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气分说明书
签名日期
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项目审核
审定
1概述…………………………………………………………………………………3
2工艺设计技术方案…………………………………………………………………4
3原料及产品性质……………………………………………………………………5
4装置物料平衡………………………………………………………………………6
5工艺流程简述…………………………………………………………………….7
6主要设备选型说明…………………………………………………………………9
7消耗指标及能耗……………………………………………………………….…10
8装置定员……………………………………………………………………….…15
9环境保护……………………………………………………………………….…15
10劳动安全卫生……………………………………………………………………16
11装置对外协作关系………………………………………………………………19
12设计执行的标准目录……………………………………………………………19
1概述
1.1设计依据
1.1.1《山东垦利石化集团有限公司设计委托书》
1.1.2山东垦利石化集团有限公司提供的其他书面资料；
1.1.3双方签定的会议纪要；
1.1.4《山东垦利石化集团有限公司技术服务合同》（暂缺）；
1.1.5工程设计基础资料（BEDD）。
1.2装置概况
DCC气体分馏装置为新建装置。
该装置公称规模为30万吨/年，实际为27.84万吨/年，装置年开工按8000小时设计，装置操作弹性为60~110%。
本装置采用常规三塔流程，包括脱丙烷部分、脱乙烷部分、丙烯精馏部分以及公用工程部分。
1.3设计原则
1.3.1采用国内外先进、可靠的工艺技术和设备，使装置总体水平达到国内领先水平。
1.3.2安全、环保、消防与设计同步进行，满足国家和地方标准及规范要求。
1.3.3装置采用低温热水供热，减少蒸汽消耗，降低能耗。
1.3.4装置采用高效冷换设备，提高换热效率。
1.3.5装置采用DCS，满足集中控制要求。
1.4设计范围
本次设计范围为气体分馏装置界区内的全部工程。
机柜间、控制室布置在联合控制室内，变配电布置在联合变配电间，控制室和变配电的设计由联合装置统一考虑。
1.5装置的原料来源及产品去向
1.5.1原料来源
装置原料液化石油气自催化裂化装置经过脱硫后通过管道输送至装置，或者自罐区通过管道输送至装置。
1.5.2产品去向
装置主要产品为精丙烯，加压后通过管道输送至罐区。
装置副产品有：
1）乙烷气
通过管道输送至催化装置或送入工厂燃料气管网。
2）丙烷馏分
与碳四碳五馏分混合后通过管道输送至罐区。
3）碳四碳五馏分
通过管道输送至MTBE装置。
2工艺设计技术方案
2.1工艺技术路线
气体分馏的工艺路线有常规流程和热泵流程两种，这两种工艺路线目前都已成功地应用于工业生产中。
本装置可以利用装置外的低温热水，可以降低工厂能耗，因此本装置采用常规三塔流程（丙烯精馏塔包括两个串联的丙烯精馏塔A和丙烯精馏塔B）.
