年产8万吨丙烯的生产工艺设计_精馏工段毕业设计(编辑修改稿)

年产8万吨丙烯的生产工艺设计_精馏工段毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

Department of Chemical Engineering supervison： Department of Chemical Engineering [Abstract] The propylene is one of the important anic industrial chemicals. With the rapid growths of demand of propylene derivative such as polypropylene, the demand of propylene to the society has been increasing year by year. The demand of propylene grows rapidly, meanwhile the technology of propylene also develops to diversity. At present, 66% propylene in the world has e from the installment in which ethylene is produced by the deposition of hydrocarbon steam. And 32% propylene in the world has e from fluidization catalytic cracking (FCC) unit of the refinery． The minority is obtained by the dehydrogenation of propane, other transformation of alkene and the cracking reaction. In this paper, continuous production method is taken. But the object of study is the process of rectifying section． The feed of propylene rectification tower is the mixture of propylene and propane， which contains a small amount of propyne (methyl acetylene and propadiene). When it is heated to a specific temperature through a preheater, it is fed into the tower and the towerboard decline in the upper concourse of the liquid return after plate dropped by the end of the inflow tower in the reboiler, traying in each floor， backing up steam and liquid contacted with each other, and transfering mass and heat． When operated, part of liquid from the reboiler at the bottom of tuwer was removed as residual liquid, and some liquid gasification, followed by the steam rising through layers tray. The vapor at top of tower was consadensated after entering the condenser, and some condensate liquid pump used as a return to the top liquid, the rest of the cooler was sent as the top product output. First of all, the material balance and energy