1、长江大学工程技术学院毕 业 设 计 (论 文 )题 目 名 称年产 8 万吨丙烯的生产工艺设计（精馏工段）题 目 类 型 毕业设计系 部 化学工程系专 业 班 级 化工 60学 生 姓 名指 导 教 师辅 导 教 师时 间 2011.11.20 至 2012.06.20目 录毕业论文(设计) 任务书 .开题报告 .指导教师审查意见 .评阅教师评语 .答辩会议记录 .中文摘要 .英文摘要 .1 前言 .12 选题背景 .22.1 课题的来源、目的和意义 .22.2 国内外现状、发展趋势及存在的主要问题 .22.3 研究的指导思想与技术路线 .53 方案论证 .73.1 低压热泵工艺流程 .73.
2、2 高压丙烯精馏流程 .74 过程论述 .94.1 基本原理 .94.2 丙烯的性质 .94.3 工艺流程 .114.4 精馏工段工艺计算 .115 结果分析 .446 结论或总结 .45参考文献 .45致 谢 .47-长江大学工程技术学院毕业设计 (论文) 任务书系 化学工程系 专业 化学工程与工艺 班级 学 生 姓 名 指导教师/职称 / 1. 毕业论文(设计) 题目：年产 8 万吨丙烯的生产工艺设计（精馏工段）2. 毕业论文(设计) 起止时间：20 年 11 月 20 日20 年 6 月 20 日3. 毕业论文(设计) 所需资料及原始数据（指导教师选定部分）主要书目：1. 石油化学工 业
3、丛书烯烃工学；2. 石油炼 制工程；3. 有机化工工艺学等。主要期刊：1. 石油炼制技术；2. 石油炼制工程等。原始数据：原材料、中间产品、成品物性数据及企业生产的相关数据。4毕业论文(设计)应完成的主要内容（1）了解石油催化裂化进展和技术装备的最新动态（2）掌握气体分馏技术的共同特点和流程（3）设计出合理的精馏工艺流程（4）作出全面的物料平衡和热量平衡（5）完成丙烯精馏塔和再沸器的工艺结构计算（6）绘制四张工程图纸（带控制点的工艺流程图、设备平面布置图、精馏塔和再沸器工艺结构装配图）（7）对本设计的评述和体会（8）外文翻译一篇5毕业论文(设计)的目标及具体要求-（1）11.203.26 收集
4、资料，完成开题报告并提交指 导老师审阅。力求讲清与本设计有关的最新成果与技术动态，确定本设计的工艺方案，原材料规格与消耗，主要生产技术指标等。（2）3.273.28 开题报告答辩、整改及争议答辩。（3）3.294.30 开展设计并完成设计一稿，包括设计报告的封面、目录、中英文摘要、报告主体、参考文献、外文中 译 等文字文件，并提交指导（辅导）老师预阅和修改。（4）5.015.31 完成工程 图设计与工程图绘 制电子版等图纸文件，并提交指导（辅导）老师预阅和修改。（5）6.016.10 提交设计二稿由指导教师对设计、译文进行二次修改得第三稿，将三稿的全套资料（文字文件与图纸文件）整理打印装订成册
5、后装袋，并提交评阅老师评阅。（6）6.116.16 制作幻灯片，准备毕业答辩。（7）6.176.18 毕业答辩，成绩评定。6、完成毕业论文(设计)所需的条件及上机时数要求需收集有关物性计算参数和企业生产数据，同时需安装并学会使用绘图软件 AutoCAD、CAXA 和绘图仪，上机时数约 200 小时。任 务 书 批 准 日 期 年 月 日 系 主 任 (责 任 教 授 )(签 字 ) 任 务 书 下 达 日 期 年 月 日 指 导 教 师 (签 字 ) 完 成 任 务 日 期 年 月 日 学生（签名） 长江大学工程技术学院毕业设计（论文）开题报告题 目 名 称题 目 类 型系 部专 业 班 级学
6、 生 姓 名指 导 教 师辅 导 教 师开题报告时间 2011.03.19开题报告-年产 8 万吨丙烯的生产工艺设计（精馏工段）学 生：XXX，化学工程系指导老师：XXX，化学工程系一、题目来源及类型来源：生产社会实际类型：毕业设计二、研究目的和意义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。各种分析表明，丙烯的需求增长速度已超过乙烯，而且这种趋势还将延续。全球丙烯的消费量将由 1997 年的 48000 kt 增加到 2000 年的 52000 kt 及 2010 年的 75000 kt。其中，亚洲的增长速度最快，1991 年到 2000 年亚太地区丙烯衍生产品的需求以
