年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计 课程设计.docx
《年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计 课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计 课程设计.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计课程设计
年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计
摘要：
本次课程设计任务为年处理80万吨甲醇制低碳烯烃预处理工段的工艺设计，此工段包括吸收、解析、压缩、干燥等基本步骤，上述基本步骤组合成为与处理工段的工艺流程。
来自反应工段的反应产物的摩尔分数组成如下：
H24.40%，CO22.60%，H2O1.30%，CH42.60%，C2H60.39%，C2H463.65%，C3H621.96%，C3H80.27%，C4H82.60%，C5H120.23%，由于要得到聚合级的乙烯和聚合级的丙烯的条件比较苛刻，所以必须除去混合气中的CO2和H2O。
本工段的主要设计目的是除去CO2和H2O，通过查阅相关文献及资料，设计了年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段的工艺流程并借助CAD技术绘制了该工艺的管道及仪表流程图和设备布置图。
最后借助现代化工模拟软件AspenPlus对该工艺流程进行了物料衡算，能量衡算，并根据设计任务及操作温度,压力和相关标准对工艺管道的尺寸和材质进行了选择。
关键词：
低碳烯烃，甲醇，物料衡算，能量衡算
Theannualhandlingcapacityof800000tonsofcrudemethanoltoolefinspretreatmentprocessdesign
Abstract:
Thecurriculumdesigntaskfortheannualprocessingcapacityof800000tonsofmethanoltoolefinspretreatmentprocessdesign,Thissectionincludesabsorption,analysis,compression,dryingandothersteps,Thebasicstepsarecombinedintoandtreatmentprocess.Thereactionproductfromthereactionsectionofthemolefractionconsistingofthefollowing:
H24.40%,CO22.60%,H2O1.30%,CH42.60%,C2H60.39%,C2H463.65%,C3H621.96%,C3H80.27%,C4H82.60%,C5H120.23%,Duetobeaggregatedethyleneandpropylenepolymerizationgraderelativelyharshconditions,SowemustremovethemixtureofCO2andH2O.ThissectionisdesignedprimarilytoremoveCO2andH2O,ThissectionisdesignedprimarilytoremoveCO2andH2O,Throughaccesstorelevantdocumentsandmaterials,designyearofprocessing800000tonsofcrudemethanoltoolefinspretreatmentprocessflowandwiththeaidoftheCADtechnologydrawstheprocesspipingandinstrumentdiagramandmaterialselection.Finally,withthehelpofmodernchemicalengineeringsimulationsoftwareAspenthePlustoprocessthematerialbalance,energybalance,andaccordingtothedesignandtheoperationtemperature,pressureandrelatedstandardsofprocesspipingdimensionsandmaterialselection.
Keyword：
Lowcarbonolefin,methanol,materialbalance,energybalance
第1章总论
1.1概述
1.1.1产品介绍
低碳烯[1]烃通常是指碳原子数小于等于4的烯烃如乙烯、丙烯及丁烯等。
低碳烯烃是石油化工的重要原料。
乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料（聚乙烯及聚氯乙烯）、合成乙醇（酒精）的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等乙烯用量最大的是生产聚乙烯（PE）,约占乙烯耗量的45%。
丙烯用量最大的是生产聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。
正丁烯主要用于制造丁二烯,其次用于制造甲基酮、乙基酮、仲丁醇、环氧丁烷及丁烯聚合物和共聚物。
异丁烯主要用于制造丁基橡胶、聚异丁烯橡胶及各种塑料。
1.1.2预处理的意义
甲醇制低碳碳烯烃的产品中含有CO2酸性气体，酸性气体对烃类分离装置会有很大的危害，对于混合气分离装置而言，CO2在低温下已结成干冰，造成分离系统设备和管道堵塞，对于下游产品加工装置而言，当氢气、乙烯、丙烯产品中酸性气体含量不合格时，可是下游加工装置的聚合过程或催化反应过程中的催化剂中毒，也可能严重影响产品质量，因此必须将混合气中的酸性气体CO2脱除干净。
