甲醇制烯烃回收工段工艺设计

1、化工综合设计任务书1、设计题目：甲醇制烯烃回收工段工艺设计2 、设计基本条件 ：（1）装置设计生产规模；（2）装置年运行方式与运行时间；（3）预处理工艺要求与工艺设计条件；（4）反应工段工艺设计条件；（5）分离、纯化工段工艺设计条件；（6）三废处理工艺设计要求条件等。3 、设计任务：（1 ）进行装置工艺过程分析，确定生产工序内容，选择、确定相关单 元设备；（2）进行单元设备流程化，阐述具体选择理由；（3）确定关键工艺要求的控制方案；（4）在确定流程基础上，对单元设备进行粗略衡算，进行定型、定尺 寸（可以使用过程模拟软件进行） ；（5）撰写设计说明书（文档上机打印） ；（6）使用绘制带控制点的工

2、艺流程图、设备平面布置图、车间局部剖 视图（A3图纸，尺寸420 X 297 ） 各1张。列出全部参考文献、并在文中引用位置注明文献出处摘要乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本化工原料，随着我国国民经济的 发展，特别是现代化学工业的发展对低碳烯烃的需求日渐攀升，供需矛盾 也将日益突出。迄今为止，制取乙烯、丙烯等低碳烯烃的重要途径，仍然 是通过石脑油、轻柴油（均来自石油）的催化裂化、裂解制取，作为乙烯 生产原料的石脑油、轻柴油等原料资源，面临着越来越严重的短缺局面。 另外，近年来我国原油进口量已占加工总量的一半左右，以乙烯、丙烯为 原料的聚烯烃产品仍将维持相当高的进口比例。因此，发展非石油资源来 制

3、取低碳烯烃的技术日益引起人们的重视。甲醇制乙烯、丙烯技术以煤或天然气合成的甲醇为原料，生产低碳烯 烃，是发展非石油资源生产乙烯、丙烯等产品的核心技术。我国是一个富煤缺气的国家，采用天然气制烯烃势必会受到资源上的 限制。因此，以煤为原料，走煤 -甲醇 -烯烃 -聚烯烃工艺路线符合国家能源 政策需要，是非油基烯烃的主流路线。关键词：甲醇；乙烯；丙烯目录第一章 原料产品路线 错. 误! 未指定书签1.1 生产原料要求 错. 误! 未指定书签1.2 甲醇质量标准 错. 误! 未指定书签第二章 工艺流程设计 错. 误! 未指定书签2.1 工艺流程设计的各项内容 错. 误! 未指定书签2.2 工艺路线选择

4、 错. 误! 未指定书签2.2.1 选择原则 错. 误! 未指定书签2.3 工艺流程设计方法 错. 误! 未指定书签2.4 工艺简介 错.误! 未指定书签2.5 设计流程的工艺条件 错. 误! 未指定书签2.6 工艺概述 错.误! 未指定书签2.7 工艺流程说明 错. 误! 未指定书签第三章 轻烯烃回收工艺流程说明 错. 误! 未指定书签3.1 轻烯烃回收的过程 错. 误! 未指定书签3.2 简单调节系统 错. 误! 未指定书签压力控制 错. 误!未指定书签液位控制 错. 误!未指定书签3.2.3 温度控制 错. 误!未指定书签3.2.4 流量控制 错. 误!未指定书签第四章 物料衡算和热量衡

5、算 错. 误! 未指定书签4.1 概述错.误! 未指定书签4.2 物料衡算的基本步骤 错. 误! 未指定书签4.2.1 脱 C2 塔的物料衡算 错. 误! 未指定书签4.2.2 脱 C3 塔的物料衡算 错. 误! 未指定书签4.2.3 脱 C4 塔的物料衡算 错. 误! 未指定书签4.2.4 C2 分离塔的物料衡算 错. 误! 未指定书签4.2.5 C3 分离塔的物料衡算 错. 误! 未指定书签4.3 能量衡算 错.误! 未指定书签4.3.1 化工生产过程的实质 错. 误! 未指定书签4.3.2 热量衡算的一般步骤 错. 误! 未指定书签4.3.3 脱 C2 塔的能量衡算 错. 误! 未指定书

