甲醇制烯烴回收工段工藝設計

1、化工綜合設計任務書1、設計題目：甲醇制烯烴回收工段工藝設計2、設計基本條件：（1）裝置設計生產規(guī)模；（2）裝置年運行方式及運行時間；（3）預處理工藝要求及工藝設計條件；（4）反應工段工藝設計條件；（5）分離、純化工段工藝設計條件；（6）三廢處理工藝設計要求條件等。3、設計任務：（1）進行裝置工藝過程分析，確定生產工序內容，選擇、確定相關單元設備；（2）進行單元設備流程化，闡述具體選擇理由；（3）確定關鍵工藝要求的控制方案；（4）在確定流程基礎上，對單元設備進行粗略衡算，進行定型、定尺寸（可以使用過程模擬軟件進行）；（5）撰寫設計說明書（word文檔上機打印）；（6）使用AutoCAD繪制帶控制

2、點的工藝流程圖、設備平面布置圖、車間局部剖視圖（A3圖紙，尺寸420mm×297mm）各1張。4、參考文獻：列出全部參考文獻、并在文中引用位置注明文獻出處。摘要乙烯、丙烯等低碳烯烴是重要的基本化工原料，隨著我國國民經濟的發(fā)展，特別是現(xiàn)代化學工業(yè)的發(fā)展對低碳烯烴的需求日漸攀升，供需矛盾也將日益突出。迄今為止，制取乙烯、丙烯等低碳烯烴的重要途徑，仍然是通過石腦油、輕柴油（均來自石油）的催化裂化、裂解制取，作為乙烯生產原料的石腦油、輕柴油等原料資源，面臨著越來越嚴重的短缺局面。另外，近年來我國原油進口量已占加工總量的一半左右，以乙烯、丙烯為原料的聚烯烴產品仍將維持相當高的進口比例。因此，發(fā)

3、展非石油資源來制取低碳烯烴的技術日益引起人們的重視。甲醇制乙烯、丙烯技術以煤或天然氣合成的甲醇為原料，生產低碳烯烴，是發(fā)展非石油資源生產乙烯、丙烯等產品的核心技術。我國是一個富煤缺氣的國家，采用天然氣制烯烴勢必會受到資源上的限制。因此，以煤為原料，走煤-甲醇-烯烴-聚烯烴工藝路線符合國家能源政策需要，是非油基烯烴的主流路線。關鍵詞：甲醇；乙烯；丙烯目錄第一章 原料產品路線31.1 生產原料要求31.2甲醇質量標準3第二章 工藝流程設計62.1工藝流程設計的各項內容62.2 工藝路線選擇62.2.1 選擇原則62.3 工藝流程設計方法72.4工藝簡介82.5設計流程的工藝條件82.6工藝概述92

4、.7工藝流程說明9第三章 輕烯烴回收工藝流程說明103.1輕烯烴回收的過程103.2簡單調節(jié)系統(tǒng)113.2.1.壓力控制113.2.2.液位控制123.2.3溫度控制13流量控制13第四章 物料衡算和熱量衡算144.1 概述144.2 物料衡算的基本步驟144.2.1 脫C2塔的物料衡算144.2.2脫C3塔的物料衡算154.2.3 脫C4塔的物料衡算164.2.4 C2分離塔的物料衡算174.2.5 C3分離塔的物料衡算174.3 能量衡算184.3.1 化工生產過程的實質184.3.2 熱量衡算的一般步驟184.3.3 脫C2塔的能量衡算184.3.4 脫C3塔的能量衡算194.3.5脫C

5、4塔的能量衡算194.3.6 C2分離塔的能量衡算204.3.7 C3分離塔的能量衡算21第五章 車間布置及管道布置225.1車間布置225.2車間布置原則22參考文獻24第一章 原料產品路線1.1 生產原料要求生產乙烯丙烯的主要原料為甲醇，輔助材料為催化劑。1.2甲醇質量標準1 范圍本標準規(guī)定了工業(yè)用甲醇的要求、試驗方法、檢驗規(guī)則及標志、包裝、運輸、貯存和安全等。本標準適用于以煤、天然氣、輕油、重油為原料合成的工業(yè)用甲醇。分子式：相對分子質量：32.042（按2007年國際相對原子質量）2 規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

