30万吨乙烯装置脱乙烷工段

化工与材料工程学院毕业设计30万吨乙烯装置脱乙烷工段模拟与工艺设计 化工与材料工程学院毕业设计本设计主要是完成了30万吨/年乙烯装置脱乙烷工段浮阀精馏塔的工艺设计，通过物料衡算、热量衡算和设备计算的计算，对浮阀精馏塔进行了工艺设计。设计中通过proⅡ模拟进行物料衡算，在物料衡算的基础上进行热量衡算。通过物料衡算和热量衡算得出的基础数据，进行浮阀精馏塔的设备计算，确定出塔板工艺设计和附件设计的工艺参数。由于主要参考的数据资料都是吉化乙烯装置实际生产所得，确保了所求出的工艺参数都能够符合本设计的任务要求。最后根据工艺流程用CAD工程制图软件绘制了带控制点流程图、设备平面和立面布置图，同时还手绘了管道平面布置图。在绘图时遵循科学、经济、合理、美观等要求，保证了所绘制的图达到本设计的任务关键词：脱乙烷；浮阀精馏塔；工艺设计；乙烯material,materialiscondubalanceoutthebasicdataandcalculatedesignandaccessoriesplatesofdesignparameters.Duetothemainreferencedataareofthetasktoconformtorequirements.Finally,accordingtotheprocessofusingCADalsoapipelinelayouthand-painted.Indrawingfollowscientrational,etc,toensuretherequirementofgraphreachthedesignrequirementsofthetaskKeyWords:Takenoffethane;Floatvalvedistillation;Processdesign;ethylene化工与材料工程学院毕业设计1— IAbstract Ⅱ第一篇设计说明书 1 11.1设计依据、生产规模 11.2厂址的选择 11.3装置特点 21.4主要原料和产品 21.4.1原料及产品 21.4.2产品用途 41.4.3产品的质量指标 5第2章生产方法论证及工艺过程 2.1生产方法的论证 2.1.1生产过程的基本原理 2.1.2深冷分离流程 2.2流程叙述 2.2.1脱乙烷单元(C₂/C₃分离，3801和3802单元) 2.3设备工艺的选择 2.3.1精馏塔 2.3.2换热器 2.4公用工程指标 2.5操作条件 第3章三废排放及处理 3.1废气治理 3.1.1气态污染物来源 3.1.2废气中主要污染物的特征和危害 3.1.3废气治理设施 化工与材料工程学院毕业设计2—3.2废水治理 3.2.1废水处理常用方法 3.2.2废水排水 3.2.3废水处理措施 3.3废渣治理 3.3.1废渣治理基本方法 3.3.2废渣处理措施 第二篇设计计算书 1.1物料衡算依据 1.2物料衡算的基准 1.3输入的数据 1.4物料衡算结果 1.4.1单塔的总物料衡算 1.4.2流程的总物料衡算 第2章热量衡算 2.1热量衡算方程式 2.2热量衡算的步骤 2.3热量衡算结果 2.3.1单塔的热量衡算 第3章塔的相关性质 3.1T3801的物性数据 3.2T3802的物性数据 3.3塔的水力学计算 3.3.1输入数据 3.3.2水力学计算结果 第4章T3801塔板工艺尺寸的计算 4.1阀数的确定 4.2溢流堰设计 4.3塔板负荷性能图 3—4.3.1精馏段的气、液相体积流率 4.3.2漏液线 4.3.3液沫夹带线 4.3.4液相负荷下限线 4.3.5液相负荷上限线 4.3.6液泛线 4.4T3801塔附件设计 4.4.1进料管(37-11) 4.4.2回流管 4.4.3塔底出料管 4.4.4人孔 4.5T3801塔总体高度 第5章其它设备选型 5.1.1排列方式 5.1.2输入数据 5.1.3模拟结果 5.2P3801的计算 第6章简单经济核算 6.1流动资金的估算 6.2成本的估算 6.3税金和利润 工艺设计结果汇总表 T3801浮阀塔精馏段设计计算结果 T3801附件设计汇总 主要符号说明 希腊字母 下标 结论 —4— 附录A各塔焓值原始数据 附录B水力学计算原始数据 1乙烯设计生产能力30万吨/年，主体装置占地面积5.32公顷，总投资(包括动力锅炉部分)为32.9亿元。分别在2001年和2004年进行了一期、二期扩建后，装置生产规模扩大至60万吨/年(生产能力70万吨/年),年操作时间为8000小时，操作弹性：50%～105%。乙烯装置原有生产单元41个设备530台，改造后新增单元22(1)原料、燃料共供应、产品销售便利。同时运输、机修。公用工程和生活设施(2)该地靠近水量充足和水质良好的松花江。(3)本地交通便利，具有较好的运输条件。2(4)本地在装置投产后对环境造成的影响不大，同时与居民区合理的距离与方(5)本地避离低于水位，能确保不受水淹，自然地形有利于厂房和管线布置、交1.采用LSCC-1型裂解炉技术、乙烯产率高，原料灵活性大5.采用DMF溶剂吸收法回收高纯度乙炔，以最大限度提高装置的经济效益。6.采用PSA法提纯氢气工艺，以提高装置运行的安全可靠性。裂解汽油一段加氢采用英国ICI技术，二段采用IFP加氢工艺，由于LD145催化剂的7.