年處理20萬噸輕烴車間庚烷和辛烷工段的初步設(shè)計

1、齊齊哈爾大學畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE 齊 齊 哈 爾 大 學畢業(yè)設(shè)計題 目 年處理20萬噸輕烴車間庚烷和辛烷工段的初步設(shè)計 學 院 化學與化學工程學院 專業(yè)班級 化工073班 學生姓名 指導教師 成 績 2011年6月10日PAGE V摘 要本論文主要研究了，年處理20萬噸輕烴分餾車間生產(chǎn)庚烷和辛烷工段的初步設(shè)計，說明書首先闡述了工業(yè)庚烷和工業(yè)辛烷的意義作用，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景。其次介紹了課題的設(shè)計依據(jù)；廠址選擇和產(chǎn)品規(guī)格；通過工藝原理的多種工藝路線的比較確定了工藝流程，整個生產(chǎn)過程的物料衡算和熱量衡算；通過該設(shè)計結(jié)果對脫庚烷塔和脫辛烷塔等主要設(shè)備進行了設(shè)備選型，對關(guān)鍵設(shè)備進行了ASPE

2、N PLUS 模擬并且綜合各方面因素對車間設(shè)備布置，自動控制，安全和環(huán)境保護及公用工程進行了合理的設(shè)計；完成了20000字的設(shè)計說明書，對生產(chǎn)工藝流程圖，車間平立面布置圖及主體設(shè)備圖進行了繪制。關(guān)鍵詞：庚烷；辛烷；塔設(shè)計；生產(chǎn)工藝AbstractThe preliminary design is studied, annual output of 20,0000 tons of lightends fractionation shop in the Take off Heptane and octane section. Firstly, the plan was illustrated si

3、gnificance and function of Heptane and octane and status and development of research on Heptane and octane Secondly, the paper was introduced the design basis of problem, plant location and product specification. By all kind of methods of designing process comparison, the entire production process o

4、f material balance and heat balance is fixed. Through the design results, desulfurization tower and solvent regeneration tower and other major equipment choose the appropriate model, the major equipment was simulated by Aspen PLUS and based on an overall consideration of various factors, the paper w

5、as given a reasonable design of general layout of the shop, automatic control, safety and environmental protection, and utilities system. The 20000 words design brochures was completed, and the technological process chart, the workshop arrangement chart and the major equipment structure chart were d

6、rawed.Key words：Heptane; octane; Tower design; Technology目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc296463131 摘 要 PAGEREF _Toc296463131 h I HYPERLINK l _Toc296463132 Abstract PAGEREF _Toc296463132 h II HYPERLINK l _Toc296463133 第1章 總論 PAGEREF _Toc296463133 h 1 HYPERLINK l _Toc296463134 1.1 概述 PAGEREF _Toc2

7、96463134 h 1 HYPERLINK l _Toc296463135 1.1.1 意義及作用 PAGEREF _Toc296463135 h 1 HYPERLINK l _Toc296463136 1.1.2 產(chǎn)品的性質(zhì)與特點 PAGEREF _Toc296463136 h 1 HYPERLINK l _Toc296463137 1.1.3 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc296463137 h 1 HYPERLINK l _Toc296463138 1.1.3 生產(chǎn)方法的概述 PAGEREF _Toc296463138 h 3 HYPERLINK l _Toc2964631

8、39 1.2 設(shè)計依據(jù) PAGEREF _Toc296463139 h 4 HYPERLINK l _Toc296463140 1.3 廠址選擇 PAGEREF _Toc296463140 h 4 HYPERLINK l _Toc296463141 1.3.1 廠址選擇的原則 PAGEREF _Toc296463141 h 4 HYPERLINK l _Toc296463142 1.4 設(shè)計規(guī)模與生產(chǎn)制度 PAGEREF _Toc296463142 h 5 HYPERLINK l _Toc296463143 1.4.1 生產(chǎn)規(guī)模 PAGEREF _Toc296463143 h 5 HYPERL

9、INK l _Toc296463144 1.4.2 生產(chǎn)制度 PAGEREF _Toc296463144 h 6 HYPERLINK l _Toc296463145 1.5 原料與產(chǎn)品規(guī)格 PAGEREF _Toc296463145 h 6 HYPERLINK l _Toc296463146 第2章 工藝設(shè)計與計算 PAGEREF _Toc296463146 h 8 HYPERLINK l _Toc296463147 2.1 工藝原理 PAGEREF _Toc296463147 h 8 HYPERLINK l _Toc296463148 2.2 工藝路線的選擇 PAGEREF _Toc2964

10、63148 h 8 HYPERLINK l _Toc296463149 2.3 工藝流程簡述 PAGEREF _Toc296463149 h 8 HYPERLINK l _Toc296463150 2.4 工藝參數(shù) PAGEREF _Toc296463150 h 9 HYPERLINK l _Toc296463151 2.5 物料衡算 PAGEREF _Toc296463151 h 10 HYPERLINK l _Toc296463152 2.5.1 物料平衡的意義 PAGEREF _Toc296463152 h 10 HYPERLINK l _Toc296463153 2.5.2 物料衡算的

11、方法與步驟 PAGEREF _Toc296463153 h 11 HYPERLINK l _Toc296463154 2.5.3 物料衡算及物料衡算表 PAGEREF _Toc296463154 h 11 HYPERLINK l _Toc296463155 2.6 熱量衡算 PAGEREF _Toc296463155 h 17 HYPERLINK l _Toc296463156 2.6.1 熱量衡算的意義與作用 PAGEREF _Toc296463156 h 17 HYPERLINK l _Toc296463157 2.2.6 對塔各個設(shè)備進行熱量衡算 PAGEREF _Toc29646315

