年产8万吨丙烯的生产工艺设计(精馏工段)毕业设计

开题报告

生产企业，乙烯蒸汽裂解生产丙烯的厂家相对较少，以炼化一体化为主的生产企业丙烯产量约占全国丙烯总产量的70%。这其中，催化裂化装置贡献最大。催化裂化装置液化石油气产品收率约10%～15%，丙烯约占液化石油气的20%～30%(Wt%)。在催化裂化工艺基础上，我国相继开发成功了多产低分子烯烃(以丙烯为主)的催化裂解(Deep Catalytic Cracking，简称DCC)及最大量生产液化石油气和汽油的MGG/ARGG工艺，并且实现了工业化生产。

目前生产丙烯主要工艺如下：

①石脑油蒸汽裂解法；②炼厂二次加工重(渣)油的催化裂化法；③丙烷脱氢法；④以甲醇为原料的缩合法(MTO法)等。 生产丙烯的新工艺——Propylur

由德国Lurgi和Sud-Chemie共同开发的新法制取丙烯工艺Propylur法可使用多 种原料如轻石脑油、催化裂化汽油、裂解装置/催化裂化的选择加氢的C4/C5馏分。C4+烯烃通过反应制得丙烯、乙烯和部分丁烯。

原料中的不可转化烷烃、芳烃和环烷烃不发生反应，而可转化的烯烃约有85%发生反应，产物组成为30%丁烯、10%乙烯、约40%～45%为丙烯反应催化剂为Sud-Chemie特制的沸石型催化剂，此种催化剂还可用于甲醇制丙烯和乙烯工艺。

此工艺在反应进料中混入大量蒸汽，其作用包括：使反应物料分压较低；生焦量小，无需连续再生；抑制胶质形成；潜热正是吸热反应所需，可传输至反应区。

增产丙烯的工艺方法：

①改进催化剂法。改进催化剂，以增产丙烯是近年来催化裂化增产丙烯的热门方法之一。国内相关研究单位推出了多种系列的增产丙烯催化剂。较高收率及较高选择性的催化剂一般能使丙烯增产1%～2%(Wt%)。

②回炼轻汽油法。由于催化裂化(FCC)汽油中的烯烃主要集中在C5～C8。组分之中，清洁燃料中汽油的烯烃含量被要求在30%(V%)以下，利用催化裂化吸互收稳定塔抽出富含烯烃的C5～C7，组分返回催化裂化提升管底部回炼，使得汽油中的烯烃进一步转化，达到有效地降低DCC汽油烯烃含量并增产丙烯的目的。当汽油回炼量占4%～7%时，丙烯质量产率增加1个百分点左右。但是这一回炼方式某种程度上牺牲了部分高辛烷值汽油组分，且回炼使得装置总体加工处理能力有所下降。

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（二）研究的主攻方向

目前制造丙烯的工艺已经卓有成效，现在以及未来的研究方向主要是催化剂的更新。同时随着石油市场的恶性演变，丙烯的生产工艺将偏向于以天然气和丙烷为原料，以满足丙烯的市场需求。

丙烯的精馏是研究和设计的重点。精馏过程的能耗不可忽视，如何做好其能量的综合利用与有效分配是此设计过程应考虑的重点。塔的能量转化，物料衡算，塔板效率，回流比，塔的反应温度，及其附属的换热设备都是研究的对象。

五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路

本设计主要是丙烯精馏段的工艺设计。其关键是丙烯精馏塔及附属设备的设计，以及丙烯精馏段的工艺流程的优化。

需重点研究的关键问题是通过丙烯精馏段的物料衡算和能量衡算，优化工艺流程，确定丙烯精馏段流程中设备的工艺结构和尺寸，基本思路如下： （一）丙烯精馏段流程的确定

原油经过一次加工，即常压蒸馏和减压蒸馏，使石油得到初步的分离。将原油切割成几个馏分。常压蒸馏得到气体，石脑油，煤油，轻柴油，重柴油及常压重油。常压重油则经过减压蒸馏，得到减一线馏分油，减二线馏分油，减三线馏分油，减四线馏分油及减压渣油。为了满足生产的需要，又对各个馏分油进行二次加工。主要方法有催化重整，催化裂化，催化加氢裂化，烃类热裂解。其中通过对相应馏分进行烃类热裂解或者催化裂化都可以得到丙烯产物。

能制取烯烃的原料有天然气，炼厂气，轻油（汽油和煤油），柴油，及重油，经高温作用发生裂解得到裂解气。裂解炉出口的高温裂解气经换热器冷却，再经急冷器进一步冷却后，温度可以降到200～300℃之间。将急冷的裂解气进一步冷却到常温，并在冷却过程中分馏出裂解气中的重组分（如：燃料油，裂解汽油，水分），这个环节称为裂解气的预分馏。

同时，在裂解气中含有H2S，CO2，H2O，C2H2，CO等气体杂质，来源主要有三个方面：一是原料中带来；二是裂解反应过程生成；三是裂解气处理过程引入。这些杂质的含量虽然不大，但是对深冷分离过程是有害的。而且这些杂质不除去，进入乙烯，丙烯产品，使产品达不到规定的标准。为了达到产品所要求的规格，必须脱除这

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些杂质，对裂解气进行净化。主要包括酸性气体的脱除（一般采用碱洗或者乙醇胺法），脱水（吸附干燥），炔烃脱除（催化加氢溶剂吸收）。

经过预分馏、净化后所得裂解气，因其中除含有丙烯外，还含有一定数量的其它组分，需再经压缩制冷液化后，进入精馏分离系统。主要流程如上图所示：

一般丙烯精馏塔的进料为丙烯和丙烷的混合物，含有少量的丙炔（甲基乙炔，丙二烯）。由于丙烯对丙烷相对挥发度甚低，因而塔板数较多，回流量大。早期为降低回流比，相应采取较低操作压力，为节省能耗，不少采用热泵流程。近期，由广泛采用急冷水加热丙烯精馏塔再沸器，即节省能耗，又简化工艺流程，应节省投资。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取代了低压热泵丙烯精馏工艺流程。高压丙烯精馏工艺流程如图1所示：其中

1-丙烯精馏塔， 2-塔顶冷凝器， 3-回流罐， 4-回流泵，

5-急冷水加热再沸器 图1 丙烯精馏段流程图 （二）工作任务

1）了解石油催化裂化进展和技术装备的最新动态； 2）掌握气体分馏技术的共同特点和流程； 3）设计合理的精馏工艺流程； 4）做出全面的物料衡算和热量衡算；

5）完成丙烯精馏塔和再沸器的工艺结构计算；

6）绘制四张工程图纸（带控制点工艺流程图、设备平面布置图、精馏塔和再沸器工艺结构装配图）； 7）对本设计的评述和体会； 8）外文翻译。

六、完成毕业设计(论文)所必须具备的工作条件

绘图软件AUTOCAD CAXA和绘图仪

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开题报告

七、工作的主要阶段、进度与时间安排

11月20日—1月08日，查寻资料并完成开题报告及开题报告答辩； 3月15日—4月30日，开展设计并完成设计初稿，交指导老师审阅； 5月01日—5月31日，完成工程图绘制电子版，交指导老师审阅； 6月01日—6月15日，毕业设计论文装订成册，提交评阅老师评阅； 6月17日—6月18日，完成毕业设计论文答辩；

6月19日—6月20日，毕业设计论文资料归档，完成整个毕业设计。

八、指导教师审查意见

指导教师（签字）：

年 月 日

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