5万吨/年轻烃分离装置工艺设计毕业设计目录第一章总述 (1)1.1 前言 (1)1.2 主题 (1)1.2.1 轻烃的分离原理 (1)1.2.2 分离顺序的选择 (2)1.2.3 产品性能用途 (2)1.2.4 生产现状 (4)1.2.5 发展前景 (4)第二章工艺流程设计 (6)2.1 工艺流程设计 (6)2.1.1 工艺方案 (6)第三章物料衡算 (8)3.1 原始数据的获得 (8)3.2 塔T-101物料衡算 (10)3.2.1 T-101清晰分割物料衡算 (10)3.2.2 确定塔的操作压力及温度 (11)3.2.3 确定最小回流比 (13)3.2.4 确定最适宜的回流比 (14)3.2.5 全塔效率及确定实际塔板数 (15)3.2.6 进料温度及压力的确定 (16)3.3 塔T-201物料衡算 (16)3.3.1 塔T-201清晰分割物料衡算 (16)3.3.2 确定塔的操作压力及温度 (17)3.3.3 验证T-201清晰分割是否成立 (18)3.3.4 确定最适宜的回流比 (19)3.3.5 全塔效率及确定实际塔板数 (20)3.3.6 进料温度及压力的确定 (21)3.4 塔T-301物料衡算 (22)3.4.1 清晰分割物料衡算 (22)3.4.2 确定塔的操作压力及温度 (22)3.4.3 验证T-301清晰分割是否成立 (24)3.4.4 确定最小回流比 (25)3.4.5 全塔效率及确定实际塔板数 (26)3.4.6 进料温度及压力的确定 (27)第四章能量衡算 (28)4.1 T-101能量衡算 (29)4.1.1 焓值计算 (29)4.1.2 热负荷的计算 (29)4.1.3 计算传热剂用量 (31)4.2 T-201 能量衡算 (31)4.2.1 焓值计算 (31)4.2.2 热负荷的计算 (31)4.2.3 计算传热剂用量 (32)4.3 T-301 能量衡算 (32)4.3.1 焓值计算 (32)4.3.2 热负荷的计算 (32)4.3.3 计算传热剂用量 (33)4.4 三塔热量衡算表 (33)第五章设备工艺计算及选型 (35)5.1 T-101 的设计与选型 (35)5.1.1 塔径的计算 (35)5.1.2 塔高的计算 (39)5.1.3 塔体设计 (39)5. 2 T-201的设计与选型 (51)5.2.1 塔径的计算 (51)5.2.2 塔高的计算 (54)5.2.3 塔板的设计与布置 (54)5.3 T-301的设计与选型 (66)5.3.1 塔径的计算 (66)5.3.2 塔高的计算 (69)5.3.3 塔板的设计与布置 (69)第六章塔体设计 (81)6.1 T-101塔体初步设计 (81)6.1.1 初步设计 (81)6.1.2 接管的设计 (81)6.2 T-201 塔体初步设计 (83)6.2.1 初步设计 (83)6.2.2 接管的设计 (83)6.3 T-301塔体初步设计 (85)6.3.1 初步设计 (85)6.3.2 接管的设计 (85)第七章换热器的设计与选型 (87)7.1 T-101换热器的计算与选型 (87)7.1.1 进料换热器E-101的选用 (87)7.1.2 塔顶冷凝器E-102的选用 (87)7.1.3 再沸器E-103的选用 (87)7.2 T-201换热器的计算与选型 (87)7.2.1 进料换热器E-201的选用 (87)7.2.2 塔顶冷凝器E-202的选用 (87)7.2.3 再沸器E-203的选用 (88)7.3 T-301换热器的计算与选型 (88)7.3.1 进料换热器E-301的选用 (88)7.3.2 塔顶冷凝器E-302的选用 (89)7.3.3 再沸器E-303的选用 (89)第八章小结 (90)8.1 设计陈述 (91)8.2 体会和收获 (91)参考文献 (92)致谢 (93)第一章总述1.1 前言天然气的主要成份是C1，含少量的C2，液化石油气的主要成份是C3、C4，它们在常温常压下呈气态，叫气态轻烃。
C5-C16的烃在常温常压下是液态，我们就叫它液态轻烃。
液态轻烃中最轻的部分是C5、C6，饱和的C5、C6是鼓泡制气的最好原料，再重一点的部分就是汽油、煤油和柴油等。
把石油按碳原子数排列起来分成段，第一段就是天然气，即碳一、碳二；第二段是液化石油气，即碳三、碳四，这两段在常温常压下呈气态，是气态轻烃；我们制气所用的原料主要是油气田开采过程中以碳五碳六为主的这段伴生副产品，在常温常压下呈液态。
用其所制成的燃气在使用上和天然气、液化石油气是一样的。
轻烃永远与石油、天然气共存。
轻烃具有一系列优良的物理化学性质。
轻烃燃气与天然气一样，都是清洁燃料。
除了热值高、燃烧排放清洁外，与天然气和液化石油气相比，其运输、贮存、分销更为方便安全，不仅可作为居民饮食、洗浴、采暖等各种生活用燃气设施的气源，也是机关、学校、饭店等公用事业和玻璃、陶瓷、建材、食品等工业企业烹饪、采暖、制冷和生产加热设施的理想气源。
所以设计合理优化的轻烃分离装置，在化工生产中占有举足轻重的地位。
1.2 主题1.2.1 轻烃的分离原理轻烃分离技术是现在最常用的技术之一，研究轻烃分离技术至关重要。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中具有广泛应用。
精馏过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制。
在精馏塔中，原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提馏段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。