7、年均 9.0%的速度增长，而全球年均需求增长率为 5.5%。丙烯是仅次于乙烯的重要基本有机原料之一，主要用于生产聚丙烯、丙烯睛、环氧丙烷等化工产品。美国将生产量的二分之一用于制造化工产品，余下的大部分则与异丁烷反应制造汽油中所需要的烷化物。近年来全球丙烯需求年增长率达6.3%，其需求速率远远超过乙烯。丙烯供应量快速增长的主要原因是衍生物聚丙烯的需求高速增长所致。聚丙烯需求年平均增长率为 9%，大大高于其他的丙烯衍生物4。目前市场上丙烯需求量较大有聚丙烯、丙烯酸、丙烯腈、羰基合成、异丙苯、环氧丙烷、丙酮等。所以在目前研究来说，丙烯生产工艺的研究非常的必要。对于我国乃至全球的经济都有一定的帮助。三
8、、阅读的主要参考资料及资料名称1邓修,吴俊生主编 .化工分离工程M.北京:科学出版社,20002王志魁编. 化工原理M. 第三版.北京:化学工业出版社,2004.103时钧,汪家鼎 ,余国,陈敏恒主编.化学工程手册.96 版M.北京:化学工业出版社,1996开题报告-4陈滨主编. 乙烯工学M. 北京:化学工业出版社,1999.15陈英南,刘玉兰主编 .常用化工单元设备的设计M.上海:华东理工大学出版社,2005.46国家医药管理局上海医药设计院编.化学工艺设计手册第二版下册M.北京:化学工业出版社 19977孙可华.国内外丙烯生产及供需分析J.国内外石油化工快报,2003,33(6):1 38
9、候芙生.炼油工程师 M.北京:石油工业出版社,1995:151 1529潘罗其等.ARGG 装置增产丙烯技术的工业应用 J.石油炼制与化工,2006,37(1) :273010王孟,刘伯华 .丙烷、异丁烷脱氢诸工艺比较J.石油化工动态,1993, 20(6) :39 4111林世雄主编 .石油炼制工程.第二版.上册M.北京:石油工业出版社.1988:555612石油化学工业部石油化工规划设计院编,塔的工艺计算M.北京:石油化学工业出版社,197713盛若瑜.丙烯 -丙烷分离计算新方法J. 炼油设计,1993,23(3):636514李茂军.应用 PRO/软件提高丙烯精馏塔丙烯收率 J.炼油设计
10、,1996,26(1):616215李茂军.丙烯精馏塔中丙烯收率及塔板效率的研究.第八届 SimSci 中国用户年会会议论文,1996,354216何良知等 .用两种软件对比计算提高流程模拟质量.第八届 SimSci 中国用户年会会议论文,1996,677517杨青云等 .气体分馏装置丙烯精馏塔三种软件包的计算对比J.炼油设计,2000,30(8):353818路德维希 EE 编著.化工装置的工艺设计 (第二版)M.北京:化学工业出版社,1983,262719北京化工研究院 “板式塔”专题组.浮阀塔M.北京:燃料化学工业出版社,1975，464820袁一主编 .化学工程师手册M.北京:机械工业
11、出版社,2000四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向（一）国内外现状和发展趋势国际国内近十几年来对丙烯有着迅猛的需求增长。这种趋势打破了原有的以聚乙烯为主要石化战略产品的格局，形成比翼齐飞之势。全球丙烯产量 1994 年为3710 万吨，2004 年为 6489 万吨，年平均增长率为 4.9%。我国“九五” 以来，丙烯的年平均增长率高达 16.18%，远远高于全球石化产品年增长率 3.8%的行业均值。我国的丙烯生产企业有 60 多家，年产量在 10 万吨以上的约 20 家。其中，大部分为炼开题报告-油厂丙烯生产企业，乙烯蒸汽裂解生产丙烯的厂家相对较少，以炼化一体化为主的生产企业丙烯产量约占
12、全国丙烯总产量的 70%。这其中，催化裂化装置贡献最大。催化裂化装置液化石油气产品收率约 10%15%，丙烯约占液化石油气的20% 30%(Wt%)。在催化裂化工艺基础上，我国相继开发成功了多产低分子烯烃(以丙烯为主)的催化裂解(Deep Catalytic Cracking，简称 DCC)及最大量生产液化石油气和汽油的 MGG/ARGG 工艺，并且实现了工业化生产。目前生产丙烯主要工艺如下：石脑油蒸汽裂解法；炼厂二次加工重(渣)油的催化裂化法；丙烷脱氢法；以甲醇为原料的缩合法(MTO 法)等。生产丙烯的新工艺Propylur由德国 Lurgi 和 Sud-Chemie 共同开发的新法制取丙烯
13、工艺 Propylur 法可使用多种原料如轻石脑油、催化裂化汽油、裂解装置/催化裂化的选择加氢的 C4/C5 馏分。C4+烯烃通过反应制得丙烯、乙烯和部分丁烯。原料中的不可转化烷烃、芳烃和环烷烃不发生反应，而可转化的烯烃约有 85%发生反应，产物组成为 30%丁烯、10%乙烯、约 40%45%为丙烯反应催化剂为Sud-Chemie 特制的沸石型催化剂，此种催化剂还可用于甲醇制丙烯和乙烯工艺。此工艺在反应进料中混入大量蒸汽，其作用包括：使反应物料分压较低；生焦量小，无需连续再生；抑制胶质形成；潜热正是吸热反应所需，可传输至反应区。增产丙烯的工艺方法： 改进催化剂法。改进催化剂，以增产丙烯是近年来