6、GB 190危險貨物包裝標志GB/T 601 化學試劑 標準滴定溶液的制備GB/T 603 化學試劑 試驗方法中所用制劑及制品的制備（GB/T 603-2002，ISO 6353-1:1982，NEQ)GB/T 3143 液體化學產品顏色測定法（Hazen 單位-鉑-鈷色號）GB/T 4472 化工產品中密度、相對密度測定通則GB/T 6283 化工產品中水分含量的測定 卡爾費休法（通用方法）（GB/T 6283-2008，ISO 760:1978，NEQ)GB/T 6324.1 有機化工產品試驗方法 第1部分：液體有機化工產品水混溶性試驗GB/T 6324.2 有機化工產品試驗方法 第2部分

7、：揮發(fā)性有機液體水溶上蒸發(fā)后干殘渣測定GB/T6324.3-×××× 有機化工產品試驗方法 第3部分：有機化工產品還原高錳酸鉀物質的測定方法GB/T 6324.5-2008 有機化工產品試驗方法 第5部分：有機化工產品中羰基化合物含量的測定GB/T 6678 化工產品采樣總則GB/T 6680 液體化工產品采樣通則GB/T 6682 分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法（GB/T 6682-2008，ISO 3696:1987，MOD)GB/T 7534 工業(yè)用揮發(fā)性有機液體 沸程的測定（GB/T 7534-2004，ISO 4626:1980，MOD)GB/T

8、 8170 數值修約規(guī)則與極限數值的表示和判定GB/T 9722 化學試劑 氣相色譜發(fā)通則3 要求3.1 性狀：無色透明液體，無異臭味、無可見雜質。3.2 工業(yè)用甲醇應符合表1所示的技術要求。工業(yè)甲醇技術指標項 目指 標優(yōu)等品一等品合格品色度(鉑鈷)，號 510密度(20)，g/cm30.7910.7920.7910.793溫度范圍(0，101325Pa)，沸程(包括64.6±0.1)， 64.065.50.81.01.5高錳酸鉀試驗，min 503020水溶性試驗澄清-水分含量， 0.010.15-酸度(以HCOOH計)， 0.001 50.003 00.0050或堿度(以NH3計

9、)， 0.000 20.000 80.00015羰基化合物含量(以CH2O計)， 0.0020.0050.010蒸發(fā)殘渣含量， 0.0010.0030.005第二章 工藝流程設計2.1工藝流程設計的各項內容工藝流程設計是生產方法確定后后進行的工作。工藝流程設計與依此而確定的車間布置是決定整個車間基本面貌的關鍵性步驟，對設備設計和管道設計等單項設計也起著決定作用。工藝流程設計的任務包括兩部分。（1）確定一下各項內容：確定采用多少生產過程（或工序）來構成由原料制的產品的全過程，以及每個過程之間如何聯(lián)系；確定每個生產過程的具體任務，即物料通過該生產過程發(fā)生什么物理變化、化學變化和能量變化;確定由什么

10、設備來完成每一個生產過程及各設備的操作條件；確定控制方案，選用合適的控制儀表；確定“三廢治理和綜合利用方案；確定安全生產措施，例如設置安全閥、阻火器、事故儲槽，危險狀態(tài)下發(fā)出信號或自動開啟空閥、或自動停車連鎖等。（2）在工藝流程設計的不同階段，繪制不同的工藝流程圖。2.2 工藝路線選擇1 選擇原則（1） 先進性工藝路線的先進性體現(xiàn)在兩方面，即技術上先進和經濟上的合理，兩者缺一不可。技術上的先進是指項目建設投資后，生產的產品質量指標、產量、運轉的可靠性及安全性等既先進又符合國家標準；經濟上合理指生產的產品具有經濟效益或社會效益。在設計中，既不能片面地考慮技術上的先進而忽視經濟合理的一面，也不能片

11、面地只求經濟上的合理而忽視技術上是否先進。一條工藝路線是否先進，應具體體現(xiàn)在以下幾個方面：是否符合國家有關的政策及法規(guī)；生產能力的大小；原、輔材料和水、電、汽等公用工程的單耗；產品質量優(yōu)劣；勞動生產率高低；建廠時的投資、占地面積、產品成本以及投資回收期等；“三廢”治理；安全生產。 環(huán)境保護是建設化工廠必須重點審查的一項內容，化工廠容易產生“三廢”，新建工廠的排放物必須達到國家規(guī)定的排放標準，符合環(huán)境保護法的規(guī)定。安全生產是化工廠生產管理的重要內容。化學工業(yè)是一個易發(fā)生火災和爆炸的作業(yè)，因此從技術路線上、設備上、管理上對安全予以保證。嚴格制定規(guī)章制度、對工作人員進行安全培訓是安全生產的重要措施。