原料采用前脱砷工艺，经过技术改进，催化剂采用国产催化剂，石脑油由高温脱砷改为目前的低温脱砷，脱砷效果较好，而且达到节省中压蒸汽降低装置综合能耗的目的，是目前为止国内乙烯装置脱砷系统改进最成功的。10.采用独立设置的联锁和紧急停车系统，可实现装置的联锁功能和实现安全停a、原料：乙烯装置物料平衡见表1-1。化工与材料工程学院毕业设计表1-1乙烯装置物料平衡表序号原料名称工况1工况2备注吨乙烯消耗量消耗量消耗量年消耗低砷石脑油加氢精制石脑油+加氢焦化石脑油加氢裂化轻石脑油芳烃抽余油2高砷石脑油大庆直馏石脑油俄罗斯直馏石脑油外购大庆石脑油3轻烃(C3+,液体)芳烃液化气芳烃C5气分丙烷常压轻烃4轻烃(C2-,气体)芳烃干气常压轻烃5轻柴油6加氢裂化尾油新鲜原料合计272.93218.31270.79216.63化工与材料工程学院毕业设计b、产品：乙烯装置产品产量见表1-2。序号产品名称工况1工况2备注吨乙烯产量(t/t)小时产量(t/h)年产量(万t/a)吨乙烯产量(t/t)小时年产量(万t/a)1氢气93%(mol)2氢气99.9%(mol)3燃料气(甲烷)4乙烯5聚合级丙烯6化学级丙烯7C4馏份8C5馏份9加氢汽油42.77C9馏份PGOPFO酸气及损失产品产量合计272.93218.31270.79216.63乙烯用量最大的是生产聚乙烯，约占乙烯耗量的45%;其次是由乙烯生产的二氯本装置设计能力为在年操作7560小时的情况下，生产聚合级乙烯30万吨，聚合级丙烯8.5万吨，化学级丙烯8万吨。C9馏份从汽油加氢一段反应器后分离出来，用作裂解炉的燃料或作为产品送出界区表1-3聚合级乙烯规格名称单位数值备注乙烯%(y)99.95min.甲烷+乙烷ppm(y)max.C3及重组份ppm(v)max.乙炔ppm(y)2max.氧ppm(y)2max.一氧化碳ppm(y)max.二氧化碳ppm(y)5max.氢ppm(y)5max.总硫(以硫计)ppm(wt)max.总氮(以氮计)ppm(y)5max.总羰基(以甲乙酮计)ppm(y)max水ppm(y)max.甲醇ppm(wt)0(正常)1(异常)max.max.氯化物(以氯计)ppm(wt)1max.COsppm(y)max.氨无表1-4聚合级丙烯规格名称单位数值备注丙烯%(v)99.60min.甲烷ppm(y)max.丙烷+乙烷ppm(y)丙二烯ppm(y)2max.丙炔ppm(v)5max.乙炔ppm(y)5max.乙烯ppm(y)max.名称单位数值备注氧ppm(y)5max.一氧化碳ppm(v)1max.二氧化碳ppm(y)5max.总硫(以硫计)ppm(v)1max.水ppm(v)2max.氢ppm(v)5max.COS(期望值)ppm(v)max.总C4ppm(y)max.氮ppm(v)max.总二烯烃ppm(y)5max.表1-5化学级丙烯规格名称单位数值备注丙烯min.丙烷平衡乙烯max.丁烯max.丁二烯max总硫(以硫化氢计)1max.甲乙酸max.丙二烯max.硫磺点燃检验max.氧max总氯max.绿油max.表1-6装置内部用氢气(PSA氢气)名称单位数值备注氢气甲烷平衡一氧化碳5max.乙烯max.表1-7输出氢气(甲烷氢)名称单位数值备注化工与材料工程学院毕业设计硫氧氢气硫氧甲烷一氧化碳乙烯水平衡53max.max.max.max.max.表1-8乙炔产品规格名称单位数值备注乙炔%(v)min.其它碳氢化合物及DMF%(y)max.表1-9C4馏份规格名称乙烯基乙炔1,3-丁二烯2-丁烯C5及重组份硫水单位数值备注工况1max.%(wt)%(wt)max.ppm(wt)饱和(43℃)max.表1-10C5馏份名称C4及轻组份%(wt)数值备注max.工况1苯含量max.C6以上组份戊烷化工与材料工程学院毕业设计名称单位数值备注工况1戊烯异戊烯环戊烷%(wt)戊二烯%(wt)环戊二烯%(wt)26.00表1-11C6～C8名称名称单位C5及轻组份C9及重组份max溴值gBr/100g二烯值总硫ppm(wt)苯甲苯24.2024.10二甲苯乙苯%(wt)10.108.30表1-12PFO产品物性数据名称单位数值备注密度(160℃)低热值闪点℃粘度(160℃)mm2/s灰含量%(wt`名称单位数值备注硫含量%(wt)ASTM蒸馏：初馏点℃℃℃开始裂解%74表1-13轻质燃料油(PGO)名称单位数值备注密度(15℃)低热值闪点℃粘度(50℃)mm2/s灰含量%(wt)max.硫含量ASTM蒸馏：%(wt)初馏点℃℃℃℃℃℃干点℃第2章生产方法论证及工艺过程工业生产上采用的裂解气分离方法，主要有深冷分离法和油吸收精馏分离法两表2-1轻柴油裂解气组成成分mo1%成分Mol%正丁烷C6～C8的非芳烃苯甲苯二甲苯+乙苯丙二烯+丙炔苯乙烯C9～200℃的馏分1,3-丁二烯硫化物异丁烯(1)气体净化系统：(2)压缩和冷冻系统：(3)精馏分离系统：图见图2-1。裂解气血25CC6781C图1-34幅序深冷分高流程1一城洗塔：2一干端锡：3一脱甲烷塔，4一脱乙烷塔：5一乙烯塔；6一现丙荒塔!7一我丁烷塔，8一丙烧塔：9一冷箱；10一加氢脱决反应器；11一绿油塔图2-1顺序深冷分离流程氢气；馏分经脱甲烷塔和脱乙烷塔分别脱去甲烷和C₂馏分。