1、XXXX本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題審批表屆：2014 學(xué)院（系）：化學(xué)化工學(xué)院 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 2013 年 11月 11 日學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師職稱所選題目年產(chǎn)100萬(wàn)噸乙烷熱裂解制乙烯乙烯精餾工序初步設(shè)計(jì)題目來(lái)源 生產(chǎn)實(shí)踐選題理由（選題意義、擬解決的問(wèn)題、對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合訓(xùn)練情況等）：乙烯是世界石油化工工業(yè)最重要的基礎(chǔ)原料之一，約75%的石油化工產(chǎn)品由乙烯生產(chǎn)，一個(gè)國(guó)家乙烯工業(yè)的水平標(biāo)志了這個(gè)國(guó)家石化工業(yè)的實(shí)力。在順序分離流程中，最后一步分離過(guò)程為乙烯精餾過(guò)程，其目的是將脫乙烷系統(tǒng)中分離出的混合碳二餾分分開(kāi)，得到合格的乙烯產(chǎn)品，并在塔釜得到乙烷產(chǎn)品。在本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的分離流程中，以脫乙烷塔

2、塔頂產(chǎn)品作為乙烯精餾塔進(jìn)料，進(jìn)料以碳二餾分乙烷和乙烯為主，乙烷和乙烯含量約占99.9%（mol）以上，另含甲烷等輕組分0.0063%左右，丙烯等重組分在0.093%（mol）左右。因此，乙烯精餾塔可以近似看作乙烯-乙烷二元精餾系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，利用軟件對(duì)乙烷裂解制乙烯乙烯精餾的流程進(jìn)行模擬，本設(shè)計(jì)的內(nèi)容涉及工藝流程的選擇，工藝過(guò)程的物料衡算，主要設(shè)備的熱量衡算，主要非標(biāo)設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，車間的工藝布置，車間附屬設(shè)備的計(jì)算、選型，生產(chǎn)控制方案的設(shè)計(jì)，工藝流程圖、設(shè)備工藝條件圖、車間布置圖的繪制等多方面的內(nèi)容，最后撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，使學(xué)生在正確運(yùn)用四年大學(xué)學(xué)習(xí)的知識(shí)于實(shí)踐以及多種設(shè)

3、計(jì)規(guī)范的使用方面得到較全面的綜合訓(xùn)練簽字： 年 月 日指導(dǎo)教師意見(jiàn)教研室（研究所）意見(jiàn)院（系）專家組意見(jiàn)簽字：（簽名和日期手簽）2013年 11月 12 日簽字：（簽名和日期手簽）2013年11 月 13 日簽字：（簽名和日期手簽）2013年 11 月 14日注：（1）“選題理由”由擬題人填寫(xiě)。 （2）本表一式二份，一份院系留存，一份發(fā)給學(xué)生，最后裝訂在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）中。XXXX大學(xué)教務(wù)處制表XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目：年產(chǎn)100萬(wàn)噸乙烷熱裂解制乙烯乙烯精餾工序初步設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 屆 2014學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)化學(xué)工程與工藝指導(dǎo)教師 下達(dá)任務(wù)日期 2013年11月10日

4、XXXXX大學(xué)教務(wù)處制一、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求乙烯是世界石油化工工業(yè)最重要的基礎(chǔ)原料之一，約75%的石油化工產(chǎn)品由乙烯生產(chǎn)，一個(gè)國(guó)家乙烯工業(yè)的水平標(biāo)志了這個(gè)國(guó)家石化工業(yè)的實(shí)力。在順序分離流程中，最后一步分離過(guò)程為乙烯精餾過(guò)程，其目的是將脫乙烷系統(tǒng)中分離出的混合碳二餾分分開(kāi)，得到合格的乙烯產(chǎn)品，并在塔釜得到乙烷產(chǎn)品。在本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的分離流程中，以脫乙烷塔塔頂產(chǎn)品作為乙烯精餾塔進(jìn)料，進(jìn)料以碳二餾分乙烷和乙烯為主，乙烷和乙烯含量約占99.9%（mol）以上，另含甲烷等輕組分0.0063%左右，丙烯等重組分在0.093%（mol）左右。因此，乙烯精餾塔可以近似看作乙烯-乙烷二元精餾系統(tǒng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是理論學(xué)習(xí)

5、的一次復(fù)習(xí)、綜合、鞏固和提高，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中要結(jié)合以往學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課和專業(yè)選修課的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)運(yùn)用ASPEN PLUS ONE 7.2模擬軟件對(duì)乙烯精餾過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算，乙烯精餾工序設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：(1) 根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)，詳細(xì)查閱資料，掌握國(guó)內(nèi)外乙烯精餾技術(shù)狀況，在充分論證的基礎(chǔ)上，確定乙烯精餾工藝路線和流程；(2) 乙烯精餾工序工藝計(jì)算，包括生產(chǎn)流程的物料能量衡算，乙烯精餾塔的工藝條件和外形尺寸計(jì)算；(3) 進(jìn)行乙烯精餾工段車間的平、立面設(shè)計(jì)，包括車間廠房、設(shè)備平臺(tái)的空間方位；(4) 繪制設(shè)計(jì)圖紙，包括PFD、PID圖 1張，能表達(dá)分樓層設(shè)備布置的車間平面布置圖(1號(hào)圖

6、12張)，車間立面布置圖(1號(hào)圖12張)，主要設(shè)備工藝條件圖 (5) 說(shuō)明在生產(chǎn)過(guò)程中的安全控制體系和控制方法及三廢處理；(6) 使用HAZOP分析方法進(jìn)行危險(xiǎn)性分析(7) 對(duì)本設(shè)計(jì)評(píng)述和結(jié)論(8) 設(shè)計(jì)依據(jù):1.本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)遵照GB/T 7715-2003執(zhí)行，具體指標(biāo)列于下表。 乙烯 GB/T 7715-2003組分單位規(guī)格乙烯%(體積分?jǐn)?shù))99.95(min)甲烷+乙烷(mL/m3)500(max)C3和C3以上(mL/m3)20(max)乙炔(mL/m3)5(max)氧(mL/m3)2(max)一氧化碳(mL/m3)2(max)二氧化碳(mL/m3)5(max)氫 *(mL/m

