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1、齐齐哈尔大学化工过程课程设计年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计目 录中文摘要- 1 -英文摘要- 2 -第1章 总论- 3 -1.1 概述- 3 -1.1.1产品介绍- 3 -1.1.2预处理的意义- 3 -1.2 设计依据- 4 -1.3 设计规模与生产制度- 4 -1.3.1 设计规模- 4 -1.3.2 生产制度- 4 -1.4 原料与产品规格- 5 -1.4.1 原料规格- 5 -1.4.2 产品规格- 5 -第2章 工艺设计与计算- 6 -2.1 工艺原理- 6 -2.1.1吸收工艺原理- 6 -2.1.2解析原理- 6 -2.2 工艺路线选择- 6 -2.2.1 物理
2、吸收法- 6 -2.2.2化学吸收法- 7 -2.3 工艺流程简述- 8 -2.4工艺参数- 8 -2.5 物料衡算- 9 -1.吸收塔- 9 -2.解析塔- 9 -3.干燥塔- 10 -2.6 热量衡算- 10 -1.吸收塔- 10 -2 解析塔- 11 -3 干燥塔- 11 -2.6 Aspen Plus全流程模拟- 12 -2.6.1吸收塔模拟- 12 -2.6.2 加热器模拟- 13 -2.6.3 解析塔模拟- 14 -2.6.4 全流程模拟- 15 -第3章 自动控制- 17 -3.1 主要控制原理- 17 -3.1.1 PLC的基本工作原理- 17 -3.1.2 DCS（集散控制系
3、统）的基本工作原理- 17 -3.2仪表控制- 17 -3.1.1 流量控制- 17 -3.1.2 液位控制- 17 -3.1.3压力控制- 18 -3.1.4塔底顶温度控制- 18 -3.1.4温度控制- 18 -3.3自动控制图图例- 18 -第4章 安全与环境保护- 20 -4.1 安全生产规制- 20 -4.1.1 生产安全与防护- 20 -4.1.2 安全操作规程- 20 -4.1.3 安全保护装置- 20 -4.2 三废处理及环境保护- 21 -参考文献- 22 -I年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段工艺设计摘要：本次课程设计任务为年处理80万吨甲醇制低碳烯烃预处理工段的工艺
4、设计，此工段包括吸收、解析、压缩、干燥等基本步骤，上述基本步骤组合成为与处理工段的工艺流程。来自反应工段的反应产物的摩尔分数组成如下：H2 4.40%，CO2 2.60%，H2O 1.30%， CH4 2.60%，C2H6 0.39%，C2H4 63.65%，C3H6 21.96%，C3H8 0.27%，C4H8 2.60%，C5H12 0.23%，由于要得到聚合级的乙烯和聚合级的丙烯的条件比较苛刻，所以必须除去混合气中的CO2和H2O。本工段的主要设计目的是除去CO2和H2O，通过查阅相关文献及资料，设计了年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段的工艺流程并借助CAD技术绘制了该工艺的管道及
5、仪表流程图和设备布置图。最后借助现代化工模拟软件Aspen Plus对该工艺流程进行了物料衡算，能量衡算，并根据设计任务及操作温度,压力和相关标准对工艺管道的尺寸和材质进行了选择。关键词：低碳烯烃，甲醇，物料衡算，能量衡算The annual handling capacity of 800000 tons of crude methanol to olefins pretreatment process designAbstract: The curriculum design task for the annual processing capacity of 800000 tons of
6、 methanol to olefins pretreatment process design, This section includes absorption, analysis, compression, drying and other steps, The basic steps are combined into and treatment process. The reaction product from the reaction section of the mole fraction consisting of the following: H2 4.40%, CO2 2
7、.60%, H2O 1.30%, CH4 2.60%, C2H6 0.39%, C2H4 63.65%, C3H6 21.96%, C3H8 0.27%, C4H8 2.60%, C5H12 0.23%, Due to be aggregated ethylene and propylene polymerization grade relatively harsh conditions, So we must remove the mixture of CO2 and H2O. This section is designed primarily to remove CO2 and H2O,
8、 This section is designed primarily to remove CO2 and H2O, Through access to relevant documents and materials, design year of processing 800000 tons of crude methanol to olefins pretreatment process flow and with the aid of the CAD technology draws the process piping and instrument diagram and mater