12、7 h 17 HYPERLINK l _Toc296463158 第3章 設(shè)備選擇 PAGEREF _Toc296463158 h 23 HYPERLINK l _Toc296463159 3.1 選擇原則 PAGEREF _Toc296463159 h 23 HYPERLINK l _Toc296463160 3.2 關(guān)鍵設(shè)備選擇 PAGEREF _Toc296463160 h 23 HYPERLINK l _Toc296463161 3.2.1 塔徑的計算 PAGEREF _Toc296463161 h 23 HYPERLINK l _Toc296463162 3.2.2 通體壁厚及封頭壁

13、厚計算 PAGEREF _Toc296463162 h 24 HYPERLINK l _Toc296463163 3.2.3 裙座 PAGEREF _Toc296463163 h 27 HYPERLINK l _Toc296463164 3.2.4 吊柱 PAGEREF _Toc296463164 h 28 HYPERLINK l _Toc296463165 3.2.5 相對揮發(fā)度及理論塔板的計算 PAGEREF _Toc296463165 h 28 HYPERLINK l _Toc296463166 3.3 其他設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc296463166 h 29 HYPERLI

14、NK l _Toc296463167 3.4 Aspen過程模擬 PAGEREF _Toc296463167 h 30 HYPERLINK l _Toc296463168 第4章 設(shè)備一覽表 PAGEREF _Toc296463168 h 33 HYPERLINK l _Toc296463169 第5章 車間設(shè)備布置與設(shè)計 PAGEREF _Toc296463169 h 34 HYPERLINK l _Toc296463170 5.1 車間布置設(shè)計原則 PAGEREF _Toc296463170 h 34 HYPERLINK l _Toc296463171 5.2 車間平面布置原則 PAGER

15、EF _Toc296463171 h 34 HYPERLINK l _Toc296463172 5.2.1 車間設(shè)備布置的原則 PAGEREF _Toc296463172 h 34 HYPERLINK l _Toc296463173 5.2.2 車間平面布置原則 PAGEREF _Toc296463173 h 35 HYPERLINK l _Toc296463174 5.2.3 車間立面布置原則 PAGEREF _Toc296463174 h 36 HYPERLINK l _Toc296463175 第6章 自動控制 PAGEREF _Toc296463175 h 37 HYPERLINK l

16、 _Toc296463176 6.1 主要的控制原理 PAGEREF _Toc296463176 h 37 HYPERLINK l _Toc296463177 6.2 自控水平與控制點 PAGEREF _Toc296463177 h 38 HYPERLINK l _Toc296463178 6.2.1 自動控制水平 PAGEREF _Toc296463178 h 38 HYPERLINK l _Toc296463179 6.2.2 重要的控制點 PAGEREF _Toc296463179 h 38 HYPERLINK l _Toc296463180 第7章 安全和環(huán)境保護 PAGEREF _T

17、oc296463180 h 39 HYPERLINK l _Toc296463181 7.1 三廢產(chǎn)生情況 PAGEREF _Toc296463181 h 39 HYPERLINK l _Toc296463182 7.1.1 廢水 PAGEREF _Toc296463182 h 39 HYPERLINK l _Toc296463183 7.1.2 廢氣 PAGEREF _Toc296463183 h 39 HYPERLINK l _Toc296463184 7.1.3 廢渣 PAGEREF _Toc296463184 h 39 HYPERLINK l _Toc296463185 7.1.4 噪

18、聲 PAGEREF _Toc296463185 h 39 HYPERLINK l _Toc296463186 7.2 三廢處理情況 PAGEREF _Toc296463186 h 39 HYPERLINK l _Toc296463187 7.2.1 廢水再利用 PAGEREF _Toc296463187 h 39 HYPERLINK l _Toc296463188 7.2.2 防止大氣污染 PAGEREF _Toc296463188 h 39 HYPERLINK l _Toc296463189 7.2.3 噪聲防治 PAGEREF _Toc296463189 h 40 HYPERLINK l

19、_Toc296463190 7.2.4 減少廢渣排放 PAGEREF _Toc296463190 h 40 HYPERLINK l _Toc296463191 第8章 公用工程 PAGEREF _Toc296463191 h 41 HYPERLINK l _Toc296463192 8.1 公用工程 PAGEREF _Toc296463192 h 41 HYPERLINK l _Toc296463193 8.1.1 供水 PAGEREF _Toc296463193 h 41 HYPERLINK l _Toc296463194 8.1.2 供電 PAGEREF _Toc296463194 h 4

20、1 HYPERLINK l _Toc296463195 8.1.3 供暖 PAGEREF _Toc296463195 h 42 HYPERLINK l _Toc296463196 8.1.4 通風 PAGEREF _Toc296463196 h 42 HYPERLINK l _Toc296463197 結(jié)束語 PAGEREF _Toc296463197 h 43 HYPERLINK l _Toc296463198 參考文獻 PAGEREF _Toc296463198 h 44 HYPERLINK l _Toc296463199 致謝 PAGEREF _Toc296463199 h 45PAGE

21、 1第1章 總論1.1 概述1.1.1 意義及作用輕烴是一種主要由碳氫化合物組成復(fù)雜化合物，石油中的烴類和非烴類化合物，相對分子質(zhì)量從幾十到幾千，相應(yīng)的沸點從常溫到500以上，分子結(jié)構(gòu)也是多種多樣。石油煉制不能直接作汽車、飛機、輪船等交通運輸工具發(fā)動機的燃料，也不能直接作潤滑油，溶劑油，工藝用油等產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過各種加工過程，才能夠獲得符合質(zhì)量要求的各種石油產(chǎn)品1。石油煉制工業(yè)生產(chǎn)汽油、煤油、柴油等燃料和化學工業(yè)原料，是國民經(jīng)濟最重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，關(guān)系國家的經(jīng)濟命脈和能源安全，在國民經(jīng)濟，國防和社會發(fā)展中具有極其重要的地位和作用。而輕烴分餾是以油田優(yōu)質(zhì)烴為原料，通過輕烴分餾裝置可以精制分離出

