5万吨年丙烷精制工段设计
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设计摘要本文是对年产5.5万吨环氧乙烷合成工段的工艺设计。
本设计依据环氧乙烷生产工段的工艺过程,在生产理论的根底上,制定合理可行的设计方案。
本文主要阐述了环氧乙烷在国民经济中的地位和作用、工业生产方法、生产原理、工艺流程。
对主要设备如:混合器、反响器、环氧乙烷吸收塔、二氧化碳吸收系统,等进展物料衡算,对环氧乙烷反响器设备进展热量衡算,并对环氧乙烷反响器进展详细的设备计算和校核,确定操作参数、设备类型和材质,使用CAD绘制相应的工艺流程图,最后得出设备参数。
关键词:环氧乙烷;工艺流程;反响器;物料衡算。
PROCESS DESIGN OF ETHYLENE OXIDE WITH ANNUAL OUTPUT OF 55,000 TONSABSTRACTThe process of ethylene oxide with annual output of 5,5000 tons was designed in this paper.Based on the actual production process and production theory reasonable design scheme was developed.The status and role of ethylene oxide in the national economy was discussed in this paper. Furthermore, the produce methods, the principle of produce and process were also interpred. Material balance of the main equipments, such as: the mixer, the reactor, the absorb tower of epoxyethane, and the absorb system of carbon dioxide have been calculated. Calculation of energy balance for the epoxyethane reactor were also carried out. Equipment calculations and checkingof the reactor were carried on detail. The parameters, types and materials of the equipments were confirmed. Based upon, the high purity epoxyethane rectifier was draw using CAD. Finally, correspond measures for the production process were given.KEY WORDS:epoxyethane;process;reactor;material balance。
年产5万吨碳酸而甲酯精制工段初步设计—塔设备设计【摘要】碳酸二甲酯是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料。
本文以镁化合物作催化剂由碳酸二甲酯直接合成DMC,粗产品采用共沸精馏、萃取精馏等工艺精制。
该工艺的DMC回收率可达98%,产品纯度高于99.9%。
利用Aspen Plus对工艺中的各个操作单元进行精馏模拟,然后依据Aspen模拟结果进行塔设备设计。
萃取剂回收塔设计为筛板塔,采用单溢流弓形降液管,凹形受液盘,D=2m,H T=0.5m,筛孔采用正三角形顺式排列,筛板塔的操作上限为液泛控制,下限为漏液控制,操作弹性为2.73。
机械设计时,塔体分为5段,分别对每一段进行质量载荷、地震载荷、风载荷等计算。
由地震弯矩和风弯矩引起的应力校核合格,水压试压合格。
基础环等塔附件应力校核合格。