本装置采用多种措施降低能耗：
2.1.1采用低温热水
本装置原料预热器、脱乙烷塔和丙烯精馏塔塔底重沸器采用低温热水供热，减少蒸汽消耗。
2.1.2采用高效塔盘
本装置脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯精馏塔采用高效浮阀塔盘，提高分馏效率。
2.1.3采用T型翅片管重沸器
本装置脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯精馏塔塔底重沸器采用T型翅片管重沸器、提高换热频率。
2.1.4采用波纹管换热器
本装置原料预热器、冷凝器和冷却器等换热器采用波纹管换热器，提高换热效率。
2.2工艺技术特点
本装置采用常规三塔流程。
主要特点如下：
2.2.1优化各塔的回流比，使装置的投资及能耗在合理的经济范围内。
2.2.2丙烯精馏塔设200层塔盘，采用两塔串联。
2.2.3脱乙烷塔和丙烷精馏塔塔底重沸器采用低温热水供热。
3原料及产品性质
3.1原料性质
本装置原料为催化装置来的经过脱硫后的液化石油气，原料组成及性质如下：
表3-1液化石油气组成
组成
mol%
wt%
乙烯
0.01
0.01
乙烷
0.45
0.30
丙烯
38.23
32.26
丙烷
10.89
9.63
异丁烷
16.99
19.80
异丁烯
9.87
11.10
丁烯-1
5.39
6.06
正丁烷
6.33
7.37
反丁烯-2
6.64
7.48
顺丁烯-2
4.69
5.27
碳五
0.51
0.72
合计
100
100
技术要求热下：
总硫：
≤20ppm
水：
饱和
进装置温度：
40℃
进装置压力：
1.1MpaG
3.2产品性质
3.2.1主要产品质量控制指标
精丙烯产品组成见表3-2
表3-2精丙烯产品组成
产品组成
mol%
wt%
乙烷
0.03
0.02
丙烯
99.62
99.61
丙烷
0.35
0.37
纯度：
丙烯≥99.6%（mol）
3.2.2其他产品性质
其他产品组成见表3-3。
表3-3其他产品组成
产品组成wt%
乙烷气
丙烷
碳四碳五
乙烯
0.95
乙烷
31.64
丙烯
59.76
6.25
0.08
丙烷
7.65
92.14
0.15
异丁烷
1.03
34.08
异丁烯
0.38
19.13
丁烯-1
0.14
10.46
正丁烷
0.03
12.75
反丁烯-2
0.02
12.93
顺丁烯-2
0.01
9.12
碳五
1.30
合计
100.00
100.00
100.00
4装置物料平衡
气体分馏装置公称规模为30万吨/年原料液化石油气，实际为27.84万吨/年，物料平衡按8000小时计算。
装置物料平衡见表4-1。
表4-1装置物料平衡表
序号
名称
wt%
kg/h
t/d
104t/a
备注
一
原料
1
液化石油气
100
34798
835.15
27.84
合计
100
34798
835.15
27.84
二
产品
1
精丙烯
31.20
10856.58
260.56
8.69
2
乙烷气
0.83
290.11
6.96
0.23
3
丙烷
10.16
3534.04
84.82
2.83
4
混合碳四
57.81
20117.27
482.81
16.09
合计
100
34798
835.15
27.84
5生产流程简述
5.1工艺流程简述
本装置工艺过程分为脱丙烷部分、脱乙烷部分和丙烯精馏部分。
5.1.1脱丙烷部分
从装置外来的液化石油气进入脱丙烷塔进料罐（V2001）,再经脱丙烷进料泵（P2001A、B）送至原料预热器（E2001）,由105℃热水加热至泡点后，进入脱丙烷塔（T2001）第27层塔板。
碳二、碳三馏分从顶部蒸出，经脱丙烷塔顶冷凝器（E2003ABCD）冷凝冷却后，进入脱丙烷回流罐（V2002）。
冷凝液一部分用脱丙烷塔回流泵（P2002A、B）抽出作为脱丙烷塔（T2001）回流，另一部分用脱乙烷塔进料泵（P2003A、B）加压后作为脱乙烷塔（T2002）进料。
塔底物料碳四碳五馏分用碳四碳五冷却器（E2004）冷却至40℃后自压出装置。
脱丙烷塔重沸器（E2002）的热源为1.0MPa蒸汽。