6、签4.3.4 脱 C3 塔的能量衡算 错. 误! 未指定书签4.3.5 脱 C4 塔的能量衡算 错. 误! 未指定书签4.3.6 C2 分离塔的能量衡算 错. 误! 未指定书签4.3.7 C3 分离塔的能量衡算 错. 误! 未指定书签第五章 车间布置与管道布置 错. 误! 未指定书签.错.误! 未指定书签错. 误! 未指定书签错误! 未指定书签5.1 车间布置 5.2 车间布置原则 参考文献 第一章 原料产品路线1.1 生产原料要求生产乙烯丙烯的主要原料为甲醇，辅助材料为催化剂。1.2 甲醇质量标准1 范围本标准规定了工业用甲醇的要求、试验方法、检验规则与标志、包装、 运输、贮存和安全等。本标

7、准适用于以煤、天然气、轻油、重油为原料 合成的工业用甲醇。分子式： CH 4O相对分子质量： 32.042 （按 2007 年国际相对原子质量）2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅 注日期的版本适用于本文件。190 危险货物包装标志601 化学试剂 标准滴定溶液的制备603 化学试剂 试验方法中所用制剂与制品的制备（ 603-2002 ， 6353-1:1982 ， ）3143 液体化学产品颜色测定法（ 单位铂 - 钴色号）4472 化工产品中密度、相对密度测定通则6283 化工产 品中 水分含 量的测 定 卡尔?费休 法（通用方法） （ 6283-

8、2008 ， 760:1978 ， ）6324.1 有机化工产品试验方法 第 1 部分：液体有机化工产品水混溶 性试验6324.2 有机化工产品试验方法 第 2 部分：挥发性有机液体水溶上蒸发后干残渣测定6324.3- XXXX有机化工产品试验方法 高锰酸钾物质的测定方法6324.5-2008 有机化工产品试验方法化合物含量的测定6678 化工产品采样总则6680 液体化工产品采样通则6682 分析实验室用水规格和试验方法第 3 部分：有机化工产品还原第5 部分：有机化工产品中羰基6682-2008 ， 3696:1987 ，)7534 工 业用挥发性有机液体 沸程的测定( 7534-2004

9、 4626:1980 ，)8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定9722 化学试剂 气相色谱发通则3 要求3.1 性状：无色透明液体，无异臭味、无可见杂质3.2 工业用甲醇应符合表 1 所示的技术要求。工业甲醇技术指标项目指标优等品一等品合格品色度（铂一钻），号510密度(20 C ), 30.791 -0.7920.7910.793温度范围(0 J 101325) , C64.065.5沸程(包括64.6 ± 0.1,10.81.01.5高锰酸钾试验，503020水溶性试验澄清-水分含量，0.010.15-酸度（以计），<0.001 50.003 00.0050或碱度（

10、以3计）,%0.000 20.000 80.00015羰基化合物含量（以20计）,% <0.0020.0050.010蒸发残渣含量，0.0010.0030.005第二章工艺流程设计2.1工艺流程设计的各项内容工艺流程设计是生产方法确定后后进行的工作。 工艺流程设计与依此 而确定的车间布置是决定整个车间基本面貌的关键性步骤， 对设备设计和 管道设计等单项设计也起着决定作用。工艺流程设计的任务包括两部分。（1）确定一下各项内容： 确定采用多少生产过程（或工序）来构成由原料制的产品的全过程， 以与每个过程之间如何联系； 确定每个生产过程的具体任务，即物料通过该生产过程发生什么物理 变化、化学变

11、化和能量变化； 确定由什么设备来完成每一个生产过程与各设备的操作条件； 确定控制方案，选用合适的控制仪表； 确定“三废治理和综合利用方案； 确定安全生产措施，例如设置安全阀、阻火器、事故储槽，危险状态下发出信号或自动开启空阀、或自动停车连锁等。（ 2）在工艺流程设计的不同阶段，绘制不同的工艺流程图。2.2 工艺路线选择1 选择原则（ 1） 先进性工艺路线的先进性体现在两方面， 即技术上先进和经济上的合理， 两 者缺一不可。技术上的先进是指项目建设投资后，生产的产品质量指标、 产量、运转的可靠性与安全性等既先进又符合国家标准； 经济上合理指生 产的产品具有经济效益或社会效益。 在设计中， 既不能

