脱乙烷塔
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CHEMICALENGINEERINGDESIGN化工设计2022,32(1)丙烷脱氢装置脱乙烷塔系统操作优化设计丁长喜 惠生工程(中国)有限公司北京分公司 北京100032 张 健 凯莱英生命科学技术有限公司 天津300450 摘要 结合某60万t/aPDH装置,采用PROII对原UOP工艺包中的脱乙烷塔系统进行优化模拟,考察脱乙烷汽提塔冷凝器出口温度对循环水量、低压蒸汽量和丙烯压缩机负荷的影响,结果表明:当脱乙烷汽提塔冷凝器工艺介质出口温度为56℃时,脱乙烷塔系统的操作费用最低。
关键词 丙烷脱氢 脱乙烷塔系统 操作优化设计丁长喜:工程师。
2013年毕业于大连理工大学化学工程专业获得硕士学位。
从事石油化工工艺设计工作。
联系电话:17710344520,Email:dingchangxi@wison com。
丙烷脱氢技术(PDH)是丙烯生产的主流技术之一。
目前,全世界已工业化的丙烷脱氢装置主要采用UOP的Oleflex工艺和Lummus的Catofin工艺,前者丙烷脱氢反应器采用移动床技术,后者丙烷脱氢反应器采用固定床技术[1,2]。
本文介绍的某60万t/aPDH装置采用了UOP的Oleflex工艺。
1 丙烷脱氢工艺流程简介PDH工艺流程简图见图1。
图1 PDH工艺流程简图 丙烷在冷箱系统配氢气后,经换热进入加热炉加热后进入反应器脱氢,脱氢产物经过压缩,脱氯、干燥后进入冷箱分离系统,分离出来的C2+液体产品,输送至脱乙烷塔系统进行分离,脱乙烷汽提塔塔底液相进入丙烯-丙烷分离塔,采用热泵系统得到丙烯产品。
2 脱乙烷塔系统工艺流程脱乙烷塔系统工艺流程简图见图2。
UOP的Oleflex工艺的脱乙烷塔系统主要由脱82022,32(1)丁长喜等 丙烷脱氢装置脱乙烷塔系统操作优化设计 图2 脱乙烷塔系统工艺流程简图乙烷汽提塔、脱乙烷精馏塔、丙烯压缩机组成,脱乙烷汽提塔塔顶气相经脱乙烷汽提塔冷凝器(空冷器)冷凝后进入脱乙烷精馏塔塔底部,脱乙烷精馏塔塔底物流回流至脱乙烷汽提塔,塔顶经脱乙烷精馏塔冷凝器冷凝后进入回流罐,回流至脱乙烷精馏塔。
脱乙烷塔工作原理脱乙烷塔是一种广泛应用于石油化工行业的设备,其主要作用是将乙烷从混合气中分离出来。
下面将详细介绍脱乙烷塔的工作原理。
脱乙烷塔的工作原理是基于乙烷和其他组分在塔内的物理性质差异。
乙烷是烃类化合物,由于其分子量较小,密度较低,所以在脱乙烷塔中可以被较轻杂质分离出来。
脱乙烷塔内部通常设置有填料或板式结构,用于增加接触面积,提高分离效果。
脱乙烷塔的工作过程可以分为以下几个步骤:1. 进料混合物进入塔底部:原料混合物主要由乙烷、乙烯、丙烷、丙烯等组分组成,通过进料管道进入脱乙烷塔的底部。
进料混合物在塔底部经过加热器加热至适宜的温度后进入塔内。
2. 混合物上升过程中的分离:进料混合物在脱乙烷塔内由底部向上流动,同时与从塔顶部逆向下来的净乙烷接触。
由于乙烷和净乙烷在物理性质上的差异,乙烷会逐渐从混合物中分离出来,并向上升至塔顶部。
3. 顶部净乙烷收集:通过净乙烷收集器,将从混合物中分离出来的净乙烷收集起来。
净乙烷可以进一步用于生产乙烯、乙二醇等化工产品。
4. 塔底废液排出:在脱乙烷塔中,乙烷以外的其他组分会随着废液一起从塔底部排出。
废液中可能含有少量的乙烯、丙烷、丙烯等组分,需要进行进一步的处理。
脱乙烷塔的工作原理是基于乙烷和其他组分在塔内的物理性质差异。
通过合理控制温度、压力和流速等工艺参数,可以实现高效、稳定的脱乙烷过程。
脱乙烷塔是一种利用乙烷和其他组分物理性质差异的设备,通过适当的操作条件,实现将乙烷从混合气中分离出来的目的。
脱乙烷塔在石油化工行业中起着重要的作用,广泛应用于乙烯、乙二醇等化工产品的生产过程中。
通过不断优化和改进脱乙烷塔的工艺参数和结构设计,可以提高产品质量和产能,降低生产成本,实现经济效益的最大化。