脱乙烷塔塔底的液体进入脱丙烷塔，在塔顶分出C₃馏分，塔底的液体为C4以上100℃,并且必须加入阻聚剂。为了防止结焦堵塞，脱丙烷塔一般有两个再沸器，以便轮换检修使用。1)以轻油(60～200℃的馏分)为裂解原料，常用顺序分离流程法；2)技术成熟，但流程比较长，分馏塔比较多，深冷塔(脱甲烷塔)消耗冷量比图2-2前脱乙烷深冷分离流程裂解气经过预处理进入脱乙烷塔。脱乙烷塔塔顶出来的是C₂以上的轻组分先加脱甲烷塔塔顶出来的甲烷、氢气在冷箱中进行分离；脱甲烷塔塔底出来的C₂馏烷、C4馏分和Cs以上馏分。由于脱乙烷塔的操作压力比较高，这样势必造成塔底温度升高，结果可使塔底温度高达80～100℃以上，在这样高的温度下，不饱和重质烃及丁二烯等，容易聚合结图1-图1-36前脱丙烷深冷分离流程7一乙燃塔：8一丙熵塔；9一加忽脱炔反应器；10一冷箱图2-3前脱丙烷深冷分离流程由吉化乙烯装置原料可知，本次设计是轻质油的裂解气分离，故选前脱乙烷深冷分离，3801和3802单元)14.9℃分别进入高压脱乙烷塔T3801的27层和21层塔板上，由于采用多股进料，在进入分馏塔之前已进行了初步分离，故节省了能量。高压脱乙烷塔在塔压较高，塔釜温度也不高(约34.9℃),所以避免了二烯径的聚合结焦。自高压脱乙烷塔T3801底部来的仍含有C₂组分的釜液经FIC—3803调节进入T3802的第42层塔板。T3802在相对较低的压力(2.49MPag)下操作。操作压力的90℃(87℃)。即在二烯烃发生聚合结焦的程度被降至最低条件下，实现C₂与C₃组D3801中，不凝气经手控阀HC-3801的排至冷火炬线，冷凝液用回流泵P3801抽出沸器E3882A/B+R热源采用LLPS,根据LLPS量来控制T3802灵敏板27层温度(TIC一3812)。LLPS冷凝液汇集至D3802,用凝液泵P3802中抽出经LICA-3805控制液的塔顶馏出物一起去裂解气激冷系统(40单元)。从T3802塔底抽出的C₃+馏分送至在E3805前配有甲醇注入线，以防系统冻堵。在T3801塔底送出的FV3803后，验研究工作，取得了成果，并在石油、化学工业中广泛采用，1.生产能力大，比泡罩塔约提高20～40%,与筛板相近。2.操作弹性大，在较宽的气速变化范围内、板效率变化较小，其弹性范围(即最大负荷与最少负荷之比)比筛板即泡罩塔板大得多。3.由于气液接触状态良好，以及气体为水平方向吹出，雾沫夹带量小，因此塔板效率较高，比泡罩塔板效率可高出15%左右。5.塔板的结构简单，安装容易。制造费用约为泡罩板的60～80%,为筛板塔的6.国内使用结果证明，对于粘度稍大及有一般聚合现象的系统(例如丁二烯精行调节。浮阀的类型很多，国内常用的有F1型、V-4型及T型等，其中以F1型浮阀的10%～20%,在炼油厂约占总费用的35%～40%。随着我国工业的不断发展，对扩展表面式换热器(板翅式、管翅式等),如表2-2所示。图2-2换热器的分类间壁式管壳式列管式固定管板式刚性结构用于管壳温差较小的情况(一般≤50℃),管间不能清洗带膨胀节有一定的温度补偿能力，壳程只能承受低压力浮头式管内外均能承受高压，可用于高温高压场合U型管式管内外均能承受高压，管内清洗及检修困难填料函式外填料函管间容易泄漏，不宜处理易挥发、易爆炸及压力较高的介质内填料函密封性能差，只能用于压差较小的场合釜式壳体上部有个蒸发空间用于再沸、蒸煮双套管式结构比较复杂，主要用于高温高压场合和固定床反应器中套管式能逆流操作，用于传热面较小的冷却器、冷凝器或预热器螺旋管式沉浸式用于管内流体的冷却、冷凝或管外流体的加热喷淋式只用于管内流体的冷却或冷凝板面式板式拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性较大的液体间换热螺旋板式可进行严格的逆流操作，有自洁的作用，可用作回收低温热能平板式结构紧凑，拆洗方便，通道较小、易堵，要求流体干净板壳式板束类似于管束，可抽出清洗检修，压力不能太高混合式适用于允许换热流体之间直接接触蓄热式换热过程分阶段交替进行，适用于从高温炉气中回收热能的场合程宜用于不易结垢和清洁的流体。当管子和壳体的壁温差大于50℃时，应在壳体上化工与材料工程学院毕业设计较多，常见的有U形、平板形和Ω形等几种。由于U形膨胀节的挠性与强度都比较好，所以使用得最为普遍。当管子和壳体的壁温差大于60℃和壳程压强超过0.6MPa(1)合理地实现所规定的工艺条件传热量、流体的热力学参数(温度、压力、流量、相态等)与物理化学性质(密度、粘度、腐蚀性等)是工艺过程所规定的条件。设计者应根据这些条件进行热力学(2)安全可靠(3)有利于安装、操作与维修(4)经济合理评价换热器的最终指标是：在一定的时间内(通常为1年)固定费用(设备的购置费、安装费等)与操作费(动力费、清洗费、维修费等)的总和为最小。在设计或化工与材料工程学院毕业设计1、泵的分类泵是把原动机的机械能转换为液体的能量的机器。原动机(电动机、柴油机等)通过泵轴带动叶轮旋转，对液体作功，使其能量(包括位能、压能和动能)增加，从而使液体输送到高处或要求有压力的地方。