12、片面地考虑技术上 的先进而忽视经济合理的一面， 也不能片面地只求经济上的合理而忽视技 术上是否先进。一条工艺路线是否先进，应具体体现在以下几个方面： 是否符合国家有关的政策与法规； 生产能力的大小； 原、辅材料和水、电、汽等公用工程的单耗； 产品质量优劣； 劳动生产率高低； 建厂时的投资、占地面积、产品成本以与投资回收期等； “三废”治理； 安全生产。环境保护是建设化工厂必须重点审查的一项内容，化工厂容易产生 “三废”，新建工厂的排放物必须达到国家规定的排放标准，符合环境保 护法的规定。安全生产是化工厂生产管理的重要内容。 化学工业是一个易发生火灾 和爆炸的作业，因此从技术路线上、设备上、管理

13、上对安全予以保证。严 格制定规章制度、对工作人员进行安全培训是安全生产的重要措施。（2）可靠性所谓工艺路线的可靠性， 是指所选择地技术路线的成熟程度， 只有具备 工业化生产的工艺技术路线才能称得上成熟的工艺技术路线。工厂设计工 作的最终产品是拟建项目的蓝图，直接影响未来工厂的产量、质量、劳动 生产率、成本、利润。工厂设计必须可靠，在流程设计中对于尚在试验阶 段的新技术、新工艺、新设备、新材料，应采取积极而慎重的态度。防止 只考虑一面，而忽视不成熟、不稳妥的一面。另外，对于实际应用中的工 艺流程的改革也应采取积极而又慎重的态度，不能有侥幸的心理。以往设 计中这种失败的教训是不少的。(3) 结合国

14、情，因地制宜 工艺流程路线的选择。从技术角度上，应尽量采用新工艺、新技术，吸 收国外的先进生产装置和专门技术，但是具体选定一条工艺路线时，还要 结合我国的国情和建厂所在地的具体条件。这方面虽然考虑的问题很多， 但必须花时间和精力，科学、严肃、认真的去考虑。2.3 工艺流程设计方法(1) 以反应过程为中心：根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、 基本工艺条件来决定反应器类型与决定采用连续操作，还是间歇操作。(2) 考虑原料预处理过程：在主反应装置已经确定之后，根据反应特 点，必须对原料提出要求，如纯度、温度、压力与加料方式等。(3) 产物的后处理过程：根据反应原料的特性和产品的质量要求，以 与

15、反应过程的特点，产物的分离。(4) 产品的后处理：经过前述分离、净化后达到合格的目的产品，有些是下一工序的原料， 可加工为其他产品； 有些可以直接作为商品， 往往 还须进行后处理工作，如筛选、包装、灌装、计量、储存、输送等过程。(5) 未反应原料的循环或利用，以与副产物的处理：由于反应并不完 全，剩余组分在产物处理中被分离出来， 一般应循环回到反应设备中继续 参与反应。有些生产中未反应的原料气，也可以引出加工成其他副产物； 或者在反应器中因副反应而产生的副产物， 也要在产物的后处理中被分离 出来。(6) 确定“三废”排出物的处理措施：在生产过程中，不得不排放的 各种废气、废渣和废液，在现有条件

16、下，尽量综合利用，变废为宝，加以 回收。无法回收的排放要达到国家的标准。(7) 确定公用工程的配套措施：在生产工艺流程中必须使用的工艺用 水、蒸汽、压缩空气、氮气等，以与冷冻、真空都是工艺中要考虑的配套 设施。( 8)确定操作条件和控制方案：这些条件包括整个流程中各个单元 设备的物料流量、组成、温度、压力等，并且提出控制方案以确保生产能 稳定地生产合格产品来。( 9)制定切实可靠地安全生产措施： 在工艺设计中要考虑到开停车、 长期运转和检修过程中可能存在的各种不安全因素。( 10 )保温、防腐的设计：这是在工艺设计中的最后一项工作，也是施工安装时最后一道工序。 流程中的管道和设别， 根据介质的

