乙烯、丙烯制冷原理

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乙烯装置分离工段------丙烯精馏工序工艺设计

乙烯装置分离工段------丙烯精馏工序工艺设计摘要乙烯是石油化学工业中最重要基础有机原料之一。

由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯”是生产各种有机化工原料和合成树脂、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的基础原料，涉及到国民生活的各个方面。

所以,乙烯生产能力的大小直接影响着乙烯及其他衍生物的供应。

其产能是衡量一国乙烯竞争力的重要标准,也是衡量一个国家石油化工产业的重要标志。

乙烯装置是石油化工行业的龙头装置，对应乙烯装置，石油烃裂解制乙烯技术研究始于20世纪30年代，经过近70年的发展，裂解技术日臻完善，目前该技术所生产的乙烯已经占到世界乙烯总产量的98%以上。

本次设计参考了**乙烯厂的部分资料，以生产实践为基础，理论联系实际，针对乙烯装置分离工段进行重点设计。

设计生产能力为年生产10万吨。

本设计内容主要对丙烯精馏塔进行了物料衡算、热量衡算、塔型设计、尺寸计算与选型。

其中包括塔径计算、塔板布置、流体力学计算，附件的计算与选型，其中包括塔冷凝器的选择、再沸器的选取、接管及除沫器的计算、塔高的计算等内容。

设计过程中查阅了大量的文献资料，并以**乙烯厂装置为参考，设计基本达到了合理程度，绘制了工艺流程图和填料装配图。

关键词：乙烯；装置；丙烯；精馏ABSTRACT目录引言第一章、文献综述1.1 设计概述1.2 国内外乙烯工业的现状和发展前景1.3 乙烯的主要生产方法1.3.1 烃类热裂解法生产乙烯1.3.2 乙烯的主要分离技术1.3.3 乙烯生产的其他方法第二章、乙烯等主要产品的性质和工艺流程的确定2.1 乙烯等主要产品和主要副产品的性质、用途和质量规格2.1.1 聚合级乙烯2.1.2 聚合级丙烯2.1.3 主要副产品的性质、用途和质量规格2.2 乙烯生产工艺技术简介2.2.1 装置简介2.2.2 基本原理2.2.3工艺流程2.2.4工艺条件控制指标第三章、乙烯装置的物料衡算3.1 物料衡算3.1.1 裂解装置的物料衡算3.1.2 丙烯精馏塔物料衡算3.2 热量衡算3.2.1 丙烯精馏塔热流示意图3.2.2 热量衡算3.3 设备尺寸衡算与选型3.3.1 丙烯精馏塔的设备尺寸计算与选型3.3.2 丙烯精馏塔附属设备及主要附件选型与计算第四章、设计结果汇总引言乙烯是石油化工的基础原料。

乙烯生产原理

乙烯生产原理
乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛用于合成塑料、橡胶和其他化学品。

乙烯的生产主要通过石化工艺来进行。

乙烯的主要生产方法是通过蒸汽裂解石油原料。

首先，将石油原料（如石脑油、裂解气油）在高温下进入裂解炉，通过热解反应将其分解为乙烯、丙烯和其他烃类。

这个过程主要是在800-900℃的温度下进行，通常需要添加催化剂来加速反应速率。

裂解反应产生的气体混合物被引入分离列，通过冷却和压缩来分离乙烯和丙烯。

在这个阶段，还会通过脱乙烯和补充材料，将乙烯的纯度提高到98％以上。

分离列最终将纯净的乙烯产物送入储罐中，以备后续的加工和销售。

除了蒸汽裂解法，乙烯还可以通过其他方法生产。

例如，乙醇通过脱水反应可以产生乙烯。

此外，乙烷也可以通过催化氧化反应得到乙烯。

这些方法在工业中使用较少，主要是因为裂解法的成本更低，产量更高。

乙烯是一种非常重要的化工原料，广泛应用于塑料工业、橡胶工业以及其他化学品的生产中。

通过蒸汽裂解石油原料以及其他一些方法，可以高效地生产乙烯，满足市场需求。

丙烯制冷系统方案选择与设计分析尹晓慧

丙烯制冷系统方案选择与设计分析尹晓慧摘要：针对炼厂对工业氢气品质和用量的提高，煤制氢装置气化原料的多样性，净化装置酸性气体脱除单元各工况所需冷量范围变化较大，提出配套丙烯制冷系统采用蒸汽驱动的离心压缩机与电机驱动的螺杆压缩机并联运行方案，并对重要设计要点进行分析。