5.1.2脱乙烷部分
脱乙烷塔进料从脱丙烷塔回流罐（V2002）抽出经脱乙烷塔进料泵（P2003A、B）加压后进入脱乙烷塔（T2002）第19层塔板。
塔顶碳二、碳三气体经脱乙烷塔顶冷凝器（E2006A、B）部分冷凝后，进入脱乙烷塔回流罐（V2003）。
不凝气自脱乙烷塔回流罐顶经压控阀送至燃料气管网，或至催化裂化装置吸收塔重新回收丙烯。
冷凝液用脱乙烷塔回流泵（P2004A、B）送回脱乙烷塔顶全部作为回流，脱乙烷塔底物料自压至丙烯精馏塔A（T2003A）第131层塔板，作为丙烯精馏塔进料。
脱乙烷塔重沸器（E2005）热源采用105℃热水。
5.1.3精丙烯部分
丙烯精馏塔分为两塔串联操作（T2003A、T2003B）。
丙烯精馏塔A（T2003A）塔底丙烷馏分经丙烷冷却器（E2010）冷却至40℃与碳四碳五馏分混合后自压送出装置。
塔顶气体进入丙烯精馏塔B（T2003B）底部，丙烯精馏塔B（T2003B）底部液体由丙烯精馏塔中间泵（P2005A、B）送回丙烯精馏塔A顶部作为回流。
丙烯精馏塔B顶气体经丙烯精馏塔塔顶冷凝器（E2008A~H）冷凝冷却后，进入丙烯精馏塔回流罐（V2004），冷凝液用丙烯精馏塔回流泵（P2006A、B）从丙烯精馏塔回流罐（V2004）抽出后一部分送回丙烯精馏塔B顶部作为回流；另一部分经丙烯冷却器（E2009）冷却至40℃后送出装置。
丙烯精馏塔重沸器（E2007A、B）热源采用105℃热水。
5.2主要工艺操作条件
装置主要工艺操作条件见表5-1。
表5-1塔器工艺操作条件
项目
操作温度
℃
操作压力
MPa（abs）
回流比
（回流重量/塔顶产品重量）
进料
塔顶
塔底
回流罐
塔顶
塔底
回流罐
脱丙烷塔
76.3
49.2
108.6
47.3
2.0
2.05
1.95
2.76
脱乙烷塔
49.0
52.1
65.8
43.7
2.75
2.8
2.7
64.37
丙烯精馏塔A
50.9
49.5
58.6
2.05
2.10
丙烯精馏塔B
48.0
49.6
46.9
2.0
2.05
1.95
18.47
5.3副产品的回收、利用
装置副产品有：
乙烷气、丙烷馏分和碳四碳五馏分。
乙烷气送催化装置或并入燃料气管网。
丙烷馏分与碳四碳五馏分混合后作为液化石油气送出装置。
5.4三废处理
5.4.1废水
装置排出的污水为含油污水，包括机泵冷却用水、初期雨水、地面冲洗水和各分水斗排出水等，经含油污水管网送至装置外污水处理场进行处理，处理后外排。
5.4.2废气排放及处理
装置废气为事故状态下安全阀排放的气体，排入放火炬总管。
5.4.3废渣排放及处理
装置不产生废渣。
5.4.4噪音及处理
装置内主要噪音声源为电机，对于超过85分贝电机均安装隔音罩。
6主要设备选型
6.1塔类
本装置共设4台板式塔
6.1.1脱丙烷塔
板式塔，塔内共设65层塔盘。
直径为Φ2400，塔盘采用高效浮阀塔盘。
6.1.2脱乙烷塔
板式塔，塔内共设45层塔盘。
直径为Φ1600，塔盘采用高效浮阀塔盘。
6.1.3丙烯精馏塔A
板式塔，塔内共设100层塔盘。
直径为Φ3800，塔盘采用高效浮阀塔盘。
6.1.4丙烯精馏塔B
板式塔，塔内共设100层塔盘。
直径为Φ3800，塔盘采用高效浮阀塔盘。
6.2容器类
装置共需立式容器2台，卧式容器4台。
卧式容器底部均设分水包并设伴热。
6.3冷换设备
装置共有换热器22台，均为浮头式，其中重沸器采用T型翅片管重沸器，部分换热器采用波纹管换热器。
6.4机泵
装置共需泵13台，需电机12台。
其中蒸汽泵1台。
表6-1主要工艺设备汇总
单位
数量
备注
塔类
座
4
容器类
台
6
冷换类
台
22
泵
台
13
7消耗指标及能耗
7.1公用工程消耗
7.1.1水用量（见表7-1）
7.1.2热水及凝结水用量（见表7-2）
7.1.3电用量（见表7-3）
7.1.4蒸汽用量（见表7-4）
7.1.5压缩空气用量（见表7-5）
7.1.6氮气用量（见表7-6）
7.1.7装置消耗量汇总（见表7-7）
表7-1水用量
序号
使用
地点
给水t/h
排水t/h
备
注
新鲜水
循环
水
软化
水
循环热水
含油
污水
含硫
污水
生活
污水
压力
自流
A
