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1、化工与材料工程学院毕业设计小论文年产500万吨炼油厂成品车间设计An annual output of 5 million tons of oil refinery finished product design workshop学生学号08160230 学生姓名 梁婉 专业班级 油气0802 指导教师陈杰副教授 联合指导教师 完成日期2012.6吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology年产500万吨炼油厂成品车间设计梁婉,陈杰*（化工与材料工程学院，油气0802班）摘要：炼油厂成品车间设计主要是在松源炼油厂实习期间根据其实际情况所做出的。石油能
2、源是不可再生资源，是国民经济的重要组成部分。随着石油能源消耗日益剧增，我国作为世界第二大能源消费国，环境保护迫节能减耗在眉睫，在能源保持可持续发展的情况下，我国高能耗、污染严重的炼油工业也将面临改革创新。炼油厂品车间主要担负着接收、贮藏、输转各种的油品包括原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、车用气、丙烯、丙烷、二甲苯、苯、甲苯、和原料气，需按要求进行加温、脱水、计量等管理工作。关键词：丁二烯；萃取精馏；工艺设计0 引 言丁二烯是一种重要的石油化工基础有机原料和合成橡胶单体，在石油化工烯烃原料中的地位仅次于乙烯和丙烯。主要用于合成顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯
3、弹性体(SBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂等多种橡胶产品，此外还可用于生产己二腈、己二胺、尼龙66、1，4-丁二醇等有机化工产品以及用作粘接剂、汽油添加剂等，用途十分广泛。1 基本原理由于C4原料中各组分的沸点相近，故不能采用普通精馏方法分离出丁二烯，而本设计中由于采用加入萃取剂乙腈，利用各组分在乙腈中溶解度不同，分别将其他组分去除，从而得到聚合级的丁二烯。2 物料衡算脱除C4组分中的重组分在脱重组分塔中进行，脱除C4组分中的轻组分在脱轻组分塔中进行，两塔的部分压力，温度如下表：表2-1 塔压分布表脱重塔脱轻塔塔顶压力(kPa)400590 塔釜压力（kPa）450630进料压力(
4、kPa)480610表2-2 塔温度分布脱重塔脱轻塔塔顶温度（）3739.5塔釜温度（）53.254.24进料温度（）4441由安托因公式计算脱重组分塔，脱轻组分塔的塔顶，塔釜组成及流率列于下面两表：表2-3 脱重组分塔的塔顶、塔釜组成序号123456789总计组分丙炔反-2-丁烯1-丁烯顺-2-丁烯1，3-丁二烯1，2-丁二烯丁炔乙烯基乙炔戊烷塔顶组成mol%0.00650.00310.00030.00340.985600.0010.0001601.002塔顶流率0.87560.41510.04240.4574132.7100.12190.21550134.64塔釜流率00.248705.1
5、2040.13600.4660.01910.11940.76.830塔釜组成mol%00.03600.74970.0200.0680.00280.01750.10.9998表2-4 脱轻组分塔塔顶、塔釜组成及流率序号123456789总计组分丙炔反-2-丁烯1-丁烯顺-2-丁烯1，3-丁二烯1，2-丁二烯丁炔乙烯基乙炔戊烷塔顶组成mol%0.568400.0003500.431100001.0001塔顶流率0.874700.0005400.663500001.5389塔釜流率0.00090.41500.041850.4574132.0400.12180.0220133.1塔釜组成mol%00.
6、00310.00030.00340.99200.00090.000201.0002根据对脱重组分塔，脱轻组分塔进行物料衡算得出的操作条件列于下表：表2-5 操作条件表操作条件理论板数实际板数进料位置脱重组分塔375560.662913939脱轻组分塔4354.2432.46749273 两塔热量衡算脱重组分塔釜再沸器循环水由降到所需冷水量为117590.531kg/h。塔顶冷凝器冷却水由升到需热水量为501933.29kg/h。脱轻组分塔塔釜再沸器循环水由降到需冷水量为25460.557kg/h塔顶冷凝器冷却水由升到需热水量为80125.51449kg/h4 两塔设备设计脱轻组分塔的工艺条件及
7、有关物性数据的计算操作压力与温度塔顶压力：590kPa 塔顶温度：39.5进料压力：610kPa 进料温度：41塔釜压力：630kPa 塔釜温度：54.24精馏段平均压力：600kPa 精馏段平均温度：40.25提馏段平均压力：620kPa 提馏段平均温度：47.62脱重组分塔，脱轻组分塔的气液负荷结果列于下表：表4-1 两塔的气液负荷表脱重组分塔脱轻组分塔精馏段提馏段精馏段提馏段上升气体5.89215.53334.08194.064839.7466814.8855178.2842192.57934947.8714509.006727.7383781.9491.3744091.2525020.