12、（2）可靠性所謂工藝路線的可靠性，是指所選擇地技術路線的成熟程度，只有具備工業(yè)化生產的工藝技術路線才能稱得上成熟的工藝技術路線。工廠設計工作的最終產品是擬建項目的藍圖，直接影響未來工廠的產量、質量、勞動生產率、成本、利潤。工廠設計必須可靠，在流程設計中對于尚在試驗階段的新技術、新工藝、新設備、新材料，應采取積極而慎重的態(tài)度。防止只考慮一面，而忽視不成熟、不穩(wěn)妥的一面。另外，對于實際應用中的工藝流程的改革也應采取積極而又慎重的態(tài)度，不能有僥幸的心理。以往設計中這種失敗的教訓是不少的。(3)結合國情，因地制宜工藝流程路線的選擇。從技術角度上，應盡量采用新工藝、新技術，吸收國外的先進生產裝置和專門技

13、術，但是具體選定一條工藝路線時，還要結合我國的國情和建廠所在地的具體條件。這方面雖然考慮的問題很多，但必須花時間和精力，科學、嚴肅、認真的去考慮。2.3 工藝流程設計方法(1)以反應過程為中心：根據反應過程的特點、產品要求、物料特性、基本工藝條件來決定反應器類型及決定采用連續(xù)操作，還是間歇操作。(2)考慮原料預處理過程：在主反應裝置已經確定之后，根據反應特點，必須對原料提出要求，如純度、溫度、壓力及加料方式等。(3)產物的后處理過程：根據反應原料的特性和產品的質量要求，以及反應過程的特點，產物的分離。(4)產品的后處理：經過前述分離、凈化后達到合格的目的產品，有些是下一工序的原料，可加工為其他

14、產品；有些可以直接作為商品，往往還須進行后處理工作，如篩選、包裝、灌裝、計量、儲存、輸送等過程。(5)未反應原料的循環(huán)或利用，以及副產物的處理：由于反應并不完全，剩余組分在產物處理中被分離出來，一般應循環(huán)回到反應設備中繼續(xù)參與反應。有些生產中未反應的原料氣，也可以引出加工成其他副產物；或者在反應器中因副反應而產生的副產物，也要在產物的后處理中被分離出來。(6)確定“三廢”排出物的處理措施：在生產過程中，不得不排放的各種廢氣、廢渣和廢液，在現(xiàn)有條件下，盡量綜合利用，變廢為寶，加以回收。無法回收的排放要達到國家的標準。(7)確定公用工程的配套措施：在生產工藝流程中必須使用的工藝用水、蒸汽、壓縮空氣

15、、氮氣等，以及冷凍、真空都是工藝中要考慮的配套設施。（8）確定操作條件和控制方案：這些條件包括整個流程中各個單元設備的物料流量、組成、溫度、壓力等，并且提出控制方案以確保生產能穩(wěn)定地生產合格產品來。（9）制定切實可靠地安全生產措施：在工藝設計中要考慮到開停車、長期運轉和檢修過程中可能存在的各種不安全因素。（10）保溫、防腐的設計：這是在工藝設計中的最后一項工作，也是施工安裝時最后一道工序。流程中的管道和設別，根據介質的溫度、特性和狀態(tài)，以及周圍環(huán)境狀況決定管道和設備是否需要保溫和防腐。2.4工藝簡介乙烯、丙烯是重要的基礎有機化工原料。目前均產自石油路線，由于石油資源緊缺，已經嚴重影響到下游的化