B
C
D
E
G
H
I
J
K
L
1
E2003
608.133
608.133
连续
2
E2004
171.667
171.667
连续
3
E2006A/B
221.667
221.667
连续
4
E2008A~H
2401.5
2401.5
连续
5
E2009
9.467
9.467
连续
6
E2010
7.802
7.802
连续
7
取样冷却器
0.5
0.5
间断
8
机泵冷却
5
3
2
连续
9
生活用水
1
1
间断
合计
3425.236
3423.236
2
连续
表7-2热水用量
序号
使用地点
用量t/h
备注
热水
A
B
C
D
1
E2001
35.52
连续
2
E2005
51.77
连续
3
E2007A
203.05
连续
4
E2007B
203.05
连续
5
伴热
2
间断
合计
493.39
表7-3电用量
序号
使用
地点
电压
V
设备数量（台）
设备容量kW
轴功率
kW
年工作时数
年用电量×104kWh/h
备
注
操作
备用
操作
备用
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
1
P2001A/B
380
1
1
75
75
49．5
8000
39.6
连续
2
P2002A/B
380
1
1
45
45
30.1
8000
24.08
连续
3
P2003A/B
380
1
1
37
37
22.8
8000
18.24
连续
4
P2004A/B
380
1
1
30
30
18.5
8000
14.8
连续
5
P2005A/B
380
1
1
160
160
107.6
8000
86.08
连续
6
P2006A/B
380
1
1
185
185
129.3
8000
103.44
连续
7
仪表用电
220
20
8000
16
连续
8
照明用电
220
40
4000
16
间断
合计
380
357.8
连续
220
40
连续
表7-4蒸汽及凝结水用量
序
号
使用
地点
蒸汽用量t/h
凝结水t/h
备注
压力，MPa
压力，MPa
0.5
1.0
3.5
1.0
最大
正常
最大
正常
正常
最大
正常
正常
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
1
E2002
8.012
-8.012
连续
合计
8.012
-8.012
连续
表7-5压缩空气用量
序号
项目
压力
MPa
连续量m3n/h
间断量m3n/h
来源
备注
正常
最大
正常
最大
A
B
C
D
E
F
G
H
I
1
净化压缩空气
0.7
180
2
非净化压缩空气
0.7
300
表7-6氮气用量
序
号
用气参数
连续量m3n/hr
间断量m3n/hr
来源
备注
压力MPa
温度℃
纯度
%
正常
最大
正常
最大
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
1
0.8
常温
400
表7-7装置消耗量汇总
序号
项目
单位
数量
备注
1
循环水
t/h
3425.236
2
电
kW.h/h
383
3
1.0MPa蒸汽
t/h
8.012
4
新鲜水
t/h
1
间断
5
凝结水
t/h
8.012
外输
6
净化压缩空气
m3n/h
180
7
非净化压缩空气
m3n/h
300
间断
8
氮气0.8MPa
m3n/h
400
间断
9
热水
t/h
493.39
10
含油污水
t/h
2
7.2装置能耗
表7-8装置能耗
序号
项目
单位耗量
小时耗量
燃料低热值或能耗指标
单位能耗
单位
数量
单位
数量
单位
数量
MJ/t
1
循环水
t/t
98.43
t/h
3425.24
MJ/t
4.19
412.43
2
电
kw.h/t
11.01
kw.h/h
383
MJ/kw.h
10.89
119.86
3
1.0MPa蒸汽
t/t
0.23
t/h
8.012
MJ/t
3182
732.63
4
凝结水
t/t
-0.23
t/h
-8.012
MJ/t
320.3
-73.75
5
净化风
m3n/t