【关键词】碳酸二甲酯、筛板塔、萃取精馏、邻二甲苯、塔设备设【Abstract】DMC is a non-toxic, environmental performance, use of a wide range of chemical raw materials. In this paper, magnesium compounds as a catalyst for the direct synthesis of DMC from carbon dioxide and methanol, the crude product by azeotropic distillation, extractive distillation and other refining process. The process of the DMC recoveries up to 98% and the purity higher than 99.9%. Process using Aspen Plus on all operating units in the simulated distillation, and tower equipment design based on the simulation results by Aspen. Extractant recovery column is designed to sieve column, a single overflow downcomer arch, concave disc by the liquid, D = 2m, H T = 0.5m, triangle mesh with cis-arrangement of the operation of sieve tray ceiling flooding control and limit leakage control, operating flexibility to 2.73. Mechanical design, the tower is divided into five segments, namely, the quality of each section loads, seismic loads, wind loads and other calculations. Moment caused by the earthquake and wind stress moment checking of qualified, water hydraulic pressure test. Tower base ring attachment stress check compliance.【Keywords】DMC、Sieve、extractive distillation、OX、tower equipment design1 引言碳酸二甲酯是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料。
5万吨/年环氧氯丙烷项目概述环氧氯丙烷(简称ECH)又名表氯醇,是一种易挥发、不稳定的无色油状液体,有与氯仿、醚相似的刺激性气味,微溶于水,能与多种有机溶剂混溶,并可与多种有机液体形成共沸物。
环氧氯丙烷是有机化工领域重要的原料及中间体,主要用于环氧树脂、合成甘油、硝化甘油炸药等领域,也可用于生产离子交换树脂、医药、农药、涂料、胶粘剂、氯醇橡胶,以及表面活性剂等精细化工产品。
以环氧氯丙烷为主要原料生产的各种型号的环氧树脂具有粘合性高、收缩性小、耐化学腐蚀、稳定性好、高抗冲强度和优良的介电性能等特点,主要用于制造涂料、粘合剂、增强材料、浇铸材料以及电子层压件和包胶件等,在汽车、建筑、电子、电力、食品包装、家用电器、航空航天复合材料等众多领域中得到广泛应用,是国民经济生活中不可缺少的重要材料。
2005年我国环氧氯丙烷生产能力约11万吨/年,产量10.5万吨,而同年进口量达11.1万吨,同时有大量下游衍生产品进口。
预计到2010年,我国环氧氯丙烷需求量达32.8万吨,受丙烯和氯气原料限制和环保影响,国内生产能力严重不足,市场缺口很大。
近年来国外道化学及索尔维公司等公司开发成功了用生物柴油副产的甘油与氯化氢反应生产环氧氯丙烷的新技术。
该技术克服了传统的氯醇法生产环氧氯丙烷技术三废排放多的缺点,还能有效利用生物柴油所副产的甘油作为原料,从环保和经济上都较传统的氯醇法更具竞争力。
该法不使用丙烯原料,也为丙烯资源紧张的地区生产环氧氯丙烷提供了条件。
我国环氧氯丙烷主要消费于环氧树脂,主要消费地区是华东地区,在徐州市建设本项目可以利用规划中的生物柴油副产的甘油,及氯碱项目的氯化氢作为原料,生产环氧氯丙烷,就近占领市场,并为规划中的环氧树脂项目提供原料,具有比较优势。
市场需求预测国外市场分析2004年世界环氧氯丙烷的总生产能力约为130万吨/年左右,产量约100万吨。