9、ial selection. Finally, with the help of modern chemical engineering simulation software Aspen the Plus to process the material balance, energy balance, and according to the design and the operation temperature, pressure and related standards of process piping dimensions and material selection.Keywo
10、rd：Low carbon olefin, methanol, material balance, energy balance第1章 总论1.1 概述1.1.1产品介绍低碳烯1烃通常是指碳原子数小于等于4的烯烃如乙烯、丙烯及丁烯等。低碳烯烃是石油化工的重要原料。乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料（聚乙烯及聚氯乙烯）、合成乙醇（酒精）的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等乙烯用量最大的是生产聚乙烯(PE),约占乙烯耗量的45%。丙烯用量最大的是生产聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和
11、合成甘油等。正丁烯主要用于制造丁二烯,其次用于制造甲基酮、乙基酮、仲丁醇、环氧丁烷及丁烯聚合物和共聚物。异丁烯主要用于制造丁基橡胶、聚异丁烯橡胶及各种塑料。1.1.2预处理的意义甲醇制低碳碳烯烃的产品中含有CO2酸性气体，酸性气体对烃类分离装置会有很大的危害，对于混合气分离装置而言，CO2在低温下已结成干冰，造成分离系统设备和管道堵塞，对于下游产品加工装置而言，当氢气、乙烯、丙烯产品中酸性气体含量不合格时，可是下游加工装置的聚合过程或催化反应过程中的催化剂中毒，也可能严重影响产品质量，因此必须将混合气中的酸性气体CO2脱除干净。甲醇制低碳烯烃过程中会产生水，为避免水在低温分离系统中结冰或形成水
12、合物，堵塞管道和设备，另外，水在加压和低温条件下，可与烃类生成白色结晶状态的水合物，这些水合物也会在设备和管道内积累造成堵塞现象，因此需要对混合气进行脱水处理以保证低碳烯烃生产装置正常运行，并保证产品乙烯和丙烯中的水达到规定值，为避免低温系统冻堵，因而需要进行干燥脱水处理，通常要求将裂解气中水含量托处置1ppm以下，相应，进入低温分离系统的裂解气露点在-70以下。1.2 设计依据根据齐齐哈尔大学化学与化学工程学院下达的关于化工过程课程设计任务书和化工厂国家设计国家标准，以及学校对本课程的要求，确定设计题目是：年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段设计。同时，查阅了大量的中外文资料，本设计的关
13、键设备是填料吸收塔，因此，依据化学化工物性数据手册中国石化出版的化工计算手册，气液物性估算手册对各个组分的物性进行估算，为化工设计计算部分提供依据。利用网络资源，了解到国内外吸收CO2技术发展现状及其发展趋势，通过自己的思考和总结作为出设计依据。除此之外，设计也要符合以下依据：(1) 产品的技术要求。(2) 安全要求：在化工生产中大量的物质都具有易燃易爆有毒的性质，所以在设计上一定要考量到安全问题，保证生产的安全进行和操作人员的人身安全。(3) 经济要求：从社会效益出发，保证经技术指标应有竞争力，需要经济的使用物力、人力，节省开支。(4) 建筑单位提供的主要原料及公用工程供应条件的供应报告，主
14、要原料、燃料、运输及销售方面的有关文件。(5) 三废要求：化工生产过程会产生三废“废气、废液、废渣”根据国家及环保要求，要对生产过程中产生的三废进行合理的处理，以达到节约能源保护环境的要求。1.3 设计规模与生产制度1.3.1 设计规模年处理80万吨粗甲醇制低碳烯烃预处理工段设计，装置采用一条线连续运行，主要对对低碳烯烃混合物中的二氧化碳及水进行处理，以便于对后续分离。1.3.2 生产制度本设计的关键是对填料塔2关键设备的设计，在正常生产中，填料塔塔顶、塔底温度控制，各个设备的压力、温度，塔顶回流比、流量及液位等工艺参数等，都是重要的影响因素。烃类物质属于易燃易爆化学物质，因此，在操作过程中一
15、定要严格按照国家相关标准，同时要保证各个工艺参数在生产操作过程中稳定运行。在公用工程方面，应选用合适的饱和蒸汽，该设计选用184，1.1Mpa的饱和蒸汽进料，通过控制蒸汽用量来调节稳定塔底温度，从而达到分离效果。总之，对各个工艺参数的控制严格执行岗位的工艺操作指南，保证产各塔正常生产。负责本岗位的开、停车及事故处理3，根据产品质量要求，加强巡回检查力度，并做好本岗位的交接班和原始数据记录，保证整个装置的安全平稳运行。同时要求员工要树立“安全第一”的思想，自觉接受安全教育，学习安全知识，保证生产的安全性。生产中要严格执行安全操作规程，避免各类事故发生。生产岗位员工必须按规定穿戴劳动保护用品。车间安全员工要切实履行职责，随时检查安全生产制度，落实情况，制止违章操作和冒险作业。1.4 原料与产品规格1.4.1 原料规格表1-1 原料规格表序号物质名称摩尔流量Kmol/hr摩尔分数1H251.670.03
