年产100万吨 乙烷热裂解制乙烯丙烯精馏工序的初步设计

.XXXX大学本科毕业设计选题审批表届：2014 学院系： 化学化工学院 专业：化学工程与工艺 2013 年 11 月 11 日学生姓名学号指导教师职称所选题目年产100万吨 乙烷热裂解制乙烯丙烯精馏工序初步设计题目来源生产实践选题理由选题意义、拟解决的问题、对专业知识的综合训练情况等：乙烯是世界石油化工工业最重要的基础原料之一,约75%的石油化工产品由乙烯生产, 一个国家乙烯工业的水平标志了这个国家石化工业的实力。在顺序分离流程和前脱乙烷分离流程中,由脱丙烷塔塔顶获得含有丙烯、丙烷、丙炔甲基乙炔和丙二烯的碳三馏分。由脱丙烷塔塔顶或脱乙烷塔塔釜所得碳三馏分可直接送至丙烯精馏塔而获得化学级或聚合级的丙烯产品。在本设计项目的分离流程中,以脱甲烷塔塔顶或脱乙烷塔塔釜所得碳三馏分作为丙烯精馏塔进料,进料以碳三馏分丙烯、丙烷和乙烷为主,乙丙烯和丙烷含量约占99.6%mol以上,另含乙烷等轻组分0.03%左右,丁烷、丁烯等重组分在0.037%mol左右。因此,丙烯精馏塔可以近似看作丙烯-丙烷二元精馏系统。本设计的目标是根据生产任务,利用软件对乙烷裂解制乙烯丙烯精馏的流程进行模拟,本设 计的内容涉及工艺流程的选择,工艺过程的物料衡算,主要设备的热量衡算,主要非标设备的 工艺设计计算,车间的工艺布置,车间附属设备的计算、选型,生产控制方案的设计,工艺流 程图、设备工艺条件图、车间布置图的绘制等多方面的内容,最后撰写设计说明书,使学生在 正确运用四年大学学习的知识于实践以及多种设计规范的使用方面得到较全面的综合训练。签字： 年 月 日指导教师意见院系专家组意见教研室研究所意见签字：2013 年 11 月 12 日签字：20XX 11 月 13 日签字：20XX 11 月 14 日塔板序号 252 53 143气相体积流量Vh10885.029210724.626910721.38599815.8129液相体积流量Lh967.9673992.6194993.33841130.6775操作压强P1.797861.840871.84171.9191操作温度t45.658147.293247.367758.4235分子量M42.083942.256042.245444.4678液相密度L436.8637431.5179431.6693402.5670气相密度V41.184842.391542.365945.9588液体表面张力mN/m5.07985.10995.11404.7470注：1选题理由由拟题人填写。 2本表一式二份,一份院系留存,一份发给学生,最后装订在毕业设计说明书毕业论文中。69 / 81.XXXX大学本科毕业设计开题报告届：2014 学院系：化学化工学院 专业：化学工程与工艺 20XX2月 24 日毕业设计题目 年产30万吨 乙烷热裂解制乙烯丙烯精馏工序初步设计学生姓名 学号 指导教师 职称 一、课题的来源及意义乙烯是石油化工最基础原料,是生产各种重要的有机化工产品的基础。由于乙烯装置是石油化工生产的有机原料的基础,是石油化学工业的龙头,所以它的生产规模,产量和技术标志着一个国家的石油化学工业的发展水平。随着世界经济的发展,低级烯烃的需求呈逐年增加的的趋势。面对新的形势,乙烯生产企业应该依靠技术创新,努力提高装置技术水平,以增强产品的竞争力。二、国内外发展状况未来几年,中国将进入新一轮乙烯建设高峰,乙烯装置等项目相继投产,除此以外,有些石化企业正在酝酿新建乙烯装置,现有乙烯装置也在策划新一轮乙烯扩能,已有数套乙烯装置单套能力达到世界级规模。半个世纪以来,石油化学工业一直以高于国民经济生产总值的增长速度发展,许多国家还把它列为国家工业发展的重点。1960年世界乙烯产量为2910kt,1970年为19760kt,1980年达到34020kt1990年达到56300kt。