泵的种类及技术性能按照作用原理泵往复泵可分为动力工泵类、容积式泵类及其他类型往复泵泵。如图2-4所示。动力式泵混流泵2、工业用泵的特点和选用在工业生产中，典型泵的特点和选用如活塞泵表2-3。石油、化工装置对泵的要求如下：_隔膜泵(1)必须满足流量、扬程、压力、温齿轮泵度、汽蚀余量等工艺参数的要求。滑片泵回流泵度、汽蚀余量等工艺参数的要求。滑片泵回流泵凸轮泵(2)必须满足介质特性的要求：石岁次龙①对输送易燃、易爆、有毒或贵重介质转子泵的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如屏喷射泵蔽泵、磁力驱动泵、隔膜泵等。水环泵②对输送腐蚀性介质的泵，要求过流部其他类型件采用耐腐蚀材料。图2-4泵的分类③对输送含固体颗粒介质的泵，要求过流部件采用耐磨材料，必要时轴封应采用清洁液体冲洗。(3)必须满足现场的安装要求。①对安装在有腐蚀性气体存在场合的泵，要求采取防大气腐蚀的措施。②对安装在室外环境温度低于-20C以下的泵，要求考虑泵的冷脆现象，采用耐低温材料。③对安装在爆炸区域的泵。应根据爆炸区域等级，采用防爆电动机。(4)对于要求每年一次大检修的工厂，泵的连续运转周期一般不应小于8000小时。为适应3年一次大检修的要求，AP1610(第8版)规定石油、重化学和气体工业用泵的连续运转周期至少为3年。(5)泵的设计寿命一般至少为10年。AP1610(第8版)规定石油、重化学和气体工业用离心泵的设计寿命至少为20年。(6)泵的设计、制造、检验应符合有关标准、规范的规定，常用的标准和规范。化工与材料工程学院毕业设计(7)泵厂应保证泵在电源电压、频率变化范围内的性能。我国供电电压、频率(8)确定泵的型号和制造厂时，应综合考虑泵的性能、能耗、可靠性、价格和泵名称特点选用要求进料泵(包括原料泵和中间给料泵)塔顶、中段及塔底回流泵)(1)流量稳定(2)一般扬程较高(1)—般选用离心泵(3)有些原料粘度较大或含固体颗粒(2)扬程很高时，可考虑用容积式(4)泵入门温度一般为常温，但某些中间泵或高速泵给料泵的入口温度也可大于100℃(3)泵的备用率为100%(5)工作时不能停车(1)流量变动范围大，扬程较低(1)一般选用单级离心泵(2)泵的备用率为50%～100%塔底泵循环泵产品泵注入泵(1)流量变动范围大(一般用液位控制流(2)流量较大可选用双吸泵(4)液体一般处于气液两相态，NPSHa小要的灌注头(5)工作可靠性要求高(3)泵的备用率为100%(1)选用单级离心泵(1)流量稳定，扬程较低(2)介质种类繁多(1)流量较小(2)介质种类繁多(1)流量较小(2)扬程较低(3)泵的备用率为50%～100%(1)宜选用单级离心泵(2)对纯度高或贵重产品，要求密封可靠，泵的备用率为100%;对(3)泵入口温度低(塔顶产品一般为常温，—般产品。备用率为50%～100%。中间抽出和塔底产品温度稍高)(4)某些产品泵间断操作用泵(1)流量很小，计最要求严格(1)选用柱塞或隔膜计量泵(2)常温下工作(2)对有腐蚀性介质，泵的过流元(3)排压较高(4)注入介质为化学药品，往往有腐蚀性件通常采用耐腐蚀材料续表泵名称特点选用要求排污泵(1)流量较小，扬程较低(2)污水中往往有腐蚀性介质和磨蚀性颗粒(3)连续输送时要求控制流量(1)选用污水泵、渣浆泵(2)泵备用率100%(3)常需采用耐腐蚀材料燃料油泵(1)流量较小，泵出口压力稳定(一般为(2)粘度较高(3)泵入口温度一般不高(1)—般可选用转子泵或离心泵送(3)泵的备用率为100%润滑油泵和封液泵(1)润滑袖压力一般为0.1～0.2MPa(2)机械密封封液压力一般比密封腔压力高0.05～0.15MPa(1)—般均随主机配套供应(2)—般均为螺杆泵和齿轮泵，但离心压缩机组的集中供油往往使用离心泵综合以上各方面，P3801选离心泵，又因其扬程He=410.35m(见设计计算部分),故选择新D型多级离心泵。项目水温℃2水压MPa3流量0～40m³/h2.循环水循环冷却水(CW):循环水(CW)作为乙烯装置各冷却器用的冷却水经换热后，经返回管送出界区。序号供水：30℃回水：40℃序号2供水：0.45MPag回水：0.25MPag3m3/h3.消防水低压消防水、高压消防水、伴热水界区条件见表2-4。表2-4低压消防水、高压消防水、伴热水规格序号温度(℃)压力(MPa)1低压消防水2高压消防水0.8-1.03供热水供水0.6-0.8回水0.2-0.3注：消防水以地下管网形式送到界区。4.脱盐水序号项目温度℃2压力MPa(1)高压供申(2)低压供电(3)事故电源双回路交流、三相、三线、中性点不接地双回路交流、三相、四线、中性点直接接地50+0.5Hz,50-1.5Hz交流、三相、三线、中性点直接接地50+0.5Hz,50-1.5Hz序号仪表用空气工艺空气12>0.6MPag>0.6MPag6常温7为保证蒸汽系统的平衡，需从界区外引入中压Ⅱ蒸汽。乙烯装置内可利用的蒸汽等级如表2-5。