12.8万吨/年多组分轻烃分离装置工艺设计毕业设计目录第一章总论 (3)1.1 原料及产品 (3)1.2 装置概况 (3)1.3 原料性能、用法、生产方法 (4)1.4 乙烯生产工艺技术简介 (2)第二章工艺流程设计 (12)2.1工艺流程设计 (12)2.1.1 工艺方案 (12)第三章物料衡算 (17)3.1 原始数据的获得 (18)3.2 T-101物料衡算 (18)3.2.1 T-101清晰分割物料衡算 (20)3.2.2 确定塔的操作压力及温度 (21)3.2.3 确定最小回流比 (21)3.2.4 确定最适宜的回流比 (22)3.2.5 全塔效率及确定实际塔板数 (23)3.2.6 进料温度的确定 (23)3.3 T-201清晰分割物料平衡 (24)3.3.1 T-201清晰分割物料衡算 (24)3.3.2 确定塔的操作压力及温度 (25)3.3.3 确定最适宜的回流比........................................................................ . (27)3.3.4 全塔效率及确定实际塔板数 (28)3.3.5 进料温度及压力的确定 (29)3.4 T-301物料衡算 (29)3.4.1清晰分割物料衡算 (29)3.4.2 确定塔的操作压力及温度 (30)3.4.3确定最小回流比 (32)3.4.4 确定最适宜的回流比 (32)3.4.5 进料温度的确定 (33)第四章能量衡算 (34)4.1 T-101能量衡算................................... 错误!未定义书签。
4.1.1 焓值衡算 (36)4.1.2 热负荷的计算 (37)4.1.3 计算传热剂用量 (38)4.2 T-201能量衡算 (38)4.2.1 焓值计算 (38)4.2.2 热负荷的计算 (39)4.2.3 计算传热剂用量 (39)4.3 T-301能量衡算 (38)4.3.1焓值计算 (39)4.3.2 热负荷的计算 (40)4.3.3计算传热剂用量 (40)第五章设备工艺计算及选型 (42)5.1 塔的设计与选型 (42)5.1.1 T-101的设计与选型 (42)5.1.2 T-201的设计与选型 (55)5.1.3 T-301的设计与选型 (70)第六章设计结果汇总表 (76)6.1 全塔的物料衡算表........................................................................ .. (74)6.2全塔的热量衡算表........................................................................ .. (74)6.3各塔的操作条件表........................................................................ .. (75)6.4各塔的冷水用量和蒸汽用量表........................................................................ (76)第七章小结 (77)7.1 设计述 (77)7.2体会和收获 (77)致谢 (78)参考文献 (79)第一章总论1.1 原料及产品表1-1 原料组成表序号原料组分组成，m%1 甲烷 2.372 乙烷16.563 乙烯36.254 丙烷9.585 丙烯30.016 丁烯 5.23(1)产品及其规格（均为mol%）①乙烯：≥95.0%②丙烯：≥96%(2)循环冷却水上水T=35℃，加热用低压饱和蒸汽P=0.8MPa(G)1.2 装置概况本装置是1万吨/年轻烃分离装置，原料是含有甲烷，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯，丁烯。