20世纪80年代末、90年代初,由于全球经济复苏,特别是亚洲发展中国家的经济迅速发展,对石化产品的需求大大增加,刺激了各国石油化工装置的增建和扩建。三、研究内容1根据设计依据,详细查阅资料,掌握国内外丙烯精馏技术状况,在充分论证的基础上,确定丙烯精馏工艺路线和流程；2丙烯精馏工序工艺计算,包括生产流程的物料能量衡算,丙烯精馏塔的工艺条件和外形尺寸计算；3进行丙烯精馏工段车间的平、立面设计,包括车间厂房、设备平台的空间方位；4绘制设计图纸,包括PFD、PID图 1张,能表达分楼层设备布置的车间平面布置图,车间立面布置图,主要设备工艺条件图； 5说明在生产过程中的安全控制体系和控制方法及三废处理；6使用HAZOP分析方法进行危险性分析；7对本设计评述和结论；四、研究方法在顺序分离流程和前脱乙烷分离流程中,在前脱丙烷分离流程中则由脱乙烷塔塔釜获得这样的碳三馏分。由脱丙烷塔塔顶或脱乙烷塔塔釜所得碳三馏分可直接送至丙烯精馏塔而获得化学级或聚合级的丙烯产品。本课题的研究方法XXXX大学教务处制表是根据生产任务,利用软件将乙烷裂解制乙烯中丙烯精馏的流程进行模拟,设计出主要设备的工艺条件和参数并画出设备条件图,然后对整个工程项目进行控制、安全、经济和环境保护等方面的设计和评价,使设计的工程项目符合实际生产的要求,使学生在正确运用四年大学学习的知识于实践以及多种设计规范的使用方面得到较全面的综合训练。五、研究手段利用Aspen plus软件进行流程模拟,严格遵守国家标准中关于设备的要求,参考现有工程的实际情况,结合工业生产经验进行设备的设计,并使用HAZOP分析方法进行危险性分析,产品质量标准遵照GB/T 7715-2003执行,表格和部分流股计算采用Microsoft Excel。六、研究步骤本设计从二月底开始,六月初完成定稿,历时约16周,其中：2013-11-52014-2-26查阅文献,做文献综述, 完成开题报告2014-2-272014-3-11进行丙烯精馏塔的工艺设计计算2014-3-122014-3-21运用ASPEN PLUS 11.1模拟软件对丙烯精馏过程进行模拟计算,画出 PFD图,2014-3-222014-3-28设备强度设计以及工艺控制设计做出PID 2014-3-222014-4-25车间的平、立面设计2014-4-262014-5-16使用HAZOP分析方法进行危险性分析2014-5-172014-6-3完成设计说明书七、参考文献及资料1王汉松 何细藕.乙烯工艺与技术.北京,中国石化出版社,20002王汉松.乙烯装置技术与运行.北京,中国石化出版社,20093钱伯章 朱建芳.国内外乙烯生产与发展趋势J.石化技术,2007141：504陈滨.乙烯工学.北京,化学工业出版社,1997指导教师意见签字： 2014 年 3 月 5 日 XXXX大学教务处制表.XXXXX本科毕业设计任务书题目：年产100万吨乙烷热裂解制乙烯丙烯精馏工序初步设计 学生姓名 届学院 化学化工学院 专业 化学工程与工艺指导教师 职称教 授 下达任务日期 20XX11月10日 XXXXX大学教务处制一、毕业设计内容及要求乙烯是世界石油化工工业最重要的基础原料之一,约75%的石油化工产品由乙烯生产, 一个国家乙烯工业的水平标志了这个国家石化工业的实力。在顺序分离流程和前脱乙烷分离流程中,由脱丙烷塔塔顶获得含有丙烯、丙烷、丙炔甲基乙炔和丙二烯的碳三馏分。由脱丙烷塔塔顶或脱乙烷塔塔釜所得碳三馏分可直接送至丙烯精馏塔而获得化学级或聚合级的丙烯产品。在本设计项目的分离流程中,以脱甲烷塔塔顶或脱乙烷塔塔釜所得碳三馏分作为丙烯精馏塔进料,进料以碳三馏分丙烯、丙烷和乙烷为主,乙丙烯和丙烷含量约占99.6%mol以上,另含乙烷等轻组分0.03%左右,丁烷、丁烯等重组分在0.037%mol左右。