開題報告-----年產(chǎn)13.8萬噸乙烯裝置分離工段乙烯精餾工序工藝設(shè)計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　　開題報告</b></p><p>　　題 目：年產(chǎn)13.8萬噸乙烯裝置分離工段乙烯精餾工序工藝設(shè)計</p><p>　　院 系：化學(xué)工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)：化學(xué)工程與工藝</p>

2、<p>　　班 級：化工0703班</p><p><b>　　學(xué)生姓名：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p>　　論文提交日期： 年 月 日</p><p>　　論文答辯日期： 年 月 日</p>&

3、lt;p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　第一章文獻(xiàn)綜述2</b></p><p>　　1.1乙烯在國內(nèi)外的生產(chǎn)狀況2</p><p>　　1.1.1國外狀況2</p><p&

4、gt;　　1.1.2國內(nèi)狀況4</p><p>　　第二章 主要研究內(nèi)容6</p><p>　　2.1乙烯原料的來源6</p><p>　　2.1.1天然氣6</p><p>　　2.1.2煉廠氣6</p><p>　　2.2乙烯的生產(chǎn)工藝6</p><p>　　2..3乙烯的分離技

5、術(shù)6</p><p>　　2.4乙烯的生產(chǎn)方法及工藝7</p><p><b>　　2.5工藝流程7</b></p><p>　　2.6乙烯精餾塔的工藝計算7</p><p>　　2.6.1物料衡算7</p><p>　　2.6.2熱量衡算8</p><p>　

6、　2.6.3乙烯精餾塔的塔型與塔板的選擇及塔計算8</p><p><b>　　實驗進(jìn)度安排9</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)10</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　乙烯是石油化工最基礎(chǔ)原料，是生產(chǎn)各種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品的

7、基礎(chǔ)。由于乙烯裝置是石油化工生產(chǎn)的有機(jī)原料的基礎(chǔ)，是石油化學(xué)工業(yè)的龍頭，所以它的生產(chǎn)規(guī)模，產(chǎn)量和技術(shù)標(biāo)志著一個國家的石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，低級烯烴的需求呈逐年增加的的趨勢。面對新的形勢，乙烯生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該依靠技術(shù)創(chuàng)新，努力提高裝置技術(shù)水平，以增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力。</p><p>　　今年來，世界乙烯裝置規(guī)模大型化趨勢愈加明顯。2010年5月，全球最大的乙烷裂解裝置在卡塔爾建成，該裝置的設(shè)計乙烯產(chǎn)

8、能為130萬噸/年。隨著裂解爐生產(chǎn)能力的提高，不但單位乙烯生產(chǎn)能力的投資下降，而且操作成本和維修成本也相應(yīng)減少，從而降低了單位乙烯的生產(chǎn)成本。</p><p>　　我國乙烯裝置普遍規(guī)模較小，其平均能耗、物耗也相應(yīng)較高。對裝置規(guī)模小、缺乏市場競爭力的小型乙烯裝置，專家建議可借鑒大型乙烯裝置改造的經(jīng)驗，進(jìn)行擴(kuò)能改造，形成中型乙烯裝置以有效地提高現(xiàn)有裝置競爭力。同時由于我國原油中輕質(zhì)油含量普遍偏低，直餾石腦油和輕柴油一

9、般只占原油的30%左右，因此，在我國發(fā)展重質(zhì)油裂解技術(shù)研究具有極其重大的現(xiàn)實意義。</p><p>　　隨著中國乙烯工業(yè)的發(fā)展，供需平衡關(guān)系將逐步得到改善，市場競爭則更加激烈。面對以市場國際化、資源國際化、技術(shù)與人才國際化、資本國際化為主要特征的經(jīng)濟(jì)全球化大趨勢，市場占有率主要取決于產(chǎn)品品種、質(zhì)量和成本。因此，每個乙烯廠應(yīng)有各自的特色，形成自身的強(qiáng)勢，如果只是簡單地重復(fù)建設(shè)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雷同，則難以形成競爭優(yōu)勢。 　

10、　中國乙烯存在巨大的市場缺口和消費(fèi)增長空間，國產(chǎn)乙烯的市場占有率一直較低。為緩解國內(nèi)乙烯供應(yīng)緊張，滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，雖然中國石油、中國石化和中海油加快實施乙烯擴(kuò)能計劃，但預(yù)計到2010年中國乙烯當(dāng)量消費(fèi)供需缺口將達(dá)1119萬噸。從整體情況看，中國乙烯工業(yè)還有較大的發(fā)展空間。</p><p><b>　　第一章文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　1.1乙烯在國內(nèi)外

