年产138万吨乙烯装置分离工段乙烯精馏工序工艺.doc

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1、沈阳化工大学本科毕业设计开题报告题 目：年产13.8万吨乙烯装置分离工段乙烯精馏工序工艺设计院 系：化学工程学院专 业：化学工程与工艺班 级：化工0703班学生姓名：指导教师：论文提交日期： 年 月 日论文答辩日期： 年 月 日10沈阳化工大学学士论文开题报告 目录目 录引言1第一章文献综述21.1乙烯在国内外的生产状况21.1.1国外状况21.1.2国内状况4第二章 主要研究内容62.1乙烯原料的来源62.1.1天然气62.1.2炼厂气62.2乙烯的生产工艺62.3乙烯的分离技术62.4乙烯的生产方法及工艺72.5工艺流程72.6乙烯精馏塔的工艺计算72.6.1物料衡算72.6.2热量衡算8

2、2.6.3乙烯精馏塔的塔型与塔板的选择及塔计算8实验进度安排9参考文献10沈阳化工大学学士论文开题报告 引言引言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。今年来，世界乙烯装置规模大型化趋势愈加明显。2010年5月，全球最大的乙烷裂解装置在卡塔尔建成，该装置的设计乙烯产能为130万吨/年。随着裂解炉生产能力

3、的提高，不但单位乙烯生产能力的投资下降，而且操作成本和维修成本也相应减少，从而降低了单位乙烯的生产成本。我国乙烯装置普遍规模较小，其平均能耗、物耗也相应较高。对装置规模小、缺乏市场竞争力的小型乙烯装置，专家建议可借鉴大型乙烯装置改造的经验，进行扩能改造，形成中型乙烯装置以有效地提高现有装置竞争力。同时由于我国原油中轻质油含量普遍偏低，直馏石脑油和轻柴油一般只占原油的30%左右，因此，在我国发展重质油裂解技术研究具有极其重大的现实意义。随着中国乙烯工业的发展，供需平衡关系将逐步得到改善，市场竞争则更加激烈。面对以市场国际化、资源国际化、技术与人才国际化、资本国际化为主要特征的经济全球化大趋势，市

4、场占有率主要取决于产品品种、质量和成本。因此，每个乙烯厂应有各自的特色，形成自身的强势，如果只是简单地重复建设，产品结构雷同，则难以形成竞争优势。 中国乙烯存在巨大的市场缺口和消费增长空间，国产乙烯的市场占有率一直较低。为缓解国内乙烯供应紧张，满足国内经济发展需求，虽然中国石油、中国石化和中海油加快实施乙烯扩能计划，但预计到2010年中国乙烯当量消费供需缺口将达1119万吨。从整体情况看，中国乙烯工业还有较大的发展空间。沈阳化工大学学士论文开题报告 文献综述第一章文献综述1.1乙烯在国内外的生产状况1.1.1国外状况半个世纪以来，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

5、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。从1990年以来，一批新建和扩建的乙烯装置陆续投产，世界乙烯生产能力和产量均有较大的增长，到1992年世界乙烯生产能力已超过70000kt，1997年接近87000kt，产量达到78500kt。2006年，世界乙烯生产能力已达到126000kt。近年来全球乙烯需求量和生产能力见表1-1。表1-1 全

6、球乙烯需求量和生产能力 kt年份乙烯需求量乙烯生产能力年份乙烯需求量乙烯生产能力199778000870002002950001080001998820009000020031000001110001999870009500020041050001120002000900009800020051070001200002001900001020002006115000126000由表1-1可见从2003年起乙烯需求稳步上涨：同时，自2003年以来世界乙烯产能缓慢，导致世界供应乙烯紧张，乙烯装置的开工率不断提高，2006年世界乙烯装置平均开工率达92%。自2006年起，世界乙烯产能又开始新一轮扩张

7、。预计2006 2011年世界乙烯产能将增加39430kt/a，年均增速为5.9%；同期乙烯需求年均增速为4. 7%。到201 1年世界乙烯产能将达158950kt/a（见表l-2）。其中，中东产能将增长17510kt/a，占世界乙烯产能总增量的44. 4%，年均增幅高达19.8%；亚洲产能将增长17920kt/a占45. 5%，年均增幅为8. 7%；而美洲和欧洲乙烯能力增长幅度则相对有限。表1 -2 20062011年世界乙烯生产能力增长情况 kt/a地区2001年2006年2007年2011年0611年增量北美洲33660349003481035100200亚洲26920345103814

8、05243017920西欧225102398024380251801200中东857011940145402945017510中东欧63006960701080201060拉丁美洲4320499049905860870非洲152016802320640大洋洲52056059030全球总计10432011952012389015895039430石油化工受世界经济全球化影响，各地区生产能力比例变化明显，美国、西欧、日本支配世界石化工业的格局已不复存在。从最近几年的总体情况看，欧洲和北美的乙烯产能所占比重有所下降，而亚洲、中东及拉丁美洲所占比重逐步上升。世界乙烯生产已形成北美、西欧、亚太三足鼎立的