表2-5蒸汽等级表序号蒸汽等级压力(MPag)温度(℃)1高压蒸汽(HP)24.1375～3923中压蒸汽Ⅱ(MPⅡ)370±154265～3005低低压蒸汽(LLP)0.35表2-6蒸汽流量表夏季冬季MPⅡ蒸汽输入0～80t/h0～30t/hLP蒸汽输出LLP蒸汽输出47t/h在正常生产中主要由裂解炉的急冷废热锅炉回收高温裂解气废热而副产的量控制，高压蒸汽用于驱动裂解气压缩机透平X3201和发电机透平X8201,49化工与材料工程学院毕业设计单元甲烷化反应器预热器E4902加热以及为二段汽油加氢反应器进料过热器E6402提供热源。(2)中压蒸汽由裂解气压缩机透平X3201和发电机透平X8201抽汽及E4902出口供给，不足时也可由高压蒸汽经减温减压器Z8101和Z8111补充。MPS管网压力由X3201抽气量控制。中压蒸汽I用于驱动乙烯压缩机透平X4401、X4411,丙烯压缩机透平X4601、急冷为热锅炉BFW泵透平X8002、急冷油泵透平X2701、X2711,裂解气压缩机油泵透平X3301及乙烯、丙烯压缩机油泵透平X4501、X4511,向一些加热器提供热源等，并向界区处输出一部分。中压蒸汽Ⅱ3.3MPag(3)低压蒸汽由发电机透平X8201、BFW泵透平X8002、急冷油泵透平X2701、X2711、X4411及润滑泵透平X3301、X4501、X4511、背压而得，不足时可由中压蒸汽经减温减压器补充。LPS管网压力由X8001和洗涤水泵透平X2801,稀释蒸汽的发生和过热，火炬的消烟及保护蒸汽，以及作一些加热器，再沸器的热源等，并向界区外输出一部分。(4)低压伴热蒸汽是由低压蒸汽减温减压而得，用作某些物料管道伴热，以防止物料在管道内冷凝或冻结。低压蒸汽由1.3MPag减压至0.9MPag、220℃。(5)稀释蒸汽稀释蒸汽其中的80%是通过回收急冷油的热量产生的，不足部分由低压蒸汽提供热量产生稀释蒸汽来补充，在裂解炉管内加入稀释蒸汽可以降低烃分压以提高乙烯收率并减少结焦现象。(6)低低压蒸汽低低压蒸汽由丙烯压缩机透平X4601抽汽以及乙烯压缩机透平X4401、BFW泵透平X8001和洗涤水泵透平X2801背压而得，不足时可由低压蒸汽经减温减压器补充。LLPS管网压力由X4601抽汽量控制。低低压蒸汽用于一些低温位的再沸器、预热器及蒸发器的热源、X3201、X4601复水抽真空喷射以及供给动力装置中的除氧器D8001加热用等，并向界处输出一部分。需要特别指出的是，由于丙烯压缩机透平X46O1在设计上允许抽汽和注汽交替进行，因此在夏季可将LLPS中的蒸汽是逐级利用的，并最大限度地提高能量利用率，同时，由于裂解所压缩机透平X3201和丙烯压缩机透平X4601采用抽汽凝汽式，可满足装置内各等级蒸汽负荷的变化，从而使2-7和2-8。表2-7塔类操作条件脱乙烷塔T3802脱乙烷塔规格型号型式浮阀浮阀设计操作设计温度℃压力Mpa压力Mpa(塔顶/塔底)操作温度℃(塔顶/塔底)-36.1/34.9-14.9/86.9表2-9车间人员职责数量(人)岗位操作工人分析工人9包装工人机修工人书记主任副主任工艺技术员设备技术员安全技术员成品合算员8总计第3章三废排放及处理化学工业中常见的一些主要环境污染物有：汞、氰、砷、酚、芳烃及其衍生物(如苯、甲苯、氯苯等)、饱和烃和不饱和烃及其衍生物(如石油、汽油、氯乙烯、丙烯、丁二烯、卤烃等)、醇(甲醇、丁醇、硫醇等)、二氧化硫、酸、碱等。它们都能污染3.1废气治理1.空气污染物的分类空气污染物的来源可分为：自然源和人类源。自然源系指自然界自行向空气中排放有害物质的场所。主要有正在活动的火山，自然逸出煤气或天然气的煤田或油田，放出有害气体的腐烂动植物，裸露的地面。这些自然界所产生的污染物构成了空气污染的本底值。除火山爆发产生的气体和火山灰有很大的危害外，其他一般不严重损害空气质量，不会造成严重的空气污染。对自然源导致的空气污染，目前人类尚无有效的办法进行控制。人为源系指人们在生产和生活活动过程中所形成的污染物。2.化工和石油化工厂的大气污染源表3-1化工和石油化工厂的大气污染源污染物主要污染源烃类轻质油品及烃类气体的储运设施、管线、阀门、机泵等的泄漏，各种烃类氧化尾气、芳烃烷基化尾气、丙烯腈尾气等粉尘催化剂制造、尿素粉尘、催化剂再生烟气、出焦操作、裂解炉、焚烧炉排放烟气等一氧化碳催化裂化再生器烟气、焚烧炉、锅炉、加热炉(1)对人体健康的危害空气污染物侵入人体主要有三条途径：呼吸道吸入；消化道吞入(随水食物)和皮肤接触。(2)对植物的危害对植物生长影响较大的空气污染物主要有二氧化硫、氟化物、碳氢化合物、光化学烟雾及含有重金属的粉尘等。(3)对气候的影响(1)吸收法(2)燃烧法a、系统开车过程中，需要对系统管线进行吹扫、置换，在置换时严格遵循氮气(1)控制PH值法(2)油和油脂的处理(3)有机废水生化处理化工与材料工程学院毕业设计工业企业污水的水源大体上有三个方面：生活污水(来自厕所、浴室、盥洗室及厨房等),生产污水(生产过程中排出的废水)和大气降水(雨水、雪水等)。一般来1.正常生产中正常排放点有四处，分别为D9201、E3006、E3016、D3506,E3006/E3016为急加岗位水处理单元正常排出口排放COD低于5000mg/1,同时，严格控制D9201液位在60%以下，如果D9201#或11a#线进入到D9201,再通过P9201A/B/R向外输送到90管廊与E3016/E3006况，禁止任何不负责任的现场排放，岗位人员应该完全掌握装置11#、11a#线下水井情况，因为，装置消防通道和其它路面同时存在10#线清净下水井，生产排放和1.