年产30万吨乙烯裂解气脱甲烷系统工艺设计

-2--2--1-1摘要摘要：在乙烯生产中，脱甲烷系统的能量消耗相当的大，大约是整个分离系统能量的50%，确立一个能量消耗低、投资小、流程简单的脱甲烷系统流程相当的重要。这次设计过程中将首先对几种分离方法做简单的比较，然后选择技术成熟、操作稳定、产品纯度高、能耗低的深冷分离法。从能耗来看，在深冷分离的三种流程中，以顺序流程的能耗最低。流程确立后，将要根据已知产品的产量和要求，对整个脱甲烷系统工艺流程进行相应的计算，确定各部分的操作条件，然后对主要的分离设备的工艺尺寸计算，并做出流程图和主设备图。关键词：乙烯；脱甲烷塔；深冷分离；乙烯生产AbstractAbstract:Intheproductionofethylene,energyconsumptionofdemethanizingsystemisratherremarkable,aboutaccupyingtheseparatesystemof50%entirely,establishoneenergyconsumptionlower,littleinvest,thesimpleflowofdemethanizingsystemisequaltoimportance.Atfirst,comparedtoseveralkindsofseparationmethodsinthisdesign,thenchoosematuretechnology,operatestability,andproduceproductquality,whichisseparationbydeeprefrigeration.Accordingtoenergyconsumption,inseparationbydeeprefrigerationincludethreekinds,butitisthelowestenergyconsumptionofsequentialprocess.Afterprocessestablished,accordingtotheproductofoutputandtherequestofprocessrequirements,demethanizingsystemofprocessflowgoingoncorrespondingcalculation,andconfirmtheoperationconditionofeverypart,thencalculateanyonewhichareseparateequipment,processanddimension.Anddotheprocessflowdiagramandthemaindrawing.Keywords:Ethylene;Demethanizer;Separationbydeeprefrigeration;Ethyleneproducing.TOC\o"1-5"\h\z绪论1乙烯裂解气分离技术的现状1乙烯脱甲烷系统设计的目的、意义1设计过程主要解决的问题2设计的指导思想2脱甲烷系统流程及基础数据3脱甲烷系统流程的确定3后脱氢高压深冷法3前脱氢高压深冷法3带膨胀机的前脱氢高压深冷法3带C2回收塔的高压脱甲烷法3前脱氢低压深冷法4结论42.2设计基础数据5设计要求5基础数据5工艺过程计算8分离器的计算8分离器的操作参数8分离器的工艺计算8第一分离器8第二分离器9第三分离器10第四分离器11第五分离器11富氢产品和低压甲烷产品12脱甲烷塔的计算12进料的确定12脱甲烷塔塔板数计算14塔顶和塔底抽出物料14塔顶和塔底操作温度、压力16理论和实际塔板数计算17脱甲烷塔热量衡算20换热器及冷箱热负荷计算21主要设备工艺尺寸计算26压缩机26甲烷压缩机26去脱乙烷塔原料压缩机28分离器294.3.1塔径和板间距35堰及降液管36塔板设计38板压降的计算39几个极限的校核40塔板的负荷性能图42设计结果48塔件设计49谢词50参考资料51--#-图4-4第18〜29块板操作区示意图亍*:上|7下*0.9图4-5第30〜37块板操作区示意图亍*:上|7下*0.9图4-5第30〜37块板操作区示意图图4-6第38〜66块板操作区示意图由图4-3、图4-4、图4-5、图4-6中查得各段的气相负荷上下限。并计算出操作弹性，如表4-15中所示。表4-15塔中各段的气相负荷上下限及操作弹性气相负荷上限m/s

气相负荷下限m/s

操作弹性1〜17气相负荷上限m/s

气相负荷下限m/s

操作弹性1〜17块板0.97400.26243.711918〜29块板1.03230.27743.721330〜37块板1.06760.30103.546638〜66块板0.89990.41612.1627设计结果表4-16脱甲烷塔设计结果一览表项目单位1〜17块板18〜29块板30〜37块板38〜66块板塔直径mm135013501350《》1600溢流堰弓形弓形弓形弓形塔板型式整块，单溢流整块，单溢流整块，单溢流整块，单溢流堰长mm877.59459451200堰高mm45.0045.0045.0030.00塔板上清液层高度m0.061150.061960.063550.07121降液管下端到塔板间距mm36363620离浮阀型号F-1型F-1型F-1型F-1型每块板的开孔面积m20.19760.20350.20350.2874开孔率0.13810.14230.14230.1430孔速m/s3.83413.95454.63682.7729浮阀个数个165170170240每块塔板的压降m液柱0.10670.10340.11080.0536降液管中液体通过时间s21.213119.303916.87185.9979塔板间距mm700680680500泛点率%78.9481.5680.9068.65降液管中液层高度mm169.54167.28176.90214.99起泡性高起泡高起泡高起泡高起泡气相负荷上限m/s0.97401.03231.06760.8999气相负荷下限m/s0.26240.27740.30100.4161操作弹性3.71193.72133.54662.1627塔件设计（1）封头采用标准椭圆型封头。（2）人孔在第1，5，9，13，17，21，25，29，33，37，41，45，49，53，57，61，64层塔板上各开一个规格为D=450mm的圆形人孔。R（3）塔顶塔底空间取H=2.0m；H=3.0mDW（4）裙座的设计采用圆筒型裙座，其高H=3.2m,裙座上开6个直径为100mm的排气孔,z开2个510X1500mm的长圆形人孔。（5）全塔高度H=2+3+0.7x16+0.68x12+0.68x8+0.5x29+3.2=47.2m谢词通过本次毕业设计，让我在一定的程度上面了解了自己的能力，培养了我独立思考，运用自己的大学四年所学的知识去分析和解决问题的能力，也培养了通过文献检索来获取知识的能力。设计过程中，导师刘瑾、王治红给与我很大的帮助，在设计过程中遇到的问题他们都很热心的帮我解决。在图书馆查阅资料，收集数据的时候，图书馆管理员给与我莫大的帮助，使我能够在尽量短的时间内找到自己想要的资料，在此，特对他们致以最真诚的感谢。在此次设计过程中，由于我所学的知识有限，实际的经验不足，设计中还存在着许多不足的地方，恳请老师加以纠正，再次感谢！参考资料侯芙生.炼油工程师手册.北京:石油工业出版社,1995化学工业部第四设计院.深冷手册（上、下）.北京:化学工业出版社,1979石油炼制及石油化工计算图表集.石油大学炼制系,1988何潮洪,冯霄.化工原理.北京:科学出版社,2001王松汉.石油化工设计手册（第一卷）.北京:化学工业出版社,2001王松汉等.乙烯装置技术.北京:中国石化出版社,1994陈滨等.石油化工手册2（基础有机原料篇）.北京:化学工业出版社,1988李允,诸林,王治红等.天然气地面工程.北京:石油化学工业出版社,2001朱自强,徐汛.化工热力学（第二版）北京:化学工业出版社,1991王振维,王子宗.低温能耗乙烯分离技术.陈滨•乙烯工学•北京:化学工业出版社，348〜353,1997.李阳初，王耀武•石油化学工程基础•北京：石油大学出版社，381〜382,1996.王基铭，袁晴棠.石油化工技术进展.北京：中国石化出版社,18〜45,2002.HahesyM.FandD.B.manleyOptimizeethylenerecovery[刊，英]Hydr