所要得到的产品是较纯的乙烯和丙烯。
生产方法为依据各组分的相对挥发度及物性的不同进行分离和精馏，最终得到符合生产要求的产品。
1.3 原料各组分的性能、用途1.3.1甲烷物理性质：甲烷是无色、无味、可燃和微毒的气体。
甲烷对空气的重量比是0.54，比空气约轻一半。
甲烷溶解很小，在20℃、0.1千帕时，100单位体积的水，只能溶解3个单位体积的甲烷。
化学性质：甲烷燃烧产生明亮的蓝色火焰，然而有可能会偏绿，因为燃甲烷要用玻璃导管，玻璃在制的时候含有钠元素，所以呈现黄色的焰色，甲烷烧起来是蓝色，所以混合看来是绿色。
主要用途：天然气，沼气，用于燃烧供热。
1.3.2乙烯物理性质：通常情况下，乙烯是一种无色稍有气味的气体，密度为1.25g/L，比空气的密度略小，难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂。
化学性质：主要是加成反应、加聚反应和氧化反应。
乙烯可以与卤素单质（液体、水溶液、四氯化碳溶液等）、卤化氢、氢气、水、HCN等加成；加聚生成聚乙烯；乙烯可以被强氧化剂氧化，如：KMnO4溶液。
乙烯燃烧则是完全氧化。
主要用途：用于制聚乙烯（自身加成）、聚氯乙烯、醋酸等，还可用来催熟水果。
1.3.3乙烷物化性质：无色气体，气体的相对密度1.56（空气＝1）。
液体相对密度0.531（0℃）微溶于水。
化学性质：化学性质很稳定，不容易发生化学反应。
与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限2.4～9.5％（体积）。
主要用途：丙烷是裂解乙烯和丙烷的原料，也可用原料和冷冻剂，在有机合成中，可用于制造含氧化合物和低级硝集烷等。
1.3.4丙烯物理性质：化学式 CH3CH＝CH2 无色略带甜味的气体，沸点-47.7℃，临界温度92℃,临界压力4.56MPa。
化学性质：化学性质活泼，易发生氧化、加成、聚合等反应。
主要用途：是基本有机化工的重要基本原料，工业上主要由烃类裂解所得到的裂解气和石油炼厂的炼厂气分离获得，用于制丙烯腈、环氧丙烷、丙酮等。
用以生产多种重要有机化工原料、生成合成树脂、合成橡胶及多种精细化学品等。
1.3.5丙烷物化性质：无色气体，气体的相对密度1.56（空气＝1）。
液体相对密度0.531（0℃）微溶于水，化学性质：化学性质很稳定，不容易发生化学反应。
与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限2.4～9.5％（体积）。
主要用途：丙烷是裂解乙烯和丙烷的原料，也可用原料和冷冻剂，在有机合成中，可用于制造含氧化合物和低级硝集烷等。
1.3.6丁烯物理性质：常态下均为无色气体，不溶于水，溶于有机溶剂。
有微弱芳香气味。
分子量56.1，密度0.5951g/cm3（20/4℃），沸点-6.90℃。
化学性质：易燃、易爆.，爆炸极限为1.8%～9.6%.主要用途：重要的基础化工原料之一。
丁烯水合为仲丁醇可进而生产甲乙酮，氧化脱氢制丁二烯，催化氧化制顺酐及乙酸，1-丁烯自聚可制造聚1-丁烯，与乙烯共聚为线型低密度聚乙烯。
1.4.乙烯生产工艺技术简介1.4.1 装置简介**乙烯以石脑油为原料，管式炉裂解来生产乙烯。
**乙烯装置采用美国鲁姆斯专利技术，由加拿大公司总承包，日本东洋工程公司负责工程设计。
本装置包括两套工艺单元：即乙烯单元和汽油加氢单元。
以丙烷馏分、丁烷馏分、重整液化气、重整泊头油、直流石脑油及不凝气、粗丙烷为原料。