22、汽車用的液化石油氣，民用液化石油氣、正丁烷混合己烷、工業(yè)正己烷、工業(yè)戊烷、工業(yè)精戊烷、庚辛烷殘液、工業(yè)辛烷、工業(yè)庚烷、工業(yè)混合烷等11種產(chǎn)品，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用化工，輕工、紡織、冶金、醫(yī)藥、燃料、儀器等領(lǐng)域。1.1.2 產(chǎn)品的性質(zhì)與特點庚烷是一種無色易揮發(fā)液體，常作辛烷值的測定的標準溶劑，以及用于有機合成，實驗試劑的制備，輕烴分餾車間可以精制工業(yè)庚烷。工業(yè)庚烷又叫120#溶劑油，收集餾程在80-120主要成分有正庚烷，異庚烷，環(huán)庚烷還有少量的辛烷和己烷。常溫常壓下為液態(tài)，易燃易揮發(fā)，工業(yè)庚烷主要用于橡膠，制鞋行業(yè)，再生綜合利用，調(diào)制各種粘合劑，工業(yè)庚烷為無色透明液體，易燃易揮發(fā)，不含四乙基鉛硫含量是

23、一種用途廣泛的有機溶劑。辛烷，無色透明液體，輕烴分餾辛烷工段主要生產(chǎn)工業(yè)辛烷又名190#溶劑油，辛烷的主要用途是用作溶劑及色譜分析標準物質(zhì)，也用于有機合成2。1.1.3 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀在輕烴分餾車間里，目前板式塔所占的比例比填料塔大。用于精餾過程比用于吸收過程較多，輕烴分餾中，脫辛烷及脫庚烷主要的他塔設(shè)備是精餾塔，對于精餾塔設(shè)備的選擇成為輕烴分餾的關(guān)鍵3。填料塔和板式塔相比，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且具有生產(chǎn)能力大分餾效率高，持液量小，PAGE 46操作彈性大，壓強降低等特點通過填料材質(zhì)的選擇，可以處理腐蝕性的物料。近年來，國內(nèi)外對填料的研究與開發(fā)很迅速，新型高效填料的不斷出現(xiàn)，使填料塔的應(yīng)用更加廣

24、泛，直徑達幾米甚至十幾米的大型填料在工業(yè)已非罕見4。填料的種類很多，大致可分為實體填料網(wǎng)替填料兩大類。實體填料有環(huán)型填料（如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)及階梯環(huán)）和鞍形填料以及柵板波紋填料，主要有幾種典型的亂堆填料。（1）拉西環(huán)填料于1914年由拉西（F.Rshching發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)拉西環(huán)填料的企業(yè)分布較差、傳質(zhì)效率較低、阻力大、通量小目前已較少應(yīng)用）（2）鮑爾環(huán)填料是對拉西環(huán)的改進，鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力液體分布均勻與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可以增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。（3）階梯環(huán)填料是對鮑爾環(huán)的改進與鮑爾環(huán)相比階梯環(huán)高度較少

25、了一半并在一端增加了一個錐形翻遍，錐形翻邊部僅僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高，階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料最為優(yōu)良的一種。（4）孤鞍填料孤鞍弧鞍填料的一種，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質(zhì)材料制成，弧鞍填料的特點是表面全部散開，不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻流動，表面利用率高，流道呈弧形，流動阻力小其缺點是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降低，弧鞍填料強度較差，容易破碎，工業(yè)成產(chǎn)中應(yīng)用的不多。（5）矩鞍填料，是講

26、弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。目前國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的廠，均已被瓷鞍環(huán)所取代。（6）球型填料一般采用塑料注塑而成，其結(jié)構(gòu)有多種，球星填料的特點是球體為空心，可以允許氣體液體從其內(nèi)部通過，由于球形結(jié)構(gòu)對稱，填料裝填密度均勻，不易產(chǎn)生空穴和架橋，所以氣液分散性好球形填料一般只適用于某些特定的場合，工程上應(yīng)用較少。規(guī)整填料的種類很多，根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為格柵填料，波紋填料、脈沖填料等。（7）格板柵填料填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組織合成工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料填料，網(wǎng)孔格柵、蜂窩格柵填料最具代表性，格柵填料的比表面較低，主要是用于要求壓降小，負荷大及防堵等場合。（8

27、）目前工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)模填料絕大部分為波紋填料，它是許多的波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30和45兩種，組裝時相鄰兩波紋板反向靠疊、各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯90排列。波紋填料按結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬塑料陶瓷等之分，金屬絲網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的金屬絲網(wǎng)波壓降低，分離效率很高，特別用精密餾及真空精餾裝置為難分離物系，熱敏性物系的精餾提供了有效手段，盡管其造價高，但因為其性能優(yōu)良仍得到廣泛的應(yīng)用。波紋絲網(wǎng)填料的波紋片時由金屬絲網(wǎng)制成的。屬于網(wǎng)體填料。因絲網(wǎng)細密，故其空隙率高，比表面積大，可達700 m2/m3,傳質(zhì)效率大大