废渣的再资源化化工与材料工程学院毕业设计资源利用率以减少排放量。2.废渣的处理化学工业排放的固体废物数量庞大、种类繁多，其处理方法也多种多样，主要有物理化学方法，焚烧法和安全填埋法。3.液态废渣参数化工、石油化工生产的液态废渣主要有碱渣、酸渣、化纤工业产生的废渣、苯酐废渣、酚渣等。(1)废碱液：废碱液主要来自石油产品的精制。(2)废酸液：废酸液主要来源于油品酸精制和烷基化反应废硫酸催化剂，及化学行业的电化学精制、酸洗等。(3)污水厂产生的污泥。(4)化纤生产产生的废渣。4.固态废渣参数(2)电石渣；(3)矿渣；a.正常生产过程中，装置烧焦所排放出的焦粒，直接储存到裂解炉排焦罐中，当烧焦罐中焦粒达到一定量后，打开清焦罐，将罐中焦粒全部放出，用车运到制定储存地点，由工厂统一运到吉化堆埋场堆埋。b.停车后，装置需要清洗的设备用盲板与系统隔断，设备内清除的残渣经沙土搅拌后桶装由车间统一安排，送工厂环保科指定堆埋场进行掩埋。c.停车更换的催化剂和干燥剂等固体废渣，现场装桶和装袋，由工厂统一运到吉化堆埋场堆埋处理，严禁随意堆埋和丢放引起环境污染。d.清理废碱氧化单元混合器D3508所产生的废碱渣，现场用塑料袋装袋，运到吉化堆埋场堆埋，严谨随处堆放，造成环境污染。化工与材料工程学院毕业设计第1章物料衡算输入系统的物料质量=输出系统的物料质量+系统内积累的物料质量输入系统的物料质量=输出系统的物料质量对于连续生产，多采用单位时间(如1小时、1天)的投料量或生产的产品量以下各塔的数据均为工厂提供。具体见表1-1、1-2。表1-1T3801进料数据物料名称H2组分C2H4(摩尔组成)C3H6C4H6C5H120.0000.1310.0120.000总摩尔流量(kmol/h)2782.670622.9201234.170874.270温度(℃)-27.95014.880-6.000-27.000压力(kpa)3655.0003661.0003655.0003980.000每板压降(kpa20.000表1-2T3802进料数据物料名称组分摩尔分数(mol)H2CH4C2H40.0000.0060.491总摩尔组成总摩尔流量(kmol/h)温度(℃)压力(kpa)每板压降(kpa)C3H6C4H6C5H120.3090.1430.05036.42035687.0005.0000化工与材料工程学院毕业设计表1-3塔板数实际板PROⅡ模拟T3801总板数43(含再沸)27(含再沸)进料位置T3802总板数66(含再沸和冷凝42(含再沸和冷凝进料位置注：以上各塔的板效率均为62%T3801塔底CH4约为0.16mol%;T3802塔顶C3约为0.294mol%,塔底C2约为0.2mo1%以上各塔模拟中的组分均以轻烃为主，且不含水，因此采用SRK方程进行模拟。对各程序进行调试，可得到物料衡算。以下为各塔模拟的原图及其总物料衡算表。CKG-MOL/HR-27.950C123456789k4150.000KPACKG-MOL/HR-27.000C2782.670KG-MOL/HR-39.017T3801C图1-1T3801模拟图化工与材料工程学院毕业设计表1-4T3801总物料衡算StreamNameStreamDescriptionPhaseMxedLiquidMixedVaporLiquidLiquidTemperaturePressureCKPA-27.9503655.00014.8803661.000-6.0003655.000-39.0173500.000-27.0003980.00044.2534150.000FlowrateKG-MOL/HR2782.670622.9203796.681874.270CompositionH2C2H4C3H6CAH6C5H120.2620.3520.3520.0310.0030.0000.0070.0550.3110.2660.2310.1310.0110.1080.5470.2400.0830.0120.1970.3020.5010.0000.0000.0000.0000.0030.9940.0030.0000.0000.0000.0020.4750.3200.1480.056出料总流量：3796.681+1717.349=5514.03kmol/h进出物料的总流量相等，因此达到物料平衡。S3-22.620C2500.000KPA880.594KG-MOL/HRStreamDescription38-11PhaseLiquidLiquidLiquid36.420C35687.000KPA1769.119KG-MOL/HRTemperaturePressureFlowrateKPA3100.00035687.000KG-MOL/HR888.5251769.119_-2930二__31. 40_T3802CompositionCH4C2H4C3H6C4H6C5H1238-1195.037C3100.000KPA888.525KG-MOL/HR0.1000.491图1-2T3802模拟图及总物料衡算出料总流量：888.525+880.594=1769.119kmol/h进出物料的总流量相等，因此达到物料平衡。