年产5.1万吨丙烯精制车间工艺设计

化工工艺课程设计说明书 年产5.1万吨丙烯精制车间工艺设计

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2014年 7月2日 化工工艺课程设计任务书 一、课程设计任务及条件 1.设计题目：年产5.1万吨丙烯精制车间工艺设计 2.设计条件； 3.原始数据 物料名称 进料组成%（质量） 塔顶组成%（质量） 塔釜组成%（质量） 丙烯 92.75 99.6 <15.2 丙烷 7.05 0.4 丁烷 0.2 0 操作压力：1.705MPa（表压） 二、课程设计项目及内容 1.工艺路线设计：生产方法和工业流程的设计 2.工艺计算：物料衡算、热量衡算、设计工艺计算 3.车间布置设计：主要是说明车间布置的组要设计思想 4.化工管路设计：管路计算及管道布置图的主要设计思想 5.非工业条件设计：对非定型设备给出设备设计条件单 6.编制设计文件：编写设计说明书、绘制图纸 三、课程设计结果及要求 1.设计说明书 包括：封面、设计任务书、目录、正文、参考文献等，并依次装订。 要求：计算正确、论述清楚、文字精炼、插图简明、书写工整。 ○1字数不少于3000; ○2纸张统一用A4打印纸； ○3说明可手写或打印

○4封面按统一模板打印

2.图纸 绘制图纸符合制图规范（线条、比例、图示、布局、标注、说明等）图面整洁、图纸齐全。具体要求如下： ○1图纸幅面：A3图纸;

○2图纸绘制：机绘二张，手绘三张； ○3图纸类型：物料流程图1张、带控制点工艺流程图1张、设备布置图

1张、塔设备设计条件图1张、管道布置图1张（局部设计）。 四、设计地点和进度安排 1.设计地点 本课程设计是分散进行，可随时在设计室进行设计，上机可在学院机房。 2.进度安排 ○1第15周接受设计任务;

○2第16-19周进行设计； ○3第20周提交说明书和图纸。 目 录 一、概述................................................................ 6 1.1 丙烯的性质及用途 ................................................ 6 1.2 丙烯的来源及丙烯生产在化工生产中的地位 .......................... 6 1.3工艺路线设计..................................................... 7 1.3.1丙烯精制生产方法的确定....................................... 7 1.3.2丙烯精制工艺流程的叙述 ...................................... 7 二 工艺计算.........................................................8 2.1 原始数据 .....................................................8 2.2 物料衡算 .....................................................8 2.2.1 计算塔釜组成.....................................8 2.2.2 将质量分数换算成摩尔分数.........................9 2.3 热量衡算 ....................................................11 2.3.1 塔温的计算......................................11 2.3.2 全塔热量衡算....................................13 2.4 设备工艺计算 ................................................16 2.4.1最小回流比计算 ..................................16 2.4.2 计算最小理论板数................................16 2.4.3塔板数和实际回流比的确定 ........................17 2.4.4 确定进料位置....................................18 2.4.5 初选板间距及塔径的估算..........................19 2.4.6计算混合液塔顶，塔釜进料的密度及气体的密度 ......20 2.4.7 初选板间距及塔径的估算..........................20 2.4.8 浮阀塔内件及工艺尺寸确定........................21 2.4.9 浮阀塔的操作性能图..............................28 三 车间布置的主要设计思想..........................................33 四 化工管路设计....................................................34 4.1 管路计算 ...................................................34 4.2 管道布置图的主要设计思想 ...................................36 五 非工艺条件设计..................................................36 5.1 非定型设备设计条件单 .......................................36 六 结论............................................................37 七 参考文献........................................................37 一、概 述 1.1 丙烯的性质及用途 物理性质：化学式C3H6,结构简式为CH3-CH=CH2，丙烯常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。易燃，爆炸极限为2%～11%。不溶于水，溶于有机溶剂。分子量42.08，密度5.139kg/m（20/4℃），冰点-185.3℃，沸点-47.4℃。液态时相对密度为0.5193；易液化，临界温度为920C，临界压力为4.56MPa。 化学性质：丙烯化学性质比较活泼，双键上可以发生加成、聚合、氧化反应。在与极性试剂加成时，主要得到符合马氏规则的产物，如与硫酸加成，主要生成硫酸氢异丙酯，再经水解生成异丙醇。丙烯与氯和水起加成反应，生成1-氯-2-丙醇，再与碱反应生成环氧丙烷，它是生产丙二醇、聚酯纤维的原料.丙烯在酸性催化剂（如硫酸、无水氢氟酸等）存在下聚合，生成二聚体、三聚体和四聚体的混合物，可用做高辛烷值燃料；在齐格勒-纳塔催化剂存在下聚合生成高分子聚丙烯，与乙烯共聚合成乙丙橡胶。丙烯与苯发生傅氏反应，生成异丙苯，它是合成苯酚和丙酮的原料。除了在双键发生反应之外，与双键相连的甲基上的氢（称为-氢）具有一定的活性，在甲基上可以发生卤代和多种氧化反应。与氯在高温下发生-氢取代反应，生成3-氯-1-丙烯，这是制取甘油、树脂的原料（-位在不同的条件下得到不同的氧化产物）。丙烯醛、丙烯酸和丙烯晴分子中具有双键，可以作为单体进行聚合，得到不同性质和用途的高聚物。 用途：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。丙烯与乙烯共聚生成乙丙橡胶。丙烯与氯和水起加成反应，生产环氧丙烷，加水丙二醇。丙烯在酸性催化剂存在下与苯反应，生成异丙苯 C6H5CH（CH3 )2，丙烯在催化剂存在下与氨和空气中的氧起氨氧化反应，生成丙烯腈，丙烯在高温下氯化，生成烯丙基氯CH2=CHCH2Cl。