17、温度、 特性和状态，以与周围环境状况决定管道和设备是否需要保温和防腐。2.4 工艺简介乙烯、丙烯是重要的基础有机化工原料。目前均产自石油路线，由于 石油资源紧缺， 已经严重影响到下游的化工产业。 我国的煤炭资源相对丰 富，保有储量超过1万亿t，利用丰富的煤炭替代石油是一条适合我国国 情的化工产业持续发展道路， 是国家能源安全的一个重大战略课题。 煤制 烯烃技术是以煤炭为原料， 经煤气化、 合成气制甲醇、 甲醇制烯烃等工艺 过程代替过去只能以石油为原料的烯烃与下游产品的煤炭清洁利用技术。 甲醇制烯烃是煤制烯烃工艺路线的核心技术， 是将甲醇转化为乙烯、 丙烯 的工艺。2.5 设计流程的工艺条件1

18、反应温度反应温度对反应中低碳烯烃的选择性、 甲醇的转化率和积碳生成速率 有着最显著的影响。较高的反应温度有利于产物中乙烯/丙烯值的提高。但在反应温度高于 723K 时，催化剂的积碳速率加速， 同时产物中的烷烃 含量也幵始变得显著，最佳的反应温度是450 C 500 C，此外，从机理角度 出发，在较低的温度下（T芟23K ），主要发生甲醇脱水至的反应；而在过 高的温度下（T1723 K）,氢转移等副反应幵始变得显著。2 原料空速原料空速对产物中的低碳烯烃分布的影响远不如温度显著， 这与平行 反应机理相符，但过低和过高的原料空速都会降低产物中的低碳烯烃收 率。此外， 较高的空速会加快催化剂表面的积

19、碳生成速率， 导致催化剂失 活加快，这与研究反应的积碳和失活现象的结果相一致。3 反应压力改变反应压力可以改变反应途径中烯烃生成和芳构化反应速率。 对于 这种连串反应，降低压力有助于降低 2 反应的偶联度，而升高压力则有 利于芳烃和积碳的生成。因此通常选择常压作为反应的最佳条件。4 稀释剂在反应原料中加入稀释剂， 可以起到降低甲醇分压的作用， 从而有助 于低碳烯烃的生成。 在反应中通常采用惰性气体和水蒸气作为稀释剂。 水 蒸汽的引入出了降低甲醇的分压之外， 换可以起到有效延缓催化剂积碳和 失活的效果。原因可能是水分子可以与积碳前驱体在催化剂表面产生竞争 吸附。并且可以将催化剂表面的 L 酸位转

20、化为 B 酸位。但是水蒸气的引入对反应也有不利的影响， 会使分子筛在恶劣的水环境下产生物化性质的 改变， 从而导致催化剂的不可逆失活。 由于反应中会产生水蒸气， 综合各 方面因素，选择纯的甲醇进料，提高产率。综上本设计的主要操作条件在高选择性催化剂上，发生两个主反应：23 f C2H4+2H2O41.7233 f C3H6+3H2O&0.98反应温度：460 C再生温度：600-700 C反应压力： 0.1（0.1 0.3）再生压力： 0.1 0.3催化剂：34原料：级甲醇（仝99.9% ）反应器类型：流化床反应器2.6 工艺概述工艺由甲醇转化烯烃单元和轻烯烃回收单元组成， 在甲醇转化

21、单元中 通过流化床反应器将甲醇转化为烯烃， 再进入烯烃回收单元中将轻烯烃回 收，得到主产品乙烯、丙烯，副产品为丁烯、 C5 以上组分和燃料气。2.7 工艺流程说明甲醇转化烯烃单元和轻烯烃回收工艺是将甲醇转化为轻烯烃 （主要是 乙烯丙烯）的气相流化床催化工艺。由进料汽化和产品急冷区，反应 / 再 生区，蒸汽发生区，燃烧空气区和废弃区几部分组成。第三章 轻烯烃回收工艺流程说明3.1 轻烯烃回收的过程进入轻烯烃回收单元（）的原料是来自单元的气相。单元的目的是压 缩，冷凝，分离和净化有价值的轻烯烃产品（通常指乙烯和丙烯） 。单元 由以下几部分组成：压缩，二甲醚回收，水洗，碱洗，干燥，乙炔变换， 分馏，