因此,丙烯精馏塔可以近似看作丙烯-丙烷-乙烷三元精馏系统。毕业设计是理论学习的一次复习、综合、巩固和提高,在毕业设计中要结合以往学习的专业基础课、专业课和专业选修课的相关内容进行设计。本设计运用ASPEN PLUS 11.1模拟软件对丙烯精馏过程进行模拟计算,丙烯精馏工序设计的内容主要包括：(1) 根据设计依据,详细查阅资料,掌握国内外丙烯精馏技术状况,在充分论证的基础上,确定丙烯精馏工艺路线和流程；(2) 丙烯精馏工序工艺计算,包括生产流程的物料能量衡算,丙烯精馏塔的工艺条件和外形尺寸计算；(3) 进行丙烯精馏工段车间的平、立面设计,包括车间厂房、设备平台的空间方位；(4) 绘制设计图纸,包括PFD、PID图 1张,能表达分楼层设备布置的车间平面布置图,车间立面布置图,主要设备工艺条件图 (5) 说明在生产过程中的安全控制体系和控制方法及三废处理；(6) 使用HAZOP分析方法进行危险性分析(7) 对本设计评述和结论 设计依据： 1.进料组成乙烷的摩尔分率：0.0003丙烷的摩尔分率：0.1236丙烯的摩尔分率：0.8670丁烷的摩尔分率：0.0001丁烯的摩尔分率：0.0050丁二烯/碳四炔烃的摩尔分率：0.0039 2.分离要求项目标定时产品质量产品质量控制指标聚合级丙烯丙烯纯度99.62mol%99.6mol%乙烷含量0.04mol%0.06mol%丙烷含量0.33mol%0.33mol%塔釜丙烷丙烯含量0.40mol%5.00mol% 3.操作参数参数名称 单位 设计值进料量 /h 29478进料温度 55.6进料压力 KPa 2.149塔顶压力 KPa 1.797塔釜压力 KPa 1.913塔顶量 /h 25421.二、毕业论文进度计划及检查情况记录表序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签名12013-11-122013-2-26查阅文献,做文献综述, 完成开题报告22014-2-272014-3-11进行乙烯精馏塔的工艺设计计算32014-3-122014-3-21运用ASPEN PLUS 11.1模拟软件对乙烯精馏过程进行模拟计算,画出 PFD图,42014-3-222014-3-28设备强度设计以及工艺控制设计做出PID 52014-3-222014-4-25车间的平、立面设计62014-4-262014-5-16使用HAZOP分析方法进行危险性分析72014-5-172014-6-3完成设计说明书 注：1表中实际完成内容、检查人签名栏目要求用笔填写,其余各项均要求打印。 2毕业设计论文任务书一式二份,一份学院系留存,一份发给学生,任务完成后装订毕业设计说明书毕业论文内。. 年产100万吨乙烷热裂解制乙烯 丙烯精馏工序初步设计 摘要 乙烯是世界石油化工工业最重要的基础原料之一,约75%的石油化工产品由乙烯生产,一个国家乙烯工业的水平标志了这个国家石化工业的实力。 本设计在顺序分离流程和前脱乙烷分离流程中,由脱丙烷塔塔顶获得含有丙烯、丙烷、丙炔甲基乙炔和丙二烯的碳三馏分。由脱丙烷塔塔顶或脱乙烷塔塔釜所得碳三馏分作为原料,可直接送至丙烯精馏塔,在塔顶获得化学级或聚合级的丙烯产品,在塔釜得到丙烷产品。本次设计的主要内容是根据设计依据详细查阅资料,掌握工艺流程; 采用溢流式筛板塔,然后通过Aspen Plus软件进行模拟完成塔的初步设计,画出PDF图,塔板布置图,车间布置图以及工艺流程图;然后进行塔及储罐的校核;再进行HAZOP危险性分析,完成丙烯精馏工序的初步设计。 关键词：丙烯；丙烯精馏塔；丙烷；筛板塔；Apen Plus。