毕业设计（论文）手册学院：职业技术学院专业班级：化工 0832姓名：杨文龙指导教师：王景芸2011 年 6 月毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）评阅书毕业设计（论文）评阅书毕业答辩情况表答辩时间：年月日摘要本人所设计所依据的是以丙烯精制塔为设计原型。
我所设计的题目是年产60000吨丙烯精制塔设计，开工周期为7900小时/年，其中原料主要组成为丙烯，丙烷，丁烷等组分，按各组分的沸点和相对挥发度的不同使各组分分离。
工艺流程说明如下：原料（丙稀、丙烷、丁烷的混合液体）经进料管由精馏塔中的某一位置（进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。
气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。
将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。
另一部分凝液作为回流返回塔顶。
回流液从塔顶沿塔流下，在下降过程中与来自塔底的上升蒸气多次逆向接触和分离。
当流至塔底时，被再沸器加热部分汽化，其气相返回塔内作为气相回流，而其液相则作为塔底产品采出。
设计时，依次进行了物料衡算、热量衡算、塔结构的相关工艺计算，及换热设备的计算及附属设备的选型。
设备选型方面主要按照现场实际，并兼顾工艺控制要求与经济合理性。
随着先进控制技术的兴起，关键控制指标由定值控制向区间控制转变，调节变量与控制变量的关系由单对单向多变量预估控制转变。
它是装置控制技术发展的方向，正在逐步普及。
为了为装置以后上先进控制提供方便，我们在设计时，注意为塔顶温度，塔底温度，回流量等指标保留较大的操作弹性。
关键词：丙烯；精馏塔；物料衡算；热量衡算；塔温；操作弹性；目录1.前言 (1)1.1丙烯概述 (1)1.1.1主要特性 (1)1.1.2危险性 (1)1.2丙烯行业特点 (2)2.丙烯精制塔的工艺计算 (3)2.1原始数据 (3)2.2物料衡算 (4)2.2.1关键组分 (4)2.2.2计算塔顶小时产量 (4)2.2.3计算塔釜质量组成 (4)2.2.4质量分数转换 (5)2.2.5计算进料量和塔底产品量 (5)2.2.6物料衡算计算结果 (6)2.3塔温的确定 (6)2.3.1确定进料温度 (6)2.3.2确定塔顶温度 (6)2.3.3确定塔釜温度 (7)2.4塔板数的计算 (7)2.4.1最小回流比的计算 (7)2.4.2计算最少理论板数 (9)2.4.3塔板数和实际回流比的确定 (9)2.5确定进料位置 (10)2.6全塔热量衡算 (10)2.6.1冷却器的热量衡算 (10)2.6.2再沸器的热量衡算 (11)2.6.3全塔热量衡算 (11)2.7板间距离的选定和塔径的确定 (12)2.7.1计算混合液塔顶、塔釜、进料的密度及气体的密度 (12)2.7.2求液体及气体的体积流量 (13)2.7.3初选板间距及塔径的估算 (14)2.8浮阀塔塔板结构尺寸确定 (15)2.8.1塔板布置 (15)2.8.2溢流堰及降液管设计计算 (16)2.9水力学计算 (17)2.9.1塔板总压力降的计算 (18)2.9.2雾沫夹带 (18)2.9.3淹塔情况校核 (22)2.10浮阀塔的负荷性能图 (22)2.10.1雾沫夹带线 (22)2.10.2液泛线 (24)2.10.3降液管超负荷线 (25)2.10.4泄露线 (25)2.10.5液相下限线 (25)2.10.6操作点 (26)2.11塔的附属设备计算 (27)2.11.1再沸器的计算 (27)2.11.2塔顶冷凝器的计算 (27)2.11.3确定塔体各接管及材料 (28)3.总结 (30)4.致谢 (32)设计参考资料 (33)1.前言1.1丙烯概述【6】丙烯（propylene,CH2=CHCH3）常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。
分子量42.08，密度0.5139g/cm(20/4℃)，冰点-185.3℃，沸点-47.4℃。
易燃，爆炸极限为2%～11%。
不溶于水，溶于有机溶剂，是一种属低毒类物质。
丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生产丙烯腈、异丙烯、丙酮和环氧丙烷等。
1.1.1主要特性化学品名称：化学品中文名称：丙烯化学品英文名称：propylene英文名称：propene分子式：C3H6结构简式：CH2=CH-CH3分子量：42.081丙烯燃烧化学方程式：2C3H6+9O2=6CO2+6H2O1.1.2危险性健康危害：本品为单纯窒息剂及轻度麻醉剂。
急性中毒：人吸入丙烯可引起意识丧失，当浓度为15％时，需30分钟；24％时，需3分钟；35％～40％时，需20秒钟；40％以上时，仅需6秒钟，并引起呕吐。
慢性影响：长期接触可引起头昏、乏力、全身不适、思维不集中。
个别人胃肠道功能发生紊乱。
环境危害：对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染。
燃爆危险：本品易燃。
1.1.3急救措施吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸困难，给输氧。
如呼吸停止，立即进行人工呼吸。
就医。
1.1.4消防措施危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物。
遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。
与二氧化氮、四氧化二氮、氧化二氮等激烈化合，与其它氧化剂接触剧烈反应。
气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。
有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。
灭火方法：切断气源。
若不能切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。
喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。
灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。
1.1.5泄漏应急处理应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。
切断火源。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。
尽可能切断泄漏源。
用工业覆盖层或吸附/ 吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方，防止气体进入。
合理通风，加速扩散。
喷雾状水稀释、溶解。
构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。
如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。
漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。
丙烯是仅次于乙烯的一种重要有机石油化工基本原料，它主要用于生产聚丙烯、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸以及异丙醇等，其他用途还包括烷基化油、催化叠合和二聚，高辛烷值汽油调合料等。
1.2丙烯行业特点纵观中国丙烯行业，有如下几个主要的特点：1、总体规模较大。
2、中国丙烯工业体系较为完善、发展实力雄厚，具有资源优势。
3、丙烯工厂较多、较为分散，单线丙烯生产能力相对较小。
4、丙烯生产技术有待多样化，丙烯来源途径需要增加。
中国丙烯主要来源于乙烯裂解装置、炼厂催化裂化和催化裂解装置，现有生产装置多已采用国内开发的增产丙烯技术，装置开工率超过100%。
中国丙烯增产技术与国际水平同步，特别是炼厂深度催化裂解装置增产丙烯技术，已处于世界领先地位。
但中国在其他丙烯生产技术如丙烷脱氢（PDH）、甲醇制烯烃技术（MTP）、烯烃相互转化、乙烯丁烯易位歧化技术等方面，与国际先进水平有一定差距。
国外上述技术已工业化或正在工业化，而国内尚处于研究阶段。
近年来，中国丙烯工业都是以进口为主，出口相对较少。
2007年1-12月，中国丙烯进口量726010.499吨，累计金额81395.39万美元。
2007年12月，中国丙烯进口量75702.81吨，12月交易金额88077966美元，12月货物平均单价1163.47美元/吨。
2007年1-12月，中国丙烯进口均价1121.1美元/吨，较2006年的1108.1美元/吨增长1.2%。
2007年1-12月，中国丙烯出口量86.575吨，累计金额15.89万美元。
2007年12月，中国丙烯出口量2吨，12月货物平均单价1000美元/吨。
2008年1-12月，中国丙烯进口量917259.245吨，累计金额113171.4027万美元。
2008年12月，中国丙烯进口量118047.072吨，12月交易金额5993.26万美元。
2008年1-12月，中国丙烯进口均价1233.8美元/吨，较2007年的1121.1美元/吨增长1.0%。
2008年1-12月，中国丙烯出口量118.13吨，累计金额18.05万美元。
2008年1-12月，中国丙烯出口均价1527.77美元/吨。
近年来，由于丙烯下游产品的快速发展，极大的促进了中国丙烯需求量的快速增长。
到2010年，中国将不断新增大型乙烯生产装置，同时炼厂生产能力还将继续扩大，这将增加丙烯的产出。
预计2010年，丙烯消费量为1905万吨，缺口为825万吨。
届时，聚丙烯仍是丙烯最大的消费衍生物，约占丙烯消费量的76％左右。
中国到2011年的丙烯产能将达到1380万吨/年。
预计2008-2011年间，中国丙烯产能年均增长率为12.3%，高于全球平均增长率4.1%。
届时还将有大量丙烯衍生物进口，中国丙烯开发利用前景广阔。
2.丙烯精制塔的工艺计算2.1原始数据原始数据见表1年生产能力60000t丙烯。
丙烯精馏塔工艺流程简图如图1所示。
图1 丙烯精馏塔工艺流程简图工艺流程说明如下： 原料（丙稀、丙烷、丁烷的混合液体）经进料管由精馏塔中的某一位置 （进料板处）流入塔内，开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分汽化返回塔内。
气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。
将塔顶蒸气凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。
另一部分凝液作为回流返回塔顶。
回流液从塔顶沿塔流下，在下降过程中与来自塔底的上升蒸气多次逆向接触和分离。
当流至塔底时，被再沸器加热部分汽化，其气相返回塔内作为气相回流，而其液相则作为塔底产品采出【5】。
2.2物料衡算2.2.1关键组分按多组分精馏确定关键组分；挥发度高的丙烯作为轻关键组分在塔顶分出；挥发度低的丙烷作为重关键组分在塔底分出。
2.2.2计算塔顶小时产量计算每小时塔顶产量，每年的操作时间按7900h 计算（7000+100×N ）。
由题目给定60000000/7900=7595㎏/h 2.2.3计算塔釜质量组成设计比丙烷重的全部在塔底，比丙烷轻的全部在塔顶。
以100㎏/h 进料为基准，进行物料衡算见表2。
WD W152.0004.025.7152.0+-=15.2%100=D+W 或92.75=0.996D+0.152W100=D+W 解得： W=8.1161㎏/hD=100-8.1161=91.8839㎏/h丙烷 X WC3H8=WD D152.0004.025.7004.005.7+--=82.34%丁烷 X WC4H10=WD 152.0004.025.72.0+-=2.46%式中 F —原料液流量，㎏/h ；D —塔顶产品（馏出液）流量，㎏/h ； W —塔底产品（釜残液）流量，㎏/h ；X W —釜液中各组分的质量分数。