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1、戊烷油分离设计概算书第一章 总论一、通过详细的阅读课程设计任务书，可以得到以下信息：1.原料组成如下：表1-1戊烷油原料组成序号原料组分摩尔分数，mol%1丁烷1.3032异戊烷8.9013正戊烷55.4824环戊烷11.36852,3-二甲基丁烷4.34562-甲基戊烷13.2457正己烷5.356合 计1002. 主产品有2种，分别为：（均为m）(1)戊烷解析剂：n-C5o 纯度95%、i-C5o +n-C5o99%、c-C5o 903. 副产品为：丁烷，2,3-二甲基丁烷，2-甲基戊烷，正己烷。4. 公用工程为：水，电，气，汽。5. 设计生产能力为1.2万吨/年。6. 根据经验，开工周期
2、可取8000小时/年，即330天/年。7采用戊烷分离塔和异戊烷塔高效精馏分离的生产方式。二、经过对现有文献的阅读和上网所查资料的分析，我对主产品有了更加深入的了解：1.1环戊烷发泡剂：（1）物理性质：表1-2环戊烷发泡剂物理性质外观无色透明液体，有类似汽油味的气体沸点(101.3kPa)49.25oC相对密度(20oC)0.745闪点42oC自燃温度361oC爆炸极限(vol)1.48.7%火险分类甲B（2）产品用途：环戊烷作为硬质聚氨酯泡沫的新型发泡剂，用于替代对大气臭氧层有破坏作用的氯氟烃(CFCS)，现已广泛应用于生产无氟冰箱、冰柜行业以及冷库、管线保温等领域。随着蒙特利尔等公约规定的禁
3、用ODS期限的临近，CFCs和HCFCs类产品不久将被禁用，环戊烷必将成为聚氨酯发泡剂领域的主角。2.1戊烷解析剂：（1）物理性质：表1-3 戊烷解析剂物理性质外观无色透明液体，有微弱薄荷香味沸点(101.3kPa)36.1oC相对密度(20oC)0.63闪点40oC自燃温度260oC爆炸极限(vol)1.47.8火险分类甲B（2）产品用途：正戊烷可用于EPS（可发性聚苯乙烯）的发泡剂，也可作为分子筛脱蜡工艺的脱附剂。3.1产品安全注意事项：戊烷为易燃、易爆品。应远离热源、火源，远离氧化剂和其他化学反应剂。储存于阴凉、干燥且通风良好之处。运输时，要轻装轻卸，防止包装容器振动。管道输送时，要静电
4、接地。操作时切勿吞服，避免吸入蒸汽。防止与眼睛、皮肤及衣物等接触。4. 2产品的市场需求：目前，国内的戊烷价格与国外进口价格比相对较低，主要由产品质量造成的；另外国内戊烷发泡剂价格相差也较大，主要是由于正戊烷、异戊烷纯度决定的，且价格随国内原油、汽油价格的波动而变化。国内戊烷供大于求，但产品质量、产品品种、售后服务与国外比有一定差距；但高档产品供应不足，同时布局不合理的问题也将更加突出，东北地区存在明显缺口。5.2产品的国标：戊烷产品生产厂家也比较多，生产规模、工艺水平、产品质量等均存在很大差异，目前没有相关产品的国家统一标准。6.2产品生产方法：目前，国内戊烷生产技术主要来自于天津大学和北京
5、化工研究院。主要生产原料为油田轻烃、原油预处理装置的拔头油、加氢装置的轻石脑油、重整加氢后的混合烃、炼厂气分装置的C5及乙烯装置裂解副产的C5馏分，也可采用C5醚化后的混合C5分离精制处理得到，也可采用环戊二烯加氢制得。第二章 工艺流程设计2.1 工艺流程介绍由产品要求将原料分为四组：A. 丁烷，异戊烷 B. 正戊烷C. 环戊烷 D. 2,3-二甲基丁烷，2-甲基戊烷，正己烷确定三种产品共需三个塔，有五种塔序： 图2-1 分离四组分混合物的五种流程2.2工艺流程选择 根据以下原则，来选择最佳方案： a.分离回收率要求高的组分放在塔序的最后。 b.按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分。
6、c.最难分离的放在塔序的最后。 经分析，我认为(e)分离方案为最佳分离方案，其流程示意图如下：图2-2 最佳流程示意图参考文献【1】 美龙环戊烷化工有限公司网站http:/www.mei- 丁泉，张礼安戊烷的生产与市场分析北京：中国石油规划总院炼油化工研究所【3】 刘家祺化工分离过程北京：化学工业出版社，1995第三章 物料衡算戊烷油分离装置工艺设计年处理量为1.2万吨，生产时间取8000小时，则每小时处理量为1.2107/8000=1500kg/h。原料物理性质表如下：表3-1 原料物理性质表组分分子量质量流率kg/h质量分率m%摩尔流率kmol/h摩尔分率mol%常压沸点丁烷58.1215
