20000吨乙胺装置分离系统工艺设计辛清炜1，李强2(1.东北电力大学化学工程学院,吉林吉林132012; 2.东北电力大学化学工程学院,吉林吉林132012)摘要：本设计的内容是年产20000吨乙胺装置分离系统装置工艺设计，工艺采用连续精馏的方式，使用四个精馏塔，将乙醇和液氨混合加氢精馏成纯度大于99.5%的乙胺产品。
本设计主要对T103塔所给的各个组分的质量分数并经过ASPEN软件模拟，得出各个塔的理论板数和回流比以及工艺条件，得出本套工艺装置的初步数据。
同时完成物料衡算、热量衡算、并对乙胺精馏塔进行严格设备计算。
对塔的冷凝器、再沸器、回流罐、接塔管和进料泵进行了详细计算和选型。
关键词：乙胺；精馏；ASPEN软件；工艺设计Process Design of Separation System of 20000t EthylaminePlantXIN Qing-wei1 ,LI Qiang2(1.Chemical Engineering College, Northeast Dianli University, Jilin Jilin 132012;2.Chemical Engineering College,Northeast Dianli University, Jilin Jilin 132012)Abstract;The present design is 20000 tons per year ethylamine separation system means plant process design, continuous distillation process using manner, using four distillation column, ethanol and ammonia mixing hydrogenation rectification into purity of more than 99.5% of amine products.The design of the main T103 tower to the various components of the quality score and through the ASPEN software simulation, the theoretical plate of each column and reflux ratio and process conditions, the set of process equipment, the preliminary data. At the same time to complete the material balance, heat balance, and the rectification of the column for strict equipment calculation. The calculation and selection of the condenser, the re boiling device, the reflux tank, the connecting pipe and the feed pump of the tower are calculated in detail. And draw the process flow chart of the control point, the material map, equipment layout and piping layout. Key Words：Ethylamine；Distillation；ASPEN；Process planning1 绪论乙胺（Ethylamine ），无色极易挥发液体，有氨的气味，本品高毒，呈碱性具有强烈刺激性[1]，能刺激眼、肺、气管、皮肤和排泄系统，能与水、乙醇、乙醚混溶,其蒸气与空气可形成爆炸性的混合物，遇热源和明火都会有燃烧爆炸危险。
与氧化剂接触会猛烈反应,其蒸气比空气要重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇到火源会着火回燃。
用于生产医药、染料、表面活性剂[2]、除草剂、橡胶硫化促进剂和离子交换树脂等。
2 生产工艺原理乙醇与氨气，氢气进行催化反应，生成乙胺的生产方法。
化学反应方程式：++ ++3 物料衡算物料衡算是化工设计的计算中最基本、最重要内容之一。
在解决设计设备尺寸前要定出所处理的物料量。
整个过程或其某一步骤中原料、产物、副产物之间的关系可通过物料衡算确定。
因此进行工艺设计时，首先要进行物料衡算，物料衡算 物料衡算的理论依据是质量守恒。
化工生产基本采用连续化生产，其特点是不间段、稳定的向反应系统或设备投入物料，同时产出相应的物料，设备中某一区域的反应参数（如温度、压力、浓度、流量）不随时间而改变，局部反应条件可以不一致，但总条件不随时间变化。
物料衡算采用的是定量的方法，计算出流程中计入与离开每一过程或设备的各物流的数量，组成及各组分的含量。
为进行能量衡算，设备选型或工艺设计，确定原料消耗定额等提供依据。
依照质量守恒定律可以得到，进入任何过程的物料质量应该等于从该过程离开物料质量与积存于该过程中的物料质量的和。