化工与材料工程学院毕业设计1.4.2流程的总物料衡算以下为脱乙烷单元流程的模拟图及其总的物料衡算3650.0003749.0133650.0003749.013KG-MOL/HRKPAKPA4200.000-27.9503655.0002782.670CKPAKG-MOL/HR-27.000C4200.000KPA764.477KG-MDL/HR37-42-6.000C3655.000KPA1234.170KG-MOL/HR37-2014.880C3661.000KPA622.920KG-MDL/HR2345678946.378C4170.000KPA1655.845KG-MOLHR主S3主2750.000KPA9764.477KG-MOL/HR9甚38-11县38-11费势药蓄器落落92.714C2950.000KPA42891.368KG-MOL/HR42图1-3乙烷单元流程的模拟图表1-5乙烷单元流程的总物料平衡表Stean.NanesteamDescnptor37-1137-2137-4238-138-11MbedUguuMcedhaporLgntTempeatrePB8SNRC-279503655DG3661006M03655DD6153650D32,714295000FwiraEKD-NDL,HR27826705229201234.1703749113891.368CompostotH2CHC:2HbC:3H5C.4H5CSH1202620352035200310003□D?0D5503.1102660.2310.131DD11054702400330D120.19903060.4920002D0DDD0DD0DD2D.OS284D.108进料总流量：2782.670+622.920+1234.170=4639.760kmol/h出料总流量：3749.013+891.368=4640.381kmol/h进出物料的总流量相差0.621kmol/h,在误差范围内可以认为达到第2章热量衡算EQ=ZHout-EHin热量衡算就是计算在指定条件下进出设备物料的焓值，从而确定过程传递的热(1)建立以单位时间为基准的物料流程图，确定热量衡算的范围；(2)在物料流程图上标明已知温度、压力、相态、物流量及组成等已知条件；(3)选定计算的基准温度。由于手册、文献上查到的热力学数据大多数是273K或298K的数据，故选此温度为基准温度，计算比较方便。计算时相态的确定也是很(6)如果需要，计算出所需要的加热剂或冷却剂的用量。示10⁴。表2-1T3801各流股焓值进料流股出料流股名称37-1137-4237-2038-19再沸器热量/9.149-0.6360.599-2.675ZH=9.149+(-0.636)+0.599+(-2.675)+12.375=18.812(m·kJ/h)ZH=11.342+7.484=18.826(m·kJ/h)在误差范围内，可认为T3801达到热量守恒。表2-2T3802各流股焓值进料流股出料流股名称冷凝器再沸器焓值/-16.049-1.800ZH=5.641+(-16.049)+19.268=8.860(m·kJ/h)ZH=10.660+(-1.800)=8.860(m·kJ/h)ZQ=ZH-ZH=8.860-8.860=0(m·kJ/h)T3802达到热量守恒。化工与材料工程学院毕业设计第3章塔的相关性质条件下，可对各塔进行水力学计算，具体见化工与材料工程学院毕业设计表3-1T3801每块板上的气液相数据NetFlowRatesLiquidVaporFeedProductDutiesKG-MOL/HRM*KJ/HR-37.83650.002-39.53670.003-39.53690.004-39.13710.005-38.53730.006-37.53750.007-35.93770.008-33.83790.009-31.23810.002020.34030.002121.94050.002223.24070.002324.44090.002425.64110.002527.44130.002631.64150.002744.64170.00925.4918.6912.6900.0875.7835.2642.3557.9621.42512.82574.72635.62700.72768.32835.12898.22955.43005.53047.23077.03080.22998.73849.43842.63836.63824.03799.73759.13702.03635.63566.2699.2858.9919.8984.9874.32782.7622.93798.2表3-2T3802每块板上的气液相数据PressureC-18.82-17.24-14.85-12.5-16.0491化工与材料工程学院毕业设计TrayTemp.PressureLiquidKG-MOL/HRVaporM*KJ/HRFeedProductDuties3.3塔的水力学计算在单塔物料衡算及热量衡算的基础上，输入水力学计算部分的相关数据，具体如表3-5、3-6所示。