采用五台SRT-Ⅳ型裂解炉和一台CBL-Ⅱ型裂解炉裂解，经急冷、压缩、顺序深冷分离等工序年产14万吨/聚合级乙烯、6万吨/年聚合级丙烯及4.8万吨/年加氢汽油。
同时装置还设有水精制、热水和污水处理三套辅助装置。
1.4.2 基本原理(1) 裂解烃类裂解过程是一个十分复杂的化学反应过程，对于石脑油的裂解，因其组分复杂，目前尚未得出统一结论，一般包括下述部分：①链烷烃的裂解生成乙烯，丙烯的反应。
②丙烯、丁烯的裂解，加氢生成乙烯，甲烷的反应。
③烯烃或二烯烃的聚合环化反应。
④环烷烃的脱环基反应，开环裂解反应。
⑤环烷烃的开环脱氧反应，脱氢反应。
⑥烷基芳烃的脱烷基反应。
⑦芳烃的重缩合反应，生成多环芳香族烃反应，连烷烃的裂解目前认为是游离基的连锁反应。
乙烷裂解：连锁开始：C2H6+ C2H6→2CH3+ C2H6连锁传播：C2H6+ CH3·→CH4+ C2H5·C 2H5·→C2H4+ H·C 2H6+ H·→C2H5·+ H2连锁停止：C2H5·+ C2H5→C5H10石脑油裂解：连锁开始：R1H→R2·+ R3·连锁传播：R 2·+ R 1H→R 3H + R 1·R 3·+ R 1H→R 5H + R 1· R 1·→C n H 2n + R 4· 连锁停止：R 1·+ R 4·→生成物 (2) 分离 ① 脱硫裂解气中酸性气体的清除在裂解气压缩机三、四段段间碱洗塔进行，发生的中和反应如下：H 2S +2NaOH→Na 2S+2H 2O H 2S +Na 2S→NaHSCOS+2NaOH→NaSC0ONa+Na 2S NaSC0ONa+2NaOH→Na 2CO 3+H 2O+Na 2S CO 2+2NaOH→Na 2CO 3+H 2O SO 2+2NaOH→Na 2SO 3+H 2O ② 乙炔加氢本装置采用气相C 2馏分产品选择性加法脱除乙炔，加氢反应是在含Cat 存在下进行的，反应式如下：主反应：C 2H 2+H 2→C 2H 4+42.200千卡/公斤·分子 副反应：C 2H 2+H 2→C 2H 6+76.500千卡/公斤·分子 C 2H 4+H 2→C 2H 6+33.8千卡/公斤·分子 C 2H 2→2C+H 2+54.500千卡/公斤·分子2C 2H 2+βH 2→高分子烯烃或固体聚合物+发热量 选择催化剂加氢反应分三个过程第一：C 馏分及H 从气相扩散Cat 表面，并在其上进行吸附，为达到选择性化加氢的目的，首先要求Cat 对于乙炔的吸附能力大于对乙烯的吸附能力。
第二：吸附的C 2馏分在Cat 上进行加H ，吸附的乙炔和吸附的H 原子加氢H 生成吸附的乙烯基，吸附的乙烯基发生歧化反应生成吸附乙烯。
第三：生成的吸附乙烯进行而脱附为乙烯，为减少乙烯进一步加H 生成乙烷，要求Cat 对乙烯的吸附能力若，即要求乙烯的脱附速度大于乙烯进一步加氢生成乙烷的脱附速度。
③ 甲基乙炔及丙二烯的脱除装置利用液相C 3产品选择性催化加氢的方法脱除甲基乙炔和丙二烯，Cat 为钯系Cat ，反应如下：主反应：C 3H 4（甲基乙炔）+H 2→C 3H 6+38000千卡/公斤·分子 C 3H 4（丙二烯）+H 2→C 3H 6+39600千卡/公斤·分子 副反应：C 3H 6+H 2→C 3H 8+30.000千卡/公斤·分子 C 4H 6+H 2→C 4H 8+26.800千卡/公斤·分子 C 4H 8+H 2→C 4H 8+30.400千卡/公斤·分子C4H8→高分子聚合物+发热量④ CO的脱除使用镍系Cat进行甲烷化反应脱除CO主反应：CO+3H2CH4+ H2OCO2+4H2→CH4+ 2H2O副反应：C2H4+H2→C2H61.4.3工艺流程⑴原料的预处理来自界区外的C4+拔头油和石脑油物料热交换器EA-181（C4+TOP）、EA-182（NAP）加热到60℃进入裂解炉。