8、202150.217508下降液体594.3589.1584.5584.3705.107763.411176.7453324.027238085.7543930.138151.45317531.6264.0850674.571613.9460330.004490.0178010.0207140.0038740.0083354.1 塔板负荷性能图4.1.1 精馏段4.1.1.1 漏液线由得整理得在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果列于下表。表5-10 LsVs关系表Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013Vs0.1237944890.132830.1
9、404060.1464590.1482680.153253152由上表数据即可作出漏液线。4.1.1.2 液沫夹带线以为限，求关系如下：由代入数据整理得：在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果列于下表。表5-11 LsVs关系表Vs1.4100361.2598281.1257321.0132580.9787030.881333Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013由上表数据即可作出液沫夹带线。4.1.1.3 液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度作为最小液体负荷标准。由化工原理课程设计式5-7得取，则据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线3
10、。4.1.1.4 液相负荷上限线以作为液体在降液管中停留时间的下限，由化工原理课程设计式5-9得故据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线4。4.1.1.5 液泛线令由；联立得忽略，将与，与，与的关系代入上式，并整理得式中将有关数据代入，得故在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果列于下表。表5-12 LsVs关系表Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013Vs0.691690.6548140.6034910.5391150.51440.43由上表数据即可作出液泛线5。根据以上各线方程，可作出该塔的负荷性能图，如下页图所示。在负荷性能图上，作出操作点
11、A，连接OA，即作出操作线。由图可看出，该筛板的操作上限为液泛控制，下限为漏液控制。由图查得，故操作弹性为图1 精馏段塔板负荷性能图4.1.2 提馏段4.1.2.1 漏液线由得整理得在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果列于下表：表5-13 LsVs关系表Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013Vs0.1162414640.1264220.1348620.1415540.1435470.149020418由上表数据即可作出漏液线。4.1.2.2 液沫夹带线以为限，求关系如下：由代入数据整理得：在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果
12、列于下表。表5-14 LsVs关系表Vs1.522331.417861.32461.2463781.2223471.15463Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013由上表数据即可作出液沫夹带线。4.1.2.3 液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度作为最小液体负荷标准。由化工原理课程设计式5-7得取，则据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线3。4.1.2.4 液相负荷上限线以作为液体在降液管中停留时间的下限，由化工原理课程设计式5-9得故据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷上限线4。4.1.2.5 液泛线令由；联立得忽略，将与，与，与的关系代入上式，并整理得
13、式中将有关数据代入，得故在操作范围内，任取几个Ls值，依上式计算出Vs值，计算结果列于下表。表5-15 LsVs关系表Vs0.6226089190.595230.5672040.5395420.5300820.500550558Ls0.00060.0030.0060.0090.010.013由上表数据即可作出液泛线5。根据以上各线方程，可作出该塔的负荷性能图，如下图所示。图2 提馏段塔板负荷性能图在负荷性能图上，作出操作点A，连接OA，即作出操作线。由图可看出，该筛板的操作上限为液相负荷上限控制，下限为漏液控制。由图查得，故操作弹性为所计算的脱轻组分塔精馏段操作弹性为3.924，提馏段的操作弹
14、性为3.1062，符合设计的要求。而换热器与泵的设计也能完成生产任务。脱轻塔的工艺设计计算结果汇总表项 目符号单位计 算 数 据精馏段提馏段各段平均压强PmkPa600620各段平均温度tm40.2547.62平均流量气 相Vskmol/h178.2842192.5793液 相Lskmol/h176.7453324.0272实际塔板数N块 1815板间距HTm0.50.5塔径Dm11空塔气速um/s0.25740.2766塔板液流形式单流型单流型溢流装置溢流管形式弓形弓形堰长lWm0.70.7堰高hWm0.25220.042溢流堰宽度Wdm0.150.0678管底与受液盘距离hCm0.0272
15、90.26板上清液层高度hLm0.060.06孔径d0mm3.03.0孔间距tmm1515孔数n个25402540开孔面积A0m20.049500.04950筛孔气速u0m/s4.0554.357塔板压降hPm0.0015190.0658液体在降液管停留时间s9.3264.335降液管内清液层高度Hdm0.13740.1448液沫夹带evkg液/kg气0.10.15 结论经过对吉化104有机合成厂丁二烯车间的学习，我了解到丁二烯的生产流程，掌握了丁二烯装置生产工艺原理。通过对脱轻组分精馏塔，脱重组分精馏塔的物料衡算，换热器的热量衡算，并对一些脱轻组分塔进行了设备计算，确定了该塔结构的基础数据，
16、最后还进行了经济核算，通过经济核算结果，得出该项目的经济效率不错，能实现工厂化生产。参考文献1 陈敏恒，从德滋，方图南，齐鸣斋编.化工原理（上）M.北京:化学工业出版社，2006.2 陈敏恒，从德滋，方图南，齐鸣斋编.化工原理（下）M.北京:化学工业出版社，2006.3 贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计M.天津:天津大学出版社，2002.4 王国胜.化工原理课程设计M.大连:大连理工大学出版社，2005.5 刘光启，马连湘，邢志有.化工物性算图手册M.北京:化学工业出版社，20026 Bruce E.Poling,John M.Prausnitz,John P.OConnell.气液物性估算手
17、册M.北京：化学工业 出版社，20067 王松汉.石油化工设计手册M. 北京:化学工业出版社，2002.Annual Production Capacity of 55,000 Tons of Butadiene Plant Process Design LIANG-shuiping, XU-hongjun*(Class-0503, Major of Automation, College of Information &Control Engineering)Abstract: Butadiene is an important organic raw materials based on
18、petrochemicals and synthetic rubber monomer， olefin petrochemical raw materials in the position second only to ethylene and propyleneMainly used in synthetic butadiene rubber (BR)，styrene-butadiene rubber(SBR)，acrylonitrile-butadiene rubber，styrenebutadienestyrene elastomer(SBS)，acrylonitrilebutadie
19、nestyrene(ABS) resin rubber products，etccan also be used in the production of adiponitrile，hexamethylene diamine，nylon 66，1,4butanediol，etc，and organic chemical products used for adhesives，gasoline additives, a wide range of usesKey words: Guaiacol; Methyl chloride; Reduced pressure batch fractionating; Key Words：Butadiene；Extractive distillation；Economy