28、提高，每米填料層相當于10層理論板；壓降小，每層理論板壓降僅為50-70 Pa；操作彈性大；“放大效應(yīng)”小（即塔徑越大效率越低）。它特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，對難分離物系、熱敏性物系及高純度產(chǎn)品的精餾提供了有效的手段。盡管造價昂貴，但優(yōu)良的性能使波紋網(wǎng)填料在工業(yè)上的應(yīng)用日趨廣泛。1.1.3 生產(chǎn)方法的概述本設(shè)計室把庚烷與辛烷完全互溶而沸點不同的液體混合物分離開的一種物理過程，精餾是利用液態(tài)混合物中各組分揮發(fā)度或沸點的不同來分離這些組分的方法4。精餾分為連續(xù)精餾與間歇精餾，連續(xù)精餾是原料液經(jīng)預(yù)熱器熱加熱到指定溫度后，送入精餾塔的進料板，在進料板上與自塔上部下降的回流液匯合后，逐板溢流，最

29、后流入塔底再沸器中，每層板上回流液體與上升蒸汽互相接觸進行熱和質(zhì)過程。典型的連續(xù)精餾是將原料送入精餾塔的進料版上與自塔上部下降的回流液體匯合后， 逐板溢流最后流入塔底再沸器中。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸， 進行熱和質(zhì)的傳遞過程。操作時，連續(xù)的從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品即釜殘液， 部分液體汽化， 產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進人冷凝器中被全部冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體， 其余部分經(jīng)冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品餾出液5。 間歇精餾是原料液一次加入塔釜中，而不是連續(xù)加入精餾塔中，因此間歇精餾只有精餾段而沒有提留段，同時因間歇精餾釜液組成不斷變化，故產(chǎn)品組

30、成也逐漸降低，當釜液中的液體達到規(guī)定組成后，精餾操作即被停止，間歇精餾又稱分批精餾。間歇精餾為非穩(wěn)態(tài)過程，由于釜中液相的組成隨精餾過程的進行而不斷降低。因此塔內(nèi)操作參數(shù)（如溫度、組成）不僅隨位置的變化，也隨時間的變化。間歇精餾操作過程是把原料一次性加入蒸餾釜內(nèi)，在整個操作規(guī)過程中不再加料。釜內(nèi)的液體加熱至沸騰后，所產(chǎn) 生的蒸汽經(jīng)過各層塔板( 或填料) 至塔頂外冷凝器冷凝，冷凝液部分回流入塔頂； 剩余部分作為塔頂產(chǎn)品出料。由于塔頂餾液含較多易揮發(fā)組分，各時問段餾出液的組分都不一樣，所以需用多個餾份罐收集不同時間段的各種餾分， 在精餾過程釜液量及釜液中的易揮發(fā)組分含量不斷下降，當釜液組成降到一定時

31、，一次性將釜液排出或重新加料進行下一釜精餾操作。一般中小型精細化型工企業(yè)剛起步時裝置的一般規(guī)模都較小，精餾部分大多采用間歇精餾工藝。但是隨著企業(yè)的逐漸發(fā)展，需要對原有的裝置進行擴能改造，將間歇精餾改為連續(xù)精餾是其中一種擴能改造方法，間歇精餾改造成連續(xù)精餾后一般可提高產(chǎn)能三分之一以上。1.2 設(shè)計依據(jù)首先依據(jù)老師老師布置的“任務(wù)書”年處理20萬噸輕烴分餾車間庚烷和辛烷工段的初步設(shè)計。其次根據(jù)齊齊哈爾大學時間教學與設(shè)備管理處頒發(fā)的齊齊哈爾大學畢業(yè)設(shè)計（論文）工作手冊齊齊哈爾大學化學與化學工程與工藝專業(yè)畢業(yè)所設(shè)計指導書齊齊哈爾大學化學與化學工程學院化工系頒發(fā)的制圖規(guī)范。再次根據(jù)化工工藝設(shè)計手冊化工原

32、理化學化工物性手冊等相關(guān)叢書編寫設(shè)計說明書。1.3 廠址選擇1.3.1 廠址選擇的原則廠址選擇一般兩個階段：首先確定建廠選址的范圍然后具體確定廠址最后位置的比較方案，提出選址報告。在中國，選廠工作可由籌建單位單獨進行，通常則是按項目隸屬關(guān)系，由主管部門組織有關(guān)規(guī)劃設(shè)計地質(zhì)交通及地方有關(guān)單位聯(lián)合進行。凡在城市轄區(qū)內(nèi)選址的，要取得城市規(guī)劃部門的同意，并且要有協(xié)議文件。不論單獨選廠或聯(lián)合選廠，都應(yīng)對比選的各個地點，認真細致地收集有關(guān)的自然環(huán)境社會經(jīng)濟情況，有關(guān)的廠礦企業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃等方面資料經(jīng)過實地查勘，綜合研究，進行充分的論證，再比較確定。廠址選擇即新建項目具體位置的選擇6。是工業(yè)布局的最終環(huán)

33、節(jié)和工業(yè)基本建設(shè)的前期工作，也是工業(yè)項目可行性研究的組成部分。它根據(jù)工業(yè)地區(qū)布局和新建項目設(shè)計任務(wù)書的各項要求，由規(guī)劃與設(shè)計部門共同承擔，在實地踏勘及區(qū)域性技術(shù)經(jīng)濟調(diào)查的基礎(chǔ)上，對各地建設(shè)條件分析評價，并選擇若干個能基本滿足建廠要求的廠址方案作定性與定量相結(jié)合的技術(shù)經(jīng)濟綜合論證，從而確定最優(yōu)的建設(shè)地點和具體廠址。廠址選擇通常分為兩個階段：確定選址范圍和建廠地點。側(cè)重考慮廠址的外部區(qū)域經(jīng)濟技術(shù)條件，包括：距離原材料、燃料動力基地和消費地的遠近；與各地聯(lián)系的交通運輸條件；當?shù)氐膹S際生產(chǎn)協(xié)作條件；供水、排水及電源的保證程度；原有城鎮(zhèn)基礎(chǔ)和職工生活條件；有否可供工業(yè)進一步發(fā)展、工業(yè)成組布局和城鎮(zhèn)發(fā)展的