甲醇制低碳烯烃过程中会产生水，为避免水在低温分离系统中结冰或形成水合物，堵塞管道和设备，另外，水在加压和低温条件下，可与烃类生成白色结晶状态的水合物，这些水合物也会在设备和管道内积累造成堵塞现象，因此需要对混合气进行脱水处理以保证低碳烯烃生产装置正常运行，并保证产品乙烯和丙烯中的水达到规定值，为避免低温系统冻堵，因而需要进行干燥脱水处理，通常要求将裂解气中水含量托处置1ppm以下，相应，进入低温分离系统的裂解气露点在-70℃以下。
1.2设计依据
根据齐齐哈尔大学化学与化学工程学院下达的关于化工过程课程设计任务书和化工厂国家设计国家标准，以及学校对本课程的要求，确定设计题目是：
年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段设计。
同时，查阅了大量的中外文资料，本设计的关键设备是填料吸收塔，因此，依据《化学化工物性数据手册》中国石化出版的《化工计算手册》，《气液物性估算手册》对各个组分的物性进行估算，为化工设计计算部分提供依据。
利用网络资源，了解到国内外吸收CO2技术发展现状及其发展趋势，通过自己的思考和总结作为出设计依据。
除此之外，设计也要符合以下依据：
（1）产品的技术要求。
（2）安全要求：
在化工生产中大量的物质都具有易燃易爆有毒的性质，所以在设计上一定要考量到安全问题，保证生产的安全进行和操作人员的人身安全。
（3）经济要求：
从社会效益出发，保证经技术指标应有竞争力，需要经济的使用物力、人力，节省开支。
（4）建筑单位提供的主要原料及公用工程供应条件的供应报告，主要原料、燃料、运输及销售方面的有关文件。
（5）三废要求：
化工生产过程会产生三废“废气、废液、废渣”根据国家及环保要求，要对生产过程中产生的三废进行合理的处理，以达到节约能源保护环境的要求。
1.3设计规模与生产制度
1.3.1设计规模
年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段设计，装置采用一条线连续运行，主要对对低碳烯烃混合物中的二氧化碳及水进行处理，以便于对后续分离。
1.3.2生产制度
本设计的关键是对填料塔[2]关键设备的设计，在正常生产中，填料塔塔顶、塔底温度控制，各个设备的压力、温度，塔顶回流比、流量及液位等工艺参数等，都是重要的影响因素。
烃类物质属于易燃易爆化学物质，因此，在操作过程中一定要严格按照国家相关标准，同时要保证各个工艺参数在生产操作过程中稳定运行。
在公用工程方面，应选用合适的饱和蒸汽，该设计选用184℃，1.1Mpa的饱和蒸汽进料，通过控制蒸汽用量来调节稳定塔底温度，从而达到分离效果。
总之，对各个工艺参数的控制严格执行岗位的工艺操作指南，保证产各塔正常生产。
负责本岗位的开、停车及事故处理[3]，根据产品质量要求，加强巡回检查力度，并做好本岗位的交接班和原始数据记录，保证整个装置的安全平稳运行。
同时要求员工要树立“安全第一”的思想，自觉接受安全教育，学习安全知识，保证生产的安全性。
生产中要严格执行安全操作规程，避免各类事故发生。
生产岗位员工必须按规定穿戴劳动保护用品。
车间安全员工要切实履行职责，随时检查安全生产制度，落实情况，制止违章操作和冒险作业。
1.4原料与产品规格
1.4.1原料规格
表1-1原料规格表
序号
物质名称
摩尔流量Kmol/hr
摩尔分数
1
H2
51.67
0.037
2
CO2
30.71
0.025
3
H2O
15.87
0.028
4
CH4
30.14
0.025
5
C2H6
4.54
0.0034
6
C2H4
752.41
0.54
7
C3H6
259.73
0.22
8
C3H8
3.18
0.0035
9
C4H8
230.71
0.007
10
C5H12
2.77
0.0041
1.4.2产品规格
表1-2产品规格表
序号
物质名称
摩尔流量Kmol/hr
摩尔分数
1
H2
51.67
0.045
2
CH4
30.14
0.027
3
C2H6
4.54
0.003
4
C2H4
752.41
0.561
5
C3H6
259.73
0.195
6
C3H8
3.18
0.0036
7
C4H8
230.71
0.006
8
C5H12
2.77
0.0045
包括PSA法和TSA法。
PSA法是利用吸收量随压力变化而使CO2
分离的变压吸附法，其中包含吸收CO2的古老方法-加压水洗法；TSA法是利用吸收量随温度变化而使气体分离的变温吸附法。
二者又合称法。
于这种方法误差较大，现多已不采用。
（1）膜吸收法:
包括气体分离膜技术和气体吸收膜技术。
气体分离膜技术是基于气体在膜中溶解和扩散而实现的，分离过程的动力是两侧气体分压力差，但效果不佳，耗能过大。
气体吸收膜技术是综合了膜分离技术（设备紧凑）和胺液吸收技术（高选择技术）的膜分离技术。
混合气体沿膜的一侧流入，待分离组分（如CO2）通过充满在膜的微孔中的气体向另一侧扩散时，被吸收液吸收，此法效果较好，但成本较高。
叶向群等人以醇胺类水溶液为吸收剂，进行了中空纤维膜基吸收法脱除空气中CO2的研究，对此法进行了一定改进。
（2）空气分离/排气循环法:
又称O2/CO2燃烧法是美国ANL开发的一种从锅炉排气中回收CO2的新方法。
该法用从空气分离获得的O2和一部分锅炉排气循环气构成的混合天然气体，代替空气作为燃料燃烧时的氧化剂，以提高燃料排气时CO2的浓度。
此法节约能耗，但吸收效果一般。
2.2.2化学吸收法
化学吸收法是利用二氧化碳和吸收液之间的化学反应将二氧化碳从排气中分离出来的方法。
最初，一些学者在用氨水［9］、热钾碱溶液［10~11］吸收二氧化碳作了许多工作，对于纯氨水吸收二氧化碳的速度、低碳化度热碱和有机胺催化热碱吸收二氧化碳的速度的近似
升级会员 