9、局面，发展重点向亚太和中东地区转移。2001年北美、亚洲和西欧占世界产能的比重分别为32.3%、25. 8%和21. 6%，2006年则分别为29.2%、28. 9%和20.1%；中东作为世界第四大乙烯产区，占世界产能的比重从2001年的8.2%增长到2006年的10%。目前，美国是世界最大的乙烯生产国，2006年乙烯生产能力为28773kt/a，占世界的23. 4%。中国2006年的乙烯生产能力为9840kt/a，已跃居世界第二位，排名仅次于美国，占世界总产能的8. 2%。2006年世界十大乙烯生产国的产能总计80316kt/a，占世界的67. 5%。2006年世界十大乙烯生产商的产能总计为

10、55056kt/a，占世界总产能的46. 1%。陶氏化学、埃克森美孚和沙特基础工业公司分别位居前三位。中国石化集团公司以5495 kt/a的乙烯产能居世界第五位 。1.1.2国内状况截至2007年底，我国大陆共拥有19家乙烯生产企业，22套乙烯装置，乙烯生产能力接近lOOOOkt/a，达到9885 kt/a；全国乙烯产量首次突破了千万吨大关，约为10280kt，已超越日本，仅次于美国，稳居世界第二。平均单套乙烯装置能力也达到454kt/a，已有数套乙烯装置单套能力达到世界级规模，如中国石化茂名石化公司、上海赛科、上海石化公司、齐鲁石化公司、燕山石化公司、扬子石化公司和扬子巴斯夫乙烯单套装置规模

11、分别为lOOOkt/a、900kt/a、845 kt/a、800kt/a、710kt/a、650kt/a和600kt/a，中国石油吉林石化公司、兰州石化公司、大庆石化公司乙烯单套装置规模分别为700kt/a、700kt/a、600kt/a。其中，中国石化拥有11家乙烯生产企业（含赛科、扬巴），共12套乙烯装置，总的乙烯生产能力为6295 kt/a（当年没有新增产能），占全国乙烯生产能力9985 kt/a（全国乙烯行业协会统计数据）的63%。中国石油拥有6家乙烯生产企业，共8套乙烯装置，总的乙烯生产能力为2710kt/a（2007年辽阳石化完成扩能改造，使其年产能从120kt/a增加到200kt

12、/a），占全国乙烯生产能力9985 kt/a的27%。中海壳牌乙烯也于2006年1月建成投产，能力为800kt/a，原属于地方的盘锦乙烯现已属于兵器工业总公司。2003年至2008年我国各乙烯企业的乙烯产量见表1-3。我国仅用4年时间就使乙烯产量从2003年的6118 kt猛增至2007年破千万吨大关，为10278kt。2003。2007年4年间，我国乙烯产量的年均增长率达到13.8%。表1-3 2003年至2008年我国各乙烯企业全年的乙烯产量国 kt企业名称2003年2004年2005年2006年2007年2008年中国石化集团4144.4944254.855549.43226330.96

13、26693.9546359.354燕山石化722.217801.279811.822820.014748.519783.964齐鲁石化563.218456.492825.181838.8846.810800.378扬子石化765.285812.544775.819755.044801.118743.608上海石化948.311955.966962.367960.297869.441885.649上海2#801.259787.928811.339792.239911.047765.934上海1#147.052168.038151.028168.058158.394119.715天津石化230.0

14、09227.852207.051.231.688225.544170.15茂名石化390.018393.656348.123522.115962.559954.816中原石化190.027209.199191.573214.466211.45174.767广州石化170.108217.268213.626195.712210.677219.775北京东方165.301180.599177.51168.216160.05170.156上海赛科640977.9561002.94934.647大庆一化508.056456.016555.558516.698536.636581.537兰州石化681.

15、751701.46兰化1#175.324238.651245.716240.056234.248223.372兰化2#447.503478.088辽化化一145.246141.759146.216132.42774.252173.848企业名称2003年2004年2005年2006年2007年2008年抚顺石化178.506175.026167.688179.662177.006165.791独山子235.921253.711261.418247.221239.229258.603吉林石化575.199580.817510.809751.809873.102794.107吉化1#150.391

16、52.695143.737142.643134.345109.531吉化2#424.809428.122367.072609.166738.757684.576盘锦155.404165.532157.42518.56171.829122.567乙烯行业合计6118.156266.3677539.1528579.3959447.7599157.267中海壳牌645830.7841合计9224.39510278.4599998.267未来几年，中国将进入新一轮乙烯建设高峰，新疆独山子石化公司lOOOkt/a乙烯装置、抚顺石化公司800kt/a乙烯装置、福建炼化800kt/a乙烯装置、天津石化lOO