11、的生產(chǎn)狀況</p><p><b>　　1.1.1國外狀況</b></p><p>　　半個世紀(jì)以來，石油化學(xué)工業(yè)一直以高于國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的增長速度發(fā)展，許多國家還把它列為國家工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。1960年世界乙烯產(chǎn)量為2910kt，1970年為19760kt，1980年達(dá)到34020kt．1990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，

12、特別是亞洲發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對石化產(chǎn)品的需求大大增加，刺激了各國石油化工裝置的增建和擴(kuò)建。從1990年以來，一批新建和擴(kuò)建的乙烯裝置陸續(xù)投產(chǎn)，世界乙烯生產(chǎn)能力和產(chǎn)量均有較大的增長，到1992年世界乙烯生產(chǎn)能力已超過70000kt，1997年接近87000kt，產(chǎn)量達(dá)到78500kt。2006年，世界乙烯生產(chǎn)能力已達(dá)到126000kt。近年來全球乙烯需求量和生產(chǎn)能力見表1-1。</p><p>　　表1-1

13、 全球乙烯需求量和生產(chǎn)能力 kt</p><p>　　由表1-1可見從2003年起乙烯需求穩(wěn)步上漲：同時，自2003年以來世界乙烯產(chǎn)能緩慢，導(dǎo)致世界供應(yīng)乙烯緊張，乙烯裝置的開工率不斷提高，2006年世界乙烯裝置平均開工率達(dá)92%。</p><p>　　自2006年起，世界乙烯產(chǎn)能又開始新一輪擴(kuò)張。預(yù)計2006~ 2011年世界乙烯產(chǎn)能將增加39430kt/a，年均增速為5.9%；同期乙烯

14、需求年均增速為4. 7%。到201 1年世界乙烯產(chǎn)能將達(dá)158950kt/a（見表l-2）。其中，中東產(chǎn)能將增長17510kt/a，占世界乙烯產(chǎn)能總增量的44. 4%，年均增幅高達(dá)19.8%；亞洲產(chǎn)能將增長17920kt/a．占45. 5%，年均增幅為8. 7%；而美洲和歐洲乙烯能力增長幅度則相對有限。</p><p>　　表1 -2 2006—2011年世界乙烯生產(chǎn)能力增長情況 kt/a</p>

15、;<p>　　石油化工受世界經(jīng)濟(jì)全球化影響，各地區(qū)生產(chǎn)能力比例變化明顯，美國、西歐、日本支配世界石化工業(yè)的格局已不復(fù)存在。從最近幾年的總體情況看，歐洲和北美的乙烯產(chǎn)能所占比重有所下降，而亞洲、中東及拉丁美洲所占比重逐步上升。世界乙烯生產(chǎn)已形成北美、西歐、亞太三足鼎立的局面，發(fā)展重點(diǎn)向亞太和中東地區(qū)轉(zhuǎn)移。2001年北美、亞洲和西歐占世界產(chǎn)能的比重分別為32.3%、25. 8%和21. 6%，2006年則分別為29.2%、28

16、. 9%和20.1%；中東作為世界第四大乙烯產(chǎn)區(qū)，占世界產(chǎn)能的比重從2001年的8.2%增長到2006年的10%。</p><p>　　目前，美國是世界最大的乙烯生產(chǎn)國，2006年乙烯生產(chǎn)能力為28773kt/a，占世界的23. 4%。中國2006年的乙烯生產(chǎn)能力為9840kt/a，已躍居世界第二位，排名僅次于美國，占世界總產(chǎn)能的8. 2%。2006年世界十大乙烯生產(chǎn)國的產(chǎn)能總計80316kt/a，占世界的67.