22、丙烯冷却和一个氧化物回收单元（） 。（ 1）压缩区压缩区由产品压缩机， 级间吸入罐和级间冷却器组成。 在接近周围环 境温度、压力下，气体物流送入单元的压缩部分。为了回收烯烃产品，首 先将操作压力提高到能浓缩和通过分馏来分离的压力等级水平是非常必 要的。产品压缩机是多级离心压缩机。 压缩机的级间流在级间冷却器和级 间吸入罐冷却和闪蒸。 由水和溶解的轻烃组成的级间冷凝物计量后通过级 间罐回到上一级吸入罐。纯冷凝物被泵回到单元。（2）二甲醚回收区来自于最后一级压缩机冷却器的流出物送入二甲醚汽提负荷罐。 在这 里液态烃和水相是同时存在的。 在二甲醚汽提负荷罐中两液相从烃类气相 中分离出来。 二甲醚在两

23、相态中都存在。 二甲醚如返回单元反应器可转化 为有价值烯烃。 因此将二甲醚从轻烃中回收。 液态烃被泵送到二甲醚汽提 塔。二甲醚从液态烃中汽提出来并回到压缩机最后一级的级间冷却器。 二 甲醚汽提塔的纯塔底物冷却到环境温度后送入水洗区。 出二甲醚汽提负荷 罐的气相去氧化物吸收塔。 在氧化物吸收塔中来自于单元的水用于吸收产 品气相中的二甲醚。带有二甲醚的水回到单元。（3）水洗区二甲醚回收以后， 气相和液态的烃中还含有残留的甲醇。 用水来回收 这些物流中的甲醇。 吸收水在单元和单元的洗涤水汽提塔间循环。 的液态 烃产品在水洗塔中洗涤。 甲醇被吸收后， 液体送入单元的分馏区。 的气相 产品送入碱洗区。

24、来自于水洗塔和氧化物吸收塔的富甲醇水回到单元。 在 洗涤水汽提塔中甲醇从废水中汽提出来循环回反应器。（4）碱洗区气相产品中的二氧化碳产物在碱洗塔中脱除。 碱洗塔有三股碱液回流 和一股水回流来脱除残余的碱。碱洗区包括补充碱和水的中间罐和注入 泵。废碱脱气后送出界区处理。 二氧化碳脱除后， 气相产品被冷却然后送 入干燥区。（5）干燥区气体产物需干燥处理， 为下游的低温工段做准备。 干燥区由两个产品 干燥器和再生设备组成。 干燥器用分子筛脱水。 来自于单元的轻质气体用 于再生干燥剂。再生设备由再生加热器，再生冷却器和再生分离罐组成。 脱水后， 再生的气体混入燃料气系统。 干燥后的反应气送入分馏区的脱

25、乙 烷塔。脱乙烷塔的塔顶气压缩后送入乙炔转换区。（6）乙炔转换区脱乙烷塔顶气中包含C2和更轻的物料。物流中的副产物乙炔被选择加 氢转换为乙烯。 乙炔转化是气相催化工艺。 这个区由两个乙炔转换塔和一 个防护床组成。 进料加热器包括在内， 用来调整反应的选择性。 下游防护 床从转换塔流出物中脱除痕迹的副产物。 防护床与的产品干燥器共用同一 干燥气再生系统。 转换塔的气相再生设备包括在此区中。 乙炔转换区的物 流冷却后送入脱乙烷塔顶冷凝器。（7）分馏区分馏区由脱乙烷塔，脱甲烷塔，C2分离塔，脱丙烷塔，C3分离塔和脱丁烷塔组成。在压缩，氧化物回收，碱洗和干燥之后，产品冷却后进入 脱乙烷塔。脱乙烷塔顶产