7、3)5(max)硫(mg/kg)1(max)水(mL/m3)5(max)甲醇(mg/kg)10(max)注：*該項(xiàng)目按用戶要求，需要時(shí)測(cè)定2.每年生產(chǎn)時(shí)間為8000小時(shí)。3.年產(chǎn)乙烯43萬(wàn)噸4.由于實(shí)際生產(chǎn)中受條件影響存在一定的波動(dòng)，要求設(shè)計(jì)具有良好的彈性以應(yīng)對(duì)不可避免的變化，所以本設(shè)計(jì)的參數(shù)條件應(yīng)比理論值更寬泛一些。5.本設(shè)計(jì)中，采用Aspen軟件進(jìn)行流程模擬，表格和部分流股計(jì)算采用Microsoft Excel。二、畢業(yè)論文進(jìn)度計(jì)劃及檢查情況記錄表序號(hào)起止日期計(jì)劃完成內(nèi)容實(shí)際完成內(nèi)容檢查日期檢查人簽名12013-11-102014-2-26查閱文獻(xiàn)，做文獻(xiàn)綜述，完成開(kāi)題報(bào)告22014-2-

8、272013-3-11進(jìn)行乙烯精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算32014-3-122014-3-21運(yùn)用ASPEN PLUS 7.2模擬軟件對(duì)乙烯精餾過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算，畫(huà)出PFD圖，42014-3-222013-3-28設(shè)備強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及工藝控制設(shè)計(jì)做出PID 52014-3-222013-4-25車間的平、立面設(shè)計(jì)62014-4-262013-5-16使用HAZOP分析方法進(jìn)行危險(xiǎn)性分析72014-5-172014-6-3完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)89注：（1）表中“實(shí)際完成內(nèi)容”、“檢查人簽名”欄目要求用筆填寫(xiě)，其余各項(xiàng)均要求打印。（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)一式二份，一份學(xué)院系留存，一份發(fā)給學(xué)生，任務(wù)完成后裝訂畢

9、業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）內(nèi)。XXXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告屆：2014 學(xué)院（系）：化學(xué)化工學(xué)院 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 2014 年2 月 24 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目年產(chǎn)100萬(wàn)噸乙烷熱裂解制乙烯乙烯精餾工序初步設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師職稱一、課題的來(lái)源及意義在烯烴生產(chǎn)中，乙烯工業(yè)是石油化工的龍頭工業(yè)，其生產(chǎn)能力也是一個(gè)衡量國(guó)家工業(yè)生產(chǎn)能力的標(biāo)準(zhǔn)。乙烯生產(chǎn)的規(guī)模、成本、生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)整個(gè)石油化工聯(lián)合企業(yè)起到支配作用，因此乙烯裝置成為關(guān)系全局的核心生產(chǎn)裝置。但是乙烯精餾塔是能耗最多的設(shè)備之一，對(duì)乙烯精餾過(guò)程的設(shè)備和操作所作的微小改進(jìn)都可能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此準(zhǔn)確可靠的模擬

10、和設(shè)計(jì)精餾過(guò)程具有重要意義。二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r未來(lái)幾年，中國(guó)將進(jìn)入新一輪乙烯建設(shè)高峰，乙烯裝置等項(xiàng)目相繼投產(chǎn),除此以外，有些石化企業(yè)正在醞釀新建乙烯裝置，現(xiàn)有乙烯裝置也在策劃新一輪乙烯擴(kuò)能,已有數(shù)套乙烯裝置單套能力達(dá)到世界級(jí)規(guī)模。1960年世界乙烯產(chǎn)量為2910kt，1970年為19760kt，1980年達(dá)到34020kt1990年達(dá)到56300kt。20世紀(jì)80年代末、90年代初，由于全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，特別是亞洲發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對(duì)石化產(chǎn)品的需求大大增加，刺激了各國(guó)石油化工裝置的增建和擴(kuò)建。三、研究?jī)?nèi)容1根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)，詳細(xì)查閱資料，掌握國(guó)內(nèi)外乙烯精餾技術(shù)狀況，在充分論證的基礎(chǔ)上，確定乙烯

11、精餾工藝路線和流程；2乙烯精餾工序工藝計(jì)算，包括生產(chǎn)流程的物料能量衡算，乙烯精餾塔的工藝條件和外形尺寸計(jì)算；3進(jìn)行乙烯精餾工段車間的平、立面設(shè)計(jì)，包括車間廠房、設(shè)備平臺(tái)的空間方位；4繪制設(shè)計(jì)圖紙，包括PFD、PID圖 1張，能表達(dá)分樓層設(shè)備布置的車間平面布置圖(1號(hào)圖12張)，車間立面布置圖(1號(hào)圖12張)，主要設(shè)備工藝條件圖；5說(shuō)明在生產(chǎn)過(guò)程中的安全控制體系和控制方法及三廢處理；6使用HAZOP分析方法進(jìn)行危險(xiǎn)性分析；7對(duì)本設(shè)計(jì)評(píng)述和結(jié)論；四、研究方法在順序分離流程中，最后一步分離過(guò)程為乙烯精餾過(guò)程，其目的是將脫乙烷系統(tǒng)中分離出的混合碳二餾分分開(kāi)，得到合格的乙烯產(chǎn)品，并在塔釜得到乙烷產(chǎn)品。本

12、課題的研究方法天津理工大學(xué)教務(wù)處制表是根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，利用軟件將乙烷裂解制乙烯中乙烯精餾的流程進(jìn)行模擬，設(shè)計(jì)出主要設(shè)備的工藝條件和參數(shù)并畫(huà)出設(shè)備條件圖，然后對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行控制、安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)等方面的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，使設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目符合實(shí)際生產(chǎn)的要求，使學(xué)生在正確運(yùn)用四年大學(xué)學(xué)習(xí)的知識(shí)于實(shí)踐以及多種設(shè)計(jì)規(guī)范的使用方面得到較全面的綜合訓(xùn)練。五、研究手段利用Aspen plus軟件進(jìn)行流程模擬，嚴(yán)格遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于設(shè)備的要求，參考現(xiàn)有工程的實(shí)際情況，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)，并使用HAZOP分析方法進(jìn)行危險(xiǎn)性分析，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)遵照GB/T 7715-2003執(zhí)行，表格和部分流股計(jì)算采用M