34、場地；是否與城鎮(zhèn)規(guī)劃及區(qū)域規(guī)劃相協(xié)調(diào)；土地使用費用、建筑材料來源及施工力量等。確定廠址最后具體位置。主要考慮項目設(shè)計任務(wù)書和廠區(qū)總平面布置的有關(guān)要求及投資約束條件。包括：廠址場地條件，如建設(shè)用地的面積與外形、地勢坡度、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)狀況、地震裂度、災(zāi)害性威脅（如洪水、泥石流等），土地征用的數(shù)量、質(zhì)量及處理難度，廠址下有無礦藏等；距水源地的遠近和給排水的揚程；修建鐵路專用線與廠外公路等交通設(shè)施的工程量與投資；供電、供熱設(shè)施的工程量及投資；距已有城鎮(zhèn)生活區(qū)與公共服務(wù)設(shè)施的遠近；“三廢”排放對城鎮(zhèn)和周圍環(huán)境的影響及環(huán)保費用等。廠址一經(jīng)選定，不僅對所在地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展、城鎮(zhèn)建設(shè)和環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生重要影響

35、，而且直接關(guān)系到新建項目的基本建設(shè)投資和建廠速度，并長期影響企業(yè)的經(jīng)營、管理等經(jīng)濟效果。依據(jù)上述廠址選擇的原理本設(shè)計的廠址選擇在山東省東營市工業(yè)園區(qū)。東營市是山東省省轄市，于1983年6月成立，是國家規(guī)劃的 HYPERLINK /view/145124.htm t _blank 黃河三角洲的 HYPERLINK /view/636126.htm t _blank 中心城市。是中國第二大油田 HYPERLINK /view/25797.htm t _blank 勝利油田所在地。(1)地理位置位于山東省東北部、 HYPERLINK /view/494820.htm t _blank 黃河入?？诘?

36、HYPERLINK /view/19948.htm t _blank 三角洲地帶，東經(jīng)1185，北緯3815，內(nèi)控黃河、外瀕 HYPERLINK /view/45137.htm t _blank 渤海，是 HYPERLINK /view/199566.htm t _blank 環(huán)渤海經(jīng)濟圈與黃河經(jīng)濟帶的交匯點，具有顯著的區(qū)位優(yōu)勢。(2)交通運輸東營公路縱橫貫通，交織成網(wǎng)。全市公路通車里程2913.4公里， HYPERLINK /view/1261260.htm t _blank 公路密度每百平方公里39公里，居中國沿海城市前列。10條 HYPERLINK /view/127185.htm t

37、_blank 干線公路以東營 HYPERLINK /view/470993.htm t _blank 黃河大橋為樞紐，南與 HYPERLINK /view/230113.htm t _blank 濟青高速公路相連， HYPERLINK /view/404448.htm t _blank 北通 HYPERLINK /view/2621.htm t _blank 北京、天津，是 HYPERLINK /view/45405.htm t _blank 膠東半島和魯 HYPERLINK /view/587152.htm t _blank 中山區(qū)進入京津的必經(jīng)之地。 東營鐵路南接橫跨東西的 HYPERLI

38、NK /view/207664.htm t _blank 膠濟鐵路，經(jīng) HYPERLINK /view/4938.htm t _blank 淄博、濟南與縱貫?zāi)媳钡?HYPERLINK /view/33887.htm t _blank 京滬鐵路相連，列車由東營直發(fā)南京 HYPERLINK /view/53685.htm t _blank 浦口，交通十分便利。即將開工建設(shè)的德煙鐵路，縱貫東營全境，將與東營海港至淄博的 HYPERLINK /view/2412427.htm t _blank 張東鐵路相交，加速實現(xiàn)東營地區(qū)的 HYPERLINK /view/1123909.htm t _blank

39、陸海聯(lián)運。 HYPERLINK /view/1350300.htm t _blank 東營港是黃河經(jīng)濟帶連接東北亞最佳海陸通道中的樞紐。東營至 HYPERLINK /view/4055.htm t _blank 大連海上滾裝運輸航線已經(jīng)開通，3個3 000噸級泊位正在擴建中，東營港將成為以石油、煤炭輸出為主，具有綜合功能的萬噸港。 東營飛機場是國務(wù)院和中央軍委批準的國家二級機場，又是國家規(guī)劃的華東十大國際機場之一。該廠址選擇距離火車站只有2公里，廠內(nèi)可設(shè)火車專用線、汽車裝車場及300余節(jié)鐵路罐車、10余輛公路槽車，產(chǎn)品運輸十分便利。原料、質(zhì)量、價格的優(yōu)勢，方便的交通運輸，可以為產(chǎn)品的銷售提供便

40、利條件。1.4 設(shè)計規(guī)模與生產(chǎn)制度1.4.1 生產(chǎn)規(guī)模下表為為本設(shè)計成產(chǎn)規(guī)模：表1-1 生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計能力 生產(chǎn)時間年處理量混合輕烴8000 h200000噸/年1.4.2 生產(chǎn)制度下表為輕烴分餾車間車間人員組成情況：表1-2 輕烴分餾車間辛烷、庚烷工段人員組成人員名稱人數(shù)倒班制度車間主任4八小時工作制班長4四班三倒辛烷工段4四班三倒庚烷工段4四班三倒技術(shù)工段2八小時工作制臨時工人若干八小時工作制在職工人共計18人，臨時工人若干，車間主任白天在車間主持工作，每班由一個班長帶倒班人員進行倒班。1.5 原料與產(chǎn)品規(guī)格工業(yè)庚烷又稱120#溶劑油，外觀清澈透明，產(chǎn)品指標具體如表1-3；表 1-3 工業(yè)庚