The Primary Design of Propylene Fractionator inAnnual Output of 450000 Tons of Ethylene from Ethane Heat Cracking Abstract Ethylene 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 petrochemical industry in the country. The design before order separation process and to take off the ethane separation process, obtained by treating depropanizer containing propylene, propane, propiolic carbon three fractions.By depropanizer tower or deethanizer tower kettle three fractions as raw material, the carbon can be directly sent to the propylene rectification column, in the top grade chemical or polymer grade acrylic products, in the tower kettle propane product.The first step of the design is that look over a lot of data to master the circuit of Propylene 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 tray, 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 done, we can finish the design. Key words: Propylene；Propylene rectification tower；Propane；Sieve plate tower；Apen Plus。. 目 录 第一章 文献综述. 1 1.1 流程介绍. 1 1.1.1 乙烯生产在石油化工中的作用和地位. 1 1.1.2 乙烯的生产方法. 1 1.1.2.1 烃类裂解生产乙烯. 1 1.1.2.2 甲醇制烯烃. 2 1.1.2.3 由合成气制乙烯. 3 1.2 分离工艺流程选择. 3 1.3 塔设备结构选择. 6 1.3.1 塔型的选择. 6 1.3.2 塔板结构选择. 6 第二章 塔的初步设计 . 8 2.1 设计依据. 8 2.2 塔的模拟计算. 9 2.3 塔板数及塔高的计算. 14 2.3.1 塔板数的确定. 14 2.3.2 塔高的计算. 16 2.4 塔的工艺条件及物性数据的计算. 17 2.5 气液负荷计算. 18 2.6 塔和塔板主要工艺尺寸计算.19 2.6.1 塔径的计算. 19 2.6.2 溢流装置. 21 2.6.3 塔板布置. 24 2.7 筛板的流体力学验算. 27 2.7.1 气体通过筛板压降相当的液柱高度. 27 2.7.2 雾沫夹带量的验算. 29 2.7.3 漏液的验算. 29 2.7.4 液泛验算. 30 2.8 塔板负荷性能图. 31 2.8.1 雾沫夹带线 . 31 2.8.2 液泛线. 32 2.8.3 液相负荷上限线. 33 2.8.4 漏液线. 34 2.8.5 液相负荷下限线. 34 2.8.6 塔板负荷性能图. 34 2.8.7 操作弹性的计算. 40 2.9 筛板塔的工艺设计结果总表. 40 2.10 精馏塔的附属设备及接管尺寸. 43 2.10.1 塔顶冷凝器的选型. 43 . 2.10.2 塔釜再沸器的选型. 44 2.10.3 储罐计算及选型和校核. 46 2.10.3.1 储罐的计算. 