5.17
m3n/h
180
MJ/m3n
1.59
8.22
6
热水
t/t
14.18
t/h
493.39
MJ/t
1168.20
7
含油污水
t/t
0.06
t/h
2
MJ/t
33.49
1.92
合计
2369.53
注:
热水能耗按总能耗的60%计算。
气体分馏装置公称规模为30万吨/年原料液化石油气，实际为27.84万吨/年，物料平衡按8000小时计算。
7.3能耗分析
7.3.1从表中可以看出，装置能耗主要集中在1.0MPa蒸汽和热水，占总能耗的80%。
其次为循环水消耗，占总消耗的17%。
7.3.2本装置单位能耗为2369.53MJ/t产品，与国内同类装置相比，本装置能耗处于较低水平。
7.3.3节能措施
1）优化装置的主要操作条件，选择适宜的回流比，减少过程能耗。
2）原料预热器、脱乙烷塔重沸器和丙烯精馏塔重沸器热源采用热水，以减少蒸汽的用量。
3）采用高效机泵，减少机泵用电消耗。
4）设备及管道布置尽量紧凑合理，从而减少散热损失和压力损失。
5）加强设备及管道保温，从而减少散热损失。
6）回收装置凝结水，降低装置能耗。
7）脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯精馏塔重沸器选用高效T型翅片管换热器，提高换热效率。
8装置定员编制
本装置设计操作定员12人，见表8-1
表8-1装置操作定员表
序号
岗位名称
操作班数
操作定员
备注
人/班
合计
1
班长
4
1
4
2
内操
4
1
4
3
外操
4
1
4
合计
12
9环境保护
本装置污染物包括废水、废气和噪声。
9.1废水
装置排出的污水为含油污水，包括机泵冷却用水、初期雨水、地面冲洗水和各分水斗排出水等，经含油污水管网送至装置外污水处理场进行处理，处理后外排。
表9-1废水及废水污染物排放情况
序号
废水类型
排放点
排放量
t/h
排放规律
污染物浓度（mg/l）
备注
COD
石油类
1
含油污水
机泵冷却
2
连续
200
300
地面冲洗水
最大1
间断
微量
微量
各分水斗
最大20
间断
微量
微量
9.2废气排放及处理
装置废气污染源主要为放火炬气体。
表9-2废气污染源及废气污染物排放情况
序号
污染源名称
排放量
Kg/h
排放方式
主要污染物mg/m³
排放
去向
SO2
NOx
1
安全阀
208906
间断
火炬
9.3噪音及处理
装置内主要噪音源为电机，对于超过85分贝电机均安装隔音罩。
经上述措施处理后，装置不会对环境造成污染。
10劳动安全卫生
10.1危险、危害因素分析
10.1.1生产介质的危害
本装置生产操作介质为乙烷、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、丁烯—1、顺反—丁烯、戊烷，都属于爆炸性介质，混合气体爆炸极限含氧量为4%。
这些物质的性质如下：
1）乙烷（C2H6）：
乙烷为无色、无臭的气体，比重0.45，分子量30.1，沸点-88.6℃（760mmHg），乙烷与空气混合达2.9~13%浓度遇火就会爆炸。
2）丙烷（C2H8）：
丙烷为无色、无臭的气体，比重0.585，分子量44，沸点-42.1℃（760mmHg），丙烷与空气混合达2.1~9.5%浓度遇火就会爆炸，丙烷浓度达到25~30%以上就会使人缺氧导致呼吸困难。
3）丙烯（C3H6）：
丙烯为无色、无臭的气体，比重0.51，分子量44，沸点-47℃（760mmHg），丙烯与空气混合达2.0~11.1%浓度遇火就会爆炸，能引起窒息、弱麻醉和弱刺激，可引起心室性早搏，血压降低和心力衰弱。
4）丁烯（C1H8）：
丁烯为无色气体，不溶于水，微溶于苯，易溶于乙醇、乙醚。
比重0.67，分子量56.1，沸点-6.26℃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
爆炸极限1.6~10%。
能引起窒息、弱麻醉和弱刺激，高度中毒可引起昏迷。
长期接触会引起头痛、头晕、嗜睡活失眠、易兴奋、易疲倦、全身乏力、记忆力减退。
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