16、工產業(yè)。我國的煤炭資源相對豐富，保有儲量超過1萬億t，利用豐富的煤炭替代石油是一條適合我國國情的化工產業(yè)持續(xù)發(fā)展道路，是國家能源安全的一個重大戰(zhàn)略課題。煤制烯烴技術是以煤炭為原料，經煤氣化、合成氣制甲醇、甲醇制烯烴等工藝過程代替過去只能以石油為原料的烯烴及下游產品的煤炭清潔利用技術。甲醇制烯烴是煤制烯烴工藝路線的核心技術，是將甲醇轉化為乙烯、丙烯的工藝。2.5設計流程的工藝條件1 反應溫度反應溫度對反應中低碳烯烴的選擇性、甲醇的轉化率和積碳生成速率有著最顯著的影響。較高的反應溫度有利于產物中乙烯/丙烯值的提高。但在反應溫度高于723K時，催化劑的積碳速率加速，同時產物中的烷烴含量也開始變得顯著

17、，最佳的MTO反應溫度是450-500,此外，從機理角度出發(fā)，在較低的溫度下（T523K），主要發(fā)生甲醇脫水至DME的反應；而在過高的溫度下（T723K）,氫轉移等副反應開始變得顯著。2 原料空速原料空速對產物中的低碳烯烴分布的影響遠不如溫度顯著，這與平行反應機理相符，但過低和過高的原料空速都會降低產物中的低碳烯烴收率。此外，較高的空速會加快催化劑表面的積碳生成速率，導致催化劑失活加快，這與研究反應的積碳和失活現(xiàn)象的結果相一致。3 反應壓力改變反應壓力可以改變反應途徑中烯烴生成和芳構化反應速率。對于這種連串反應，降低壓力有助于降低2反應的偶聯(lián)度，而升高壓力則有利于芳烴和積碳的生成。因此通常選擇

18、常壓作為反應的最佳條件。4 稀釋劑在反應原料中加入稀釋劑，可以起到降低甲醇分壓的作用，從而有助于低碳烯烴的生成。在反應中通常采用惰性氣體和水蒸氣作為稀釋劑。水蒸汽的引入出了降低甲醇的分壓之外，換可以起到有效延緩催化劑積碳和失活的效果。原因可能是水分子可以與積碳前驅體在催化劑表面產生競爭吸附。并且可以將催化劑表面的L酸位轉化為B酸位。但是水蒸氣的引入對反應也有不利的影響，會使分子篩在惡劣的水環(huán)境下產生物化性質的改變，從而導致催化劑的不可逆失活。由于反應中會產生水蒸氣，綜合各方面因素，選擇純的甲醇進料，提高產率。綜上本設計的主要操作條件在高選擇性催化劑上，發(fā)生兩個主反應：2CH3OHC2H4+2H

19、2O  H=-11.72kJ/mol 3CH3OHC3H6+3H2O  H=-30.98kJ/mol 反應溫度：460 反應壓力：0.1MPa(0.10.3MPa)再生溫度：600-700 再生壓力：0.10.3MPa催化劑：SAPO-34 原料：AA級甲醇（99.9%）反應器類型：流化床反應器2.6工藝概述工藝由甲醇轉化烯烴單元和輕烯烴回收單元組成，在甲醇轉化單元中通過流化床反應器將甲醇轉化為烯烴，再進入烯烴回收單元中將輕烯烴回收，得到主產品乙烯、丙烯，副產品為丁烯、C5以上組分和燃料氣。2.7工藝流程說明甲醇轉化烯烴單元和輕烯烴回收工藝是將甲醇轉化為

20、輕烯烴（主要是乙烯丙烯）的氣相流化床催化工藝。由進料汽化和產品急冷區(qū)，反應/再生區(qū)，蒸汽發(fā)生區(qū)，燃燒空氣區(qū)和廢棄區(qū)幾部分組成。第三章 輕烯烴回收工藝流程說明3.1輕烯烴回收的過程進入輕烯烴回收單元（LORP）的原料是來自單元的氣相。LORP單元的目的是壓縮，冷凝，分離和凈化有價值的輕烯烴產品（通常指乙烯和丙烯）。LORP單元由以下幾部分組成：壓縮，二甲醚回收，水洗，堿洗，干燥，乙炔變換，分餾，丙烯冷卻和一個氧化物回收單元（ORU）。（1）壓縮區(qū)壓縮區(qū)由產品壓縮機，級間吸入罐和級間冷卻器組成。在接近周圍環(huán)境溫度、壓力下，氣體物流送入LORP單元的壓縮部分。為了回收烯烴產品，首先將操作壓力提高到能