46 2.10.3.2储罐的选型. 46 2.10.3.3 储罐的校核. 48 2.10.4 回流泵的选型. 50 2.10.5 接口径的计算. 51 2.11 精馏塔的校核. 56 第三章 控制方案 . 61 第四章 危害性分析 . 62 第五章 结果评价 . 66 5.1 设计符号说明. 66 参考文献 . 69 致 谢 . 70 附 录 . 71 1. 侧线采出乙烯产品储罐的校核. 71 2. 回流储罐的校核. 79 3. 塔的校核. 85 . 第一章 文献综述 1.1 流程介绍 1.1.1 乙烯生产在石油化工中的作用和地位 石油化学工业是化学工业的一个重要部门,它是以石油、天然气为原料,经过多次化学加工而生产各种有机化学品及合成材料的原材料工业。石油化学工业的发展从根本上改变了化学工业的原料结构,促进和推动了化学工业技术的发展,它提供的大量新型合成材料在性能和生产成本上比天然材料显示出越来越大的优越性。石油化学工业的发展已使各种有机化学品及合成材料渗透到人民生活中的各个方面,在各个领域越来越广泛地代替天然材料1,2。 石油化学工业中大多数中间产品和最终产品均以烯烃和芳烃为基础原料1,2,3。烯烃和芳烃所用原料烃约占石化生产总耗用原料烃的四分之三。在石油化学工业中,除由重整生产芳烃以及由催化裂化副产物中回收丙烯、乙烯和丁二烯之外,主要由乙烯装置生产各种烯烃和芳烃。乙烯主要用于生产聚乙烯、氯乙烯和聚氯乙烯等等。目前乙烯除极少量由酒精脱水制得外,大部分由石油烷烃裂解生产2。 乙烯装置在生产乙烯的同时,副产大量的丙烯、丁烯、丁二烯和芳烃,成为石油化学工业基础原料的主要来源。以三烯和三苯总量计,约65%来自乙烯生产装置。正因为乙烯生产在石油化工基础原料生产中所占的主导作用,常常将乙烯生产作为衡量一个地区石油化工生产水平的标志3。 由于乙烯生产同时副产大量烯烃和芳烃等基础原料,因此,石油化学工业总是以乙烯生产为中心,配套多种产品加工生产的联合企业。乙烯生产的规模、成本、生产稳定性、产品质量对整个联合企业起到支配作用。乙烯装置在石油化工联合企业中成为关系全局的核心生产装置4。 1.1.2 乙烯的生产方法 1.1.2.1 烃类裂解生产乙烯 制取乙烯的方法很多,但以管式炉裂解技术最为成熟。世界乙烯产量的99%左右都是由管式炉裂解法生产的。管式炉裂解技术的典型工艺流程如图1.1所示。 图1.1 管式炉裂解工艺典型示意图Fig. 1.1 Typical tube pyrolysis furnace sketch 1.1.2.2 甲醇制烯烃 甲醇制烯烃是以甲醇为原料生产烯烃的新技术,随着石油的短缺,目前已成为各国竞相开发的烯烃技术的重点。 甲醇制烯烃技术MTO,主要是由甲醇转化同时生产乙烯和丙烯的技术,关键在于催化剂活性和选择性及相应的工艺流程设计,其研究工作主要集中在催化剂的筛选和制备。MTO 工艺流程图如图1.2 所示。 图1.2MTO工艺流程图 Fig. 1.2 MTO process flow diagram 1.1.2.3 由合成气制乙烯 用费-托Fischer-Tropsch法由合成气直接制乙烯,即以CO与H2反应制烯烃,副产水和CO2。 由合成气合成乙烯大多采用H2/CO进料比为1以下,温度为250-350,压力低于2.1MPa,通常认为费-托合成最具有活性的催化剂是铁、钴、镍。但是,钴和镍易形成饱和烃,活化铁对短链烯烃具有较高的活性,活化铁催化剂较有前途。 日本在化学试验室中成功地将合成乙醇的铑催化剂和脱水的硅铝酸盐催化剂结合使用,由合成气一步制得乙烯。这种方法是将两种催化剂分成两层装于管式反应器中,通入合成气同时进行反应,乙烯收率可达52%,选择性为50%。 1.2 工艺流程在顺序分离流程和前脱乙烷分离流程中,由脱丙烷塔塔顶获得含有丙烯、丙烷、丙炔的碳三馏分。