13、icrosoft Excel。六、研究步驟本設(shè)計(jì)從二月底開(kāi)始，六月初完成定稿，歷時(shí)約16周，其中：2013-11-52014-2-24查閱文獻(xiàn)，做文獻(xiàn)綜述，完成開(kāi)題報(bào)告2014-2-252014-3-11進(jìn)行乙烯精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算2014-3-122014-3-21運(yùn)用ASPEN PLUS ONE 7.2模擬軟件對(duì)乙烯精餾過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算，畫(huà)出PFD圖，2014-3-222014-3-28設(shè)備強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及工藝控制設(shè)計(jì)做出PID 2014-3-222014-4-25車間的平、立面設(shè)計(jì)2014-4-262014-5-16使用HAZOP分析方法進(jìn)行危險(xiǎn)性分析2014-5-172014-6-3完成設(shè)

14、計(jì)說(shuō)明書(shū)七、參考文獻(xiàn)及資料1王漢松何細(xì)藕.乙烯工藝與技術(shù).北京，中國(guó)石化出版社，20002王漢松.乙烯裝置技術(shù)與運(yùn)行.北京，中國(guó)石化出版社，20093錢(qián)伯章朱建芳.國(guó)內(nèi)外乙烯生產(chǎn)與發(fā)展趨勢(shì)J.石化技術(shù)，200714（1）：504陳濱.乙烯工學(xué).北京，化學(xué)工業(yè)出版社，1997指導(dǎo)教師意見(jiàn)簽字：（簽名、日期應(yīng)為手簽）2014年3月5日XXXXX學(xué)教務(wù)處制表年產(chǎn) 100 萬(wàn)噸乙烷熱裂解制乙烯乙烯精餾工序初步設(shè)計(jì)摘要乙烯是世界石油化工工業(yè)最重要的基礎(chǔ)原料之一，約75%的石油化工產(chǎn)品 由乙烯生產(chǎn)，一個(gè)國(guó)家乙烯工業(yè)的水平標(biāo)志了這個(gè)國(guó)家石化工業(yè)的實(shí)力。 本設(shè)計(jì)為乙烷熱裂解制乙烯流程中裂解氣順序分離流程中的最

15、后一步乙烯 精餾過(guò)程，以脫乙烷塔塔頂產(chǎn)品作為乙烯精餾塔進(jìn)料，進(jìn)料以碳二餾分乙烷和 乙烯為主，由側(cè)線采出合格的乙烯產(chǎn)品，并在塔釜得到乙烷產(chǎn)品。 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)詳細(xì)查閱資料，掌握工藝流程; 采用溢 流式篩板塔，然后通過(guò) Aspen Plus 軟件進(jìn)行模擬完成塔的初步設(shè)計(jì)，畫(huà)出 PDF 圖，塔板布置圖，車間布置圖以及工藝流程圖;然后進(jìn)行塔及儲(chǔ)罐的校核;再進(jìn)行 HAZOP 危險(xiǎn)性分析，完成乙烯精餾工序的初步設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：乙烷； 乙烯； 乙烯精餾； 溢流式篩板塔； 側(cè)線The Primary Design of Ethylene Fractionator in Annual Outpu

16、t of 1000000 Tons of Ethylene from Ethane Heat CrackingAbstractEthylene is one of the most important basic materials in the petroleum and chemical industry of the word. About 75% of the petrochemical products are outputted by ethylene. What the industry of ethylene respect the level of the petrochem

17、ical industry in the country. The design which is ethylene distillation is the final circuit of sequential separation of cracking gas. The separation is one step of the circuit that ethylene is produced by cracking of ethane. Using overflow sieve-plate tower, I feed the tower the product which is fr

18、om the top of the ethane distillation tower. Most of the feed is ethylene and ethane. So we can take ethylene distillation as ethylene-ethane distillation. From the lateral line, we can get qualified ethylene product. The ethane product is gained from the bottom of the tower. The first step of the d

19、esign is that look over a lot of data to master the circuit of ethylene distillation. After that, the second step is that we can imitate the tower by Aspen Plus. The size of the tower and can be calculated. So do trays and tubes. Than, the main work is draw the PDF, the arrangement diagram of the tr

20、ay, he arrangement diagram of the plant and the process flow diagram. The third step is that we must check the tower and some storage tanks. The last step of the design is that analyze the risks which may occur in the process of the produce by a way called HAZOP. After all the steps above have been

21、done, we can finish the design.Key words: Ethane; Ethylene; Ethylene distillation; Overflow sieve-plate tower; Lateral line目錄第一章文獻(xiàn)綜述111.1乙烯精餾介紹11乙烯在石油化工工業(yè)的作用和地位11乙烯的性質(zhì)及用途11乙烯市場(chǎng)分析12工藝流程方案的選擇12乙烯精餾塔的節(jié)能措施161.2塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)的選擇16塔設(shè)備的選型16塔型的選擇17塔型選擇一般原則18塔盤(pán)的類型與選擇18第二章工藝計(jì)算202.1 設(shè)計(jì)依據(jù)20進(jìn)料組成20分離純度指標(biāo)及產(chǎn)品質(zhì)量控制20操作參數(shù)212.

22、2精餾塔的模擬計(jì)算222.3 塔板數(shù)及塔高的計(jì)算28塔板數(shù)的確定28塔高的計(jì)算292.4塔工藝條件與物性數(shù)據(jù)的計(jì)算302.5氣液負(fù)荷計(jì)算312.6 塔和塔的主要工藝尺寸計(jì)算32塔徑的計(jì)算32溢流裝置計(jì)算34塔板布置372.7 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算40氣體通過(guò)篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?0霧沫夾帶量計(jì)的驗(yàn)算42漏液的驗(yàn)算43液泛驗(yàn)算432.8塔板負(fù)荷性能圖45霧沫夾帶線45液泛線46液相負(fù)荷上限線47漏液線48液相負(fù)荷下限48塔板負(fù)荷性能圖49操作彈性的計(jì)算552.9 篩板塔的工藝設(shè)計(jì)結(jié)果總表562.10精餾塔附屬設(shè)備的選型與計(jì)算59冷凝器、再沸器設(shè)計(jì)與校核59回流泵的選型60接口徑的計(jì)算612.11

