气速uOm/s4.0554.357塔板压降hPm0.0015190.0658液体在降液管停留时间Ts9.3264.335降液管内清液层高度Hdm

21、0.13740.1448液沫夹带evkg液/kg气0.10.15结论经过对吉化104有机合成厂丁二烯车间的学习，我了解到丁二烯的生产流程，掌握了换热器的丁二烯装置生产工艺原理。通过对脱轻组分精馏塔，脱重组分精馏塔的物料衡算,热量衡算，并对一些脱轻组分塔进行了设备计算，确定了该塔结构的基础数据，最后还进行 了经济核算，通过经济核算结果，得出该项目的经济效率不错，能实现工厂化生产。参考文献1陈敏恒，从德滋，方图南，齐鸣斋编.化工原理（上）M.北京:化学工业出版社，2006.2陈敏恒，从德滋，方图南，齐鸣斋编.化工原理（下）M.北京:化学工业出版社，2006.3贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计M.天

22、津：天津大学出版社，2002.47王国胜.化工原理课程设计M.大连:大连理工大学出版社，2005.刘光启，马连湘，邢志有.化工物性算图手册M.北京:化学工业出版社，2002.Bruce E.PolingJohn M.PrausnitzJohn P.OConnell.气液物性估算手册 M.北京：化学工业 出版社，2006.王松汉.石油化工设计手册M.北京:化学工业出版社，2002.Annual P roduction Ca pacity of 55,000 Tons ofButadiene PI ant P rocess Design*LIANG-shui ping, XU-hongjun(Cl

23、ass-0503, Major of Automation, College of Information & Control Engineering)Abstract: Butadiene is an important organic raw materials based on petrochemicals andsynthetic rubber monomer,olefin petrochemical raw materials in the position second only to ethylene and propylene . Mainly used in syntheti

24、c butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber(SBR) , acryIonitrile-butadiene rubber, styrene butadiene styrene elastomer(SBS), acryIonitrile butadiene styrene(ABS) resin rubber products, etc. can also be used in the production of adiponitrile , hexamethylene diamine , nylon 66 , 1,4 butanediol, etc, and organic chemical products used for adhesives, gasoline additives, a wide range of uses. Key words:Guaiacol; Methyl chloride; Reduced p ressure batch fracti on at ing;