而在前脱丙烷分离流程中则由脱乙烷塔塔釜获得这样的碳三馏分。由脱丙烷塔塔顶或脱乙烷塔塔釜所得的碳三馏分可以直接送到丙烯精馏塔,从而获得化学级或聚合级的丙烯产品,此时,丙烯精馏塔塔釜丙烷产品中含有大量的炔烃,既不宜直接作为民用液化气使用,也不适于再返回裂解炉循环裂解。实际上,绝大多数的生产厂均在丙烯精馏之前设置碳三馏分加氢脱炔系统,待脱除炔烃后再送入丙烯精馏塔,由此可以使丙烯精馏塔塔釜丙烷产品中炔烃含量控制在0.1%以下。采用前加氢脱烃的工艺流程时,为了节省投资,一般不再设置碳三馏分加氢脱炔的设施。由于前加氢时丙二烯和甲基乙炔的转化率分别只能达到20%和80%,有相当部分丙炔未能转化。此时,丙烯精馏塔塔釜丙烷产品中炔烃的含量仍然相当可观。由于丙烯对丙烷的相对挥发度比较低,因而塔板数比较多,回流比较大。早期,为了降低回流比,相应的采用较低的操作压力,为了节省能耗,不少采用热泵流程。近年来,由于广泛采用急冷水加热丙烯精馏塔再沸器,既节省了能耗,又简化了工艺流程,相应的节省了投资。在馏分油裂解装置中,用急冷水加热的高压丙烯精馏工艺流程已完全的替代了低压热泵丙烯精馏的工艺流程。丙烯精馏工艺流程可分为两类工艺流程。一类是低压精馏工艺流程,大多采用热泵系统。另一类是高压精馏工艺流程,塔顶冷凝多数采用水冷,塔釜加热多采用急冷水加热。低压热泵工艺流程可以采用两种流程,一种是闭式热泵系统,一种是开式热泵系统。图1.3为闭式热泵系统,由丙烯压缩机、再沸器、冷凝器组成的封闭循环系统。压缩机出口的丙烯冷剂作为再沸器的加热介质,同时在此冷凝。冷凝的丙烯冷剂作为塔顶冷凝器冷剂,蒸发的冷剂返回丙烯压缩机。图1.3为开式热泵系统,丙烯冷剂与产品丙烯混合在一起。压缩机出口丙烯作为再沸器加热介质,同时在此冷凝。冷凝的丙烯减压节流后送入回流罐,回流罐中的丙烯液体一部分作为产品输出,一部分则作为塔顶回流。回流罐中闪蒸的气态丙烯与塔顶气态丙烯均进入丙烯压缩机进行压缩。 图1.3 低压丙烯精馏流程图 Fig.1.3 propylene distillation process in lower pressure 图1.4 高压丙烯精馏流程图 Fig.1.3 propylene distillation process in high pressure 图1.4为高压丙烯精馏流程。其中图1.4为常规的工艺流程。此时,塔顶为冷却水冷却,塔釜为急冷水加热。仅仅就丙烯精馏过程而言,高压精馏所需塔釜供热量和塔顶冷凝热负荷比低压精馏时的高,但对馏分油裂解装置而言,急冷水尚需在循环过程用冷却水冷却,而用急冷水加热丙烯精馏塔再沸器,无论从塔釜加热和塔顶冷却来看,并不增加全装置供热和冷却水负荷。而高压精馏的电耗比低压精馏的电耗低得多,相应的,高压精馏的运转费明显低于低压精馏的运转的费用。因此,在有急冷水可供利用时,低压精制的热泵流程基本上均被急冷水加热的高压精馏流程所替代。高压与低压丙烯精馏的比较见表在轻烃裂解装置中,急冷水提供的热量有限,可能不足以满足丙烯精馏塔塔釜加热所需。此时,除了用急冷水加热再沸器之外,尚设置低压蒸汽加热的再沸器,以满足塔釜所需的加热量。此时,为了减少蒸汽用量,尚可设置急冷水加热的中间再沸器。除此之外,也有乙烯工厂在急冷水热量不足的情况下,用急冷油加热急冷水,再用急冷水加热丙烯精馏塔再沸器,由此提高低位能热量的利用率。在生产聚合级丙烯产品时,丙烯精馏塔的实际塔板数大多在200240之间。相应的塔高一般都在8590m之上。因此,一些工厂采用双塔丙烯精馏工艺流程以降低单塔高度。同时在较小回流比之下获得较高纯度的丙烯产品。凯洛格公司在某毫秒炉裂解装置中采用的是双塔丙烯精馏工艺流程,如图1.5a所示。该流程中精馏塔的塔径分别为5800mm和6000mm,各段塔高分别为61.7m和62.6m。