23、精餾塔的校核66第三章自動(dòng)控制73第四章危險(xiǎn)性分析74第五章結(jié)果評(píng)價(jià)785.1 設(shè)計(jì)符號(hào)說(shuō)明78參考文獻(xiàn)81致謝82XXXXXX本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章 文獻(xiàn)綜述1.1 乙烯精餾介紹乙烯在石油化工工業(yè)的作用和地位石油化工業(yè)中大多數(shù)中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品均以烯烴和芳烴為基礎(chǔ)原料，在烯烴生產(chǎn)中，乙烯工業(yè)是石油化工的龍頭工業(yè)，其生產(chǎn)能力也是一個(gè)衡量國(guó)家工業(yè)生產(chǎn)能力的標(biāo)準(zhǔn)。乙烯生產(chǎn)的規(guī)模、成本、生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)整個(gè)石油化工聯(lián)合企業(yè)起到支配作用，因此,乙烯裝置成為關(guān)系全局的核心生產(chǎn)裝置。物理性質(zhì)：通常情況下，乙烯是一種無(wú)色稍有氣味的氣體，密度為1.25g/L，比空氣的密度略小。其外觀與性狀：無(wú)色氣體，略

24、具烴類特有的臭味。少量乙烯具有淡淡的甜味，不溶于水，微溶于乙醇、酮、苯，溶于醚，溶于四氯化碳的有機(jī)溶劑?；瘜W(xué)性質(zhì)：乙烯是現(xiàn)代石油化學(xué)工業(yè)最為重要的基礎(chǔ)原料之一。由于它有活躍的雙鍵結(jié)構(gòu)，因此反應(yīng)能力很強(qiáng)，通過(guò)乙烯的聚合、氧化、鹵化、烷基化、水合、羰基化、齊聚反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)，可以得到一系列極有價(jià)值的乙烯衍生物。乙烯裝置主要裂解產(chǎn)品及副產(chǎn)品的用途見(jiàn)圖1.1。圖1.1 乙烯系列產(chǎn)品Fig. 1.1 Ethyleneseries product乙烯市場(chǎng)分析改革開(kāi)放30年來(lái)，中國(guó)乙烯產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展，產(chǎn)能從1978年的僅49.5萬(wàn)噸/年增加到2009年的1269.9萬(wàn)噸/年。2009年是中國(guó)乙烯克服全球金融危

25、機(jī)，實(shí)現(xiàn)繼續(xù)發(fā)展的一年。這二年中國(guó)乙烯產(chǎn)能突破千萬(wàn)噸大關(guān)，至年底時(shí)已經(jīng)恢復(fù)了危機(jī)前的水平，保證國(guó)內(nèi)供應(yīng)。201010年中國(guó)乙烯工業(yè)繼續(xù)發(fā)展，產(chǎn)能繼續(xù)增加，全年新增乙烯產(chǎn)能257萬(wàn)噸。今后三年，中國(guó)乙烯的發(fā)展將更加注重區(qū)域化和規(guī)模化，更加注重節(jié)能增效，將加快重大項(xiàng)目建設(shè)，加快科技創(chuàng)新，進(jìn)一步提高裝置的國(guó)產(chǎn)化程度和規(guī)模，使乙烯平均規(guī)模提高到60萬(wàn)噸/年。截止至2009年底，我國(guó)乙烯產(chǎn)能為1268.9萬(wàn)噸/年，裝置總規(guī)模比2008年增加273萬(wàn)噸/年，增長(zhǎng)27.4%。目前，我國(guó)共有21家乙烯生產(chǎn)企業(yè)，乙烯生產(chǎn)主要集中在中國(guó)石化和中國(guó)石油兩個(gè)集團(tuán)，兩者合計(jì)產(chǎn)能占全國(guó)總產(chǎn)能的91.2%。中國(guó)石化共擁有1

26、2家乙烯生產(chǎn)企業(yè)，共13套乙烯裝置，2009年乙烯生產(chǎn)能力8094萬(wàn)噸/年，占全國(guó)總產(chǎn)能的63.7%，中國(guó)石油擁有6家乙烯生產(chǎn)企業(yè)，共7套乙烯裝置，2009年乙烯生產(chǎn)能力349.4萬(wàn)噸/年，占全國(guó)總產(chǎn)能的27.5%。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)乙烯的進(jìn)口量非常?。ㄖ饕M(jìn)口的是其下游產(chǎn)品），因此一般以乙烯當(dāng)量消費(fèi)量（當(dāng)量消費(fèi)量=產(chǎn)量+進(jìn)口量出口量+下游產(chǎn)品凈進(jìn)口量折算量）來(lái)評(píng)價(jià)國(guó)內(nèi)乙烯的實(shí)際市場(chǎng)容量。據(jù)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2008年，我國(guó)乙烯產(chǎn)量為1025萬(wàn)噸，乙烯當(dāng)量進(jìn)口量近1000萬(wàn)噸，對(duì)外依存度接近50%，乙烯產(chǎn)量無(wú)法滿足下游市場(chǎng)的需求。2010年我國(guó)乙烯當(dāng)量需求量約2484萬(wàn)噸，產(chǎn)量約1784

27、萬(wàn)噸，供需缺口700萬(wàn)噸。我國(guó)乙烯的市場(chǎng)缺口較大。乙烯的市場(chǎng)前景廣闊。工藝流程方案的選擇制取乙烯的方法：早在30年代就開(kāi)始對(duì)石油烴（碳二以上飽和烷烴）高溫裂解生產(chǎn)烯烴（乙烯、丙烯）的技術(shù)進(jìn)行了研究，并在40年代初建成了管式爐裂解生產(chǎn)烯烴的工業(yè)裝置。經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，石油烷烴經(jīng)管式爐熱裂解生產(chǎn)乙烯的方法至今仍在乙烯生產(chǎn)中占統(tǒng)治地位，其乙烯產(chǎn)量占世界乙烯產(chǎn)量的99%以上。在石油化工發(fā)展的早期，由乙醇脫水制乙烯和焦?fàn)t氣深冷分離回收乙烯，均為乙烯工業(yè)生產(chǎn)的途徑之一。隨著挺累裂解制乙烯生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展以及生產(chǎn)規(guī)模的大型化，乙醇脫水制乙烯的和焦?fàn)t氣回收乙烯在乙烯工業(yè)中的地位已微乎其微。隨著碳一化學(xué)發(fā)展，由

