年产量20万吨乙烯项目设计
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• 选题背景 • 前景分析
• 条件选择 • 厂址选择
• 物料衡算 • 经济结算
乙烯的生产以乙烷为原料成本最低 。目前, 由乙烷制乙烯的传统方法仍然是热裂解法, 还 须在负压( 加大量过热水蒸汽稀释)条件下进 行。从热力学考虑, 乙烷热裂解脱氢是一个强 吸热反应过程能耗较高。此外, 由于乙烷单程 转化率低需循环使用, 操作复杂。若采用催化 裂解, 虽然反应温度有所降低, 但仍受热力学 平衡限制, 并且结焦严重 。乙烷氧化裂解 变 吸热反应为放热反应, 并可通过调节通氧量来 控制反应过程中的结焦现象。
2.反应结束后的物料：
n（C2H6）=n初始（C2H6）x（1-α）=1.22x1010x（1-93.1%） =8.42x108moL
m(C2H6)=8.42x108x30=2.526x1010g=2.526万吨 n（CO）=1.22x1010x21.9%=2.67x109moL m(CO)=2.67x109x28=7.476x1010g=7.476万吨 n(CO2)=1.22x1010x0.8%=9.76x107moL m(CO2)=9.76x107x44=4.29x109g=0.429万吨 n（CH4）=1.22x1010x10.1%=1.23x109moL m(CH4)=1.23x109x16=1.97x1010g=1.97万吨
反应釜 脱甲烷塔
脱乙烷塔 吸附装置
乙烯精馏塔
数量 1 1 1 1 1 1 1 2 1
材料 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢
乙烷转化率为93.1%，一氧化碳，甲烷，二氧 化碳，乙烯的选择率分别为23.5%，10.8%， 0.9%，63.1%。
收率为：
乙烯：58.7%，一氧化碳：21.9%，二氧化碳 0.8%，甲烷10.1%
原料气中惰性气体He 体积分数低于50% 时, He 对 反应性能影响不明显; 在He体积分数高于50% 时, He 含量越高, 乙烯选择性和乙烯收率越高, 而乙烷 转化率保持稳定。考虑到惰性气体含量过多, 会影 响单位时间的乙烷产率, 故He 含量不易过高。在 所选的工艺条件下, He 体积分数在50%。
2.乙烯是许多化工产品的基础原料，下游产 品较多
3.乙烷为原料的乙烯收率一般为77%，丙烷和 丁烷的乙烯收率在42%左右，而石脑油的收率 只有约32%，因此乙烷作为原料制乙烯的前景 比较乐观
乙烷的氧化
裂解与热裂 解在相同条 件下乙烯的 收率
含M O 、V 等过 渡金属及其它 金属的混合氛 化物催化剂
年产量20万吨乙烯：n（C2H4） =2x1011/28=7142.86x106moL
1.初始的物料 n(C2H6)=7142.86x106/58.7%=1.22x1010moL
m（C2H6）=1.22x1010x30=3.66x1011g=36.6万吨 n(O2)=0.61x1010moL m(O2)=0.61x1010x32=1.952x1011g=19.52万吨 n(He)=1.83x1010moL m(He)=1.83x1010x4=7.32x1010g=7.32万吨
物料
O2 He 乙烷 乙烯 水 电
价格
数量
275.8元/t 40.7元/m3
19.52万吨 1吨
1388.89元/t
36.6万吨
9618.75元/t
20万吨
2.9元/吨
3200吨
0.7（元/kWh）
8x106kWh
资金 -5383.616万 -30.22万 -50833.4万 +192375万元 -0.9280万元 -560万
缴纳增值说：115566.8x0.17=19646.356万元
附加税：115566.8x8%=9245.344万元
最后所得利润为：115566.8-38137.044-19646.3569245.344=48538.056万元=4.85亿元。
谢谢观看
CaTi03系 列催化 剂上乙 烷氧化 脱氢制 乙烯反 应性能
在原料气C2H6 + O2 +He、原料气停留时间为1.2 s 的 条件下, 650~ 900 ℃范围内, 反应温度增加, 乙烷转化 率增加, 而乙烯选择性下降; 低于700 ℃, 乙烷转化率 增加幅度较大, 而在700 ℃以上, 乙烯选择性下降速率 变缓。
1.1产品介绍
乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是 石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的70%以上， 在国民经济中占有重要的地位。世界上已将乙烯产量 作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。
1.2销售前景
1.3国外市场
价格分析
1.4可行性总结
1.世界对于乙烯的需求量正在逐渐的增加， 销售前景比较乐观
综合考虑转化率和选择性, 乙烯收率随温度增加 而增加, 850℃以后,基本保持在59% 左右。反应 温度增加使气相反应物分子运动加剧, 相互碰撞 反应的几率增加, 同时发生深度氧化的几率也增 加, 导致转化率增加而选择性下降。
随n ( C2H6 ) / n ( O2 ) 增加, 乙烷转化率降低, 而乙烯 选择性增加, 乙烯收率增加, 在n( C2H6) / n ( O2) > 2 后, 乙烯收率基本保持不变。为防止反应管中积炭, n( C2H6) / n ( O2) 的最佳值应为2。
工资：平均工资3000元/人，工人500，工资为3000x500=150 万元
设备资金：引进设备1500万元。
买地，建厂：20000万元
综上所述，所得利润=192375-5383.616-30.22-50833.40.928-560-20000=115566.8万元
缴纳所得税：115566.8x33%=38137.044万元
根据分析，乙烷氧化脱氢制乙烯的反应条
件为850℃，以CaTi0.9Li0.1O3.5Cl7作为催化剂， 以55%的He，n（C2H6）/n（O2）=2的比例进 料。此时C2H6转化率为93.1%，C2H4的选择率 为63.1%，C2H4的收率为58.7%。
厂址宜选在接近 原料地区
燃料供
应便利wenku.baidu.com的地区
厂址选择 要避开自 然灾害高 发地区
交通运输便利 的地区
尽量避开住宅 密集区
乙烷，纯度99.9% 氧气，纯度93% 氦气， 工业氦，纯度99% CaTi0.9Li0.1O3.5Cl7催化剂
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
名称 O2成品罐 CH4成品罐 乙烷成品罐
乙烯成品罐
• 条件选择 • 厂址选择
• 物料衡算 • 经济结算
乙烯的生产以乙烷为原料成本最低 。目前, 由乙烷制乙烯的传统方法仍然是热裂解法, 还 须在负压( 加大量过热水蒸汽稀释)条件下进 行。从热力学考虑, 乙烷热裂解脱氢是一个强 吸热反应过程能耗较高。此外, 由于乙烷单程 转化率低需循环使用, 操作复杂。若采用催化 裂解, 虽然反应温度有所降低, 但仍受热力学 平衡限制, 并且结焦严重 。乙烷氧化裂解 变 吸热反应为放热反应, 并可通过调节通氧量来 控制反应过程中的结焦现象。
2.反应结束后的物料：
n（C2H6）=n初始（C2H6）x（1-α）=1.22x1010x（1-93.1%） =8.42x108moL
m(C2H6)=8.42x108x30=2.526x1010g=2.526万吨 n（CO）=1.22x1010x21.9%=2.67x109moL m(CO)=2.67x109x28=7.476x1010g=7.476万吨 n(CO2)=1.22x1010x0.8%=9.76x107moL m(CO2)=9.76x107x44=4.29x109g=0.429万吨 n（CH4）=1.22x1010x10.1%=1.23x109moL m(CH4)=1.23x109x16=1.97x1010g=1.97万吨
反应釜 脱甲烷塔
脱乙烷塔 吸附装置
乙烯精馏塔
数量 1 1 1 1 1 1 1 2 1
材料 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢
乙烷转化率为93.1%，一氧化碳，甲烷，二氧 化碳，乙烯的选择率分别为23.5%，10.8%， 0.9%，63.1%。
收率为：
乙烯：58.7%，一氧化碳：21.9%，二氧化碳 0.8%，甲烷10.1%
原料气中惰性气体He 体积分数低于50% 时, He 对 反应性能影响不明显; 在He体积分数高于50% 时, He 含量越高, 乙烯选择性和乙烯收率越高, 而乙烷 转化率保持稳定。考虑到惰性气体含量过多, 会影 响单位时间的乙烷产率, 故He 含量不易过高。在 所选的工艺条件下, He 体积分数在50%。