乙烯装置分离工段脱乙烷塔工序工艺设计第一章文献综述1.1设计概述本设计是对年产10万吨乙烯装置裂解分离工段的设计。
该设计是以****石油公司乙烯裂解装置为依据,同时做了部分改动。
本设计以石脑油为原料,管式炉裂解的方法生产乙烯。
主要对脱乙烷塔进行了物料衡算和热量衡算,并对其进行了工艺参数的确定以及设备尺寸计算与选型。
本设计中裂解炉选用的是鲁姆斯公司的SRT型裂解炉,脱乙烷塔采用的是筛板塔。
整个设计工作持续了近4个月,在指导老师的帮助下,我们去****乙烯厂进行了毕业实习,参观了实际生产设备,在工厂老师的细心讲解下,对生产流程有了较深刻的了解。
回来后查阅了大量的文献资料和相关书籍,对理论知识有了更深的认识,并应用到毕业设计当中,顺利的完成了设计。
1.2乙烯等主要产品和主要副产品的性质、用途和质量规格1.2.1聚合物乙烯本装置生产的乙烯产品送往下述装置:聚乙烯装置、环氧乙烷装置、聚丙烯装置、对二甲苯装置。
性质:常温常压下为无色可燃性气体,略具烃类特有的臭味,冰点—169.4℃沸点—103.8℃、比重:气体(空气=1)0.9852、粘度0.000093Cp,在空气中的爆炸极限:上限为16~29%(体积分数),下限为3~3.5%(体积分数)。
规格乙烯99.9 wt%最小氢气 1 ppm wt 最大乙炔 5 ppm wt 最大一氧化碳 5 ppm wt 最大二氧化碳 5 ppm wt 最大氧 1 ppm wt 最大硫(按H2S) 1 ppm wt 最大甲烷500 ppm wt 最大饱和烃总量1000 ppm wt 最大烯烃50 ppm wt 最大甲醇10 ppm wt 最大大气压下露点—60℃用途:乙烯为石油化工基本原料之一,乙烯可以制备多种有机原料,如乙醇、乙醛、醋酸、环氧乙烷等,也可以作为合成材料的单体,如聚乙烯等。
1.2.2聚合级丙烯装置生产的聚合级丙烯送往聚丙烯装置,部分产品送往对二甲苯装置,作为冷剂。
专利名称:一种新型脱乙烷塔冻塔处理系统专利类型:实用新型专利
发明人:彭浩,田涛,张俊,张伟,朱江涛
申请号:CN202123069037.4
申请日:20211208
公开号:CN216711971U
公开日:
20220610
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型公开了一种新型脱乙烷塔冻塔处理系统,属于化工设备技术领域。
该系统包括脱乙烷塔塔釜再沸器、丙烯精馏塔塔釜再沸器和丙烯汽化器,脱乙烷塔塔釜再沸器的顶部连通有第一输料管,脱乙烷塔塔釜再沸器的底部连接有第一进料管和第一液体排放管;丙烯精馏塔塔釜再沸器的顶部连接有第二输料管,丙烯精馏塔塔釜再沸器的底部连接有第二进料管和去火炬管线;丙烯汽化器的顶部设有排出管,丙烯汽化器的底部设有第二液体排放管和第三进料管,第三进料管通过输送管线与分别与第一液体排放管和去火炬管线连通。
本实用新型不仅避免甲醇及水在系统中的循环所引起的冻塔,而且避免了冻塔的排放所引起的物料的损失。
申请人:蒲城清洁能源化工有限责任公司
地址:715500 陕西省渭南市蒲城县孙镇平路庙(渭北煤化工业园)
国籍:CN
代理机构:西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人:耿路