28、合成氣制乙烯或以合成氣經(jīng)甲醇制乙烯的生產(chǎn)路線收到廣泛的重視。近期，已甲烷耦合制乙烯在研究又去的很大進(jìn)展。但是。在郵件相對(duì)穩(wěn)定的情況下，預(yù)計(jì)在詳單時(shí)期內(nèi)，碳一化學(xué)的乙烯生產(chǎn)路線，尚難于烴類裂解相競(jìng)爭(zhēng)。下列為工業(yè)中制取乙烯的方法管式裂解制乙烯在原料通過(guò)裂解爐時(shí)，由外界通入大量的高溫溫過(guò)熱蒸汽和原料進(jìn)行混合，進(jìn)入到裂解爐中，原料由于高溫受熱，長(zhǎng)鏈烯烴斷裂成小分子的烷烴或烯烴，生成乙烯、丙烯等產(chǎn)品。甲醇制烯烴隨著石油的短缺，原油價(jià)格不斷的上漲，以石油為原料的烯烴工業(yè)優(yōu)勢(shì)逐漸下跌，開(kāi)發(fā)新的烯烴技術(shù)已成為各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)，而甲醇制烯烴是以甲醇為原料生產(chǎn)烯烴的新型技術(shù)，生產(chǎn)甲醇的原料有煤炭、石腦油、渣油、天然

29、氣、油田氣和煤層氣等。我國(guó)的煤炭資源豐富，為甲醇制烯烴提供了充足的原料。催化裂解制乙烯通過(guò)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新的裂解爐，滿足高溫、短停留時(shí)間、低烴分壓、高裂解選擇性來(lái)提高乙烯的收率，降低能耗，優(yōu)化控制。生物乙醇制乙烯技術(shù)生物乙烯以大宗可再生生物質(zhì)為原料，通過(guò)為生物發(fā)酵得到乙醇，進(jìn)而在催化劑作用下脫水生成乙烯。發(fā)酵乙醇可由取之不盡的生物質(zhì)資源獲得，低濃度的乙醇更廉價(jià)易得，利用低濃度乙醇脫水制備生物乙烯具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。甲烷制取烯烴甲烷通過(guò)甲烷-氯氣高溫反應(yīng)、氯催化氧化法、熱擴(kuò)散反應(yīng)管法、催化氧化偶和制得乙烯，與傳統(tǒng)工業(yè)相比，由于其開(kāi)辟了新的、提供廉價(jià)原料的乙烯生產(chǎn)路線，可以大幅度降低乙烯生產(chǎn)

30、成本從而獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。其他裂解技術(shù)其他裂解方法，以原油等重質(zhì)油為原料進(jìn)行裂解的技術(shù)占有重要地位，為避免依賴于煉油廠和氣體加工廠提供原料。一些公司開(kāi)發(fā)出直接裂解原油的工藝.2制取乙烯的工藝流程目前世界上乙烯裝置的工藝：魯姆斯（Lummus）公司乙烯技術(shù)、Stone Webster 公司乙烯技術(shù)和林德（Linde）公司乙烯技術(shù)。各公司的工藝各有特點(diǎn)，但總的來(lái)說(shuō)，不同公司有不同的裂解技術(shù)，分離工藝流程主要差別在于精餾分離烴類的順序和脫炔烴的安排，分離工藝有5種:順序分離流程、前脫乙烷前加氫流程、前脫丙烷前加氫流程、前脫乙烷后加氫流程、前脫丙烷后加氫流程。前3種流程應(yīng)用最多，其中順序分離功耗最小

31、，前加氫前脫乙烷流程次之，前加氫前脫丙烷流程功耗較大，因此，國(guó)內(nèi)大部分乙烯裝置都采用順序流程(1)順序分離技術(shù)如圖1.2典型的生產(chǎn)工藝為ABBLummus公司的順序分離低壓脫甲烷技術(shù)。裂解氣首先進(jìn)入急冷系統(tǒng)進(jìn)行快速降溫，同時(shí)分離出重組分燃料油和粗裂解汽油。然后經(jīng)過(guò)裂解氣壓縮機(jī)將裂解氣壓力提高到約3.6 MPa，干燥脫水后進(jìn)人深冷系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)冷箱和脫甲烷塔分離出氫氣和甲烷。脫甲烷塔釜物料含有C2及以上組分，依次進(jìn)入脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔，從塔頂分出C2、C3和C4組分。脫乙烷塔和脫丙烷塔頂?shù)腃2和C3分別經(jīng)C2和C3加氫脫炔后進(jìn)入乙烯塔和丙烯塔，精餾后得到乙烯和丙烯產(chǎn)品。C2加氫系統(tǒng)位于冷箱

32、前及脫甲烷下游，為后加氫。乙烯精餾塔須設(shè)置巴氏精餾段，并需設(shè)置綠油洗滌系統(tǒng)，這些使設(shè)備投資和能耗增多。另外，由于C2加氫系統(tǒng)則需要冷箱分離出的氫氣物料，所以在不能從外部引入氫氣的情況下，生產(chǎn)出合格乙烯產(chǎn)品所需要的時(shí)間長(zhǎng)。由于順序分離技術(shù)中的循環(huán)物料稍多，故不利于系統(tǒng)節(jié)能。圖1.2典型的順序流程深冷分離裝置The order of the typical process cryogenic separation device(2)前脫丙烷前加氫技術(shù)如圖1.3典型工藝為StoneWebster公司的前脫丙烷前加氫技術(shù)。該技術(shù)是在進(jìn)行脫甲烷之前先將C3及輕組分與C4及重組分進(jìn)行分離，并將分離出的C3