得到物料衡算式：OH H C 523NH −−→−催化剂252NH H C O H 2252NH H C OH H C 52−−→−催化剂()NH H C 252OH 2()()O H N OH H C NH H C 235252252H C +−−→−+催化剂进入系统的物料量=流出系统的物料量+系统内累计的物料量对于连续生产过程，∑累计=0，此时∑进=∑出。
根据质量守恒定律，对一个体系内质量流动及变化的情况用数学式描述物料平衡关系则为物料平衡方程[3]。
物料平衡方程基本表达式为：∑F0=∑D+A+∑B式中：F0—输入体系的物料质量；D—离开体系的物料质量；A—体系内积累的物料质量；B—过程损失的物料质量。
由下表数据可知：一乙胺纯度为：99.7%，二乙胺纯度为：99.6%，三乙胺纯度为99.5%；一乙胺流量1526.7kg/h，二乙胺流量832.7kg/h，三乙胺流量420.7kg/h。
表1-1 T102塔顶组成表组分质量分率wt%质量流量kg/h摩尔分率%摩尔流量kmol/h 乙醇 4.20E-13 6.43E-10 4.11E-13 1.40E-11水 6.45E-139.88E-10 1.61E-12 5.48E-11氨气0.000916556 1.4033686370.0024245630.082402965氢气0000一乙胺0.9970817881526.6639790.99634247633.86241556二乙胺0.002001655 3.0647978420.001232960.04190427三乙胺 1.58E-09 2.42E-067.03E-10 2.39E-08表1-2 T103塔顶组成表组分质量分率wt%质量流量kg/h摩尔分率%摩尔流量kmol/h 乙醇 1.98E-070.000165771 3.14E-07 3.60E-06水 1.55E-08 1.29E-05 6.27E-087.19E-07氨气0000氢气0000一乙胺0.003990483 3.3360435710.0064575290.07399565二乙胺0.996009303832.66377760.99354209411.38481866三乙胺9.18E-117.67E-08 6.62E-117.58E-10表1-3 T104塔釜组成表组分质量分率wt%质量流量kg/h摩尔分率%摩尔流量kmol/h 乙醇0000水0.003457731 1.4616753820.0191079420.081135313氨气0000氢气0000一乙胺 3.18E-09 1.34E-067.02E-09 2.98E-08二乙胺0.0012399630.5241653780.001687830.007166792三乙胺0.995302303420.740930.97920422 4.157854329一乙胺产量：1526≈=7.kg⨯a吨/年11000/109999247200二乙胺产量：7.832≈=⨯akg5995440年吨/60000/7200三乙胺产量：7.7200=⨯akg420≈年3029040吨/3000/各项条件均满足设计要求，因此分离工段设计合理4 热量衡算在生产过程中，能量的消耗是非常重要的指标，它可以衡量化工生产、操作方法是否合理。
既能稳定成产操作，又能合理利用热量。
因此热量衡算是化工设计中很重要的一部分。
热量衡算是能量衡算的一种，在能量衡算中占有主要地位。
需要进行热量衡算有两种情况：其中一种是对单元设备做热量衡算，当各个单元设备之间没有热量交换时，只需对个别设备做计算；而另一种则是整个过程的热量衡算，当各个工序或者单元操作之间有热量交换的时候，因此必须做热量衡算。
通过对热量衡算，可以得到耗能的指标，比较设计方案，对比先进水平，去寻找存在的问题；为设备的选型和确定尺寸提供了主要依据；更加有利于组织管理，技术革新，降低所需能量4.1 热量衡算应遵循原则物流的焓的基准状态包括物流的基准压强、基准温度、基准相状态，热量衡算的文字表达式为：输入系统的能量=输出系统的能量+系统积累的能量对于连续生产，系统积累的能量为0，所以有：Q + W = ΣHout -ΣHinQ——系统的换热量，即与加热剂或冷却剂的换热量W——输入系统的机械能ΣHin——进入系统的物料的焓ΣHout——离开系统的物料的焓以T103为例，进行热量衡算。
通过aspen模拟得出T103的热量横算如下表1-4 脱氨塔T101物料热量数据进料塔顶塔底温度C124.043772591.0459*******.4037565压力bar534摩尔气化率000摩尔流量kmol/hr106.100217811.4588186294.64139916质量流量kg/hr3150.0503698362314.050369热焓Gcal/hr-6.3269487-0.247007869-6.108423556由Aspen模拟二乙胺塔T101设备：塔顶热负荷为：1.87094e07KJ/h=4.47 Gcal/hr，塔釜热负荷为：1.85901e07KJ/h=4.44Gcal/hr，所以al/hr 1.886948Gc 44.4326948.6-=+- l/hr 1.88543Gca 47.4247008.0108423.6-=+--得出二乙胺塔T103热量达到守恒5 二乙胺塔工艺设计塔设备时化工、炼油生产中的重要设备类型之一。