在精馏段，气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获得轻组分产品。
在提馏段，其液相在下降的过程中，其轻组分不断地提馏出来，使重组分在液相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分的产品。
气、液相回流是精馏操作的重要特点。
精馏按操作压力可分为以下三类。
常压精馏：精馏在常压下进行。
减压精馏：用于常压下物系沸点较高，使用高温加热介质不经济或热敏性物质不能承受的情况。
减压可降低操作温度。
加压精馏：对常温常压下为气体的物系(如空气)进行精馏分离，可采用加压精馏以提高混合物的沸点。
1.2.2 分离顺序的选择用经验法确定分离顺序。
经验法又称启发法，它凭借在分离过程和工程领域长期积累的经验所归纳出来的经验规则，对具体的问题进行定性的分析而确定分离顺序的方法。
使用该方法可免于对所用可能的分离顺序进行考察，在不作设计和设备费估计的情况下很快地选出较好的分离顺序。
(1)按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各种组分。
(2)最困难的分离应该放在塔序的最后。
(3)应使各个塔的馏出液的摩尔数与釜液的摩尔数尽量接近。
(4)分离很好回收率的组分的塔应放在塔序的最后。
(5)进料中含量很高的组分尽量提前分出上述五条规则在实际应用中常常是相互矛盾的，根据某些规则导出一个塔序，而从另外规则又导出不同的塔序。
在实际设计中有必要评比若干不同的塔序方案，以明确在该具体条件下哪个因素是主要的。
所以上述方法的真正作用是在于减少需要评比的不同方案的数目，因为有很多塔序，由经验法已可以确定是不可取的，大大缩小了评比的范围。
进一步评比的方法有调优合成法和算法合成技术。
1.2.3 产品性能用途1.2.3.1 液化气产品高压或低温液化的石油气，是由丙烷、正丁烷、异丁烷及少量的乙烷、不饱和烃等组成；具有污染少、发热量高、压力稳定、储存设备简单、供应方式灵活等特点。
产品用途：炼油厂在进行原油催化裂解与热裂解时所得到的副产品；主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。
1.2.3.2 异戊烷中文名称2，2-甲基丁烷。
分子式：C5H12；熔点-159.4℃，沸点：27.8℃，相对密度(水=1) 0.62，相对蒸气密度(空气=1) 2.48，饱和蒸气压(kPa) 79.31(21.1℃)，燃烧热(kJ/mol) 3504.1，临界温度(℃) 187.8，临界压力(MPa) 3.33；纯品为无色透明的易挥发液体，具有令人愉快的芳香气味，不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂；极易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸，且对人体具有麻醉及轻度的刺激作用，皮肤长期接触可发生轻度皮炎。
生产方法：石油炼厂和石油化工厂的副产品。
在炼厂铂重整拔头油的碳五馏分中含有异戊烷 在催化裂化汽油的碳五馏分中也含有异戊烷(胜利原油中约含2%)工业级的异戊烷含杂质是沸点相近的烷烃、环烷不饱和烃及水分其不饱和烃用浓硫酸洗涤除去水分用无水氯化钙、五氧化二磷或金属钠等脱水剂脱除工业生产可用分子筛脱水最后再分馏精制分馏液用高温活化的硅胶吸附柱除去微量的直链烃即得精制异戊烷产品。
此外工戊烷在氯化铝或氯化氢存在下经异构化也可生成异戊烷。
产品用途：可以作聚乙烯生产中催化剂的溶剂、可发性聚苯乙烯的发泡剂、聚氨酯泡沫体系的发泡剂、脱沥青溶剂等；其辛烷值高，可用于汽车、飞机燃料。
1.2.3.3 正戊烷无色液体，具有微弱的薄荷香味；极易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物；遇明火、高热极易燃烧爆炸。
与氧化剂能发生强烈反应，甚至引起燃烧；液体比水轻，不溶于水，可随水漂流扩散到远处，遇明火即引起燃烧；属于低毒类，高浓度可引起眼与呼吸道粘膜轻度刺激症状和麻醉状态，甚至意识丧失，慢性作用为眼和呼吸道的轻度刺激。
生产方法：生产方法由石油裂解产物分离而得。
例如在炼厂拔头油的碳五馏分中主要含有正戊烷和异戊烷。
大庆原油的汽油馏分中正戊烷约占8%胜利原油的碳五馏分中正戊烷约占3%通过戊烷分离塔或分子筛分离可得正戊烷和异戊烷。
南京栖霞山采用五塔精馏生产流程制得发泡戊烷不仅发泡率大(达到50%-60%)且稳定性好、沸点高、能耗小大大提高了发泡戊烷的附加值。
产品用途：在三氯化铝存在下，经异构化可制备异戊烷；也用作萃取溶剂，聚苯乙烯理想的发泡剂，液态空气机的润滑剂；用于低温温度计，制人造冰，麻醉剂，以及合成戊醇等。
1.2.3.4 正己烷低毒、有微弱的特殊气味的无色液体，熔点-95.3℃，沸点68.74℃；具有一定的毒性，会通过呼吸道、皮肤等途径进入人体，长期接触可导致人体出现头痛、头晕、乏力、四肢麻木等慢性中毒症状，严重的可导致晕倒、神志丧失、甚至死亡。
极易挥发着火，极易燃易爆其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。
遇明火、高热极易燃烧爆炸。
与氧化剂接触发生强烈反应甚至引起燃烧。
在火场中受热的容器有爆炸危险其蒸气比空气重能在较低处扩散到相当远的地方遇明火会引着回燃。
产品用途：正己烷的主要作溶剂、如丙烯等烯烃聚合时的溶剂、食用植物油的提取剂、橡胶和涂料的溶剂以及颜料液化气的使用涉及有色金属冶炼、窑炉培烧、汽车燃料、居民生活等领域。