美国环氧氯丙烷的生产能力为48万吨/年,约占世界总产能的38.7%;西欧地区的生产能力为26.7万吨/年,约占21.5%;东欧地区的生产能力为10.3万吨/年,约占世界总能力的8.3%;亚洲地区的生产能力为39.9万吨/年,约占世界总产能的32.2%。
包括开题报告、论证报告、技术流程等章节。
毕业设计(论文)题目:5万吨/年环氧乙烷生产工艺的设计
开题报告
1、开题报告的目的
本次毕业设计的主要任务是设计一条生产5万吨/年环氧乙烷的工艺,结合现有的技术设备能力,分析其工艺流程和工艺参数,并提出节能、降
耗及其它方面的改进建议,以提高其生产效率及质量,满足技术要求。
2、毕业设计的主要任务
(1)调研环氧乙烷的制备工艺和设备;
(2)评估现有技术设备是否能够满足5万吨/年的生产;
(3)进行设备与工艺的综合考虑,设计出满足生产目标的工艺;
(4)给出详细的工艺流程图,并对关键工艺参数提出优化建议;
(5)依据可行性研究,提出总体的节能降耗改进方案;
(6)编写毕业设计论文,提交审核。
3、预期完成结果
本次毕业设计计划在标准化条件下设计一条可以生产5万吨/年环氧
乙烷的工艺,给出详细的工艺流程图和工艺参数,并提出节能降耗及其它
方面的优化建议,以达到高效的生产要求。
论证报告
1、论证报告的目的。
题目:年产5万吨甲苯精制工段工艺设计专业年级:化学工程与工艺2班学生姓名:李春鹏指导教师:张楠职称:讲师摘要:苯和甲苯都是重要的有机化工原料,需要用精制来达到更高的纯度,以用来做为某些精细化学品的合成原料,苯与甲苯的分离一般采用精馏的方法进行。
本文对50000t/a的甲苯精制工段进行设计,其主要工作为精馏塔的设计,包括物料衡算,热量衡算,工艺尺寸的设计,同时对具体操作参数及结构参数进行计算,获得泡点温度、理论塔板数、实际塔板数以及最小回流比等信息。
该设计最后得到精馏塔塔径2.2m,塔高为19.2m,共29块塔板,塔板板间距为0.4m。
其次文章对附属设备进行了计算与选型,确定了合适的塔顶冷凝器和塔底再沸器,最后综合生产质量及安全要求确定了工艺的控制体系。
关键词:精馏;甲苯;工艺流程设计;控制设置一、本课题研究的目的和意义目的:经过精制工段的处理,甲苯和苯的纯度可以更上一个等级,这为其它采用甲苯和苯为原料的生产提供了纯度更高的原料,为产品的质量提供了保证,本设计同时可为后续的生产化提供一定的理论依据。
意义:工程设计是工程师工作实践中最富创造性的内容,设计能力不同于理论分析能力,表达能力和动手能力,它需要将理论、经验与实践揉和进行分析,能够考察设计者的综合素质水平。
在本设计的完成过程中,学生的工程设计能力可以得到很大的提高。
二、设计方法(设计思想或、设计方案论证、研究方法等)设计采用精馏法来对苯与甲苯混合物进行分离。
进入精馏塔的原料通过层层塔板的分离作用,在塔顶可以得到质量组成为99%的苯和塔底得到质量组成99%的甲苯,塔顶的苯经过冷凝器的冷凝,送入储罐,塔底的甲苯则送入另一储罐,以用于后续生产。
由要求的年产量,依据物料衡算、热量衡算、相关参数的经验估算或实验资料,经由计算分析确定各个设备的技术参数与类型,最终确定出能够完成要求产量的工艺流程,同时以质量与安全作为控制标准,制定出维持生产正常高效进行的控制体系。
年产8万吨丙烯的生产工艺设计(精馏工段)设计长江大学工程技术学院毕业设计(论文)年产8万吨丙烯的生产工艺设计题目名称(精馏工段)题目类型毕业设计系部化学工程系专业班级化工60学生姓名指导教师辅导教师时间2011.11.20至2012.06.20目录毕业论文(设计)任务书 (Ⅰ)开题报告 (Ⅱ)指导教师审查意见 (Ⅲ)评阅教师评语 (Ⅳ)答辩会议记录 (Ⅴ)中文摘要 (Ⅵ)英文摘要 (Ⅶ)1 前言 (1)2 选题背景 (2)2.1 课题的来源、目的和意义 (2)2.2 国内外现状、发展趋势及存在的主要问题 (2)2.3 研究的指导思想与技术路线 (5)3 方案论证 (7)3.1 低压热泵工艺流程 (7)3.2 高压丙烯精馏流程 (7)4 过程论述 (9)4.1 基本原理 (9)4.2 丙烯的性质 (9)4.3 工艺流程 (11)4.4 精馏工段工艺计算 (11)5 结果分析 (44)6 结论或总结 (45)参考文献 (45)致谢 (47)长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书系化学工程系专业化学工程与工艺班级学生姓名指导教师/职称/1.毕业论文(设计)题目:年产8万吨丙烯的生产工艺设计(精馏工段)2.毕业论文(设计)起止时间:20 年11月20日~20 年6月20 日3.毕业论文(设计)所需资料及原始数据(指导教师选定部分)主要书目:1. 石油化学工业丛书·烯烃工学;2. 石油炼制工程;3. 有机化工工艺学等。