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L N G 液化厂脱乙烷塔系统的动态模拟贾保印林畅中国寰球工程公司摘要基于某天然气液化装置的脱乙烷塔系统,应用H Y S Y SD y n a m i c流程模拟软件,建立脱乙烷塔系统动态模型,研究脱乙烷塔系统在回流量扰动㊁再沸器热负荷增加等因素扰动变化时,整个系统的温度㊁压力㊁产品组成等工艺参数随之变化的动态响应过程,并针对具体工况提出应对措施㊂分析表明,动态模拟能够清晰地反映脱乙烷塔系统工艺参数随扰动变化的动态响应特性,可离线预测应对扰动的措施,指导设计工作中设备设计裕量的选取,验证所选取控制系统的稳定性㊂关键词脱乙烷塔 H Y S Y S动态模拟精馏塔动态特性中图分类号:T E962文献标志码:A D O I:10.3969/j.i s s n.1007-3426.2016.02.009D y n a m i c s i m u l a t i o na n a l y s i s o f d e e t h a n i z e r i nL N G p l a n tJ i aB a o y i n,L i nC h a n g(C h i n aH u a n q i uC o n t r a c t i n g&E n g i n e e r i n g C o r p.,H Q C E C,B e i j i n g100012,C h i n a)A b s t r a c t:A d y n a m i c m o d e lo fd e e t h a n i z e rs y s t e m h a sb e e nd e v e l o p e db y a p r o c e s ss i m u l a t i o n s o f t w a r e-H Y S Y S D y n a m i c b a s e d o n ar e a ls p e c i f i e d L N G p l a n t.D y n a m i cr e s p o n s e s o f p r o c e s s p a r a m e t e r s s u c ha st e m p e r a t u r e,p r e s s u r e,p r o d u c tc o m p o n e n t,e t c.h a v eb e e ns t u d i e d w h e nt h e f a c t o r s s u c ha s r e f l u x r a t e,r e b o i l e rh e a t l o a d,e t c.w e r e c h a n g e d.T h em e a s u r e sh a v eb e e nt a k e n t o d e a lw i t h t h es p e c i f i e ds c e n a r i o s.T h ea n a l y s i ss h o w e dt h a td y n a m i cs i m u l a t i o nc o u l dc l e a r l y r e f l e c t t h e d y n a m i c r e s p o n s e o f t h e d e e t h a n i z e r s y s t e m,p r e d i c t t h e r a t i o n a l i t y o f t h e s y s t e mt od e a lw i t h t h e i n t e r f e r e n c e f a c t o r s,i n s t r u c t t h es e l e c t i o no fe q u i p m e n td e s i g n m a r g i nd u r i n g t h ed e s i g ns t a g ea n d v e r i f y t h e s t a b i l i t y o f t h e s e l e c t e d c o n t r o l s y s t e m.K e y w o r d s:d e e t h a n i z e r,H Y S Y Sd y n a m i c s i m u l a t i o n,d i s t i