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年产60万吨丙烯项目丙烷脱氢工段工艺设计

www.bysj580.com / 2017-05-09
年产60万吨丙烯项目丙烷脱氢工段工艺设计
课题来源
丙烯(propylene,CH2=CHCH3)是一种重要的石油化工中间体,主要用来制造聚丙烯、丙酮、丁醇、辛醇、环氧、丙烷、丙烯酸、羧基醇和壬基酚等化工产品。本项目的工艺一丙烷为原料。在铬铝催化剂催化作用下,丙烷脱去氢变成丙烯,通过分离提纯,进入丙烯精制,未反应的原料和副产物综合利用。
 
科学依据
丙烯(propylene,CH2=CHCH3)是一种重要的石油化工中间体,主要用来制造聚丙烯、丙酮、丁醇、辛醇、环氧、丙烷、丙烯酸、羧基醇和壬基酚等化工产品。
聚丙烯,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotactic polyprolene)、无规聚丙烯(atactic polypropylene)和间规聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三种。环氧丙烷(PO)含有环氧基,化学性质活泼,易开环聚合,是一种重要的有机化工原料。作为丙烯系的第三大衍生物,其最大用途是制备聚醚多元醇,也可生产丙二醇及非离子型表面活性剂。近年来PO 还广泛用于合成碳酸二甲酯、二氧化碳聚合物等绿色产品。除聚丙烯和环氧丙烷外,丙烯还有众多衍生下游产品,如丙烯醛(ACR)、丙烯酸(AA)、丙烯腈(AN)。
近年来,随着聚丙烯等下游产品需求的快速增长,以及以乙烷为原料的新建乙烯装置比例的增加,丙烯资源供应逐渐呈现出紧张态势,同时丙烯与丙烷的价差增加,丙烷脱氢制丙烯存在较大利润空间。2008年,国内丙烯消费量是1165.7t,到2013年,丙烯消费量更创新高,达到了1948.6t,平均年增长率为10.8%,而与此对应的年平均生产增长率为9.4%,丙烯的产能不能满足国内的消费量,只能依靠进口解决问题。
本项目采用丙烷脱氢技术及氢气变压吸附技术,生产99.6%聚合级丙烯以及99.999%高纯氢气。
丙烷,化学式为C3H8,通常为气态,但一般经过压缩成液态后运输。原油或天然气处理后,可以从成品油中得到丙烷。丙烷常用作发动机、烧烤食品及家用取暖系统的燃料。在销售中,丙烷一般被称为液化石油气,其中常混有丙烯、丁烷和丁烯。
氢是主要的工业原料,也是最重要的工业气体和特种气体,在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时,氢也是一种理想的二次能源( 二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源)。
 
研究内容
  本项目的工艺一丙烷为原料。在铬铝催化剂催化作用下,丙烷脱去氢变成丙烯,通过分离提纯,进入丙烯精制,未反应的原料和副产物综合利用。采用催化脱氢发,进行年产60万吨丙烯项目设计。本设计应该完成以下内容:
论证选择年产60万吨丙烯项目的工艺流程。
1. 进行工艺流程论证,确定工艺方案和流程。
2. 对全流程进行物料衡算和热量衡算,对本工段的定型设备进行选型和非标设备设计工作。
3. 尽量使用计算机辅助计算,熟练掌握并利用Aspen、AutoCAD和相应CAD软件。
4. 进行安全和环保内容论述。
5. 并做技术经济分析,绘制全工艺过程流程图和本工短的带控制点工艺流程图、主要设备图或布置图。
6. 撰写射技术一份,主要负责丙烷脱氢工段的工艺设计。
拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
研究方法:
    结合所查阅的资料及文献设计本课题的丙烷的脱氢以及丙烯的精制工艺流程,确定带控制点的施工工艺流程;对整个生产过程进行物料、热量衡算,对本工段非标设备进行化工计算和设备选型。
技术路线及实验方案:
    在反应工段,丙烷通过催化剂床转化成丙烯。新鲜丙烷原料与来自产品分离塔塔底的丙烷再循环料一起作为反应器的进料原料。进料原料在缓冲罐中气化,热交换器的加热源为从反应器中出来的高温物料。加热后的气化物料在进料加热炉中加热至反应温度,然后送至反应器。反应器的热排放料与反应器原料热交换后被冷却,送至反应气急冷工段。反应器里,烃保持在0.05MPa的绝对压力。当系统仍在真空条件下时,用蒸汽彻底吹扫反应器,从而扫去催化剂和反应器内残余的烃并进入回收工段。预热再生空气由再生气涡轮机或空气压缩机提供,它们在进入反应器之前在空气加热器里预热。再生空气除了起到燃烧催化剂以清除结焦作用外,还用来恢复床体的温度至起始的操作条件。
在再生期间,通过控制注入再生空气来补充热量,再生空气在催化剂床内使结碳燃烧。当预热/再生完成后,反应器重新抽至真空状态,进入下一个操作周期。引入丙烷原料之前,将富氢燃料气引入反应器,在一个很短的时间里除去催化剂床所吸附的氧并加热,这个还原步骤因为减少了进料的氧化燃烧,从而降低了原料的损耗。反应器系统由一连串平行反应器组成,并以循环方式操作,从而形成一些反应器正投入生产,而另一些反应器则正在预热/再生,还有一些反应器在抽真空、蒸汽吹扫、重新加压、催化剂还原或阀门变动,以便统筹提高生产效率。烃和空气连续不断地通过整个装置循环,送到每一台反应器的原料是由液压操作阀控制,这些操作阀又由中心循环定时仪来执行操作。
  
可行性分析:
    经过查阅文献及参考资料,并结合以前所学知识,可以证实流程的可行性和可靠性,而且符合现实车间的生产技术要求。
研究计划及预期成果
研究计划:1.查阅资料进行工艺流程论证,确定工艺方案和流程;
2.对全流程进行物料和热量衡算,可采用Aspen Plus进行流程模拟;
      3.查阅资料对本工段定型设备进行选型和非标设备设计工作;
      4.用AutoCAD等软件绘制本工段带控制点的工艺流程图、主要设备图;                                                               
       5.完成毕业设计说明书.
预期成果:并做技术经济分析,绘制全工艺过程流程图和
本工短的带控制点工艺流程图、
主要设备图或布置图。
撰写射技术一份,主要负责丙烷脱氢工段的工艺设计。
 
已具备的条件和尚需解决的问题
已具备的条件:
经过查找资料并结合所学知识,确定了全车间生产工艺流程,并论证了其可行性.此外,已确定工艺设计参数及工艺条件,基本参数的确定为之后要进行的物料、热量衡算提供了可靠依据。
尚需解决的问题:
    具体流程的参数(包括各过程的压力、温度;能源的种类、数量等)要由反应及过程的具体要求和产物产量来确定.设备的化工计算及选型也需基于物料衡算及能量衡算所得出的结果而进行。
 

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