关键词：丙烯制冷；煤制冷；分析一、制冷技术工作原理采用的方法是用循环的水来加以冷却、冷凝压缩机的出气口倒出丙烯液，循环冷却水在三十三摄氏度入，在四十三摄氏度出，若将丙烯冷却到了四十摄氏度时，会由于导热温度的温差小，会让冷却交换器的设备尺寸大，装备的资金高，所以经过严格的计算，决定将丙烯冷却到四十二摄氏度，又考虑到三摄氏度的安全余留，表示在冷却器中四十五摄氏度下可以将气态的丙烯转化为液态的丙烯，再冷却到四十二摄氏度后装入丙烯收集瓶中。

1.1冷凝器的换热管破裂分析对于丙烯冷却器来说，它的壳流动的是气态的丙烯，管内流动的是循环水，再考虑到换热管会炸裂的情况，我们在循环水管道上按照了安全器，利用高压液体再低压下蒸发，在等温度从外界获取热量，利用液体的气化的相互变化的热吸收热量，来达到制冷的效果，蒸发器里面的液体吸热后会蒸发成气体，回到压缩机入口，经压缩机缩到较高的压力后再进行冷却、冷凝成液体，然后再经过高压液体节流装置进入低压装备进行吸热、蒸发。

就这样一次又一次的，就能达到循环制冷的效果。

但是对丙烯冷却器来说，可能是气态丙烯变为液态的丙烯而后变冷，一旦换上热管就会炸裂，液态的丙烯就会膨胀，泄露的丙烯和循环水的操作压力是0.4帕，温度会降低零下五摄氏度，这个时候循环水就会结冰，从而也就会影响到换热器出现堵塞的问题，所以我们要对丙烯冷却器的换热器进行压力的提升，并在循环水的管道两侧加一个取样口，在需要进行检验时，方便分析丙烯是否泄露。

二、制冷技术分析煤制天然气配套的低温甲醇洗工艺装置使用的丙烯压缩制冷的装备有水煤浆气化装备、合成气体的净化装置，气化主要是用“非催化部分氧化法”工艺流程，以氨气和丙烯为生产原料，与氧气和水在高强度的强温强压下进行气化反应产生粗合成气体后的净化装置。

丙烯螺杆制冷机组简介

室效应亦非常小。丙烯是一种环境友好型制冷剂，属于Ａ３类制冷剂。主要用于替代Ｒ２２、Ｒ５０２等制冷剂，使用在低温制冷设备中。
℃；沸点一４７．７℃ ，闪点一１０８ｏＣ，易燃，爆炸极限为２％～１１．１％；ＯＤＰ为０，ＧＷＰ为２０。
ＢｒｉｅｆＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＰｒｏｐｙｌｅｎｅＳｃｒｅｗＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＵｎｉｔ
ＹＵＭｉｎｇ
（ＤｌａｉａｎＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｌａｉａｎ１１６０３３，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ；ｍａｔｅｉａｒｌｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ；ｉｎｌａｆｍｍａｂｌｅａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｖｅｐｒｏｐｅｔｙｒ
在制冷领域，丙烯代号为Ｒ１２７０，属于不饱和碳氢化合物制冷剂。对臭氧层完全没有破坏，并且温
丙烯（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，ＣＨ２＝ＣＨＣＨ３）的分子量４２．０８，密度０．５１３９ｇ／ａｍ（２０．４℃ ），冰点一１８５．３
关键词：丙烯；制冷；材质相容性；易燃易爆性