l l a t i o n c o l u m n,d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i cH Y S Y SD y n a m i c模块可用于模拟分析并指导原油及天然气生产㊁储运系统的运行,反映实际生产中流量㊁温度㊁压力㊁产品组成等随时间及其他干扰因素的响应变化过程,指导生产装置的正常操作及稳定运行[1-3],已被国内外研究机构和工程公司大量应用[4-10]㊂天然气液化厂主要由预处理㊁液化㊁轻烃分离㊁储运以及燃料气等系统组成㊂本项目原料天然气来自上游输气管道,原料天然气经预处理系统脱除二氧化碳㊁少量硫化物㊁水及汞后进入轻烃分离系统㊂轻烃分离系统设置有脱甲烷塔㊁脱乙烷塔㊁脱丙烷塔等设施,脱除原料气中的轻烃,防止在后续的深冷液化工段产生结冻问题,影响设备的正常安全操作;生产冷剂产品乙烷和丙烷,为液化单元提供冷剂,实现自产自销;也可用于调整液化天然气的热值,以提高天然气整体经济效益[11];分离得到L P G与凝析油,在一定程度上产生作者简介:贾保印(1983-),男,工程师㊂2009年硕士毕业于天津大学化工学院化学工艺专业,现主要从事L N G接收站和液化厂的工程设计工作㊂E-m a i l:j i a b a o y i n@h q c e c.c o m一定的经济效益,降低液化工厂的操作费用㊂以本项目已有的脱乙烷塔系统为依托,建立脱乙烷塔系统的动态模块,模拟计算出脱乙烷塔系统主要工艺参数对干扰因素的动态响应和偏差情况,并针对具体工况的偏差提出解决措施和建议,在此过程中验证所选取控制系统的稳定性㊂1计算基础该项目的脱乙烷塔系统进料组成及主要操作参数列于表1和表2㊂表1脱乙烷塔系统的进料组成T a b l e1F e e d g a s c o m p o s i t i o no f d e t h a n i z e r s y s t e m组成摩尔分数乙烷(C2H6)0.2568丙烷(C3H8)0.1955正丁烷(C4H10)0.1054异丁烷(C4H10)0.1528正戊烷(C5H12)0.0415异戊烷(C5H12)0.0683己烷(C6H14)0.1797表2脱乙烷塔系统的进料主要操作参数T a b l e2F e e d g a s o p e r a t i o n p a r a m e t e r s o f d e t h a n i z e r s y s t e m 进料流量/(k m o l㊃h-1)769进料压力(表压)/k P a3450进料温度/ħ68脱乙烷塔的分离指标和计算物性方法等主要计算参数见表3所示㊂经计算,脱乙烷塔的理论板数为40块(不包括塔顶冷凝器和塔底再沸器),第10块塔板作为塔板进料位置,第8块塔板作为灵敏板,回流比为2.852,对应再沸器和塔顶冷凝器的负荷分别为3926k W和1727 k W㊂塔顶冷凝器(卧式)的直径为2m,长度为5m;脱乙烷塔塔径为2.5m,塔板间距为0.55m㊂表3脱乙烷塔的主要计算参数T a b l e3M a i n c a l c u l a t i o n p a r a m e t e r s o f d e t h a n i z e r s y s t e m 塔顶产品乙烷摩尔分数ȡ0.95塔釜产品乙烷摩尔分数600ˑ10-6塔顶冷凝器全冷凝计算物性方法P R 2脱乙烷塔系统动态模拟影响脱乙烷塔运行稳定性的因素较多,如上游脱甲烷塔的运行状态波动㊁脱乙烷塔塔顶冷凝器的冷量波动㊁脱乙烷塔塔底再沸器热负荷波动㊁塔顶回流量波动㊁塔顶压力波动等㊂本文研究进料组成中回流量增大㊁再沸器热量过度输入等两种工况,脱乙烷塔系统内主要参数的动态响应变化过程㊂脱乙烷塔系统动态模型主要设置的P I