41、烷產(chǎn)品指標初餾點98%回收率溫度密度（20）硫含量（m/m）%機械雜質(zhì)及游離水80120705-725 kg/m30.005無120#溶劑油主要用于橡膠工業(yè)，制鞋行業(yè)，再生膠的總和利用，調(diào)制各種粘合劑。本產(chǎn)品為無色透明液體易燃、易揮發(fā)，不含四乙基鉛硫含量低，是一種用途廣泛的有機劑。工業(yè)辛烷有稱190#溶劑油，餾程/是在140-200,用于油漆工業(yè)溶劑和稀釋劑。表1-4 工業(yè)辛烷產(chǎn)品指標初餾點98%餾出溫度密度（20）/kg/m3140200790原料油來自勝利油田具體規(guī)格如表1-5表 1-5 原料組成組份組成（質(zhì)量%）C6異辛烷9.61C6正辛烷3.72C7正庚烷4.36C8正辛烷1.79C9

42、壬烷0.99C10癸烷0.35C11十一烷0.11C12十二烷0.07第2章 工藝設(shè)計與計算2.1 工藝原理輕烴是各種不同類的有機化合物的復(fù)雜混合物，其中許多有相近的沸點、比重等物理性質(zhì)。本設(shè)計是把庚烷與辛烷完全互溶而沸點不同的液體混合物分離開的一種物理過程，精餾是利用液態(tài)混合物中各組分揮發(fā)度或沸點的不同來分離這些組分的方法。本設(shè)計采用的工藝設(shè)計采用的是常壓精餾，混合液沸騰所得蒸汽凝縮并使一部分凝縮的液體的回流，與上升的蒸汽逆向接觸，在提供回流的情況下，氣液相多次逆流接觸，進行相間擴散的傳質(zhì)傳熱，使氣相中輕組分濃度沿塔高向上做不升高，液相中重組分濃度沿塔高向下逐步增大，從而使原始物料中有關(guān)組成

43、得到一定程度的分離或提純4。2.2 工藝路線的選擇下圖為生產(chǎn)流程示意簡圖：圖2-1 生產(chǎn)路程示意圖本設(shè)計的工藝路線是以混合庚烷辛烷為原料，選擇常壓精餾法進行精餾。填料塔是為設(shè)計的主要塔設(shè)備，主要填料為金屬網(wǎng)狀填料CY700 5。通過對連續(xù)精餾和間歇精餾的對比，間歇精餾適用于精餾的原料液是分批得到的，這時分離過程也要分批進行；但是本設(shè)計的精餾原料液是連續(xù)得到的，因此本設(shè)計選擇的精餾方法是連續(xù)精餾。62.3 工藝流程簡述（1）脫庚烷工序本工序是來自脫己烷塔底的C7以上的烴中的C7與C8以上烴分離。以生產(chǎn)工業(yè)庚烷產(chǎn)品。來自T101至T101進料泵（P101A/B）的C7以上的烴流經(jīng)流量調(diào)節(jié)進入脫庚烷

44、塔。脫庚烷塔系常壓操作的塔，釜溫128 ，塔頂溫度83.5。本塔系填料塔。塔釜溫度通過調(diào)節(jié)進再沸器的蒸汽流量來控制。塔頂采用空氣冷凝器加水冷凝的方式。塔頂物料通過全部冷凝，冷卻到40 后進入回流罐。液體通過回流泵升壓后，一部分作為返回至脫庚烷塔，另一部分作為工業(yè)庚烷產(chǎn)品去罐區(qū)的工業(yè)庚烷儲罐。脫庚烷塔塔底物料用輸送泵送至脫辛烷塔T103。（2）脫辛烷工序脫辛烷工序的目的是將來自脫庚烷塔塔底的C8以上烴中的C8和C9以上分離，以生產(chǎn)工業(yè)辛烷和庚辛烷殘液產(chǎn)品。脫辛烷塔（T103）系常壓操作的塔，釜溫155，頂溫125.9。本塔系填料塔。塔釜溫度通過調(diào)節(jié)進入再沸器的蒸汽流量來控制。塔頂采用空氣冷凝器加

45、水的冷凝方式。塔頂物料通過全部冷凝，冷卻到40后進入回流罐。液體通過回流泵升壓后，一部分作為回流返回至脫辛烷塔，另一部分作為工業(yè)辛烷產(chǎn)品去罐區(qū)的工業(yè)辛烷儲罐。脫辛烷塔塔底物料用輸送泵（P106A/B）送至E107與原料輕烴換熱，被冷卻到45后去罐區(qū)庚辛烷殘液儲罐。生產(chǎn)工藝流程如下圖2-1：圖2-1 生產(chǎn)工藝流程圖2.4 工藝參數(shù)本設(shè)計的工藝參數(shù)如表2-1。表 2-1 設(shè)計工藝參數(shù)序號工藝參數(shù)指標1進料溫度123.12進料壓力1.4MPa3脫庚烷塔的操作壓力1.1MPa4塔頂溫度83.55塔底溫度131.56脫辛烷塔的操作壓力1.1MPa7塔頂溫度125.98塔底溫度180.49冷卻溫度402.