14、催化裂化增产丙烯的热门方法之一。国内相关研究单位推出了多种系列的增产丙烯催化剂。较高收率及较高选择性的催化剂一般能使丙烯增产 1%2%(Wt%) 。回炼轻汽油法。由于催化裂化(FCC)汽油中的烯烃主要集中在 C5C 8。组分之中，清洁燃料中汽油的烯烃含量被要求在 30%(V%)以下，利用催化裂化吸互收稳定塔抽出富含烯烃的 C5C 7，组分返回催化裂化提升管底部回炼，使得汽油中的烯烃进一步转化，达到有效地降低 DCC 汽油烯烃含量并增产丙烯的目的。当汽油回炼量占 4%7%时，丙烯质量产率增加 1 个百分点左右。但是这一回炼方式某种程度上牺牲了部分高辛烷值汽油组分，且回炼使得装置总体加工处理能力有
15、所下降。开题报告-（二）研究的主攻方向目前制造丙烯的工艺已经卓有成效，现在以及未来的研究方向主要是催化剂的更新。同时随着石油市场的恶性演变，丙烯的生产工艺将偏向于以天然气和丙烷为原料，以满足丙烯的市场需求。丙烯的精馏是研究和设计的重点。精馏过程的能耗不可忽视，如何做好其能量的综合利用与有效分配是此设计过程应考虑的重点。塔的能量转化，物料衡算，塔板效率，回流比，塔的反应温度，及其附属的换热设备都是研究的对象。五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路本设计主要是丙烯精馏段的工艺设计。其关键是丙烯精馏塔及附属设备的设计，以及丙烯精馏段的工艺流程的优化。需重点研究的关键问题是通过丙烯精馏段的物
16、料衡算和能量衡算，优化工艺流程，确定丙烯精馏段流程中设备的工艺结构和尺寸，基本思路如下：（一）丙烯精馏段流程的确定原油经过一次加工，即常压蒸馏和减压蒸馏，使石油得到初步的分离。将原油切割成几个馏分。常压蒸馏得到气体，石脑油，煤油，轻柴油，重柴油及常压重油。常压重油则经过减压蒸馏，得到减一线馏分油，减二线馏分油，减三线馏分油，减四线馏分油及减压渣油。为了满足生产的需要，又对各个馏分油进行二次加工。主要方法有催化重整，催化裂化，催化加氢裂化，烃类热裂解。其中通过对相应馏分进行烃类热裂解或者催化裂化都可以得到丙烯产物。能制取烯烃的原料有天然气，炼厂气，轻油（汽油和煤油） ，柴油，及重油，经高温作用发
17、生裂解得到裂解气。裂解炉出口的高温裂解气经换热器冷却，再经急冷器进一步冷却后，温度可以降到 200300之间。将急冷的裂解气进一步冷却到常温，并在冷却过程中分馏出裂解气中的重组分（如：燃料油，裂解汽油，水分） ，这个环节称为裂解气的预分馏。同时，在裂解气中含有 H2S，CO 2，H 2O，C 2H2，CO 等气体杂质，来源主要有三个方面：一是原料中带来；二是裂解反应过程生成；三是裂解气处理过程引入。这些杂质的含量虽然不大，但是对深冷分离过程是有害的。而且这些杂质不除去，进入乙烯，丙烯产品，使产品达不到规定的标准。为了达到产品所要求的规格，必开题报告-须脱除这些杂质，对裂解气进行净化。主要包括酸
18、性气体的脱除（一般采用碱洗或者乙醇胺法） ，脱水（吸附干燥） ，炔烃脱除（催化加氢溶剂吸收） 。经过预分馏、净化后所得裂解气，因其中除含有丙烯外，还含有一定数量的其它组分，需再经压缩制冷液化后，进入精馏分离系统。主要流程如上图所示：一般丙烯精馏塔的进料为丙烯和丙烷的混合物，含有少量的丙炔（甲基乙炔，丙二烯） 。由于丙烯对丙烷相对挥发度甚低，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。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，应节省投资。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。高压丙烯精馏工艺流程如图 1 所示：其中1-丙烯精馏塔，2-塔顶冷凝器，3-回流罐，4-回流泵，5-急冷水加热再沸器 图 1 丙烯精馏段流程图（二）工作任务1）了解石油催化裂化进展和技术装备的最新动态；2）掌握气体分馏技术的共同特点和流程；3）设计合理的精馏工艺流程；4）做出全面的物料衡算和热量衡算；5）完成丙烯精馏塔和再沸器的工艺结构计算；6）绘制四张工程图纸（带控制点工艺流程图、设备平面布置图、精馏塔和再沸器工艺结构装配图） ；7）对本设计的评述和体会；8）外文翻译。六、完成毕业设计(论文)所必须具备的工作条件绘图软件 AUTOCAD CAXA 和绘图仪