D控制器有进料流量控制器㊁回流流量控制器㊁塔顶回流罐压力控制器㊁塔顶回流罐液位控制器㊁灵敏板温度控制器㊁塔顶压力控制器,其中塔顶压力控制器为串级控制(主变量为塔顶压力,副变量为塔顶采出液温度),其他控制器均为反馈控制,如图1所示㊂2.1回流量扰动下的动态模拟通常回流量由回流泵出口管线的流量控制阀来调节控制,该控制阀失效可能会导致回流量增大,影响脱乙烷塔的稳定运行㊂本文以回流泵出口管线流量控制阀失效导致回流量增大为例,此处按照回流量以正弦函数增大10%来考虑,研究产品乙烷含量㊁塔顶冷凝器冷量㊁再沸器热负荷㊁塔顶冷凝回流罐液位以及塔回流比等主要操作参数的动态响应趋势㊂从图2~图4可以看出,当塔顶回流量增加10%时,短时间内塔顶冷凝回流罐的液位降低,塔顶冷凝回流罐的液位控制回路会自动关小塔顶采出液的控制阀来维持回流罐的液位,导致塔顶产品的流量降低,回流比增大㊂随着塔顶气相流量的增加,塔顶冷凝器冷量增大,塔顶冷凝回流罐的液位增大,塔顶冷凝回流罐的液位控制回路会自动开大塔顶采出液的控制阀来维持回流罐的液位,导致塔顶产品的流量增大㊂待塔内系统达到新的平衡后,塔顶㊁塔底产品流量最终趋于稳定,塔底产品的乙烷摩尔分数降至更低水平,塔顶产品的乙烷摩尔分数增大至0.954,产品纯度增加,达到分离指标要求;随着回流量增大,回流比增大,相应的塔顶冷凝器冷量和塔底再沸器热负荷分别增大约为3%和1%㊂2.2 塔底再沸器热量输入过度的动态模拟塔底再沸器热源通常由蒸汽㊁导热油㊁装置内的工艺热物料等提供,本项目采用导热油作为塔底再沸器的热媒,当导热油流量增大时,可能会造成再沸器热量输入过度,导致系统超压㊂本工况以塔底再沸器热负荷增大10%为例,研究塔顶产品乙烷含量㊁塔底产品乙烷含量和流量㊁塔顶冷凝器冷量㊁塔顶气相泄放量以及回流比等主要操作参数的动态响应趋势㊂从图5~图7可以看出,当塔底再沸器热负荷增加10%时,塔底产品流量及塔底产品乙烷摩尔分数显著降低,塔顶产品流量增加,塔顶产品乙烷摩尔分数降低至0.75,无法达到分离指标要求,塔顶冷凝器冷量较正常操作值增加17%,若塔顶冷凝器冷量设计裕量满足上述要求,虽然塔顶产品不合格,但仍可维持塔内系统压力处于稳定状态;如塔顶冷凝器冷量设计裕量无法满足上述要求,则塔顶压力会急剧升高,同时塔顶冷凝回流罐气相空间的压力控制阀会打开,对超压介质进行泄放,造成产品浪费㊂针对本工况,可通过调整回流量的方式来实现塔顶和塔底产品满足指标要求㊂经计算,回流量增大29.1%时,塔顶产品乙烷摩尔分数为0.9509,塔底产品乙烷摩尔分数为0,产品合格㊂此时,塔顶冷凝器冷量增大22.3%㊂但若采用调整回流量作为补救措施,在设计阶段应适当增加塔顶冷凝器和回流泵的设计负荷和操作弹性㊂故针对本工况,通过调整控制系统回流量能使产品指标恢复正常,系统恢复稳定运行,为现场的生产过程提供参考㊂3结论本文采用H Y S Y SD y n a m i c流程模拟软件,建立脱乙烷塔系统动态模型,研究脱乙烷塔系统在回流量增加㊁再沸器热负荷增大两种工况发生时,工艺参数随扰动的动态响应过程,并针对具体工况提出应对措施,其结论如下:(1)当塔顶回流量增加10%时,回流比增大,冷凝器冷量和再沸器热负荷分别增大约为3%和1%,塔底和塔顶产品的乙烷摩尔分数满足分离指标要求㊂(2)当塔底再沸器热负荷增加10%时,塔底产品流量及塔底产品乙烷摩尔分数显著降低,塔顶产品乙烷摩尔分数降低至0.75,无法达到分离指标要求㊂计算是可通过调整回流量的方式来实现塔顶和塔底产品满足指标要求㊂但在设计阶段应适当增加塔顶冷凝器和回流泵的设计负荷和操作弹性㊂(3)通过调整控制系统局部参数或设定值能使产品指标恢复正常,系统恢复稳定运行,验证了脱乙烷塔系统所选择控制方案的合理性㊂同时,也可为现场的生产过程提供参考㊂参考文献[1]郭洲,曾树兵,陈文峰.用动态模拟技术进行油气田工艺处理系统开停工方案的研究[J].天津化工,2013,27(5):20-23. 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脱乙烷塔工作原理脱乙烷塔是石化行业中常见的设备之一,它在乙烷制取乙烯的过程中起到了重要的作用。