17、 5%。</p><p>　　2006年世界十大乙烯生產(chǎn)商的產(chǎn)能總計為55056kt/a，占世界總產(chǎn)能的46. 1%。陶氏化學(xué)、埃克森美孚和沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司分別位居前三位。中國石化集團(tuán)公司以5495 kt/a的乙烯產(chǎn)能居世界第五位 。</p><p><b>　　1.1.2國內(nèi)狀況</b></p><p>　　截至2007年底，我國大陸共擁有1

18、9家乙烯生產(chǎn)企業(yè)，22套乙烯裝置，乙烯生產(chǎn)能力接近lOOOOkt/a，達(dá)到9885 kt/a；全國乙烯產(chǎn)量首次突破了千萬噸大關(guān)，約為10280kt，已超越日本，僅次于美國，穩(wěn)居世界第二。平均單套乙烯裝置能力也達(dá)到454kt/a，已有數(shù)套乙烯裝置單套能力達(dá)到世界級規(guī)模，如中國石化茂名石化公司、上海賽科、上海石化公司、齊魯石化公司、燕山石化公司、揚(yáng)子石化公司和揚(yáng)子巴斯夫乙烯單套裝置規(guī)模分別為lOOOkt/a、900kt/a、845 kt/a

19、、800kt/a、710kt/a、650kt/a和600kt/a，中國石油吉林石化公司、蘭州石化公司、大慶石化公司乙烯單套裝置規(guī)模分別為700kt/a、700kt/a、600kt/a。其中，中國石化擁有11家乙烯生產(chǎn)企業(yè)（含賽科、揚(yáng)巴），共12套乙烯裝置，總的乙烯生產(chǎn)能力為6295 kt/a（當(dāng)年沒有新增產(chǎn)能），占全國乙烯生產(chǎn)能力9985 kt/a（全國乙烯行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)）的63%。中國石油擁有6家乙烯生產(chǎn)企業(yè)，共8套乙烯裝置，總的乙

20、烯生產(chǎn)能力為2710kt/a（2007年遼陽石化完成擴(kuò)能改造，使其年產(chǎn)能從120kt/</p><p>　　2003年至2008年我國各乙烯企業(yè)的乙烯產(chǎn)量見表1-3。我國僅用4年時間就使乙烯產(chǎn)量從2003年的6118 kt猛增至2007年破千萬噸大關(guān)，為10278kt。2003。2007年4年間，我國乙烯產(chǎn)量的年均增長率達(dá)到13.8%。</p><p>　　表1-3 2003年至2008

21、年我國各乙烯企業(yè)全年的乙烯產(chǎn)量國 kt</p><p>　　未來幾年，中國將進(jìn)入新一輪乙烯建設(shè)高峰，新疆獨(dú)山子石化公司lOOOkt/a乙烯裝置、撫順石化公司800kt/a乙烯裝置、福建煉化800kt/a乙烯裝置、天津石化lOOOkt/a乙烯裝置、鎮(zhèn)海石化lOOOkt/a乙烯裝置、四川彭州800kt/a乙烯裝置、武漢800kt/a乙烯裝置、華錦化工公司450kt/a乙烯裝置等項目將相繼投產(chǎn)。除此以外，有些石化企

22、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。如果這些項目在2015年前全部建成，屆時中國乙烯能力將超過20000kt/a。</p><p>　　第二章 主要研究內(nèi)容</p><p>　　2.1乙烯原料的來源</p><p>　　裂解原料的來源主要有兩個方面，一是天然氣加工廠的輕烴，如乙烷、丙烷、丁烷、天然汽油等；二是煉油廠的加工產(chǎn)晶，如煉廠氣、汽油、

23、煤油、柴油、重油、渣油等，以及煉油廠二次加工油，如焦化加氫油、加氫裂化油等。</p><p><b>　　2.1.1天然氣</b></p><p>　　蘊(yùn)藏在地層內(nèi)的可燃像氣體稱為天然氣，它的組成主要是甲烷，還含有乙烷、丙烷等低相對分子質(zhì)量烷烴，和少量N2、H2、S2等非烴類車成分。</p><p>　　天然氣分干氣和濕氣兩種，干氣的主要成分是

24、甲烷，含甲烷在90%以上。濕氣含90%以下的甲烷，其余成分是乙烷、丙烷和丁烷等烷烴，之所以稱為濕天然氣，是因為C2～C5這部分可以經(jīng)壓縮冷卻得到液態(tài)的凝縮汽油。</p><p><b>　　2.1.2煉廠氣</b></p><p>　　煉廠氣是煉廠在石油加工過程中所得到的氣體的總稱，主要包括催化裂化氣、加氫裂化氣、焦化氣、重整氣。這些氣體經(jīng)汽油吸收后可得干氣、氣態(tài)烴、