21、濃縮和通過分餾來分離的壓力等級水平是非常必要的。產品壓縮機是多級離心壓縮機。壓縮機的級間流在級間冷卻器和級間吸入罐冷卻和閃蒸。由水和溶解的輕烴組成的級間冷凝物計量后通過級間罐回到上一級吸入罐。純冷凝物被泵回到單元。（2） 二甲醚回收區(qū)來自于最后一級壓縮機冷卻器的流出物送入二甲醚汽提負荷罐。在這里液態(tài)烴和水相是同時存在的。在二甲醚汽提負荷罐中兩液相從烴類氣相中分離出來。二甲醚在兩相態(tài)中都存在。二甲醚如返回單元反應器可轉化為有價值烯烴。因此將二甲醚從輕烴中回收。液態(tài)烴被泵送到二甲醚汽提塔。二甲醚從液態(tài)烴中汽提出來并回到壓縮機最后一級的級間冷卻器。二甲醚汽提塔的純塔底物冷卻到環(huán)境溫度后送入水洗區(qū)。出

22、二甲醚汽提負荷罐的氣相去氧化物吸收塔。在氧化物吸收塔中來自于單元的水用于吸收產品氣相中的二甲醚。帶有二甲醚的水回到單元。（3）水洗區(qū)二甲醚回收以后，氣相和液態(tài)的烴中還含有殘留的甲醇。用水來回收這些物流中的甲醇。吸收水在LORP單元和單元的洗滌水汽提塔間循環(huán)。的液態(tài)烴產品在水洗塔中洗滌。甲醇被吸收后，液體送入LORP單元的分餾區(qū)。的氣相產品送入堿洗區(qū)。來自于水洗塔和氧化物吸收塔的富甲醇水回到單元。在洗滌水汽提塔中甲醇從廢水中汽提出來循環(huán)回反應器。（4） 堿洗區(qū)氣相產品中的二氧化碳產物在堿洗塔中脫除。堿洗塔有三股堿液回流和一股水回流來脫除殘余的堿。堿洗區(qū)包括補充堿和水的中間罐和注入泵。廢堿脫氣后送

23、出界區(qū)處理。二氧化碳脫除后，氣相產品被冷卻然后送入干燥區(qū)。（5） 干燥區(qū)氣體產物需干燥處理，為下游的低溫工段做準備。干燥區(qū)由兩個產品干燥器和再生設備組成。干燥器用分子篩脫水。來自于LORP單元的輕質氣體用于再生干燥劑。再生設備由再生加熱器，再生冷卻器和再生分離罐組成。脫水后，再生的氣體混入燃料氣系統(tǒng)。干燥后的反應氣送入分餾區(qū)的脫乙烷塔。脫乙烷塔的塔頂氣壓縮后送入乙炔轉換區(qū)。（6） 乙炔轉換區(qū)脫乙烷塔頂氣中包含和更輕的物料。物流中的副產物乙炔被選擇加氫轉換為乙烯。乙炔轉化是氣相催化工藝。這個區(qū)由兩個乙炔轉換塔和一個防護床組成。進料加熱器包括在內，用來調整反應的選擇性。下游防護床從轉換塔流出物中脫

24、除痕跡的副產物。防護床與MTO的產品干燥器共用同一干燥氣再生系統(tǒng)。轉換塔的氣相再生設備包括在此區(qū)中。乙炔轉換區(qū)的物流冷卻后送入脫乙烷塔頂冷凝器。（7） 分餾區(qū)分餾區(qū)由脫乙烷塔，脫甲烷塔，分離塔，脫丙烷塔，分離塔和脫丁烷塔組成。在壓縮，氧化物回收，堿洗和干燥之后，MTO產品冷卻后進入脫乙烷塔。脫乙烷塔頂產品是混合的組分。由丙烷和更重的烴類組成的脫乙烷塔底物送入脫丙烷塔。脫乙烷塔頂物壓縮后送入乙炔轉換單元。來自于脫乙烷塔接收器的凈氣相產品送入甲烷塔進料冷凍器。脫甲烷塔從混合物流中脫除輕雜質（包括甲烷，氫和惰性氣體）。脫甲烷塔頂物送去做燃料氣。脫甲烷塔底物送入分離塔。在分離塔中乙烯產品從乙烷中分離出