33、及輕組分進(jìn)行C2加氫反應(yīng)，然后送入到深冷系統(tǒng)。前加氫技術(shù)聚有很多優(yōu)勢(shì)：(a)前加氫產(chǎn)生的綠油量甚微，無(wú)需進(jìn)行綠油洗滌系統(tǒng)；(b)由于C2加氫位于脫甲烷塔上游，從脫乙烷塔釜進(jìn)人乙烯塔的C2餾分中不含氫氣和甲烷輕組分，乙烯塔可采用開(kāi)式熱泵技術(shù)以降低能耗；(c)由于C2加氫進(jìn)料中富含氫氣，因而不需要冷箱分離出的氫氣，所以，在裝置開(kāi)車時(shí)，能很快生產(chǎn)出合格的乙烯產(chǎn)品，能縮短開(kāi)車時(shí)間；(d)由于在進(jìn)行C2加氫時(shí)也對(duì)50%以上的MAPD加氫，可以減少下游的C3加氫系統(tǒng)負(fù)荷；(e)乙烯塔中不需要巴氏精餾段，也沒(méi)有不凝氣返回。前脫丙烷前加氫技術(shù)中只有丙烯塔頂不凝氣循環(huán)。圖1.3典型的前脫丙烷深冷分離裝置Typi

34、cal before depropanization cryogenic separation device(3)前脫乙烷前加氫技術(shù)如圖1.4典型工藝為L(zhǎng)inde公司的前脫乙烷前加氫技術(shù)。從裂解爐來(lái)的裂解氣經(jīng)急冷、壓縮后預(yù)冷，首先進(jìn)入脫乙烷塔系統(tǒng)，把比C2輕的組分和比C3重的組分分開(kāi)。C2及輕組分先進(jìn)行C2加氫，然后進(jìn)入冷箱和脫甲烷系統(tǒng)。脫甲烷塔釜液只含C2，直接進(jìn)入乙烯塔。脫乙烷塔塔釜物料進(jìn)入脫丙烷塔，脫丙烷塔頂?shù)腃3進(jìn)行C3加氫后進(jìn)入丙烯塔。該技術(shù)也采用前C2加氫， 所以具有與前脫丙烷前加氫類似的優(yōu)點(diǎn)。圖1.4 典型的前脫乙烷深冷分離裝置Before the typical ethane

35、cryogenic separation device通過(guò)對(duì)以上幾種工藝的介紹，比較每種工藝的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，根據(jù)國(guó)家的資源及需求選取符合我國(guó)國(guó)情的最優(yōu)的工藝方法。塔的節(jié)能措施乙烯精餾塔是乙烯生產(chǎn)過(guò)程重要的生產(chǎn)單元之一，其操作狀況直接關(guān)系到乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。在乙烯精餾塔中，進(jìn)料組分有20多種，其傳熱與傳質(zhì)過(guò)程較為復(fù)雜，并且要求得到的產(chǎn)品純度不能低于99.95%，所以，對(duì)乙烯精餾塔而言，研究其節(jié)能工藝對(duì)整個(gè)工藝的能耗具有重要意義。1. 采用熱泵精餾技術(shù)常規(guī)精餾塔需從塔頂冷凝器取出熱量,從塔釜再沸器加入熱量,其消耗的能量為精餾塔的主要操作費(fèi)用。熱泵利用機(jī)械能或電能將低溫位熱能提高到高溫位熱能,在精

36、餾中將塔頂氣相加壓冷凝后作為塔底再沸器的熱源,特別是在乙烯裝置乙烯精餾中運(yùn)用熱泵,將乙烯冷劑的循環(huán)和乙烯精餾結(jié)合為一體,利用乙烯冰機(jī)將開(kāi)式熱泵用在乙烯精餾中,可節(jié)約能耗,降低生產(chǎn)成本。2. 采用中間再沸器利用多股進(jìn)料作用原理，在乙烯精餾塔提餾段部分加一個(gè)再沸器，代替一部分由塔底再沸器加熱的熱量，回收較大的能量，從而提高了塔的熱力學(xué)效率，同時(shí)降低了塔的能量的消耗。3. 采用側(cè)線采出乙烯精餾塔中組分多達(dá)20余種，采用側(cè)線出料的方法，可以減少設(shè)備的投資和縮短流程。4. 回流比最優(yōu)化蒸餾過(guò)程所需熱能一般與回流比有關(guān)，最小熱能取決于最小回流比2。在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)達(dá)到分離度的前提下才能確定最佳回流比。1.

37、2塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)的選擇塔設(shè)備的選型在化工、石油化工及煉油中，由于煉油工藝和化工生產(chǎn)工藝過(guò)程的不同，以及操作條件的不同，塔設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式和材料也不同。塔設(shè)備的工藝性能，對(duì)整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及“三廢”處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面，都用重大的影響。在石油煉廠和化工生產(chǎn)裝置中，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備費(fèi)用的25.93%。塔設(shè)備所耗用的鋼材料重量在各類工藝設(shè)備中所占的比例也較多，例如在年產(chǎn)250萬(wàn)噸常壓減壓煉油裝置中耗用的鋼材重量占62.4%，在年產(chǎn)60-120萬(wàn)噸催化裂化裝置中占48.9%。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，對(duì)石油、化工等工業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。塔型的選擇塔主

38、要有板式塔和填料塔兩種，它們都可以用作蒸餾和吸收等氣液傳質(zhì)過(guò)程，但兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)具體情況選擇。a板式塔。塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤(pán)，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件；屬逐級(jí)（板）接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備；氣體自塔底向上以鼓泡或噴射的形式穿過(guò)塔板上的液層，使氣液相密切接觸而進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱；兩相的組分濃度呈階梯式變化。b填料塔。塔內(nèi)裝有一定高度的填料，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件；屬微分接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備；液體在填料表面呈膜狀自上而下流動(dòng)；氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作逆流流動(dòng)，并進(jìn)行氣液兩相的傳質(zhì)和傳熱；兩相的組分濃度或溫度沿塔高連續(xù)變化。填料塔與板式塔之間的比較如表1.1表1.1 填料塔與板式塔的比較Ta

39、ble 1.1Sieve plate and packing column comparison 塔型項(xiàng)目填料塔板式塔壓降小尺寸填料，壓降較大，大尺寸及規(guī)整填料，壓降較小。較大空塔氣速(生產(chǎn)能力)小尺寸填料氣速較小，大尺寸及規(guī)整填料氣速較大。較大塔效率傳統(tǒng)填料，效率較低，新型亂堆及規(guī)整填料效率較高。較穩(wěn)定、效率較高液-氣比對(duì)液體量有一定要求。適用范圍較大持液量較小較大安裝、檢修較難較容易材質(zhì)金屬及非金屬材料均可一般用金屬材料造價(jià)新型填料，投資較大大直徑時(shí)造價(jià)較低選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備性能及塔的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)、維修等。（1）下列情況優(yōu)先選用填料塔：a.在分離程度要求高

