脱丙烷塔设计

效果分别与 C3=和 i-C4=相同。计算结果如下页表
表 2-1 脱丙烷塔各股物流组成
组分
进料组成 Mol%
101F 流量 Kmol/h
102D 流量 Kmol/h
103B 流量 Kmol/h
C2= C2 C3= C3 I-C4 I-C4= L-C4= N-C4 T-C4= I-C5 C-C4= 合计
摩尔进料量为：95238/51.423=1852.1kmol/h
如图1.1，脱丙烷塔一股进料，两股出料，其中分离要求为
碳四馏分中异丁烯回收率≥99.9%，塔顶馏分中丙烯回收率≥99.9%；
所以，关键组分是 C3= 和 i-C4=。
假设清晰分割，由于 C3和 i-C4的相对挥发度处于 C3=和 i-C4=之间，不妨设其分离
我国炼油厂气体分离装置是以液化气为原料，液化气主要来自催化裂化、加氢裂化和 催化重整等装置（见图 1-1），其中催化裂化装置液化气产量占总产量的 90％以上。
图 1-1 气体分离装置原料来源示意图
液化石油气主要用于生产丙烯、丙烷、烷基化料、橡胶料、碳五和液化气等产品（见 图 1-2），分离丙稀后其丙烷和丁烷含量占 30％，其余基本为烯烃。配有气体分离装置后， 可将其中的丙烷抽出。丙烷燃烧热值高，燃烧后几乎不产生污染，替代汽油用作汽车燃料， 技术成熟，且比燃油费用低，有很好的社会效益和经济效益。由三个精馏塔及附属装置组
项目设计说明书
题目：
80 万吨/年气体分离装置工艺设计 ——脱丙烷塔设计计算
学
生
XXX
学号
0000000
班
别
化工 11-8 班
专
业
化学工程与工艺
指导教师
XX
日
期 2014 年
7 月 13 日
目录
一、总论 ...............................................................................................................................................................1 1.1 综述.......................................................................................................................................................1 1.2 设计依据...............................................................................................................................................2
进装置物流 101F 的压力为 958kPa，温度 40℃。所有出装置物流温度为 40±1℃。 (2)原料性质： 本装置原料为经过产品精制脱硫后的催化裂化液化石油气，其组成如表 1.1 所示。
（3）分离要求：
表 1.1 液化石油气组成
组分
mol％
乙烯
0.01
乙烷
0.46
丙烯
37.89
丙烷
7.32
异丁烷
0.01 0.46 37.89 7.32 17.71 10.70 4.94 4.90 8.74 6.82 0.51 100
(2)脱乙烷塔进行物料衡算
0.185 8.520 701.761 135.574 328.007 198.175 91.494 90.753 161.874 126.313 9.446 1852.100
0.328 0.198 830.165
0.185 8.520 701.059 135.438 0.328 0.198 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 845.728
0 0 0.702 0.136 327.697 197.977 91.494 90.753 161.874 126.313 9.446 1006.394
设其为清晰分割，则关键组分为 C3=和 C3。
表 2-3 丙烯塔各股物料组成
组分
203D 流量 Kmol/h
302D 流量 Kmol/h
303B 流量 Kmol/h
C2
0.153
0.153
0
C3=
694.048
691.272
2.776
C3
135.438
0.948
134.535
I-C4 I-C4= 合计
3.1 简捷计算...............................................................................................................................................8 3.2 严格计算..............................................................................................................................................10 第一步、严格计算数据输入以及结果输出 .............................................................................................10 四、塔设备尺寸计算 .........................................................................................................................................15 4.1 塔径计算.............................................................................................................................................15 4.2 塔高计算.............................................................................................................................................15 （1）精馏塔有效高度的计算（除去进料板） .......................................................................................15 4.3 水力学计算.........................................................................................................................................16 五、 总结...........................................................................................................................................................19 参考文献 .............................................................................................................................................................20 附录：设计图纸 .................................................................................................................................................21
0.198
0
0.198
合计
845.728
15.563
830.165
（3）脱丙烯塔物料衡算
由设计工艺流程可知，脱乙烷塔进料为脱丙烷塔中 203B 物流股。
百度文库
脱乙烷塔进料量：0+0.153+694.048+135.438+0.328+0.198=830.165Kmol/h
该设计丙烯塔分离要求：丙烯产品中丙烯纯度≥99.6mol%、丙烯回收率≥99.3%。
1
成（脱丙烷塔，脱乙烷塔，丙烯塔）。装置原则工艺流程见图 1-3。 1.2 设计依据
（1）气体分离装置原则流程图
脱丙烷塔 T-101
脱乙烷塔 T-102
丙烯塔 T-103
202D
乙烷馏分
101F
原料液化气
102D
丙烯产品
302D
103B
碳四馏分
203B
图 1.3 气体分离装置原则流程图
丙烷馏分
303B
由设计工艺流程可知，脱乙烷塔进料为脱丙烷塔中102D 物流股。
脱乙烷塔进料量：0.185+8.520+701.059+135.438+0.328+0.198=845.728 Kmol/h
该设计脱乙烷塔的分离要求为：乙烷馏分中乙烷回收率≥98.2%，塔底馏分中丙烯回收率
4
≥99%；可采用清晰分割，关键组分是 C2和 C3=。
3
二、工艺流程物料衡算
2.1 装置物料衡算。 （1）先对脱丙烷塔进行物料衡算
脱丙烷塔进料量：80×107/8400=95238kg/h
根据表 1.1 进料组成，计算出 101F 的摩尔流量
1kmol 进料的质量=Σxi*Mi=0.01%*28+30*0.46%+42*37.89%+0.0144*7.32%+ 58*17.71%+56*10.70%+56*4.90%+56*8.74%+56*6.82%+72*0.51%=51.423kg
17.71
异丁烯
10.70
1-丁烯
4.94
正丁烷
4.90
反丁烯-2
8.74
顺丁烯-2
6.82
异戊烷
0.51
合计
100
脱丙烷塔：碳四馏分中异丁烯回收率≥99.9%，塔顶馏分中丙烯回收率≥99.9%；
脱乙烷塔：乙烷馏分中乙烷回收率≥98.2%，塔底馏分中丙烯回收率≥99%；
2
丙烯塔：丙烯产品中丙烯纯度≥99.6mol%、丙烯回收率≥99.3%。 （4）设计处理量：80 万吨/年。 （5）需要设计计算的塔：脱丙烷塔
一、总论
1.1 综述 气体分离设备是为国民经济基础产业(钢铁、有色冶炼、石化、化肥、城市煤气化等)
和尖端产业(国防、航天等)服务的重大技术装备，2000 年以来，随着国民经济的快速发展， 特别是西部大开发和城市化进程的加快，电力、汽车行业的发展，使国内钢铁需求呈上升 趋势：“一大化工”行业的发展和“煤改油”工程的上马，使气体分离设备市场领域有了 扩展；民营经济的发展使得小空分、制氢设备、变压吸附设备、低温贮运设备的市场需求 增加。 1.1.1 液化石油气的主要来源及运用
表 2-2 脱乙烷塔各股物料组成
组分
102D 流量 Kmol/h
202D 流量 Kmol/h
203B 流量 Kmol/h
C2=
0.185
0.185
0
C2
8.520
8.367
0.153
C3=
701.059
7.011
694.048
C3
135.438
0
135.438
I-C4
0.328
0
0.328
I-C4=
二、工艺流程物料衡算 .......................................................................................................................................4 三、塔设备设计计算 ...........................................................................................................................................8