25、來。分離塔頂的純物質送入乙烯儲罐。塔底物蒸發(fā)，加熱后并入燃料氣系統(tǒng)。脫乙烷塔塔底物流進入脫丙烷塔?；旌系慕M分在脫丙烷塔中與較重的以上物料分離。脫丙烷塔頂物送入氧化物回收單元（ORU）。采用液相吸收工藝脫除痕量的氧化物。ORU包括惰性氣體再生設備。脫丙烷塔塔頂物在ORU單元處理后，送入分離塔。脫丙烷塔底物送入脫丁烷塔。在分離塔中丙烯與丙烷分離。塔頂物泵送儲存。分離塔塔底飽和的丙烷產品汽化后混入燃料系統(tǒng)。脫丁烷塔（如果需要）從戊烷和更重的烴類中分離出丁烷。脫丁烷塔的進料是脫丙烷塔底物和水洗塔產品的混合物。脫丁烷塔的塔頂和塔底產品送去儲存。（8） 丙烯制冷區(qū)LORP單元濃縮和分離輕烴需要在低溫、高壓

26、條件下操作。用丙烯產品做制冷劑。丙烯制冷區(qū)由多級離心式丙烯制冷壓縮機和一個丙烯緩沖罐組成。LORP單元中多個冷卻器，冷凝器和再沸器都是用丙烯做制冷劑。3.2簡單調節(jié)系統(tǒng)1.壓力控制對于絕大部分處理氣相系統(tǒng)的單元設備，如果其他工藝參數的變化有可能引起壓力變化著均需設置壓力調節(jié)系統(tǒng)。用怎樣的方式調節(jié)壓力取決于過程特性2.液位控制（1）氣液兩相的界面控制 即液位或液面控制，通常有三種控制方案。用溢流保持液面恒定，見圖（a）用出料控制液面穩(wěn)定，見圖（b）大量的中間容器和緩沖罐，如精餾塔的回流釜和塔釜都采用這種方案。用進料控制液面穩(wěn)定，見圖（c），這種方案適用于出料量要求穩(wěn)定，而進料可以改變的情況，如進

27、料緩沖罐。（2）兩個液相的界面控制 在化工生產中常見兩個液相，例如油相和水相同時存在，需控制界面的問題?？刂品椒ㄊ牵簩εP式容器，油相經溢流擋板流入容器的另一側，再用泵輸出，水相用界面控制器控制界面輸出，見圖（a）對立式容器，水相經溢流管流入容器的下部，再用泵抽出，油相根據界面控制器輸出，見圖（b）。（3）液面與其他工藝參數的交叉控制3溫度控制（1）熱交換器溫度控制 實質上是傳熱量Q的控制。眾所周知，Q是傳熱面積F，傳熱溫差和傳熱系數K三者的乘積，傳熱系數K在正常的物流流量和溫度變化很少，因此能調節(jié)的只有傳熱溫差和傳熱面積。無相變換熱器 其物料出口溫度一般用改變冷（熱）介質流量的方法來調節(jié)見圖（

28、a）。當冷（熱）介質的流量不能調節(jié)時用三通改變進入換熱器的流量，見圖（b）或者改變物流本身的流量，見圖（c）（2）精餾塔的溫度控制 精餾塔的操作是否達到原定的分離要求本來應該根據塔頂，塔底產品的組分分析決定，但是如果在線組分分析技術復雜，靠人工分析又不能即使得到控制所需的信息時，可以用溫度控制代替質量控制，因為精餾塔內的氣液相處于相平衡狀態(tài)，組成和溫度有對應關系。4流量控制（1）簡單流量控制 一個單元設備要操作穩(wěn)定必須保持物料的流量穩(wěn)定。當流量調節(jié)閥安裝在泵出口時，流量控制方法和泵的形式有密切關系。（2）比例控制 有某些生產情況需要保持兩個流量之間的比例一定。（3）流量差值控制 有些工藝過程要