40、的情況下，因某些新型填料具有很高的傳質(zhì)效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；b.對(duì)于熱敏性物料的蒸餾分離，因新型填料的持液量較小，壓降小，故可優(yōu)先選擇真空操作下的填料塔；c.具有腐蝕性的物料，可選用填料塔。因?yàn)樘盍纤刹捎梅墙饘俨牧希缣沾?、塑料等；d.容易發(fā)泡的物料，宜選用填料塔。（2）下列情況優(yōu)先選用板式塔：a.塔內(nèi)液體滯液量較大，操作負(fù)荷變化范圍較寬，對(duì)進(jìn)料濃度變化要求不敏感，操作易于穩(wěn)定；b.液相負(fù)荷較??；c.含固體顆粒，容易結(jié)垢，有結(jié)晶的物料，因?yàn)榘迨剿蛇x用液流通道較大的塔板，堵塞的危險(xiǎn)較小；d.在操作過(guò)程中伴隨有放熱或需要加熱的物料，需要在塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)部換熱組件，如加熱盤(pán)管，需要多

41、個(gè)進(jìn)料口或多個(gè)側(cè)線出料口。這是因?yàn)橐环矫姘迨剿慕Y(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)，此外，塔板上有較多的滯液以便與加熱或冷卻管進(jìn)行有效地傳熱；e.在較高壓力下操作的蒸餾塔仍多采用板式塔。綜合考慮，本項(xiàng)目采用板式塔。塔盤(pán)的類型與選擇（1）板式塔塔板種類：根據(jù)塔板上氣、液兩相的相對(duì)流動(dòng)狀態(tài)，板式塔分為穿流式和溢流式。目前板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不穩(wěn)定，很少使用。（2）各種塔盤(pán)性能比較：工業(yè)上需分離的物料及其操作條件多種多樣，為了適應(yīng)各種不同的操作要求，迄今已開(kāi)發(fā)和使用的塔板類型繁多。這些塔板各有各的特點(diǎn)和使用體系，現(xiàn)將幾種主要塔板的性能比較列表1.2：表1.2 幾種主要塔板的性能比較Table 1.2

42、Several main plate performance comparison塔盤(pán)類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場(chǎng)合泡罩板較成熟、操作穩(wěn)定結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、塔板阻力大、處理能力小特別容易堵塞的物系浮閥板效率高、操作范圍寬浮閥易脫落分離要求高、負(fù)荷變化大篩板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、塔板效率高易堵塞、操作彈性較小分離要求高、塔板數(shù)較多舌型板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、塔板阻力小操作彈性窄、效率低分離要求較低的閃蒸塔浮動(dòng)噴射板壓降小、處理量大浮板易脫落、效率較低分離要求較低的減壓塔下表給出了幾種主要塔板性能的量化比較如表1.3表1.3 幾種主要塔板性能的量化比較Table 1.3Several kinds of main plate

43、 performance quantitative comparison塔盤(pán)類型塔板效率處理能力操作彈性壓降結(jié)構(gòu)成本泡罩板1.01.051復(fù)雜1篩板1.21.41.430.5簡(jiǎn)單0.40.5浮閥板1.21.31.590.6一般0.70.9舌型板1.11.21.530.8簡(jiǎn)單0.50.6從以上各表可以看出：浮閥塔在蒸汽負(fù)荷、操作彈性、效率和價(jià)格等方面篩板塔較為優(yōu)越，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，初步選擇篩板塔。第二章 工藝計(jì)算2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)2.1.1進(jìn)料組成進(jìn)料組成如表2.1表2.1 進(jìn)料組成Table 2.1 Feed composition進(jìn)料組分摩爾分率甲烷0.0009乙烷0.1971乙烯0.80

44、17丙烯0.00022.1.2.分離純度指標(biāo)及產(chǎn)品質(zhì)量控制本設(shè)計(jì)中乙烯產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)遵照GB/T 7715-2003執(zhí)行，具體指標(biāo)列于下表表2.2 乙烯 GB/T 7715-2003Table 2.2 Ethylene GB/T 7715-2003組分單位規(guī)格乙烯%（體積分?jǐn)?shù)）99.95(min)甲烷+乙烷（mL/m3）500(max)C3和C3以上（mL/m3）20(max)乙炔（mL/m3）5(max)氧*（mL/m3）2(max)一氧化碳（mL/m3）2(max)二氧化碳（mL/m3）5(max)氫（mL/m3）5(max)硫(mg/kg)1(max)水（mL/m3）5(max)甲醇(mg

45、/kg)10(max)注：*該項(xiàng)目按用戶要求，需要時(shí)測(cè)定乙烯精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量控指標(biāo)如表2.3表2.3 產(chǎn)品控制指標(biāo)Table 2.3 Product control indicators項(xiàng)目產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo)甲烷0.02mol%乙烷0.03mol%乙烯99.95mol%塔蒂產(chǎn)品乙烯含量0.45mol%2.1.3.操作參數(shù)本次設(shè)計(jì)操作參數(shù)表2.4所示表2.4 乙烯精餾塔主要操作參數(shù)Table 2.1 The main operating parameters of the ethylene distillation column參數(shù)名稱單位設(shè)計(jì)值進(jìn)料量kg/h123914進(jìn)料溫度-24進(jìn)料壓力Mp