46、5 物料衡算2.5.1 物料平衡的意義物料平衡指的的是單位時間內(nèi)進塔的物料應(yīng)等于離開塔的諸物料之和。物料平衡體現(xiàn)了塔的生產(chǎn)能力，它主要是靠進料量和塔頂、塔底出料量來調(diào)節(jié)的。物料衡算是化工計算中最基本，最重要的內(nèi)容之一，是進行化工計算的基礎(chǔ)。在化學工程中，為了導出某一過程的基本方程式和建立數(shù)學模型，設(shè)計或改造工藝流程和設(shè)備，了解和控制生產(chǎn)操作流程，核算生產(chǎn)過程的經(jīng)濟效益等都要驚醒物料衡算。物料衡算在生產(chǎn)和設(shè)計中都得到廣泛的應(yīng)用7。在工廠設(shè)計中，物料衡算是在工藝流程及工藝參數(shù)確定后即開始的一項化工計算工作。因此，設(shè)計工作從定性分析轉(zhuǎn)入定量計算。物料衡算是通過每一道工序的物料變化情況進行平衡計算，從

47、而得到在正常生產(chǎn)情況下各股物料的量。通過物料平衡在已知產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)情況下算出所需要的原材料，生成的副產(chǎn)物及廢物等的生成量，或者在已知原料投放情況下，算出產(chǎn)品，副產(chǎn)物及廢物量。此外，通過物料衡算，不僅可以算出原材料消耗定額，并在此次基礎(chǔ)上作出能量平衡，算出動量消耗和消耗定額。算出生產(chǎn)過程所需要熱量或冷量，同時為設(shè)備選型和計算提供依據(jù)8。物料衡算的結(jié)果直接關(guān)系到生產(chǎn)成本和車間運輸量，對工廠技術(shù)經(jīng)濟指標有舉足輕重的影響。2.5.2 物料衡算的方法與步驟1.收集計算數(shù)據(jù)（1）原料、輔料、中間產(chǎn)品及產(chǎn)品的規(guī)格；（2）過程中一次投料量；（3）有關(guān)消耗定額；（4）有關(guān)轉(zhuǎn)化率；（5）有關(guān)物理化學常數(shù)，如摩爾質(zhì)

48、量。2.畫物料流程圖3.確定衡算范圍4.確定計算基準2.5.3 物料衡算及物料衡算表本次設(shè)計為年處理20萬噸輕烴分餾車間脫庚烷和辛烷工段的初步設(shè)計，一年的工作日按300天計算，操作時數(shù)為8000小時/年，產(chǎn)品純度定為99%，進料量根據(jù)輕烴分餾車間脫己烷工段塔頂產(chǎn)生的產(chǎn)品為進料量F=1888.183 kg/h。（1）對脫庚烷塔進行衡算圖 2-2 脫庚烷塔示意圖總物料衡算：F1=F2+F3 （2-1）F1物料總流量，kg/h；F2正戊烷流量，kg/h；F3重組份流量，kg/h；全塔物料衡算：F=D+W （2-2） 由(2-1)和(2-2)得： （2-3）D=1888.18(0.077-0.01)/

49、(0.99-0.01)= 1264.37 kg/h （2-4）W=1888.18(0.99-0.077)/(0.99-0.01)= 623.8 kg/h（2）對脫庚烷塔各組分進行物料平衡塔頂留出C7回收率為99%。釜殘液中含C7不高于1%。 進料組成： C7: xf =C8: xf =C9：xf =C10：xf =C11：xf =C12：xf =塔頂組成C7: xD=C8: xD=C9: xD=塔底組成C7: xw=C8: xw=C9: xw=C10: xw=C11: xw=C12: xw=原料液的平均摩爾質(zhì)量：MF=0.641100+0.22114+0.102128+0.029142+0.0

50、1156+0.0005170=107.99原料液流量：1888.82 kg/hF=1888.82/107.99=17.48 kmol/h已知塔頂C7的回收率為99.13%D xD / F xf = 99.13% （2-6）則D xD=17.48 0.6410.99=11.11 D =11.21 kmol/h W =17.48-11.21=6.27 kmol/h塔頂含量C7：D=11.11 kmol/h C8C9：D=11.21-11.1=0.1 kmol/h塔底含量C7：W=6.270.0119=0.074 kmol/hC8: W=6.270.8364=5.24 kmol/hC9： W=6.2

51、70.046=0.288 kmol/hC10: W=6.270.025=0.156 kmol/hC11: W=6.270.038 =0.23 kmol/hC12: W=6.270.042= 0.26 kmol/h根據(jù)上述計算可以計算出脫庚塔的物料衡算結(jié)果表如下表：表2-2脫庚烷塔物料平衡結(jié)果進料F1塔頂F2塔底F3質(zhì)量流量kg/h1888.181264.37623.80根據(jù)上述計算可以計算出各組分的物料平衡2-3表 2-3各組分的物料平衡結(jié)果各組分名稱F（進料流量）kmol/hD(塔頂出料) kmol/hW(塔底出料) kmol/hC717.4811.110.074C80.15.24C9-0.

52、288C10-0.156C11-0.23C12-0.26合計17.4811.216.27（3）對脫辛烷塔進行物料衡算圖2-3 脫辛烷塔示意圖總物料衡算：F3=F4+F5式中 F3物料總流量，kg/h；F4辛烷流量，kg/h；F5混合輕烴流量，kg/h；全塔物料衡算：F=D+W （2-1） （2-2）由(2-1)和(2-2)得：D=629.8 (0.0331-0.01)/(0.99-0.01)= 489.70 kg/hW= 623.80 (0.99-0.0331)/(0.99-0.01)= 134.09 kg/h（4）對脫辛烷烷塔各組分進行物料平衡塔頂餾出C8的回收率99.27% 釜殘液中C8含