29、求流量的差值恒定。第四章 物料衡算和熱量衡算4.1 概述物料衡算和能量衡算是在工藝路線確定后，開始工藝流程的設計并繪制出工藝流程草圖后進行的，該設計工作的開展意味著設計工作由定性階段轉入到定量階段。因此，在進行計算之前，必須熟悉有關化工過程的基本原理、生產方法和工藝流程等，然后，才能以示意圖的形式表示出整個化工過程的主要設備及全部進出物料，并選定所需的操作條件，在逐一進行計算。4.2 物料衡算的基本步驟化工工藝流程是多種多樣的，物料衡算的具體內容和計算方法可以有多種形式，有的計算過程十分簡單，有的則十分復雜。為了有層次地、循序漸進地解決問題，在進行物料衡算時，必須遵循一定的設計規(guī)范，按一定的步

30、驟和順序進行，才能不走或少走彎路，且能避免誤差，做到規(guī)范、迅速、準確，不延誤設計工期。通常進行的物料衡算按下述步驟進行。 （1）畫出工藝流程示意圖（2）列出化學反應方程式（3）確定計算任務（4）收集數據資料 a.生產規(guī)模和生產時間（即年生產時數） b.有關的定額、收率、轉化率c.原料、輔助材料、產品、中間產品的規(guī)格d與過程計算有關的物理化學常數（5）選擇計算基準a.時間基準b.質量基準c.體積基準（6）建立物料平衡方程，展開計算（7）整理并校核計算結果（8）.繪制物料流程圖、填寫正式物料衡算表4.2.1 脫C2塔的物料衡算進料塔底塔頂溫度（temperature）（）10073.76-16.1

31、8壓力（pressure）（Bar）27.0027.4027.10組分摩爾量（ComponentMoleFlow）（(kmol/h)1.970.001.970.930.640.290.190.190.000.030.000.030.010.000.010.050.040.000.000.000.000.020.020.00摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)3.190.892.30質量流量（Mass Flow）(kg/h)109.1340.8168.31體積流量（Volume Flow）(cum/h)3.670.090.164.2.2脫C3塔的物料衡算液相進料氣相溫度（tempera

32、ture）（）127.5790.0063.85壓力（pressure）（Bar）27.6027.4027.00組分摩爾量（ComponentMoleFlow）(kmol/h)0.00840.77840.77160.64169.779.140.0041.1541.151.951.950.00摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)181.451072.50891.05質量流量（Mass Flow）(kg/h)10487.0548194.1937707.14體積流量（Volume Flow）(cum/h)24.971181.8488.054.2.3 脫C4塔的物料衡算液相進料氣相溫度（tem

33、perature）（）127.5690.0063.85壓力（pressure）（Bar）27.6027.4027.00組分摩爾量（ComponentMoleFlow）(kmol/h)0.00840.77840.77160.66169.779.120.0041.1541.151.941.950.0218.8618.860.00摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)181.451072.50891.05質量流量（Mass Flow）(kg/h)10487.0648194.1937707.13體積流量（Volume Flow）(cum/h)24.971181.8488.054.2.4 C2分

34、離塔的物料衡算進料塔底塔頂溫度（temperature）（）25.00-1.24-15.97壓力（pressure）（Bar）28.0028.0828.00組分摩爾量（ComponentMoleFlow）(kmol/h)1786.643.111783.537.547.480.07摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)1794.1810.591783.59質量流量（Mass Flow）(kg/h)50348.75312.1650036.59體積流量（Volume Flow）(cum/h)1588.440.79123.724.2.5 C3分離塔的物料衡算液相進料氣相溫度（temperatu

35、re）（）63.0070.6561.23壓力（pressure）（Bar）27.0026.7026.00組分摩爾量（ComponentMoleFlow）（(kmol/h)840.774.08836.6941.1537.443.71摩爾流量（Mole Flow）(kmol/h)881.9241.52840.40質量流量（Mass Flow）(kg/h)37194.571822.5235372.05體積流量（Volume Flow）(cum/h)86.774.5381.574.3 能量衡算4.3.1 化工生產過程的實質化工生產過程的實質是原料在嚴格控制的操作條件下（如流量、濃度、溫度、壓力等），經

36、歷各種化學變化和物理變化，最終成為產品的過程。物料從一個體系進入另一個體系，在發(fā)生質量傳遞的同時也伴隨著能量的消耗、釋放和轉化。物料質量變化的數量關系可從物料衡算中求得，能量的變化數量關系則可從能量衡算（根據能量守衡定律，利用能量傳遞和轉化的規(guī)則，用以確定能量比例和能量轉變的定量關系的過程稱為能量衡算）中求得。4.3.2 熱量衡算的一般步驟繪制以單位時間為基準的物料流程圖，確定熱量平衡范圍。在物料流程圖上標明已知溫度、壓力、相態(tài)等已知條件。選定計算基準溫度。由于手冊、文獻上查到的熱力學數據大多是273K或298K的數據，故選此溫度為基準溫度，計算比較方便，計算時相態(tài)的確定也是很重要的。根據物料