25、液態(tài)烴，氣態(tài)烴主要含有氫、甲烷、碳二等難凝氣體，液態(tài)烴主要是碳三、碳四餾分。</p><p>　　本設(shè)計采用的乙烯原料主要有石腦油、拔頭油、Cl、C4等。</p><p>　　2.2乙烯的生產(chǎn)工藝</p><p>　　1蓄熱爐裂解2流動床裂解3流動床部分氧化裂解4高溫水蒸汽裂解5管式爐裂解6加氫熱裂解7催化裂解法</p><p>　　2..3

26、乙烯的分離技術(shù)</p><p>　　1順序分離技術(shù)2前脫丙烷前加氫技術(shù)3前脫乙烷前加氫技術(shù)4漸進(jìn)分離技術(shù)5低投資分離技術(shù)6油吸分離技術(shù)</p><p>　　2.4乙烯的生產(chǎn)方法及工藝</p><p>　　由石油分離生產(chǎn) 乙烯是由石油化工裂解而成。在這個過程中，氣態(tài)或輕液態(tài)烴是加熱到750-950 ℃ ，誘使許多自由基反應(yīng)，然后立即淬火凍結(jié)的反應(yīng)。這個過程中，把大型

27、碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)換到較小型的碳?xì)浠衔?，并反?yīng)出不飽和烴。 由煤合成方法 煤合成烯烴（MTO）：煤基制烯烴技術(shù)，它是C1化工新工藝， 是指以煤氣化的合成氣合成的甲醇為原料，借助類似催化裂化裝置的流化床反應(yīng)形式，生產(chǎn)低碳烯烴的化工技術(shù)。</p><p>　　本設(shè)以撫順乙烯化工有限責(zé)任公司為藍(lán)本，主要工藝過程為裂解，分離（1脫硫2乙炔加氫3甲基乙炔及丙二烯的脫除4一氧化碳的脫除）</p><p>

28、<b>　　2.5工藝流程</b></p><p>　　圖一 乙烯生產(chǎn)工藝流程</p><p>　　2.6乙烯精餾塔的工藝計算</p><p><b>　　2.6.1物料衡算</b></p><p>　　通過計算條件可以橫算出石腦油、丙烷、丙烯、C4餾分及輕汽油的產(chǎn)量，從而得到乙烯精餾塔的進(jìn)料組成，

29、再運(yùn)用亨斯特別法，物料平衡方程得到物料衡算結(jié)果。</p><p><b>　　2.6.2熱量衡算</b></p><p>　　運(yùn)用恩德伍德方程試差，得到最小回流比，并計算出各個物流的焓值，從而得到冷凝器熱負(fù)荷、再沸器熱負(fù)荷、冷劑流量、熱劑流量。</p><p>　　2.6.3乙烯精餾塔的塔型與塔板的選擇及塔計算</p><p

30、>　　根據(jù)條件乙烯精餾塔應(yīng)選用浮閥塔，浮閥塔具有生產(chǎn)能力大、操作彈性大、塔板效率高、氣體壓力及液面落差小、造價低等特特點(diǎn)。</p><p>　　由Fensk方程可以計算出全塔最小理論塔板數(shù)，再查Gilliland圖確定出理論塔板數(shù)再由NP=NT/ET得到全塔實際塔板數(shù)，再根據(jù)各個組分的物性參數(shù)計算出塔徑、板間距、堰長，堰高。由物料數(shù)據(jù)計算選取附屬設(shè)備。</p><p><b&g

31、t;　　實驗進(jìn)度安排</b></p><p><b>　　第一周——第二周</b></p><p>　　查閱資料，編寫開題報告，擬訂設(shè)計方案。第三周</p><p>　　方案設(shè)計，比較擬訂的各種方案，確定最終的設(shè)計方案。設(shè)計方案包括工藝方案、結(jié)構(gòu)方案、強(qiáng)度方案。第四周——第六周</p><p>　　設(shè)計計

32、算，根據(jù)設(shè)計方案，確定主要部件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸，翻譯外文資料。第七周——第九周利用計算機(jī)繪圖；設(shè)計內(nèi)容、外文資料譯文的計算機(jī)錄入。第十周設(shè)計內(nèi)容、外文資料譯文排版、打印、裝訂；設(shè)計圖的計算機(jī)輸出；整理畢業(yè)設(shè)計資料，準(zhǔn)備答辯。第十一周——第十二周畢業(yè)設(shè)計答辯；整理畢業(yè)設(shè)計資料。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王漢松