balance, to make sure the fundamental parameters of the rectification tower. Then some related design related to the reboiler and condenser was done so as to design the propylene rectifying process. [Keywords] propylene； rectification； rectification section； design 前 言 第 1 页 (共 47 页 ) 年产 8 万吨丙烯的生产工艺设计 （精馏工段） 1 前言 随着社会的发展，人们物质条件的提高 对有机产品的需求量也越来越大。 丙烯作为一种重要的有机化工原料 其下游产品种类繁多，需求量巨大。 其中用于聚丙烯占 58%,用于丙 烯腈、羰基合成醇、环氧丙烷和异丙苯分别占 10%、 8%、 7%和 6%左右 .全球丙烯需求年均增长率为 %，而 20xx 年之前乙烯需求年均增长率仅为 %.据预测 ,丙烯的需求将继续增加到 20xx 年的 ，其间年均增长率约 %，将超过乙烯需求的增长率 ,全世界将面临丙烯短缺问题。 发展增产丙烯技术具有现实意义故而人们通过各种技术增加丙烯的产量。 丙烯大多以联产物或副产物的形式出现。 它的一部分来自炼油厂，是石油催化裂化生产汽油时的副产物；另一部分来自天然气或石油馏分蒸汽裂解制乙烯时的联产物 少量由丙烷脱氢 和其他的烯烃转化和裂化反应得到。 目前 ,丙烯增产技术主要有烯烃歧化、蒸汽裂解、 FCC 装置升级、 C4/C5 烃选择裂解、丙烷脱氢以及甲醇制烯烃等。 在各种流程中 精馏这一工序是不可或缺的。 一般丙烯精馏塔的进料为丙烯和丙烷的混合物，其中含有少量的丙炔 (甲基乙炔，丙二烯 )。 由于丙烯的后续加工过程对丙烯的纯度和其中各种杂质的含量要求越来越严格，所以在裂解产物的分离系统中，一般要求在丙烯精馏塔塔顶得到纯度大于 %的聚合级丙烯或纯度大于 95%的化学级丙烯。 由于丙烯与丙烷的沸点非常接近，相对挥发度甚低 分离起来相当困难， 因而塔板数较多 回流量大。 早期为降低回流比，相应采取较低操作压力，为节省能耗，不少采用热泵流程。 但热泵流程需要压缩机，投资较大，不利于装置的长远发展。 近期，由广泛采用急冷水加热丙烯精馏塔再沸器，即节省能耗，又简化工艺流程，节省投资。 常规流程可充分利用重油催化制烯烃装置副产的热水，可以降低工厂蒸汽消耗，而且有利于工厂的长远发展。 在馏分油裂解装置中，用急冷水加热的高压丙烯精馏工艺流程已完全取代了低压热泵丙烯精馏工艺流程。 年产 8 万吨丙烯的生产工艺设计（精馏工段） 第 2 页 （共 47 页） 2 选题背景 课题的来源、目的和意义 丙烯的生产工艺来源于社会实际的生产， 丙烯对人们的生产生活有重大的作用。 丙烯是最早采用的石油化工原料，也是生产石油化工产品的重要烯烃之一。 早期它是作为乙烯的副产物而得到的，但随着丙烯下游产品的需求量剧增，丙烯的需求增长速度已超过乙烯，而且这种现象还将延续。 因而丙烯的产量得到了人们的关注。 面对丙烯的供不应求 人们致力于各种生产丙烯方式的研究。 因此，探究丙烯的生产工艺对社会实际生产有一定的意义。 国内外现状、发展趋势及存在的主要问题 近几年来，全球丙烯消费以年均 %的速率增长，由 20xx 年的 5135 万吨增长到 20xx 年的 6142 万吨。 预计到 20xx 年将达到 9856 万吨，在 20xx 年的基础上增长3714 万吨 (见表 1)。 丙烯需求的增长主要是由聚丙烯、环氧丙烷和丙烯酸的增长带动的， 20xx 年全球丙烯需求量为 5818 万吨，其中聚丙烯的丙烯川量占 60%。 聚丙烯具有优良的性能，可替代常规材料和昂贵的高密度聚乙烯 (HDPE)和丙烯睛 —烯一苯乙烯 (ABS)，在丙烯衍生物中增长速度最快，并且将持续增长 [7]。 表 1 全球各区的丙烯消费量 地区和国家 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 北美 南美 西欧 东中欧 中东 日本 亚太地区 19621 全球 丙烯主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等化工产品。 其代表性的生产工艺技术主要有蒸气裂解法、催化裂化法和丙烷（丁烷）脱氢法等三种类型。 蒸汽裂解技术 在蒸汽裂解制乙烯过程中，不同原料和操作条件下的丙烯收率不尽相同。 