17、Okt/a乙烯装置、镇海石化lOOOkt/a乙烯装置、四川彭州800kt/a乙烯装置、武汉800kt/a乙烯装置、华锦化工公司450kt/a乙烯装置等项目将相继投产。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。如果这些项目在2015年前全部建成，届时中国乙烯能力将超过20000kt/a。沈阳化工大学学士论文开题报告 主要研究内容第二章 主要研究内容2.1乙烯原料的来源裂解原料的来源主要有两个方面，一是天然气加工厂的轻烃，如乙烷、丙烷、丁烷、天然汽油等；二是炼油厂的加工产晶，如炼厂气、汽油、煤油、柴油、重油、渣油等，以及炼油厂二次加工油，如焦化加氢油、加氢裂化

18、油等。2.1.1天然气蕴藏在地层内的可燃像气体称为天然气，它的组成主要是甲烷，还含有乙烷、丙烷等低相对分子质量烷烃，和少量N2、H2、S2等非烃类车成分。天然气分干气和湿气两种，干气的主要成分是甲烷，含甲烷在90%以上。湿气含90%以下的甲烷，其余成分是乙烷、丙烷和丁烷等烷烃，之所以称为湿天然气，是因为C2C5这部分可以经压缩冷却得到液态的凝缩汽油。2.1.2炼厂气炼厂气是炼厂在石油加工过程中所得到的气体的总称，主要包括催化裂化气、加氢裂化气、焦化气、重整气。这些气体经汽油吸收后可得干气、气态烃、液态烃，气态烃主要含有氢、甲烷、碳二等难凝气体，液态烃主要是碳三、碳四馏分。本设计采用的乙烯原料主

19、要有石脑油、拔头油、Cl、C4等。2.2乙烯的生产工艺1蓄热炉裂解2流动床裂解3流动床部分氧化裂解4高温水蒸汽裂解5管式炉裂解6加氢热裂解7催化裂解法2.3乙烯的分离技术1顺序分离技术2前脱丙烷前加氢技术3前脱乙烷前加氢技术4渐进分离技术5低投资分离技术6油吸分离技术2.4乙烯的生产方法及工艺由石油分离生产 乙烯是由石油化工裂解而成。在这个过程中，气态或轻液态烃是加热到750-950 ，诱使许多自由基反应，然后立即淬火冻结的反应。这个过程中，把大型碳氢化合物转换到较小型的碳氢化合物，并反应出不饱和烃。 由煤合成方法 煤合成烯烃（MTO）：煤基制烯烃技术，它是C1化工新工艺， 是指以煤气化的合成

20、气合成的甲醇为原料，借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，生产低碳烯烃的化工技术。本设以抚顺乙烯化工有限责任公司为蓝本，主要工艺过程为裂解，分离（1脱硫2乙炔加氢3甲基乙炔及丙二烯的脱除4一氧化碳的脱除）2.5工艺流程图一 乙烯生产工艺流程2.6乙烯精馏塔的工艺计算2.6.1物料衡算通过计算条件可以横算出石脑油、丙烷、丙烯、C4馏分及轻汽油的产量，从而得到乙烯精馏塔的进料组成，再运用亨斯特别法，物料平衡方程得到物料衡算结果。2.6.2热量衡算运用恩德伍德方程试差，得到最小回流比，并计算出各个物流的焓值，从而得到冷凝器热负荷、再沸器热负荷、冷剂流量、热剂流量。2.6.3乙烯精馏塔的塔型与塔板的选

21、择及塔计算根据条件乙烯精馏塔应选用浮阀塔，浮阀塔具有生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压力及液面落差小、造价低等特特点。由Fensk方程可以计算出全塔最小理论塔板数，再查Gilliland图确定出理论塔板数再由NP=NT/ET得到全塔实际塔板数，再根据各个组分的物性参数计算出塔径、板间距、堰长，堰高。由物料数据计算选取附属设备。沈阳化工大学学士论文开题报告 实验进度安排实验进度安排第一周第二周查阅资料，编写开题报告，拟订设计方案。第三周方案设计，比较拟订的各种方案，确定最终的设计方案。设计方案包括工艺方案、结构方案、强度方案。第四周第六周设计计算，根据设计方案，确定主要部件的结构形状、尺寸，翻译外文资料。第七周第九周利用计算机绘图；设计内容、外文资料译文的计算机录入。第十周设计内容、外文资料译文排版、打印、装订；设计图的计算机输出；整理毕业设计资料，准备答辩。第十一周第十二周毕业设计答辩；整理毕业设计资料。沈阳化工大学学士论文开题报告 参考文献参考文献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，200714（1）：504陈滨.乙烯工学.北京，化学工业出版社，1997本文是通过网络收集，如有侵权请告知，我会第一时间处理。