有机化工生产技术题库

绪论一、填空题1．化学工业按产品元素构成可分为两大类：和。

2．一般、、称为有机化工的三大原料资源。

3．煤液化分为和。

4．根据天然气的组成可将天然气分为和。

5．原油经常减压蒸馏后，得到、、、、或等。

6．原油的常减压蒸馏过程只是过程，并不发生变化，所以得到的轻质燃料无论是数量和质量都不能满足要求。

7．石油不是一种单纯的，而是由数百种碳氢化合物组成的，成分非常复杂。

8．石油按化学组成可分为和两大类。

9．初馏塔顶和常压塔顶得到的轻汽油和重汽油，称为，也称为。

10．是炼油厂中提高原油加工深度，生产柴油，汽油，最重要的一种重油轻质化的工艺过程。

11．催化重整是生产和的主要工艺过程，是炼油和石油化工的重要生产工艺之一。

12．催化加氢裂化的产品中，气体产品主要成分为和，可作为裂解的原料。

13．焦化过程的产物有、、、和焦炭。

14．化工生产过程的一般都包括以下三个主要步骤、和。

15．七大基本有机原料是指、、、、、、。

16．由和等气体组成的混合物称为合成气。

二、解释概念1．装置或车间2．化工过程3．化工单元过程4．化工单元操作5．化工工艺技术6．工艺7．工艺流程8．转化率9．选择性10．收率11．生产能力12．消耗定额13．催化加氢裂化14．直馏汽油15．石油炼制16．煤焦化17．煤汽化18．煤液化19．拔头原油20．拔顶气三、判断正误1．煤焦化是在隔绝空气的条件下，使煤分解的过程。

（）2．湿气除含甲烷和乙烷低碳烷烃外还含少量轻汽油，对它加压就有液态水出来故称为湿气。

（）3．天然气是埋藏在地下的甲烷气体。

（）4．原油的常减压蒸馏过程不仅发生了物理变化而且发生了化学变化。

（）5．催化重整最初的是用来生产高辛烷值汽油的，但现在已成为生产芳烃的重要方法。

（）6．催化裂化生产的汽油和柴油中含有较多的烷烃。

（）7．化工生产过程中产品精制是关键步骤。

（）8．石油中主要含烷烃、环烷烃和芳烃，一般不含烯烃。

（）9．煤加工方法有：煤气化，液化，高温干馏。

乙烯1-6第一章乙烯生产(6)

图1-30 前脱氢高压脱甲烷工艺流程（Lummus） p95
2．C2馏分的分离 P96
图1-31 前脱乙烷法C2分离流程(Linde公司) P97 • C2馏分的分离包括脱乙烷和乙烯精馏系统。 • 脱乙烷塔的目的是从裂解气中分离出C2馏分。 • 前脱乙烷流程：脱乙烷塔顶出甲烷-氢、C2馏分，去脱甲烷塔脱除甲烷
与空气的爆炸极限 (V%)
上限
下限
27.0
15.5
丙烯 -42.7 -185.25 437.94 4.61 丙烷 -42.07 -187.69 426.22 4.25
91.6 96.67
11.1
2.0
9.5
2.37
乙烯 -103.71 -169.15 482.74 5.03
乙烷 -88.63 -183.27 489.86 4.88
（ 2 ）典型的工艺流程
裂解气
去火炬
裂解汽油
汽油汽提塔
LS 裂解汽油回水洗塔
CW
凝水凝液
脱
闪
凝
酸性气
C =2R
蒸
液
罐
汽
提
塔
CW
CW
CW
QW
CW LS
裂解气去分离系统
一段
二段
三段
四段
五段
图 1-26 裂解气五段压缩工艺流程
去脱丙烷塔
• 段间设水冷器及吸入罐 ( 气液分离罐) ，裂解气凝液在吸入罐中分层，水相返回水洗塔，油相送汽油汽提塔或凝液汽提塔。
模万t/ 数量
分子温度温度压力压力
a
公斤/h 量 ℃ ℃ kPa kPa
备注
一 136339 28.4 44 二 127887 27.9 41 30 三 122677 27.4 41 四 126181 27.1 40 五 121166 26.5 41

