丙烯精馏塔工艺设计3 (2)

化工原理课程设计说明书

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精馏塔设计

目 录

§1 设计任务书…………………………………………………………………………………

1

§1.1 设计条件…………………………………………………………………………… 1

§2 概述………………………………………………………………………………………… 1

§2.1 塔型选择…………………………………………………………………………… 1

§2.2 精馏塔操作条件的选择…………………………………………………………… 3

§2.3 再沸器选择………………………………………………………………………… 4

§2.4 工艺流程…………………………………………………………………………… 4

§2.5 处理能力及产品质量……………………………………………………………… 4

§3 工艺设计…………………………………………………………………………………… 5

§3.1 系统物料衡算 热量衡算………………………………………………………… 5

§3.2 单元设备计算……………………………………………………………………… 9

§4 管路设计及泵的选择……………………………………………………………………… 28

§4.1 进料管线管径……………………………………………………………………… 28

§4.2 原料泵P－101的选择…………………………………………………………… 31

§5 辅助设备的设计和选型…………………………………………………………………… 32 化工原理课程设计说明书

Page - 2 - of 30 §5.1 贮罐…………………………………………………………………………………

32

§5.2 换热设备…………………………………………………………………………… 34

§6 控制方案…………………………………………………………………………………… 34

乙烯装置 分离工段------丙烯精馏工序工艺设计

摘 要

乙烯是石油化学工业中最重要基础有机原料之一。由乙烯装置生产的乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯，即“三烯三苯”是生产各种有机化工原料和合成树脂、合成纤维、合成橡胶三大合成材料的基础原料，涉及到国民生活的各个方面。所以,乙烯生产能力的大小直接影响着乙烯及其他衍生物的供应。其产能是衡量一国乙烯竞争力的重要标准,也是衡量一个国家石油化工产业的重要标志。

乙烯装置是石油化工行业的龙头装置，对应乙烯装置，石油烃裂解制乙烯技术研究始于20世纪30年代，经过近70年的发展，裂解技术日臻完善，目前该技术所生产的乙烯已经占到世界乙烯总产量的98%以上。

本次设计参考了**乙烯厂的部分资料，以生产实践为基础，理论联系实际，针对乙烯装置分离工段进行重点设计。设计生产能力为年生产10万吨。本设计内容主要对丙烯精馏塔进行了物料衡算、热量衡算、塔型设计、尺寸计算与选型。其中包括塔径计算、塔板布置、流体力学计算，附件的计算与选型，其中包括塔冷凝器的选择、再沸器的选取、接管及除沫器的计算、塔高的计算等内容。

设计过程中查阅了大量的文献资料，并以**乙烯厂装置为参考，设计基本达到了合理程度，绘制了工艺流程图和填料装配图。

关键词：乙烯；装置；丙烯；精馏

ABSTRACT

目 录

引言

第一章、 文献综述

1.1 设计概述

1.2 国内外乙烯工业的现状和发展前景

1.3 乙烯的主要生产方法

1.3.1 烃类热裂解法生产乙烯

1.3.2 乙烯的主要分离技术

1.3.3 乙烯生产的其他方法

第二章、 乙烯等主要产品的性质和工艺流程的确定

2.1 乙烯等主要产品和主要副产品的性质、用途和质量规格

2.1.1 聚合级乙烯

2.1.2 聚合级丙烯

2.1.3 主要副产品的性质、用途和质量规格

2.2 乙烯生产工艺技术简介 2.2.1 装置简介

2.2.2 基本原理

2.2.3工艺流程

第６１卷第２期　２（）１０年２月　化　工　ＣｌＥＳＣ　学　报　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｖｏ１．６１　Ｎｏ．２　Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１０　