53、量不高于1% 。進料組成：C7: xf =C8: xf =C9: xf =C10: xf =C11: xf =C12: xf =塔頂組成C7: xD=C8: xD=C9: xD=塔底組成C10: xw=C11: xw=C12: xw=原料液的平均摩爾質(zhì)量：MF=0.012100+0.836114+0.046128+0.025142+0.038156+0.042170=119原料液流量：623.80 kg/hF=623.80/119=5.24 kmol/h已知塔頂C8的回收率為99.17%D xD / F xf = 99.17%則D xD=5.24 0.8360.99=4.34 D =4.37

54、kmol/h W = F - D = 5.24-4.37=0.87 kmol/h塔頂組成含量：C7：D=4.370.0019=0.008 kmol/hC8：D=4.370.994=4.343 kmol/hC9：D=4.370.0044=0.019 kmol/h塔底組成含量：C10：W=0.870.311=0.270 kmol/hC11：W=0.870.292=0.254 kmol/hC12：W=0.870.396=0.344kmol/h根據(jù)上述計算得脫辛烷塔全塔物料衡算結(jié)果如表2-4表2-4 脫辛烷塔物料衡算F3(進料)F4（塔頂）F5（塔底）質(zhì)量流量kg/h623.80489.70134.0

55、9根據(jù)上述計算得脫辛烷塔的各組分的物料平衡各組分的物料平衡計算結(jié)果：表2-4 脫庚烷塔各組分物料平衡各組分名稱F（進料流量）kmol/hD(塔頂出料) kmol/hW(塔底出料) kmol/hC75.240.0080.270C84.3430.254C90.0190.344合計5.244.370.86（5）對整個過程進行物料衡算圖2-4 脫庚烷和辛烷塔示意圖對整個過程進行物料衡算:F1=F2+F4+F5脫庚烷塔塔頂 C7平衡：F10.0770.0436= F20.99+F30.01 1888.820.0770.0436= F20.99+F30.01脫辛烷塔塔頂 C8平衡：F30.03310.01

56、79= F40.99+F50.01 629.80.03310.0179= F40.01+F50.99脫辛烷塔塔底C9-C12平衡：F30.0331=F40.01+F50.99 629.80.0331= F40.01+F50.99根據(jù)上述計算得整個流程的物料平衡計算結(jié)果如表2-6表 2-6 物料衡算F1F2F4F5質(zhì)量流量kg/h1888.18623.81489.71 134.102.6 熱量衡算2.6.1 熱量衡算的意義與作用熱量衡算是指進塔熱量和出塔熱量的平衡，具體反映在塔頂溫度上。 熱量橫算有兩種情況：一種是在設(shè)計時，根據(jù)給定的進出物料及已知溫度求另一股物料的未知物料量或溫度，常用于計算換

57、熱設(shè)備的蒸汽用量或冷卻水用量9。另一種是在原有的裝置上，對某個設(shè)備，利用實際測定的數(shù)據(jù)，計算出另一些不能或很難直接測定的熱量或能量，由此對設(shè)備作出能量上的分析。如根據(jù)各股物料進出口量及溫度，找出該設(shè)備的熱利用和損失情況10。（1）建立以時間為基準的物料流程圖。也可以100 mol或100 kmol原料為基準，但前者更常用。（2）在物料流程框圖上標明已知溫度、壓力、相態(tài)等條件，并查出或計算每個物料組分的焓值，于圖上注明。（3）選定計算基準溫度，這是人為選定的計算基準，即輸入體系的熱量和由體系輸出的熱量應(yīng)該有同一的比較基準，可選0 、25 或其它溫度作為基準溫度。由于手冊、文獻上查到的熱力學數(shù)據(jù)大

58、多是298 K為基準溫度。（4）列出熱量橫算式，然后用數(shù)學方法求解未知。（5）當生產(chǎn)過程及物料組成較復(fù)雜時，可以列出熱量橫算表。2.2.6 對塔各個設(shè)備進行熱量衡算（1）對換熱器E103進行熱量衡算圖 2-5 換熱器E103示意圖經(jīng)查化工物系手冊庚烷的比熱容CP=251.8 kJ/(mol)9冷卻水由40-30（采用逆流換熱器）熱流股由 83.5-4083.5：q1=WCpT1 （2-7）40: q2=WCpT1Q= q1- q2= 134910.724 kJ/h （2-8）冷卻水的用量: m= kg/h （2-9）傳熱面積： m2 （2-10）（2）對E105進行熱量衡算：圖 2-6 換熱器

59、E105示意圖經(jīng)查化工物系手冊庚烷的比熱容C8=251.8 kJ/(mol) 9。 冷卻水由40-30（采用逆流換熱器）熱流股由 125.9-40125.9：q1=WC8T140: q2=WC8T1Q= q1- q2= 104352.196 kJ/h冷卻水的用量: m = kg/h傳熱面積： m2（3）對E107進行熱量衡算:圖2-7 換熱器E107示意圖經(jīng)查化工物系手冊庚烷的比熱容8冷卻水由40-30（采用逆流換熱器）熱流股由 180.4-45180.45：q1=WT140: q2=WT1Q = q1- q2= 48078.6017 kJ/h冷卻水的用量:m =kg/h傳熱面積：m2（4）對

60、脫庚烷塔T102進行熱量衡算（以0為計算標準）如圖2-8圖2-8 脫庚烷塔示意圖=m (m為進料量)m=1888.18 kg/h=K（m為庚烷的進料量） J/mol K= (m為辛烷進料量) m=0.01791888.18=33.79 kg/h =401.1KJ/mol = (m為壬烷進料量) m=0.00991888.18=18.69 kg/h =404.1KJ/mol = (m為癸烷進料量) m=0.00351888.18=6.60 kg/h =404.1K J/mol = (m為十一烷進料量) m=0.00111888.18=2.07 kg/h =404.1 KJ/mol = (m為十二