乙烯制冷

西谷制冷专业自主研发生产的乙烯冷水机，乙烯随着温度的上升，分子量的增大，乙烯粘度也随之增大并逐渐变氧化，设置乙烯外循环冷冻系统；使用乙烯冷冻机，避免氧化的乙烯成粘稠物，并沉积在储罐底部，容易堵塞储罐管乙烯1、乙烯冷水机制冷量计算：储罐乙烯质量数： 2200000Kg温降系数，最大：20℃～10℃温差温差：10℃降温时间：24小时制冷量计算：2200000 Kg×10℃（温差）×1.69KJ/ Kg=371800000KJ折合标算冷量：10327KW以24小时计算单台机组制冷量：430KW制冷实际负荷系数：430×1.12（热损系数）=481KW设备实际需要1台制冷量为481KW的机组。

2、乙烯冷冻机设备配件安全选型：2.1设备设计使用寿命为25年。

2.2压缩机使用汉钟螺杆，容积比2.6，制冷剂R407C，33%、66%两级有效卸载。

2.3蒸发器选用丹佛斯钎焊式板式换热器，由铜和316不锈钢组成，其中制冷剂侧设计压力为35 Kg/㎝2，水侧压力设计38 Kg/㎝2，耐用、耐腐蚀。

2.4冷凝器设计使用H25#无缝钢管，钢管壁厚12MM。

换热用外螺纹铜管1.5mm外螺纹钢管胀接的壳管式冷凝器。

制冷剂侧设计压力38 Kg/㎝2，水侧设计压力28 Kg/㎝2。

考虑到在海边有较大盐雾析出，故选用较厚钢管，并做相应的防腐处理。

2.5机组配电箱为304不锈钢材质、耐腐蚀，设备所有连接紧固件全部采用304不锈钢材质。

2.6钢管及制冷机组连接管道全部涂刷船舶防锈漆作表面防腐。

2.7机组使用无线远程监控系统，当机组电流、压力、温度发生异常时，第一时间会通知厂家及相关作业人员。

2.8西谷的化工行业专用冷水机的各项技术指标坚固耐用，安全等级非常高。

2.9电控配件：主要交流接触器选用施奈德和日本和泉，流体控制阀件选择丹麦丹佛斯。

3、设备运行状况：3.1西谷冷水机组由1台160RT的圆型冷却水塔和1台15KW的立式管道泵为机组散热。

聚乙烯聚丙烯工艺原理及生产方法

聚乙烯聚丙烯工艺原理及生产方法聚乙烯和聚丙烯是常用的塑料材料，它们广泛应用于包装、建筑、家具等领域。

本文将介绍聚乙烯和聚丙烯的工艺原理及生产方法。

聚乙烯的工艺原理：聚乙烯是由乙烯单体聚合而成的高分子聚合物。

聚乙烯的工艺原理主要包括以下几个步骤：1.首先，将乙烯单体通过压缩空气送入反应器中，反应器内的催化剂将乙烯分子打开，形成自由基。

2.自由基会依次与其他乙烯分子结合，形成链状聚合物。

链状聚合物的长度和分子量取决于乙烯分子的结合数。

3.反应完成后，聚乙烯从反应器中流出，并通过冷却和切割等工艺处理，最终得到聚乙烯颗粒。

聚乙烯的生产方法：聚乙烯的生产方法主要分为以下几种：1.热聚合法：将乙烯单体在高压高温下聚合。

此方法得到的聚乙烯为高密度聚乙烯，具有高强度和硬度。

2. Ziegler-Natta催化剂法：这是一种通过催化剂来加速乙烯聚合反应的方法。

此方法得到的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，具有柔软和可塑性。

3.高压聚合法：将乙烯单体在较低压力下聚合。

此方法得到的聚乙烯为低密度聚乙烯，具有较高的柔软性。

聚丙烯的工艺原理：聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的高分子聚合物。

聚丙烯的工艺原理主要包括以下几个步骤：1.首先，将丙烯单体与催化剂混合，并在高温条件下进行聚合反应。

催化剂可以是金属催化剂或有机催化剂。

2.聚合反应发生后，丙烯单体的碳双键打开，并与其他丙烯单体结合，形成链状聚合物。

3.反应完成后，聚丙烯被冷却和切割等工艺处理，最终得到聚丙烯颗粒。