一般说选题背景 第 3 页 (共 47 页 ) 来，各种原料的丙烯产率随原料相对分子质量的增加而增大。 以石脑油、粗柴油和丙烷为原料生产乙烯，每生产 1t 乙烯，副产 ～ 丙烯。 以乙烷为原料 ,生产 1t 乙烯 ,仅副产 ～ 丙烯 [11]。 近几年蒸汽裂解技术得到进一步提高。 罗姆斯公司开发的 Ethelene20xx 乙烯工艺得到推广应用。 该工艺采用了 SRT 短停留时间裂解炉、快速急冷转油线换热器 (TLE)和在线清焦技术。 美国 MPC 公司 (巴斯夫公司和菲纳公司的合资企业 )位于美国阿瑟港的生产能力为 860kt/a 乙烯装置、沙特阿拉伯 Yanpet公司 760kt/a 乙烯装置和 Kemya公司 700kt/a 乙烯装置等都采用了这一技术。 壳牌公司还开发了延长裂解炉使用寿命的炉管涂层新技术 ,使反应炉管使用寿命由 3~6 年延长到 6~10 年。 该技术采用等离子电力焊接 (PPW)工艺 ,在管子内壁形成2~4mm 厚合金保护层。 美国 Aeron 表面技术公司 (AST)也开发了裂解炉管内壁改性技术 ,该 Alcroplex 技术采用热扩散法在炉管内壁涂上特定的金属 ,金属涂层由两层组成 ,一层为络 /硅涂层 ,然后再在其上涂上铝 /硅涂层 ,可抑制焦炭附着和炉管脆化 ,从而可将耐热温度从 1000℃ 提高到 1200℃ ,使乙烯和丙烯产率提高。 道化学公司推出 CCA500抗垢剂技术 ,使裂解炉运转时间延长 2~8 倍 ,同时提高了转化率和裂解深度。 乙烯裂解装置规模趋向大型化、低成本化对于生产能力为 900kt/a 的乙烯装置 ,其固定生产成本已由以前 22 美分 /kg 降低到 美分 /kg。 近二十年内 ,新建乙烯装置规模增大了一倍。 20xx 年底投产的几套乙烯装规模都较大 ,如 :埃克森美孚公司与沙特基础工业公司合资的 820kt/a 装置 ,埃克森美孚公司在新加坡的 820kt/a 装置 ,诺瓦化学公司在加拿大焦弗雷的 1280kt/a 装置。 巴斯夫和菲纳公司 20xx 年将在美国阿瑟港投产的乙烯装置 ,将生产 950kt/a 乙烯和 540kt/a 丙烯。 伊朗国家石化公司规划建设的四套裂解装 置规为 1000~1100kt/a。 据预测，乙烯裂解装置的规模将进一步从现在最先进裝置 1200~1400kt/a 增加到 20xx 年 1600kt/a[12]。 由中国石化集团洛阳石油化工工程公司（ LPEC）开发的重油接触裂解制乙烯工艺（ HCC）是从促进反应机理出发，在专用催化剂的作用下，以重质烃为原料生产乙烯、兼产丙烯的工艺技术。 中试和工业试验结果表明，以大庆常压渣油为原料，乙烯单程产率达 22%～ 23%，丙烯单程产率达 15%～ 16%。 FCC 装置增产丙烯 （ 1）常规催化裂化装里增产轻质烯烃的途径 年产 8 万吨丙烯的生产工艺设计（精馏工段） 第 4 页 （共 47 页） 常 规 FCC 装置增产轻质烯烃的途径包括 :① 选择合适的催化剂 .目前 ,FCC 装置通常采用 Re 一 USY/USY分子筛提高轻烯烃产率 ,对于采用产气助剂的装置 ,主催化剂的选择依据为减少氢转移反应 ,增加汽油沸程范围内烯烃 .② 使用择形助剂 .对于大多数FCC 装置而言 ,采用择形助剂 ZSM 一 5 是提高轻烯烃产率最有效和最简便的方法 .③选择合适的原料 .石蜡基进料比环烷基进料能产生更多的低碳烯烃 .④ 优化装置操作 ,达到更高的苛刻度 .⑤ 改进进料注人系统和提升管终端设施 ,减少过度裂化 . （ 2）国外流化催化裂化装里增产丙烯工艺和技术 近年来 ,国 外的一些大型石油公司开发了许多 FCC 增产丙烯工艺和技术 ,如Maxofin 工艺 ,SCC 工艺 , Petro FCC 技术 ,分路喷雾技术 SFI 等 .1998 年 ,Mobil 公司和Kelloge 公司联合开发了 Maxofin 工艺 ,通过高含量 ZSM5 沸石催化剂作为 FCC 催化剂的添加剂 和第二级提升管中瓦斯油二次裂化相结合 ,并采用 Atomax2TM 原料喷嘴和封闭旋风分离器 ,实现最大丙烯产率 .该工艺应用于加工能力为 1500kt/a 的 FCC 装置 ,在不需要大量的提升蒸汽或苛刻操作条件下 ,可使米纳斯减压瓦斯油原料的丙烯产率达到 %,年产丙烯 Lummus 公司开发了选择组分裂化 (SCC)工艺 ,该工艺利用高苛刻度 FCC 操作 ,高含量 ZSM 一 5 助剂 ,石脑油组分选择性循环裂化 ,使丙烯产率达到 18%~20%,再利用 SCC。