主要期刊:1. 石油炼制技术;2. 石油炼制工程等。
原始数据:原材料、中间产品、成品物性数据及企业生产的相关数据。
4.毕业论文(设计)应完成的主要内容(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)设计出合理的精馏工艺流程(4)作出全面的物料平衡和热量平衡(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(带控制点的工艺流程图、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)外文翻译一篇5.毕业论文(设计)的目标及具体要求(1)11.20~3.26 收集资料,完成开题报告并提交指导老师审阅。
石化8.5万吨/年环氧丙烷项目换热网络设计1.概述本项目为石化设计一生产环氧丙烷(PO)的分厂,制造成本是一个关键的考核参数,其中公用工程的消耗占了很大的一部分。
运用夹点技术对流程进行换热网络的设计和优化,可以尽可能地实现对内部流股热量的集成和最大化利用,从而减小公用工程的消耗。
本项目具体可分为丙烷脱氢工段、丙烯环氧化工段、副产品精制工段。
从整个工艺流程来看,本项目需要大量的公用工程,冷公用工程包括冷却水、-25℃和-45℃的冷却剂,热公用工程包括117℃的低压蒸汽、175℃的中压蒸汽、250高压蒸汽。
冷公用工程来源于本项目厂区的循环水站及冷冻站,热公用工程来源于本项目厂区的蒸汽系统。
为充分集成过程中的热量,本项目采用了热泵精馏技术,充分利用了温差小的精馏塔,通过改变蒸汽温位使原本不能换热的流股有换热的可能,从而提高了可回收能量的比率,实现了较大程度的节能。
2.工艺流股提取流股信息如下:(源文件“全流程-不含热泵”)3.夹点分析将上述流股数据输入到软件Aspen Energy Analyzer中,分析经济效益与最小传热温差的关系,拟合出投资费用、操作费用与最小传热温差的关系曲线如图24-2、24-3所示,图1 投资费用-最小传热温差关系曲线(不含热泵精馏)图2 操作费用-最小传热温差关系曲线(不含热泵精馏)再根据这两条曲线得到总费用与最小传热温差的关系曲线如图24-4所示,图3 总费用-最小传热温差关系曲线(不含热泵精馏)由图24-4可知,最小传热温差为5-10℃时,总费用最小。
温差越高,传热推动力越大;另一方面,结合实际,为节省设备费,大型石化工厂一般在塔设备选用虹吸式再沸器,温差越大,两段的液体密度差越大,传热效果越好。
因此确定最小传热温差为10℃。
设定最小传热温差为10℃后,得到的冷热物流的组合曲线如图24-5所示,图4 组合曲线(不含热泵精馏)需要的热公用工程为86.09MW,需要的冷公用工程为92.44MW。
(完整版)年产5万吨丙酮⼯艺设计毕业设计年产5万吨丙酮⼯艺设计The Process Design Of Producing 50kta Acetone⽬录摘要 (Ⅰ)A bstract (Ⅱ)引⾔ (1)第⼀章总论 (2)1.1概述 (2)1.1.1丙酮的性质 (2)1.1.2丙酮的安全及⽤途 (3)1.2设计任务的来源 (4)1.3其他 (4)1.3.1消防措施 (4)1.3.2 泄漏应急处理 (4)1.4丙酮⽣产技术进展 (5)第⼆章丙酮的⽣产⼯艺流程 (6)2.1异丙苯法⽣产丙酮的⼯艺及流程 (6)2.1.1烃化反应 (6)2.1.2氧化反应 (7)2.1.3提浓塔 (7)2.1.4分解反应釜 (7)2.1.5中和反应 (8)2.1.6粗丙酮塔 (8)2.1.7精丙酮塔 (8)第三章⼯艺计算 (9)3.1物料衡算 (9)3.1.1.精丙酮塔的物料衡算 (9)3.1.2粗丙酮塔的物料衡算 (9)3.1.3分解釜的物料衡算......................... 错误!未定义书签。
3.1.4中和槽的物料衡算......................... 错误!未定义书签。
3.1.5提浓塔的物料衡算......................... 错误!未定义书签。
3.1.6氧化反应的物料衡算....................... 错误!未定义书签。
3.1.7烃化反应的物料衡算....................... 错误!未定义书签。
3.2精丙酮塔能量衡算........................... 错误!未定义书签。