2.乙烯是许多化工产品的基础原料，下游产 品较多
3.乙烷为原料的乙烯收率一般为77%，丙烷和 丁烷的乙烯收率在42%左右，而石脑油的收率 只有约32%，因此乙烷作为原料制乙烯的前景 比较乐观
乙烷的氧化
裂解与热裂 解在相同条 件下乙烯的 收率
含M O 、V 等过 渡金属及其它 金属的混合氛 化物催化剂
年产量20万吨乙烯：n（C2H4） =2x1011/28=7142.86x106moL
1.初始的物料 n(C2H6)=7142.86x106/58.7%=1.22x1010moL
m（C2H6）=1.22x1010x30=3.66x1011g=36.6万吨 n(O2)=0.61x1010moL m(O2)=0.61x1010x32=1.952x1011g=19.52万吨 n(He)=1.83x1010moL m(He)=1.83x1010x4=7.32x1010g=7.32万吨
物料
O2 He 乙烷 乙烯 水 电
价格
数量
275.8元/t 40.7元/m3
19.52万吨 1吨
1388.89元/t
36.6万吨
9618.75元/t
20万吨
2.9元/吨
3200吨
0.7（元/kWh）
8x106kWh
资金 -5383.616万 -30.22万 -50833.4万 +192375万元 -0.9280万元 -560万
缴纳增值说：115566.8x0.17=19646.356万元
附加税：115566.8x8%=9245.344万元
最后所得利润为：115566.8-38137.044-19646.3569245.344=48538.056万元=4.85亿元。
谢谢观看
CaTi03系 列催化 剂上乙 烷氧化 脱氢制 乙烯反 应性能
在原料气C2H6 + O2 +He、原料气停留时间为1.2 s 的 条件下, 650~ 900 ℃范围内, 反应温度增加, 乙烷转化 率增加, 而乙烯选择性下降; 低于700 ℃, 乙烷转化率 增加幅度较大, 而在700 ℃以上, 乙烯选择性下降速率 变缓。
1.1产品介绍
乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是 石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的70%以上， 在国民经济中占有重要的地位。世界上已将乙烯产量 作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。
1.2销售前景
1.3国外市场
价格分析
1.4可行性总结
1.世界对于乙烯的需求量正在逐渐的增加， 销售前景比较乐观
综合考虑转化率和选择性, 乙烯收率随温度增加 而增加, 850℃以后,基本保持在59% 左右。反应 温度增加使气相反应物分子运动加剧, 相互碰撞 反应的几率增加, 同时发生深度氧化的几率也增 加, 导致转化率增加而选择性下降。
随n ( C2H6 ) / n ( O2 ) 增加, 乙烷转化率降低, 而乙烯 选择性增加, 乙烯收率增加, 在n( C2H6) / n ( O2) > 2 后, 乙烯收率基本保持不变。为防止反应管中积炭, n( C2H6) / n ( O2) 的最佳值应为2。
工资：平均工资3000元/人，工人500，工资为3000x500=150 万元
设备资金：引进设备1500万元。
买地，建厂：20000万元
综上所述，所得利润=192375-5383.616-30.22-50833.40.928-560-20000=115566.8万元
缴纳所得税：115566.8x33%=38137.044万元
根据分析，乙烷氧化脱氢制乙烯的反应条
件为850℃，以CaTi0.9Li0.1O3.5Cl7作为催化剂， 以55%的He，n（C2H6）/n（O2）=2的比例进 料。此时C2H6转化率为93.1%，C2H4的选择率 为63.1%，C2H4的收率为58.7%。
厂址宜选在接近 原料地区
燃料供
应便利wenku.baidu.com的地区
厂址选择 要避开自 然灾害高 发地区
交通运输便利 的地区
尽量避开住宅 密集区
乙烷，纯度99.9% 氧气，纯度93% 氦气， 工业氦，纯度99% CaTi0.9Li0.1O3.5Cl7催化剂
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
名称 O2成品罐 CH4成品罐 乙烷成品罐
乙烯成品罐