26、品是混合的 C2组分。由丙烷和更重的烃类组成 的脱乙烷塔底物送入脱丙烷塔。脱乙烷塔顶物压缩后送入乙炔转换单元。来自于脱乙烷塔接收器的净气相产品送入甲烷塔进料冷冻器。脱甲烷塔从混合 C2 物流中脱除轻杂质（包括甲烷，氢和惰性气体） 。 脱甲烷塔顶物送去做燃料气。脱甲烷塔底物送入C2分离塔。在C2分离塔中乙烯产品从乙烷中分离出来。 分离塔顶的纯物质送入乙烯储罐。 塔底物 蒸发，加热后并入燃料气系统。脱乙烷塔塔底物流进入脱丙烷塔。 混合的 C3 组分在脱丙烷塔中与较重 的 C4 以上物料分离。脱丙烷塔顶物送入氧化物回收单元（） 。采用液相吸 收工艺脱除痕量的氧化物。 包括惰性气体再生设备。 脱丙烷塔

27、塔顶物在单 元处理后，送入C3分离塔。脱丙烷塔底物送入脱丁烷塔。在 C3分离塔中 丙烯与丙烷分离。 塔顶物泵送储存。 分离塔塔底饱和的丙烷产品汽化后混 入燃料系统。脱丁烷塔（如果需要） 从戊烷和更重的烃类中分离出丁烷。 脱丁烷塔的 进料是脱丙烷塔底物和水洗塔产品的混合物。脱丁烷塔的塔顶和塔底产品 送去储存。（ 8）丙烯制冷区单元浓缩和分离轻烃需要在低温、高压条件下操作。用丙烯产品做制冷剂。丙烯制冷区由多级离心式丙烯制冷压缩机和一个丙烯缓冲罐组成。单元中多个冷却器，冷凝器和再沸器都是用丙烯做制冷剂。3.2 简单调节系统1. 压力控制对于绝大部分处理气相系统的单元设备，如果其他工艺参数的变化 有可

28、能引起压力变化着均需设置压力调节系统。用怎样的方式调节压力 取决于过程特性2. 液位控制（ 1）气液两相的界面控制 即液位或液面控制， 通常有三种控制方案。 用溢流保持液面恒定，见图（a） 用出料控制液面稳定，见图（b）大量的中间容器和缓冲罐，如精馏 塔的回流釜和塔釜都采用这种方案。 用进料控制液面稳定，见图（c），这种方案适用于出料量要求稳定， 而进料可以改变的情况，如进料缓冲罐。(2)两个液相的界面控制在化工生产中常见两个液相，例如油相和水相同时存在，需控制界面的问题。控制方法是：对卧式容器，油相经溢流挡板流入容器的另一侧，再用泵输出，水相用界面控制器LdC控制界面输出，见图(a)对立式容

29、器，水相经溢流管流入容器的下部，再用泵抽出，油相根据(3)液面与其他工艺参数的交叉控制3 .温度控制（1）热交换器温度控制 实质上是传热量Q的控制。众所周知，Q 是传热面积F,传热温差 t和传热系数K三者的乘积，传热系数 K在正 常的物流流量和温度变化很少，因此能调节的只有传热温差和传热面积。无相变换热器 其物料出口温度一般用改变冷（热）介质流量的 方法来调节见图（a）。当冷（热）介质的流量不能调节时用三通改变进 入换热器的流量，见图（b）或者改变物流本身的流量，见图（c）W申（轴犀植It腎込Cd改更密料涛（2）精馏塔的温度控制精馏塔的操作是否达到原定的分离要求本来应该根据塔顶，塔底产品的组分

30、分析决定，但是如果在线组分分析技 术复杂，靠人工分析又不能即使得到控制所需的信息时，可以用温度控 制代替质量控制，因为精馏塔内的气液相处于相平衡状态，组成和温度 有对应关系。4 .流量控制（1）简单流量控制 一个单元设备要操作稳定必须保持物料的流量 稳定。当流量调节阀安装在泵出口时，流量控制方法和泵的形式有密切 关系。（2 ）比例控制 有某些生产情况需要保持两个流量之间的比例一 定。（3）流量差值控制 有些工艺过程要求流量的差值恒定。第四章物料衡算和热量衡算4.1概述物料衡算和能量衡算是在工艺路线确定后，幵始工艺流程的设计并绘制出工艺流程草图后进行的， 该设计工作的开展意味着设计工作由定性阶