3.2.1再沸器的热负荷........................... 错误!未定义书签。
3.2.2冷却⽔⽤量计算........................... 错误!未定义书签。
第四章主要设备计算及选型.................. 错误!未定义书签。
泰山医学院
本科生毕业设计(论文)开题报告
题目:年产5000t丙烯腈合成工段的工艺设
计
2015年 3 月 20 日
说明
1.毕业设计(论文)题目确定后,学生应尽快征求指导教师意见,讨论立题与整个毕业设计(论文)的工作计划,然后根据课题要求查阅、收集有关资料。
开题报告可在教研室或院(部)系范围内举行,须适当请有关专家参加,指导教师必须参加,报告最迟在毕业实习前完成。
2.本表在开题报告通过论证后填写,一式三份。
本人、指导教师、所在教学院(部)系各一份。
3.开题报告的撰写完成,意味着毕业设计(论文)工作已经开始,学生已对整个毕业设计(论文)工作有了周密的思考,是完成毕业设计(论文)关键的环节。
在开题报告的撰写中指导教师只可提示,不可包办代替。
4.无开题报告者不得申请答辩。
5.本表打印或用黑色笔填写。
备注:表格可另加附纸。
以A4纸双面打印。
毕业设计(论文)- 年产20万吨丙烷制丙烯合成工段工艺设计1. 引言在化工领域中,丙烷制丙烯是一项具有重要意义的工艺。
丙烯是一种广泛应用于塑料制造、合成橡胶和化学品生产等领域的基础原料。
本文致力于设计一个年产量达到20万吨的丙烷制丙烯合成工段的工艺流程。
2. 工艺介绍2.1 原料选择•主要原料:丙烷•辅助原料:空气、水蒸汽等2.2 丙烯合成反应丙烷制丙烯的主要反应过程是经过催化剂的催化作用,将丙烷分解生成丙烯。
反应方程式如下:C3H8 ⟶ C3H6 + H22.3 反应条件为了达到较高的丙烯产率和选择性,需要控制一定的反应条件:•反应温度:在400-500°C之间•反应压力:在1-2 MPa之间•反应物质的进料比例:根据具体工艺设计确定•催化剂选择:根据实验结果选择适合的催化剂3. 工艺流程设计3.1 原料准备在丙烯合成工段,首先需要对原料进行准备工作。
主要包括对丙烷、空气和水蒸汽的准备和预处理。
3.2 反应器设计反应器是丙烷合成丙烯工艺的核心装置。
在设计反应器时,需要考虑以下几个方面的因素:•反应器的体积与产能的关系•反应器的物质传质和热传递特性•反应器的操作压力和温度控制•反应器的安全性和可控性3.3 分离装置设计在丙烯合成反应之后,需要对产物进行分离和纯化。
常见的分离装置包括:冷凝器、分离塔、吸附塔等。
这些装置可以将反应产物中的杂质、副产物等分离出来,从而提高丙烯的纯度。
3.4 能耗分析在工艺设计中,除了关注产品的产量和质量外,还需要对工艺设计的能耗进行分析。
能耗分析可以帮助确定合理的能源利用方案,提高工艺的能源效率。
4. 结果与讨论通过对年产20万吨丙烷制丙烯合成工段的工艺设计,可以得到以下几个方面的结果和讨论:•反应器的尺寸和催化剂的选择对工艺的影响•对原料的预处理对丙烯合成的效果的影响•分离装置的效率和能耗对工艺的影响根据实际工艺设计和实验结果,可以对工艺进行调整和优化,以提高丙烯的产量和质量。
5万吨/年丙烷精制工段设计目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章概述 (1)1.1丙烷脱氢工艺介绍 (1)1.2丙烷脱氢制丙烯的方法 (1)1.2.1 丙烷高温蒸汽裂解 (1)1.2.2 丙烷催化脱氢 (2)1.2.3丙烷氧化脱氢 (4)1.2.4丙烷脱氢催化剂 (5)1.3研究背景及意义 (5)1.3.1丙烷脱氢制丙烯工艺的研究进展 (5)1.3.2丙烷脱氢制丙烯生产中常见的问题及解决方法 (6)1.3.3研究意义 (7)第2章工艺设计 (8)2.1 精馏塔设计原则 (8)2.2精馏塔说明 (8)2.2.1精馏塔主体 (8)2.2.2再沸器 (9)2.2.3冷凝器 (10)2.2.4筛板塔 (10)2.3工艺流程 (10)2.4系统保障与维护 (11)2.4.1物料的储存和运输 (11)2.4.2必要的检测手段 (11)2.4.3调节装置 (11)2.5工艺参数及操作条件 (12)第3章工艺计算 (13)3.1 工艺计算 (13)3.1.1回流比的确定 (13)3.1.2物料衡算 (13)3.2工艺设计 (14)3.2.1塔高计算 (14)3.2.2塔径计算 (15)第4章精馏塔的工艺尺寸计算 (16)4.1溢流装置 (16)4.2降液管底隙高度 (17)4.3开孔数和开孔率 (17)第5章塔板的流体力学验算 (18)5.1塔板校核 (18)5.1.1雾沫夹带量ev (18)5.1.2塔板阻力hf (19)5.1.3降液管液泛校核 (19)5.1.4液体在降液管中的停留时间 (20)5.1.5严重漏液校核 (20)5.2负荷性能图 (20)5.2.1过量雾沫夹带线 (20)5.2.2液相下限线 (20)5.2.3液相上限线 (20)5.2.4严重漏液线 (21)5.2.5降液管液泛线 (21)第6章工艺评价 (22)6.1建设项目总投资 (22)6.1.1固定资产投资 (22)6.1.2流动资金 (23)6.1.3贷款利息 (23)6.2产品总成本 (23)6.2.1生产成本 (23)6.2.2期间费用 (24)6.3经济评价 (24)6.4环境评价 (25)6.4.1精制工段中的危险性分析 (25)6.4.2操作规范 (25)6.5环境保护 (26)6.5.1主要污染 (26)6.5.2环保治理 (26)第7章结论 (26)参考文献 (1)致谢 (1)附录1:理论塔板数计算 (3)摘要本设计用丙烷做原料,以氧化脱氢制丙烯的办法,对5万吨/年丙烷精制工段进行了设计。
设计内容包括生产工艺流程和方案的选择和确定、根据所给设计条件进行生产设备的主要工艺计算、根据计算结果设计塔板结构并绘制塔板负荷性能图、绘制生产工艺流程图。
设计中的主要设备包括精馏塔、再沸器、冷凝器和筛板塔等。
确定了工艺设计的基本内容,做了物料衡算,并对精馏塔工艺尺寸进行了计算,其中对精馏塔塔高塔径、降液管底隙高度、开孔数以及开孔率进行计算,分析塔板负荷性能图,各方面都符合此次设计要求。
最后依据设计内容和要求做出了相应的经济分析和环境评价。
关键词:丙烷精制;丙烷脱氢;丙烷-丙烯精馏;工艺设计ABSTRACTThis design USES propane as raw material, with the method of oxidation dehydrogenation to produce propylene, to 50,000 tons/year propane refining section has been designed. The design content includes the selection and determination of the production process flow and scheme, the calculation of the main process of the production equipment according to the given design conditions, t he design of the tray structure according to the calculation results and the drawing of the tray load performance diagram, and the drawing of the production process flow chart. The main equipment in the design includes distillation tower, reboiler, condenser and sieve tray tower, etc. The basic content of the process design was determined, the material balance was done, and the process size of the rectifying tower was calculated, in which the rectifying tower tower-tower diameter, the height of the bottom gap of the liquid falling pipe, the number of holes and the opening rate were calculated, and the tray load performance diagram was analyzed, all aspects of which met the design requirements. Finally, according to the design content and requirements, the corresponding economic analysis and environmental evaluation are made.Key words: Propane refined;propane dehydrogenation;Propane-propylene distillation;process design第1章概述1.1丙烷脱氢工艺介绍丙烷(propane),三碳烷烃,化学式为C3H8,结构简式为CH3CH2CH3。
