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第一章 气体分馏工艺流程的选择
1.1毕业设计任务书
题 目: 4.4万吨/年聚丙烯气分工段工艺设计-T103设备设计
原始数据: 原始处理能力: 4.4万吨; 工作时间: 8000小时/年;
产品规格: 纯度大于99.5%( 体积百分比) 丙烯
原料组成:
组成
C20
C3=
C30
i-C40
n-C40
n-C4= i-C4=
反-2-C4=
顺-2-C4=
i-C50
Wt
0.12
25.95
9.48
21.13
6.5
16.05
11.45
8.36
0.96
Vt
0.2
31.4
10.95
18.52
5.7
14.57
10.39
7.59
0.68
任务与要求:
（3） 选择工艺流程
（4） 进行工艺计算( 包括物料衡算, 热量衡算, 物料衡算汇总表, 热量衡算, 热量衡算汇总表, 物料流程图) 。
（5） 主要设备的工艺计算。
4. 绘制带控制点的工艺流程图, 设备平面布置图与立面布置图, 主要设备装配总图。
5. 撰写毕业设计说明书。
附设计条件:
塔底再沸器: 进口为0.8MPa的饱和水蒸气; 出口为0.8MPa的饱和水。
冷凝器: 进口为150C的水; 出口为260C的水。
流
程
号
名 称

进 料
塔 顶
塔 底
回流液

分离要求

回流比
R
温
度
0C
压力
MPa
温
度
0C
压
力
MPa
温
度
0C
压
力
MPa
温
度
0C
压
力
MPa
T-101
脱丙烷塔
75
2.0

1.95
105
2.1
45

XDc40≤1%,
Xwc30≤5%
2.87
T-102
脱乙烷塔
45
2.4
49
2.3
57
2.35
35
2.15
Xwc20≤0.2%
38.5
T-103
粗丙烯塔
57
2.2
48
1.95
55
2.0
40

YDc3=≥99.5%
XDc30≤0.2%
Xwc3=≤28%
12.1
T-104
精丙烯塔

45
1.9
48
1.94

1.2 工艺流程的对比
在实际生产中, 根据对C4以上成份处理方法的不同, 可采用五塔工艺和三塔工艺。五塔工艺流程装置有脱丙烷塔、 脱乙烷塔、 丙烯精馏塔、 碳四分馏塔和脱戊烷塔共5个塔。三塔工艺的气体分馏工艺脱胎于五塔流程工艺, 是对五塔流程工艺的简化, 装置仅有脱丙烷塔、 脱乙烷塔、 脱丙烯塔共3个塔。三塔流程的气体分馏装置流程简单, 能耗低, 投资小, 效益好, 对于不再对C4以上成份进行加工处理的炼油厂特别适用。而五塔工艺适合于产能较大, 且对C4以上成份进行加工处理, 回收C4以上成份可降低生产成本的生产中[3]。
对于加工规模较小、 加工手段单一的中小型炼油厂(一般原油加工能力在200 万吨/年以下) ,如只有常减压蒸馏、 催化裂化等装置的燃料型炼油厂, 因为没有下游的聚异丁烯和烷基化等装置消化轻、 重碳四馏分。因此,这类炼厂的气体分馏装置只设有脱丙烷塔、 脱乙烷塔、 丙烯精馏塔即三塔工艺流程,生产高纯度的丙烯产品。[4]
1.3 工艺流程的选择
1.3.1 选择工艺流程的依据
本次设计的项目名称为4.4万吨/年聚丙烯气分工段工艺设计-T103设备设计。产品是聚丙烯, 主要是把原料中的丙烯分离出来为生产产品所准备。本次设计任务的数据是指导老师指定的, 产品的质量指标为≥99.5％( Vt) 。原料的主要来源是液化气站、 水主要是河水、 电由电力部门供给、 蒸汽来源于锅炉房。
交通方面主要是汽车运输和管道输送, 也能够由火车从油田直接运输。因此本项目的的污染较小, 环保措施基本不予考虑, 只设置一些必要设施, 如废气的燃放装置, 污水的简单处理设施等。
1.3.2 生产流程的确定
本次设计的生产方法选择依据是精馏原理, 根据原料中各组分的相对挥发度不同。采用浮阀塔设计计算[5]。由于对碳四及以上成分没有分离要求, 因此选用三塔流程, 即脱丙烷塔, 脱乙烷塔和丙烯塔。在实际流程中, 由于丙烯塔过高, 分为粗丙烯塔和精丙烯塔。
1.3.3 气分装置生产流程简述
丙烯气体分馏物料流程图如图1.1所示, T-103与T-104在实际应用中是一个塔。

图1.1 丙烯气体分馏工段物料流程简图

( 1) 液态烃脱硫
液化气站或催化来的液态烃进入液态烃罐( R-101) 经过原料泵( B-101/1、 2) 把液态烃送至碱洗混合器与21～28%碱液混合, 进入一次碱洗罐( R-102/1) , 液态烃从一次碱洗罐上部再经二次碱洗混合器与碱洗罐的21-28%碱液混合进入二次碱洗罐( R-102/2) , 脱硫后的液态烃从二次碱洗罐上部进入到水洗分离罐( R-103) , 含硫小于1ppm的精烃从水洗分离罐上部进入进料缓冲罐( R-104/1、 2) [6]。
( 2) 液态烃分馏
进料缓冲罐的液态烃用脱丙烷塔进料泵升压至2.0Mpa后经原料预热器加热到53℃进入脱丙烷塔( T-101) , 在塔内进行充分的气液相交换, 进行初步分馏, 塔底液相经碳四冷凝器( L-104) 冷却到25℃自压去液化气站贮罐, 塔顶C2和C3气相组分经塔顶冷凝器( L-101) 冷却到40℃以下后, 进入丙烷塔回流罐( R-105) , 由丙烷回流泵( B-103/1、 2) 抽出升压至2.4MPa作回流, 回流中的部分进入脱乙烷塔( T-102) , 在塔内进行分离, 塔顶气相经乙烷冷却器( L-102) 的冷却到35℃以下, 进入到乙烷回流罐( R-106) , 回流罐的不凝气去瓦斯管网。回流罐的液体由乙烷回流泵( B-104/1、 2) 抽出作塔顶回流, 乙烷塔底液相自压进入粗丙烯塔( T-103) , 粗丙烯塔顶的气相进入精丙烯塔( T-104) 第一层塔板上。粗丙烯塔底的液相经丙烷冷凝器( L-105) 冷却到25℃自压去液化气站。精丙烯塔底液相由精丙烯泵( B-106/1、 2) 抽出作为粗丙烯塔回流。精丙烯塔顶气相进入精丙烯冷凝器( L-103/1、 2) 冷却到40℃以下后, 进入回流罐( R-107) , 由精丙烯塔顶泵( B-107/1、 2) 抽出一部分作精丙烯塔回流, 另一部分经丙烯后冷却器( L-106) 冷却至20℃进入精丙烯罐( R-112/1、 2、 3) 供聚合装置用[6]。