聚丙烯的生产方法：聚丙烯的生产方法主要分为以下几种：1.前驱体法：通过将丙烯单体与氧化剂进行氧化反应，得到丙酮和丙烯酸。

然后，丙酮和丙烯酸经过还原、烷化等反应，最终形成聚丙烯。

2. Ziegler-Natta催化剂法：这是一种通过催化剂来加速丙烯聚合反应的方法。

催化剂可以是金属催化剂或铂催化剂。

此方法得到的聚丙烯具有较高的结晶性和熔融温度。

3.燃烧热力法：将丙烯单体在高温下与空气中的氧气进行燃烧反应，生成二氧化碳和水。

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乙烯、丙烯制冷原理
一、基本概念
（1）汽化潜热(简称汽化热)
在一定压力下，1千克饱和液体汽化成为等温干饱和蒸汽所需吸收的热量，叫做汽化潜热。

所谓干饱和蒸汽(简称干蒸汽)是指在饱和蒸汽中没有饱和液体微粒时的蒸汽，而湿饱和蒸汽(简称湿蒸汽)是指在饱和蒸汽中夹带部分雾状的饱和液体微粒时的蒸汽。

对于每一种液体，在不同的饱和压力下，汽化潜热的数值是不同的，饱和压力愈高，汽化潜热愈小。

（2）汽化
在任一温度下，液体内总有一些运动速度足够快的分子，也就是“活跃分子”，这些“活跃分子”能克服邻近分子对它的吸引力和液体表面张力而跃出液面，随即飞散到自由空间中，形成蒸汽，随着温度的升高，则液体中这种“活跃分子”就愈多，蒸汽的产生过程就愈迅速。

上述这种由液体变为蒸汽的过程叫汽化。

（3）饱和蒸汽压
液体在汽化的同时，液面上方也会有一些蒸汽分子因与液面碰撞，又被液体分子吸住而返回液体。

在密闭容器中，当某一时间内，从液体逸出的分子数等于回到液体内的分子数时，液体和它的蒸汽处于“动平衡状态”，液面上方蒸汽的密度就不再改变，这种状态称为饱和状态。

饱和蒸汽的压力叫做饱和蒸汽压。

液体的饱和蒸汽压与温度有关，温度一定，饱和蒸汽压就一定；反之亦然。

二、节流膨胀制冷工作原理
当流体在管道中流动时，若中途经过横截面突然缩小的通路，如阀门或孔口时，会由于摩擦损耗使其压力下降，体积膨胀，这种现象叫节流。

因为流体通过阀门或孔口很快，所以在阀门或孔口附近的流体和外界的热交换很小，可以忽略不计，因此节流过程可以认为是一种绝热膨胀过程，通常把它叫做绝热节流。

通常情况下，流体节流后，温度总是降低的。

在制冷装置中，就是利用节流膨胀使高温制冷液体的温度降低以达到制冷目的。

三、压缩制冷的工作原理
压缩制冷装置的主要设备有：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器(如上图)。

在制冷系统中冷媒是用来吸收热量（即产生冷量）的物质。

高压液态冷媒通过节流阀降压（同时降温）后进入蒸发器，在蒸发器中通
过热交换吸收被冷却介质(如工艺物料)的热量而汽化，随即被压缩机吸入，经过压缩机压缩后（压力和温度均得到提高）,进入冷凝器与冷却介质(如冷却水)进行热交换，放出热量，冷凝为高压液态冷媒，液化了的高压冷媒再经过节流阀进入蒸发器。

这样不断地循环过程叫做压缩制冷循环。

从以上可知，蒸汽制冷循环要经过四个过程：（1）压缩过程；（2）冷凝过程；（3）膨胀过程；（4）制冷过程（蒸发过程）。

根据冷媒的性质，通过对冷媒的蒸发加压的方法，使冷媒自低温处吸热，向高温处排热，以实现热量自低温物质向高温物质传递的目的，从而构成一个封闭的热力过程。

四、乙烯—丙烯复迭制冷系统
为了给混合进料、催化剂配制、聚合反应等提供-100℃左右的低温，要选用乙烯为制冷介质，而乙烯的临界温度为9.21℃，需要液态丙烯作为使乙烯冷凝的冷剂，这样在乙烯制冷循环中由丙烯向乙烯供冷，在丙烯制冷循环中由冷却水向丙烯供冷，使乙烯、丙烯制冷系统复迭起来，组成复迭制冷系统。