46、ag1.874塔釜量kg/h7867側(cè)線采出液體量kg/h59176側(cè)線采出產(chǎn)品量kg/h563712.2精餾塔的模擬計(jì)算化工流程模擬軟件Aspen Plus是為解決化工領(lǐng)域中的研究開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、技術(shù)改造、過(guò)程優(yōu)化等而被開(kāi)發(fā)的一種應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算的軟件，從而簡(jiǎn)化了人們計(jì)算的復(fù)雜性，大大縮短了設(shè)計(jì)的時(shí)間，從而提高設(shè)計(jì)效率。本次設(shè)計(jì)采用Aspen One V7.2 對(duì)精餾塔的模擬計(jì)算，得出需要的計(jì)算結(jié)果。根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)，選擇合適的塔進(jìn)行模擬過(guò)程，通過(guò)對(duì)精餾塔的每塊塔板組成的分析，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)給出的相關(guān)參數(shù)，調(diào)節(jié)回流量、理論板數(shù)及進(jìn)料位置，使模擬達(dá)到收斂，從而得到理論塔板數(shù)及相關(guān)的物性參數(shù)及條件，最終

47、達(dá)到產(chǎn)品符合分離要求的目的。具體模擬過(guò)程如下：1.打開(kāi)Aspen Plu1s User Interface，定義計(jì)算的單位及報(bào)告需要顯示的結(jié)果的格式，選擇Columns中的RadFrac模塊，畫(huà)出精餾塔，選擇Material STREAM連接物流，得到流程模擬簡(jiǎn)圖，如圖2.1所示。圖2.1 模擬過(guò)程12.輸入物料組分，選擇計(jì)算所需的物性方法為PR方程，如圖2.2所示圖2.2 模擬過(guò)程2Fig.2.2 Simulation process 23.根據(jù)表2.2輸入進(jìn)料物流的操作參數(shù)，如圖2.3所示。圖2.3 模擬過(guò)程3Fig.2.1 Simulation process 34.輸入理論板數(shù)，選擇塔

48、頂冷凝器為部分冷凝器（不凝氣），塔釜為釜式再沸器，根據(jù)表2.2輸入回流量及塔釜液體流量，如圖2.4所示。圖2.4 模擬過(guò)程4Fig.2.4 Simulation process 45.根據(jù)表2.2輸入塔頂壓強(qiáng)及單板壓降，如圖2.5所示。圖2.5 模擬過(guò)程5Fig.2.5 Simulation process 56.至此數(shù)據(jù)輸入完畢，運(yùn)行，查看結(jié)果。由于本次設(shè)計(jì)為乙烯精餾塔的計(jì)算，其中共有兩條側(cè)線采出，對(duì)分離的產(chǎn)品純度要求較高，造成模擬計(jì)算不易收斂，通過(guò)對(duì)進(jìn)料組成、進(jìn)料位置、回流量、側(cè)線采出的純度及進(jìn)料位置的分析，得出產(chǎn)品的回流量和采出量對(duì)乙烯的純度有較大的影響，利用軟件中的設(shè)計(jì)規(guī)定及重要參數(shù)的

49、調(diào)節(jié)，滿足了本次設(shè)計(jì)的要求，得到相關(guān)的數(shù)據(jù)。則結(jié)果如圖2.7所示。圖2.6 模擬過(guò)程6Fig.2.6 Simulation process 6模擬所得產(chǎn)品組成如表2.5表2.5 模擬產(chǎn)品組成Table 2.5 The composition of the product in the simulationCH4C2H6C2H4C3H6側(cè)線采出乙烯產(chǎn)品中各組分含量mol%0.00010.00030.99950.0004塔釜產(chǎn)品中各組分含量mol%0.00010.99230.00040.0041由表2.5可知，模擬產(chǎn)品組成符合產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo)。由Aspen Plus V7.2 模擬結(jié)果得到流體力學(xué)

50、數(shù)據(jù)如表2.6對(duì)軟件中所得的結(jié)果進(jìn)行整理得到本次設(shè)計(jì)中所需要的流體力學(xué)參數(shù)如表2.6表2.6流體力學(xué)模擬結(jié)果表Table2.6Fluid mechanics simulation results塔板序號(hào)2786162646599氣體體積流量Vh(m3/h)7000.6447235.。6627234.3887148.6833777.3993775.2093773.1253764.765液相體積流量Lh(m3/h)560.0067601.587601.7474.045747.168474.295474.342256.626操作壓強(qiáng)P（MPag）1.83151.8341.83451.86131.86

51、181.86281.86331.8805操作溫度t()-38.4004-30.1295-30.1137-25.4722-25.3803-25.0026-25.5776-7.6643分子量M(kg/kmol)27.47428.052428.052928.544528.553328.592728.63830.0807液相密度L(kg/m3)447.739440.933440.906437.277437.193436.881436.54418.004氣相密度(kg/m3)35.88636.72736.73836.9537.12837.12537.10837.503液體表面張力(mN/m)8.3705

52、7.64537.64397.41417.40947.39277.37346.0025液體粘度(cP)0.0092000930.00930.06680.06680.06690.0670.06442.3 塔板數(shù)及塔高的計(jì)算圖2.7 流程模擬圖Fig. 2.7 Process simulation根據(jù)圖2.7流程模擬流程計(jì)算模擬結(jié)果可以得出精餾塔理論塔板數(shù)為100塊板（包括塔頂冷凝器為第1塊理論板，塔底再沸器為第100塊理論板），故精餾塔內(nèi)理論塔板數(shù)為98塊。1代表進(jìn)料，進(jìn)料板為第62塊理論板；2 代表塔頂出料，為通過(guò)塔頂部分冷凝器后的不凝氣，主要成分是甲烷；3 代表塔釜出料，主要成分是乙烷，丙烷等重組分；4 代表側(cè)線產(chǎn)品采出，采出乙烯產(chǎn)品，采出的位置為第8塊理論板；5 代表側(cè)線采出液體，采出的位置為第65塊理論板?？梢詫⒁蚁┚s塔分為四段：塔頂?shù)絺?cè)線采出乙烯產(chǎn)品為第一段，其中理論塔板數(shù)為7塊；側(cè)線采出乙烯產(chǎn)品到進(jìn)料為第二段，其中理論塔板數(shù)為54塊；進(jìn)料到側(cè)線采出液體物料為第三段，其中理論塔板數(shù)為3塊；側(cè)線采出液體物料到塔釜為第四段，其中理論塔板數(shù)為35塊。實(shí)際塔板數(shù)可由下式計(jì)算得出NP=NTET式中：ET總板效率，根據(jù)化工流程模擬實(shí)訓(xùn)-Aspen Plus教程(孫蘭義)查得，乙烯精餾塔總板效率一