表3-5T3801水力学计算输入数据塔板板型最小板直径/mm板间距/mm流径数浮阀浮阀2表3-6T3802水力学计算输入数据塔板板型最小板直径/mm板间距/mm流径数浮阀2浮阀2以下为各塔的水力学计算结果，具体见下列各表。表3-9T3801水力学计算结果区域设计塔板数直径溢流数1浮阀个数降液管宽度431.562降液管中心22418.643484.207表3-10T3802水力学计算结果区域设计塔板数直径溢流数浮阀个数降液管宽度降液管中心222438.948438.948第4章T3801塔板工艺尺寸的计算计的要求，选用F1型浮阀阀片厚度δ=2mm,质量为33g,H=12.5mm,L=16.5mm浮阀开孔率选为10%,阀中心距为100mm。工厂提供的数据如下：序号2实际塔板数精馏段塔径(25-42)单位(含再沸)数值4.1阀数的确定一般在正常负荷情况下，浮阀处在全开时操作，此处取动能因数=10单溢流段气相平均密度Y,=45.117kg/m双溢流段气相平均密度Y,=61.471kg/mF型浮阀的孔径为“=39mm,故浮阀个数N为化工与材料工程学院毕业设计双溢流段气相平均流率Y₂=108.27m³/个全塔浮阀个数N=11N+31N₂=11×185+31×158=326428个单溢流双溢流计算值模拟值以下因个人精力和所查阅的资料有限，仅对T(1)堰长’l=0.7D=0.7×2050=1435mm(2)溢流堰高度",选用平直堰，堰上液流层高度计算，近似取E=1,取板上清夜层高度r=60mm化工与材料工程学院毕业设计4.3.1精馏段的气、液相体积流率Mrm=19.33kg/kmolV=(R+1)D=4×1715.787=6863MLm=28.01kg/kmolL=(2782.67+3650)/2=3216.34kmol/hσ=Z×O=0.352×0.004201+0.031×0.0137+0.003×0.0230σ=Z×,=0.197×0.0025+0.302×0.02943+0.501×0.0182σ,=(σ,+σ,o)12=(0.00197+0.00184)/2=0.00191N/m=4.4×0.75×0.0668Ls,m³1sVs,m³/由上表数据即可作出漏液线。由因塔径D=2050mm,故/D=1.43512.05=0.因为A=0.09×3.30=0.3·化工与材料工程学院毕业设计L,m³/sVs,m³/s由上表数据即可作出液沫夹带线。4.3.4液相负荷下限线b¹=φH+(φ-β-1)hb¹=0.5×0.5+(0.5-0.65-1)×0.04=0.204c'=0.1531(1,h₀)²=0.1531(1.435×0.034)²L,m³/s0.0060.0150.0300.045V,m³/s化工与材料工程学院毕业设计由上表数据即可作出液泛线根据以上各方程，可作出T3801精馏段浮阀塔的负荷性能图，如图4-1所示。在负荷性能图上，作出操作点，即可画出操作线。由图可查出：4.4T3801塔附件设计T3801有三股进料，,因流股37-11的流量大，故进料管的设计以37-11为例。4.4.1进料管(37-11)T型进料管。本设计采用4.4.3塔底出料管管径：4.5T3801塔总体高度H=(n-"p-"p-1)HT+°FHg+npH+Hp+Hg+H₁+H₂H:塔底空间高度，塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线的距离，取HH=(42-1-3-1)×0.5+3×0.6+3×0.6+0.6+1.5+1.4+3=28.6m注本章参考文献[2];[5];[6];[7]。化工与材料工程学院毕业设计第5章其它设备选型5.1E3802的计算正三角形排列结构紧凑；正方形排列便于机械清洗；同心圆排列用于小壳径换热器，外圆管布管均匀，结构更为紧凑。我国换热器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮头式则以正方形错列排列居多，也有正三角形排列。故选正三角形排列。塔底釜液走换热器的管程，其进料用严格换热器与塔用虚拟物流连接而得，具体数值见图5-1。C2H4C图5-1S4进料数据壳程S6进料为水蒸气，其摩尔流量：900.000kmol/h,温度：158℃,压力：200.000kpa,换热器的换热面积为322.60m²。计算类型为管程出口温度86.90℃管程和壳程的材质均选择不锈钢304,换热器型号为BEM,方位为立式，换热管规格25*2*3000,排列方式为正三角形排列，其化工与材料工程学院毕业设计余各参数为软件默认值。2371.418KG-MOLHRS7C图5-2E3802模拟图表5-1E3802各流股数据StreamDescriptionLiquidMxedMxedCKPA79.1742754.87586.9002752.893200.0002371.4182371.418900.000900.0000.0000.0000.0040.7260.2120.0580.0000.0000.0000.0040.7260.2120.0580.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0001