37、的變化和流向，列出熱量衡算式，然后用數學方法求解未知值。整理并校核計算結果，列出熱量平衡表。4.3.3 脫C2塔的能量衡算進料塔底塔頂摩爾焓（Molar Enthalpy） ()39090040.00-1533940.0035450140.00質量焓（Mass Enthalpy）（）1143110.00-33438.451194327.00 總焓值（Enthalpy Flow）（W）34650.52-379.0922663.10摩爾熵（Molar Entropy)( )-102828.70-215441.30-128309.30質量熵（Mass Entropy）（）-3007.02-4696.

38、42-4322.784.3.4 脫C3塔的能量衡算液相進料氣相摩爾焓（Molar Enthalpy） ()-4.183.311.61質量焓（Mass Enthalpy）（）-72.3273.5538.14 總焓值（Enthalpy Flow）（）-0.763.541.44摩爾熵（Molar Entropy)( )-67.77-41.84-46.83質量熵（Mass Entropy）（）-1.17-0.93-1.114.3.5脫C4塔的能量衡算進料塔底塔頂摩爾焓（Molar Enthalpy） ()-4.183.311.61質量焓（Mass Enthalpy）（）-72.2773.5538.13

39、總焓值（Enthalpy Flow）（）-0.763.541.44摩爾熵（Molar Entropy)( )-67.77-41.84-46.83質量熵（Mass Entropy）（）-1.17-0.93-1.114.3.6 C2分離塔的能量衡算進料塔底塔頂摩爾焓（Molar Enthalpy） ()12.40-12.7110.28質量焓（Mass Enthalpy）（）442.05-431.10366.31 總焓值（Enthalpy Flow）（）22.26-0.3118.33摩爾熵（Molar Entropy)( )-19.42-46.69-28.04質量熵（Mass Entropy）（）-

40、0.69-1.58-1.004.3.7 C3分離塔的能量衡算進料塔頂塔底摩爾焓（Molar Enthalpy） ()1.62-23.602.80質量焓（Mass Enthalpy）（）38.48-537.5966.53 總焓值（Enthalpy Flow）（）1.43-0.982.35摩爾熵（Molar Entropy)( )-46.81-71.46-46.08質量熵（Mass Entropy）（）-1.11-1.63-1.09第五章 車間布置及管道布置5.1車間布置車間布置是設計工作中很重要的一環(huán)。車間布置的好壞直接關系到車間建成后是否符合工藝要求,能否有良好的操作條件，使生產正常、安全地運

41、行，設備的維護檢修方便可行以及對建設投資、經濟效益等都有著極大的影響。所以在進行車間布置前必須充分掌握有關生產、安全、衛(wèi)生。設備裝置是石油化工廠生產的主體, 裝置內介質危險性大, 操作條件苛刻, 影響因素復雜, 可能泄漏點多, 加之裝置內單位面積資產密度高, 人員相對集中。裝置布置設計是裝置設計安全的重要組成部分。裝置布置設計安全的目的是合理、安全、經濟地確立裝置界區(qū)內設備和設施的位置, 確保工藝過程安全順利實施。操作、維修和消防作業(yè)有可接近性和可操作性, 萬一發(fā)生事故, 方便撲救并有利于減少資產損失和人員傷亡。要實現(xiàn)裝置布置設計安全, 務必使得每一個設備裝置滿足以下幾方面內容：（1）滿足工藝設計對設備布置的要求（2）嚴格執(zhí)行國家有關安全法規(guī)和強制性標準規(guī)范（3）考慮地區(qū)風向和場地地質條件的影響（4）控制設備高層布置的層數、利用裝置場地立體空間布置設備（5）道路和通道的設置,裝置道路的功能主要是供緊急救援車輛、機動檢修設備通行和作為事故或分區(qū)檢修的隔離帶5.2車間布置原則車間布置，是在化工區(qū)總體布置的基礎上，根據工廠的性