丙烯的产品纯度为99.5%,塔地宫的冷凝温度为42.7,冷凝压力为1.62MPa,塔顶气体量为421.9t/h,回流量为389.05t/h,侧线采出丙烯产品量为25.7t/h。詹姆斯公司在某轻烃和石脑油裂解装置中采用的双塔丙烯精馏流程,如图1.5b。在该工艺流程中,碳三馏分进入丙烯精馏塔第一段的126块板。其塔顶冷凝器采用冷却水冷却,冷凝液一部分作为丙烯精馏塔第一段的回流,另一部分则作为丙烯产品输出。丙烯精馏塔第一段塔釜用急冷水加热,塔釜温度控制在52左右。其釜液用泵送到丙烯精馏塔第二段塔顶作为回流。第二段塔顶气体第二段塔釜,而第二段塔釜液则作为丙烷产品采出。图1.5 双塔丙烯精馏工艺流程 Fig.1.5 propylene distillation process in the twin towers 1.3 塔设备结构选择 1.3.1 塔型的选择 塔设备是炼油、化工和石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。工业对塔设备主要要求有：生产能力大；传质、传热效率高；气流的摩擦阻力小；操作稳定,适应性强,操作弹性大；结构简单,材料耗用量少；制造安装容易,操作维修方便；不易堵塞、耐腐蚀等。 根据塔内气液接触部件的结构型式,可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡或者喷射形式穿过板上液层进行质、热传递,气液相组成成阶梯变化,属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层,液体自塔顶沿填料表面下流,气体逆流向上也有并流向下者与液相接触进行质、热传递,气液相组成沿塔高连续变化,属微分接触操作过程6,7,8。 填料塔与板式塔的比较： 1.填料塔操作范围较小,对于液体负荷的变化特别敏感。当液体负荷较小时,填料表面不能很好地润湿,传质效果急剧下降；当液体负荷过大时,容易产生液泛。板式塔具有较大的操作范围。 2.填料塔不宜处理含固体悬浮物的物料,而某些类型的板式塔如大孔径穿流板塔可以有效地处理这种物系。另外,板式塔的清洗亦比填料塔方便。 3.当气液接触过程中需要冷却以移除反应热或溶解热时,填料塔因涉及液体均布问题而使结构复杂化,板式塔可方便地在塔板上安装冷却盘管。 4.填料塔直径可以很小。板式塔直径一般不小于0.6m。 5.板式塔的设计比较准确可靠。安全系数较小。 6.填料造价高,但塔径不大时,填料塔因结构简单而造价便宜。 7.填料塔适用于易起泡物系和腐蚀性物系,因填料对泡沫有限制和破碎的作用,可以采用瓷质填料。 8.对热敏性物系宜采用填料塔,因为填料塔内的滞液量比板式塔少,物料在塔内的停留时间相对短。 9.填料塔的压降比板式塔的小,因而对真空操作更为适宜。 10.填料塔对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 本设计中有侧线进料和出料,选择填料塔不适宜,故选择筛板塔。 1.3.2 塔板结构选择 板式塔塔板大致可分为以下几种：泡罩塔板,筛板,浮阀塔板,舌形塔板,浮动喷射型塔板,栅板,波纹板等,其中常用的有泡罩塔板、浮阀塔板和筛板。 泡罩塔是最早使用的板式塔,其主要构件是泡罩,升气管,和降液管。 泡罩种类很多,国内应用最多的是圆形泡罩。 泡罩塔的主要优点是操作弹性大,液气比范围大,适用于多种介质,操作稳定可靠,但其结构复杂,造价高,安装维修不便,气相压降较大,现在应用较少。 浮阀塔广泛应用于精馏,吸收及解吸等过程。其主要特点是在塔板开孔上装有可浮动的浮阀,气流从浮阀周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触。浮阀可以根据气体流量大小而上下浮动,自行调节。 浮阀有盘式和条式等多种。其中,F-1型浮阀塔结构较简单,节省材料,制造方便,性能良好,故在化工和炼油生产