一般情况下呈气态,为方便运输,需要将其进行压缩变成液态。
丙烷来源广泛,对原油或天然气进行特殊加工,就能够从成品油中获得。
目前工业正在蓬勃发展,丙烷在石油化工原料中占据重要地位。
在石油化工中,采用蒸汽裂化的方法,可以将丙烷制成化工基础产品的原料;由于丙烷价格低廉且资源丰富,而丙烯价格昂贵不易直接得到,所以目前全球有很多公司都在研究用丙烷作为原料生产丙烯及丙烯下游产品的工艺。
丙烯作为化工生产中基础的原料,可用于生产聚丙烯、苯酚、丙烯腈、丙酮、环氧丙烷等有机产物。
根据调查报告显示,千禧年之后,丙烯下游产品不断被开发,导致丙烯的需求量直线上升但国内丙烯供不应求,我国丙烯年进口量骤增至20~30万吨之间[1]。
丙烷脱氢要求使用低廉的丙烷原料价格,从而获得可观经济效益。
丙烷脱氢工艺,目前来看我国并没有规模化生产的例子,湿性油田伴生气作为生产丙烷的重要原料在国内也是比较匮乏的,且国内石油炼制技术尚不成熟,生产过程中还会生成杂质含量和硫含量都较高的一种混合液化气,所得丙烷的纯度不高,无法满足生产中对原料的要求,所以我国的丙烷脱氢装置中使用的丙烷要从国外非炼油厂进口,且必须以油田伴生气为原料经过液化所得到的高质量丙烷。
图1.1丙烷脱氢制丙烯装置图1.2丙烯精馏塔1.2丙烷脱氢制丙烯的方法1.2.1 丙烷高温蒸汽裂解丙烷脱氢属于热裂解反应,从热力学角度来讲反应不易进行,必须吸收大量的热量,在高温下,丙烷可以发生如下反应:C3H8⟶C3H6+H2脱氢C3H8⟶C2H4+CH2热裂解2C3H6⟶C4H6+C2H4热降解丙烷高温脱氢遵循自由基分解反应机理,因为C3H8中碳氢键的键能大于碳碳键键能,所以碳碳键极易断裂,产品中丙烯产率没有甲烷和乙烯的产率高,对于生产丙烯来说,此方法副产物较多,且丙烷高温热解的选择性很差[2],故不宜用于生产。
1.2.2 丙烷催化脱氢丙烷催化脱氢技术是在较低温度下完成的,因为在低温下,能够抑制丙烷的热裂解和丙烯的降解以及积碳反应的进行,可以实现丙烷的高纯度转化和丙烯的高收率。
此方法利用具有脱氢功能的催化剂来降低丙烷脱氢反应的活化能,进而得到较高的丙烯收率。
目前,工业化的主要方法有5种,UOP公司Oleflex工艺[3]、ABB Lummus公司的Catofin工艺[4]、Krupp Uhde公司的STAR工艺,Linde/BASF公司的PDH工艺和Snamprogetti公司开发的FBD工艺[5]。
表1.1五种主要方法的基本特点专利公司UOPABBLummusUhdeLinde/BASFSnamprogetti-Yarsintez工艺Oleflex Catofin STAR PDH FBD催化剂Pt/Al2O3Cr2O3/Al2O3Pt/Sn/AlPt-Sn/Zr O2Cr2O3/Al2O3操作温度/℃600~700540~700565~595540550~600操作压力/MPa 0.136101.6~508mmHg0.410.1560.116~0.14335丙烷单程转化率,%3548~65405040丙烯的选择性,%89~5188899089操作方式连续间歇间歇间歇连续反应器类型径向绝热床反应器绝热固床反应器列管式温固定床反应器多管固定床流化床再生方式连续周期性原地、周期性原地、周期性流化床分压控制氢循环负压水蒸气不详不详目前,全世界Oleflex丙烷脱氢制丙烯总生产能力达920kt/a[2]。
Oleflex工艺流程:图1.3 Oleflex工艺流程2.Catofin工艺Catofin工艺反应过程中丙烯的选择性达到90%-93%[6],用新鲜的原料制备1kg的丙烯产品仅需要消耗1.18kg丙烷(基准为100%丙烷)[7]。
Catofin工艺流程:图1.4 Catofin工艺流程在STAR工艺的转化过程中,丙烯的选择率达80%-90%[6]。
在此工艺中,将水蒸气通入原料气中并稀释,从而使丙烷的分压降低,达到提高反应转化率的效果,此外,水蒸气提供的热量能供反应所需,还可以抑制结焦。
STAR工艺流程图为:图1.5 STAR工艺流程图4.PDH工艺PDH工艺采用多管固定床反应器,共有3台平行反应器,其中2台用于反应,1台用于催化剂的再生,来进行不间断生产。