丁基橡胶聚合反应机理
丁基橡胶聚合过程是典型的阳离子反应，一般认为，这类反应系在某些能释放H+的质子酸或Lewis酸的作用下，使具有供电子性能的不饱和烃单体产生链引发，进而发生链的增长。

丁基橡胶聚合反应则是用AlCl3作催化剂形成离子络合物，贡献出质子或正电氢原子给异丁烯分子，因此形成一个正碳离子，依次引发聚合，形成聚合物链。

以下是对丁基橡胶聚合反应历程的假设。

（1）链引发根据阳离子反应机理，通常认为只有在助催化剂存在下才能产生引发反应，本装置采用的助催化剂是水。

Alcl3+HOH--→H+[ Alcl3·OH]-缔合离子对
CH3 CH3
| |
CH3-C=CH2+ H+[Alcl3·OH]---→CH3-C+[Alcl3·OH]-引发离子对
|
CH3
（2）链增长
链增长主要是通过将单体加入到引发的正碳离子中来实现。

CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
| | | | |
CH-C+[Alcl3·OH]-+nCH2=C--→CH-C-CH2-C～C+[Alcl3·OH]-
| | | | |
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
CH3 CH3 CH3
| | |
+ CH2=C-CH=CH2--→CH3-C-CH2-C～C-CH2-C=CH-CH2+[Alcl3·OH]-
| | | | |
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
（3）链转移和链终止
A．向单体分子的链转移反应：活性链向单体分子转移一个催化剂分子。

B．活性消失的链终止反应：活性离子对中的阳碳离子与平衡离子中的阴离子部分化合导致链终止。

CH3 CH3
| |
～CH2-C+[Alcl3·OH]- --→～CH2-C-OH + Alcl3
| |
CH3 CH3
在实际生产中常加入不同链转移剂，借以控制聚合物分子量。

CH3 CH3
| |
～CH2-C+[Alcl3·OH]-+XY--→CH2-C-X+Y+[Alcl3·OH]-
| |
CH3 CH3
如水、醇、酸、醚和胺等都具有不同的链转移能力。

由于反应是转移的，离子型络合物的重排决定了链增长的终止点，
最后聚合物链增长为一个离子络合物，而该络合物可进一步引发新聚合。

聚合物链引发和终止首先取决于H+和单体分子相遇几率形成正碳离子；其次是活性炭正离子或增长的聚合物链与AlCl3OH-相遇的几率，聚合物的分子量按一定规律和几率分布。

换句话说，给定的聚合物的分子量包括了分子量高于或低于平均值的部分。

这就是所说的平均分子量和分子量分布。

丁基橡胶聚合反应在低温下进行，从三氯化铝络合物与异丁烯分子相遇开始，以所得活性正碳离子或增长的聚合物链与三氯化铝离子相遇而终止。

因此聚合釜中催化剂浓度增加将导致引发和终止速率增快，结果是单体转化率增高，聚合物链变短。

换句话说，是转化率升高分子量降低。

温度对聚合反应影响也很大，温度降低将减弱催化剂络合物的离子化作用，其结果是降低链终止的频率，而使链变长，平均分子量变大。

在生产控制中，我们可以通过增加催化剂的加入量以补偿因温度降低而减弱的离子化作用，也可以通过降低温度使催化剂效率下降。

反应过程中加入异戊二烯是为了增加聚合物的不饱和度，从而使橡胶能够硫化或交联。

但异戊二烯的反应活性比异丁烯低得多，所以应加入过量的异戊二烯来保证生产出合格产品。

聚合反应中加入异戊二烯会导致分子链变短及分子量降低，可以降低催化剂加入量来增加分子量，但转化率会随之降低。