脱乙烷塔的工作原理主要是通过分离乙烷和乙烯两种物质,使乙烯的纯度达到要求,以便后续的生产和应用。
脱乙烷塔的工作原理可以分为三个步骤:进料、分离和产品收取。
乙烯原料进入脱乙烷塔的顶部,与一定量的蒸汽一起通过塔底部的进料装置进入脱乙烷塔内部。
在进料过程中,乙烯原料与脱乙烷塔内的填料进行充分接触,并受到填料的表面积增大和液体膜的作用,以便更好地与乙烷分离。
接下来,乙烷和乙烯在脱乙烷塔内部分离。
由于乙烯的沸点较低,乙烯会在脱乙烷塔内部上升到较高层,而乙烷则会向下沉降到较低层。
这是因为乙烯和乙烷在脱乙烷塔内部的填料上存在差异分布,乙烯更容易通过填料的孔隙,而乙烷则受到填料的阻碍,使得乙烯和乙烷在脱乙烷塔内部得以有效地分离。
脱乙烷塔的产品收取。
乙烷和乙烯分别从塔顶和塔底收集出来。
塔顶的乙烷主要用于回收和再利用,而塔底的乙烯则是最终的产品。
通过控制塔底的乙烯流量和纯度,可以满足不同工艺和应用的需求。
脱乙烷塔的工作原理虽然简单,但是在实际应用过程中仍然需要注意一些关键点。
首先,填料的选择和布置对分离效果有着重要的影响。
不同的填料具有不同的表面积和孔隙结构,选择合适的填料可以提高分离效率。
其次,控制进料流量和温度也是关键。
过高的进料流量和温度可能导致分离效果下降,甚至影响设备的正常运行。
脱乙烷塔还需要定期清洗和维护,以保证设备的正常运行和分离效果。
清洗过程中可以使用适当的清洗剂和工艺,以去除塔内的杂质和沉积物,提高设备的效率和寿命。
脱乙烷塔在乙烷制取乙烯的过程中发挥着重要的作用。
通过合理的工作原理和操作,可以实现乙烷和乙烯的有效分离,提高乙烯的纯度和产品质量。
对于石化行业来说,脱乙烷塔是一个不可或缺的设备,对于乙烯的生产和应用具有重要意义。
尕斯联合站伴生气处理装置建设工程脱乙烷塔、脱丁烷塔、二次脱烃塔设备安装方案2013.08.16 用于施工版日期文件状态起草人审核人批准人本编制单位:天津大港油田集团工程建设有限责任公司尕斯联合站项目部一、工程概况尕斯联合站伴生气处理装置建设工程中脱烃单元(14单元)中,塔类设备包括脱乙烷塔(C—1402) 1台,脱丁烷塔(C—1403)1台,二次脱烃塔(C—1401),设备整体到货,整体冲洗试压合格,交付安装,采用2台75t吨位吊车按顺序依次进行吊装,由于塔高度分别为16100mm、15400mm和12000mm高度较高,故此方案对安全要求较为严格。
2台塔设备的相关技术参数如下表(吊装时不包含塔附件):二、编制依据1.中国石油集团工程设计有限责任公司青海分公司提供的图纸;2.《化工机器安装工程施工与验收规范通用规定》HG20203-20003。
《化工设备安装工程质量检验评定标准》HG20226-934.《石油天然气建设工程施工质量验收规范设备安装工程第2部分:塔类设备》SY4201。
2-20075。
《化工塔类设备施工及验收规范》HGJ2011—836.《石油化工静设备安装工程施工质量验收规范》GB50461-20087。
《工程建设安装工程起重施工规范》HG20201-2000三、施工人员计划项目部将对各专业劳动力实行动态控制,配备具有丰富施工经验的各专业施工人员进场。
并根据工程实际进度、施工需要随时抽调有关专业施工人员进场,充分满足施工需要。
具体各专业劳动力安排计划见下表.四、施工机具计划五、塔类设备安装施工方法1、施工准备1。
1在设备安装前须对设备基础进行验收,使设备安装在合格的基础上,确保设备安装质量。
1。
2场地周围作业面杂物清理干净,场地平整完毕,道路畅通.由于现场土质无法满足吊车需要,故须在吊车停放位置铺放σ=20mm 厚的钢板。
现场吊装示意图见下附图(一)。
1。
3各种施工机具、测量器具、材料工具等按计划运于现场,对测量及检查所用仪器,量具的精度均应符合国家计量局规定的精度标准,并应按期检验合格。