31、段转入到定量阶段。 因此， 在进行计算之前， 必须熟悉有关化工过程的基本原理、 生产方法和工艺流程等， 然后， 才能以示意图的形式表示出整个 化工过程的主要设备与全部进出物料， 并选定所需的操作条件， 在逐一进 行计算。4.2 物料衡算的基本步骤化工工艺流程是多种多样的，物料衡算的具体内容和计算方法可以 有多种形式，有的计算过程十分简单，有的则十分复杂。为了有层次地、 循序渐进地解决问题， 在进行物料衡算时， 必须遵循一定的设计规范， 按 一定的步骤和顺序进行， 才能不走或少走弯路， 且能避免误差， 做到规范、 迅速、准确，不延误设计工期。通常进行的物料衡算按下述步骤进行。（1）画出工艺流程示

32、意图（ 2 ）列出化学反应方程式（3）确定计算任务（4）收集数据资料a. 生产规模和生产时间（即年生产时数）b. 有关的定额、收率、转化率c. 原料、辅助材料、产品、中间产品的规格d 与过程计算有关的物理化学常数（ 5 ）选择计算基准a. 时间基准b. 质量基准c. 体积基准（ 6 ）建立物料平衡方程，展开计算（ 7 ）整理并校核计算结果（ 8） .绘制物料流程图、填写正式物料衡算表4.2.1 脱 C2 塔的物料衡算进料塔底塔顶温度（）（C）10073.76-16.18压力（）（）27.0027.4027.10C2H41.970.001.97C3H6 20.930.640.29C4H810.1

33、90.190.00CH40.030.000.03组分摩尔量C2H60.010.000.01（C3H80.050.040.00C4H1010.000.000.00)()。5已210.020.020.00摩尔流量（）（）3.190.892.30质量流量（）（）109.1340.8168.31体积流量（）（）3.670.090.16422脱C3塔的物料衡算液相进料气相温度（）C）127.5790.0063.85压力（）（）27.6027.4027.00C3H620.00840.77840.77组分摩尔量（C4 H 8 1160.64169.779.14C3H80.0041.1541.15)()C4H

34、1011.951.950.00摩尔流量（)()181.451072.50891.05质量流量（)()10487.048194.137707.1594体积流量（)()24.971181.8488.05423脱C4塔的物料衡算液相进料气相温度（）（C）127.5690.0063.85压力（）（）27.6027.4027.00组分摩尔量（C3H620.00840.77840.77C4H81160.66169.779.12C3H80.0041.1541.15C4H1011.941.950.02)()。5已2118.8618.860.00摩尔流量（）（）181.451072.50891.05质量流量（）

35、（）10487.0648194.1937707.13体积流量（）（）24.971181.8488.05424 C2分离塔的物料衡算进料塔底塔顶温度（）（C）25.00-1.24-15.97压力（）（）28.0028.0828.00组分摩尔量C2H41786.643.111783.53(C2H67.547.480.07)()摩尔流量（)()1794.1810.591783.59质量流量（)()50348.75312.1650036.59体积流量（)()1588.440.79123.72425 C3分离塔的物料衡算液相进料气相温度（）（C）63.0070.6561.23压力（）（）27.0026.