丙烯精馏塔智能控制系统设计及应用　王振雷，叶贞成，钱　锋　（华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室，　化学工程联合国家重点实验室（华东理工大学），上海２００２３７）　摘要：针对乙烯生产装置丙烯精馏塔的工艺特征和操作特点，利用支持向量机在小样本数据建模中的优势，提　出一种基于支持向量机丙烯浓度软测量技术，解决了塔釜建模数据样本少的问题，实现了塔釜丙烯浓度在线测　茸。在一ｆ：述软测量系统的基础上，设汁了丙烯浓度智能控制系统。该系统采用模糊ＰＩＤ作为丙烯浓度控制器，　其输出量作为灵敏板温度控制器的设定值．与灵敏板温度控制构成串级调节系统，同时为了克服进料量对灵敏　板温度造成的干扰．设计了进料流量前馈控制器。丙烯浓度智能控制系统对塔釜丙烯指标进行实时控制・提高　了塔釜丙烯浓度的控制平稳度．解决了塔釜丙烯浓度超标问题。现场应用效果表明，该丙烯浓度软测量系统测　量精度高，控制系统可以有效控制塔釜丙烯浓度．取得了良好的控制效果，满足了工业现场运行的需要。　关键词：支持向量机；软测量；丙烯精馏装置；智能控制　中图分类号：ＴＰ　２７３　文献标识码：Ａ　文章编号：Ｏ４３８—１１５７（２０１０）０２—０３４７一Ｏ５　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｃｏｌｕｍｎ　ＷＡＮＧ　Ｚｈｅｎｌｅｉ，ＹＥ　Ｚｈｅｎｃｈｅｎｇ，ＱＩＡＮ　Ｆｅｎｇ　（Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏＪ’Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏＪ’Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ；Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｅａ　ｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｅｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３７・Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａ　ｓｏｆｔ　ｓｅｎｓｏｒ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｖｅｃｔｏｒ　ｍａｃｈｉｎｅｓ（ＳＶＭ）ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｅｓｔｉｍａｔｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｃｏｌｕｍｎ，ｗｈｉｃｈ　ｔｏｏｋ　ｉｎｔｏ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｃｏｌｕｎｍ．Ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ＳＶＭ　ｉｎ　ｓｍａｌｌ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｗａｓ　ｔａｋｅｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔ　ｓｅｎｓｏｒ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ａｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｏ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ．Ａ　ｆｕｚｚｙ　ＰＩＤ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍａｓｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｏｎｅ　ＰＩＤ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｌａｖｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｐｌａｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄ　ａ　ｃａｓｃａｄｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｅｅｄ　ｓｔｏｃｋ，ａ　ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｓｏｆｔ　ｓｅｎｓｏｒ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｏｎｅ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｏｌｅｆｉｎ　ｐｌａｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ　ｓｏｆｔ　ｓｅｎｓｏｒ　ＷａＳ　ｐｒｅｃｉｓｅ　ｅｎｏｕｇｈ　ｔｏ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｏｎ—ｓｉｔｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｗａｓ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｔｏ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｔｈｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ　ｌｉｍｉｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｐｏｒｔ　ｖｅｃｔｏｒ　ｍａｃｈｉｎｅｓ；ｓｏｆｔ　ｓｅｎｓｏｒ；ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ　ｃｏｌｕｍｎ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　２００　１）１０　２０收到初稿，２００９—１１—０５收到修改稿。　联系人：钱锋。第一作者：王振雷（１　９７ｊ一），男，博士，　教授。　基金项目：国家杰出青年科学基金项目（６０６２５３０２）；国家高　技术研究发展计划项目（２００９ＡＡ０４Ｚ１５９，２００７ＡＡ０４１４０２）；高等　学校学科创新引智计划项目（Ｂ０８０２１）；上海市青年科技启明星计　划项目（０７ＱＡ１　４０１　５）；上海市重点学科建设项目（Ｂ５０４）。　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｄａｔｅ－２００９一ｌ０—２Ｏ．　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ：Ｐｒｏｆ．Ｑ１ＡＮ　Ｆｅｎｇ，ｆｑｉａｎ＠ｅｃｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｉｔｅｍ：ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｕｎｄ　ｆｏｒ　Ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄ　Ｙｏｕｎｇ　Ｓｃｈｏｌａｒｓ（６０６２５３０２），ｔｈｅ　Ｈｉｇｈ—ｔｅｃｈ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｐｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（２００９ＡＡ０４Ｚ１５９，２００７ＡＡ０４１４０２），ｔｈｅ　１　１　１　Ｐｒｏｊｅｃｔ（１３０８０２１），Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｒｉｓｉｎｇ－Ｓｔａｒ　Ｐｒｏｇｒａｍ（Ａ　Ｔｙｐｅ）　（Ｏ７ＱＡ１４Ｏ１５）ａｎｄ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｌｅａｄｉｎｇ　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ　Ｐｒｏｊｅｃｔ（Ｂ５Ｏ４）．

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)

题 目 名 称 年产8万吨丙烯的生产工艺设计（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