1.2 丙烯的来源及丙烯生产在化工生产中的地位 丙烯主要通过石油加工获得，丙烯精制产品中，聚丙烯、丙烯腈需求旺盛，特别是聚丙烯需求高于总体平均水平为6.1%。亚洲地区需求年均增长率5.6%，北美5.8%，西欧3.8%。根据新装置增设计划，中东地区从110万吨提高为240万吨，增幅为14.9%。亚洲地区新增能力将达340万吨，增幅为3.2%。中国是生产能力增幅最高的国家，同期能力将从370万能胶和增加到620万吨，年均增幅达9.2%。日本年均增长率仅为2.2%。 1.3 工艺路线设计

1.3.1 丙烯精制生产方法的确定 由于原料中的3C和03C常压沸点相近，都在－40℃以下，常压下分离这两个组分需采用深冷的方法，使用制冷剂，工艺流程复杂，附属设备多，设备的投资费用加大，根据烃的沸点随压力增加而升高的特点，采用高压分离的方法，用冷却水即可满足工艺要求，所以本设计采用常温加压分离方法。 流程安排有两种，一种是相对挥发度递减顺序流程，另一种是对挥发度递增顺序流程，本设计采用相对挥发度递减顺序流程分离出丙烯。

图1-1 工艺流程比较 1.3.2 丙烯精制工艺流程的叙述 丙烯含量为92.75%的饱和液体原料，定量进入脱丙、丁烷塔、经精馏处理该塔轻关键组分丙、丁烷经过冷却作为塔顶产品在塔顶引出，另一部分塔顶馏分经过冷却作为回流液返回脱丙、丁烷塔。脱丙、丁烷塔塔底馏分经再沸器加热进一步脱除轻关键组分后进入脱丙烯塔，经精馏处理该塔轻关键组分丙烯在塔顶经过冷却，在塔顶引出，另一部分塔顶馏分回流返回脱丙烯塔，重关键组分丙、丁烷则在塔底引出。