36、7026.00组分摩尔量C3H62840.774.08836.69(C3H841.1537.443.71)()摩尔流量（）（）881.9241.52840.40质量流量（）（）37194.571822.5235372.05体积流量（）（）86.774.5381.574.3能量衡算431化工生产过程的实质化工生产过程的实质是原料在严格控制的操作条件下（如流量、浓度、 温度、压力等），经历各种化学变化和物理变化，最终成为产品的过程。物料 从一个体系进入另一个体系，在发生质量传递的同时也伴随着能量的消耗、 释放和转化。物料质量变化的数量关系可从物料衡算中求得，能量的变化数 量关系则可从能量衡算（根据

37、能量守衡定律，利用能量传递和转化的规则， 用以确定能量比例和能量转变的定量关系的过程称为能量衡算）中求得。热量衡算的一般步骤 绘制以单位时间为基准的物料流程图，确定热量平衡范围。 在物料流程图上标明已知温度、压力、相态等已知条件。 选定计算基准温度。由于手册、文献上查到的热力学数据大多是273K或298K的数据，故选此温度为基准温度，计算比较方便，计算时相态的确 定也是很重要的。 根据物料的变化和流向，列出热量衡算式，然后用数学方法求解未知值。 整理并校核计算结果，列出热量平衡表。脱C2塔的能量衡算进料塔底塔顶摩尔焓39090040.-1533940.35450140.()(J / kmol

38、)000000质量焓1143110.0-33438.451194327.0（）（J/kg）00总焓值34650.52-379.0922663.10（）（W）摩尔熵()(J / kmol K )-102828.7-215441.3-128309.3000质量熵（）（J / kg K）-3007.02-4696.42-4322.78434脱C3塔的能量衡算液相进料气相摩尔焓-4.183.311.61()(Kcal / mol)质量焓（）（kcal / kg）-72.3273.5538.14总焓值（）（gC%）-0.763.541.44摩尔熵()(cal / mol K )-67.77-41.84-

39、46.83质量熵（）（cal / mol K）-1.17-0.93-1.11435脱C4塔的能量衡算进料塔底塔顶摩尔焓-4.183.311.61（）(Kcal / mol)质量焓-72.2773.5538.13（）(kcal / kg)（总焓值）（吆）-0.763.541.44摩尔熵（)(cal / mol K )-67.77-41.84-46.83质量熵（)(cal / mol K)-1.17-0.93-1.11436 C2分离塔的能量衡算进料塔底塔顶摩尔焓12.40-12.7110.28()(Kcal / mol)质量焓442.05-431.10366.31（）(kcal / kg)（总焓

40、值）（gC%）22.26-0.3118.33摩尔熵（)(cal / mol K )-19.42-46.69-28.04质量熵（)(cal / mol K)-0.69-1.58-1.00437 C3分离塔的能量衡算进料塔顶塔底摩尔焓1.62-23.602.80()(Kcal / mol)质量焓()(kcal / kg )38.48-537.5966.53总焓值()(gC% )1.43-0.982.35摩尔熵()(cal / mol K )-46.81-71.46-46.08质量熵()(cal/mol K )-1.11-1.63-1.09第五章 车间布置与管道布置5.1 车间布置车间布置是设计工作

41、中很重要的一环。车间布置的好坏直接关系到车 间建成后是否符合工艺要求 ,能否有良好的操作条件， 使生产正常、 安全地 运行，设备的维护检修方便可行以与对建设投资、经济效益等都有着极大 的影响。所以在进行车间布置前必须充分掌握有关生产、安全、卫生。设 备装置是石油化工厂生产的主体 , 装置内介质危险性大 , 操作条件苛刻 , 影响因素复杂 , 可能泄漏点多 , 加之装置内单位面积资产密度高 , 人员相 对集中。装置布置设计是装置设计安全的重要组成部分。装置布置设计安 全的目的是合理、安全、经济地确立装置界区内设备和设施的位置 , 确保 工艺过程安全顺利实施。 操作、维修和消防作业有可接近性和可操作性 , 万 一发生事故 , 方便扑救并有利于减少资产损失和人员伤亡。要实现装置布 置设计安全 , 务必使得每一个设备装置满足以下几方面内容： （ 1）满足工 艺设计对设备布置的要求（2）严格执行国家有关安全法规和强制性标准规范（ 3 ）考虑地区风向和场地地质条件的影响 （4）控制设备高层布置的层数、利用装置场地立体空间布置设备 （ 5）道路和通道的设置 ,装置道路的功能主要是供紧急救援车辆、机动检 修设备通行和作为事故或分区检修的隔离带5.2 车间布置原则车间布置，是在化工区总体布置的基础上，根据工厂的