7、.241.020.261.303-0.5异戊烷72.15129.288.621.798.90127.9正戊烷72.15805.8153.7211.1755.48236.1环戊烷70.13160.4810.702.2911.36849.32,3-二甲基丁烷86.1775.225.010.874.34557.92-甲基戊烷86.17229.7515.322.6713.24560.3正己烷86.1792.916.191.085.35668.7合 计150010020.131003.1 T-101 物料衡算3.1.1 清晰分割取重关键组分为2,3-二甲基丁烷，回收率为99，轻关键组分为环戊烷，回收率为
8、99，做物料衡算，列表（表3-2）：合 计正己烷2-甲基戊烷2,3-二甲基丁烷环戊烷正戊烷异戊烷丁烷组 分表3-2 T-101 清晰分割物料平衡表 150092.20228.3574.97159.90800.87128.4315.11质量流率kg/h进 料1006.1515.225.0010.6653.398.561.01质量分数20.131.072.650.872.2811.101.780.26摩尔流率kmol/h1005.3613.264.34511.3755.488.901.30摩尔分数1103.060.86157.79800.87128.4315.11质量流率kg/h塔顶馏出液1000
9、.0813.0572.6011.641.37质量分数15.400.012.2511.101.780.26摩尔流率kmol/h1000.0614.6172.0811.561.69摩尔分数396.7692.20228.3574.112.10质量流率kg/h塔釜馏出液10023.2457.5518.680.53质量分数4.611.072.650.860.03摩尔流率kmol/h10023.2157.4818.660.65摩尔分数3.1.2 操作条件的确定3.1.2.1 确定回流罐压力Pb塔顶冷凝器采用水作冷剂，入口温度在25-30之间，可以估算出回流罐温度Tb为40，由温度Tb查图可得各组分在该温度
10、下的饱和蒸汽压，再根据泡点方程P=Pis*Xi可求得回流罐压力：表3-3 估算回流罐压力组分丁烷异戊烷正戊烷环戊烷2,3-二甲基丁烷Pis*XiXi(mol%)1.6911.5672.0814.610.06Pis(kPa)376.92151.22115.7873.9663.00118.15所以回流罐压力等于118.15kPa。3.1.2.2 确定塔顶压力PD、温度TD取管线阻力P=0.2atm，则塔顶压力PD=Pb+P=138.42kPa。由露点方程(Yi/Ki=1)，通过试差猜算塔顶温度，由于塔顶采用全凝器，所以Yi=Xi.设TD=49表3-4 试差猜算塔顶温度组分丁烷异戊烷正戊烷环戊烷2,
11、3-二甲基丁烷Yi/KiYi0.01690.11560.72080.14610.0006Ki3.21.361.020.730.520.9982所以经试差，塔顶温度TD=493.1.2.3 确定塔釜压力PW、温度TW选板式塔，设实际塔板数为80块，取单板压降为4.5mmHg(0.6kPa)则Pw=PD+0.6*80=186.42kPa由泡点方程(Ki*Xi=1)，通过试差猜算塔釜温度设Tw=85表3-5 试差猜算塔釜温度组分环戊烷2,3-二甲基丁烷2-甲基戊烷正己烷Ki*XiXi0.00650.18660.57480.2321Ki1.501.101.020.861.0009所以经试差，塔釜温度T
12、w=853.1.3 计算最小理论板数、最小回流比3.1.3.1 相对挥发度取重关键组分2,3-二甲基丁烷为基准，则iH=Ki/KH（i任意组分，H重关键组分）表3-6计算相对挥发度组分丁烷异戊烷正戊烷环戊烷2,3-二甲基丁烷2-甲基戊烷正己烷D6.152.621.961.401.00.840.80W4.552.091.681.361.00.910.78平均5.292.341.811.381.00.870.79表中平均=（D*w）1/23.1.3.2 计算最小理论板数NmNm=27.5核实清晰分割是否合理，以计算釜液中丁烷的摩尔分率为例：=9.131017Xw,1=6.1810-19同理可计算出釜液中异戊烷、正戊烷，馏出液中2-甲基戊烷、正己烷的摩尔分率：表3-7 非关键组分部分摩尔分率组 分异戊烷正戊烷2-甲基戊烷正己烷摩尔分率2.331095.061064.351051.24106可见，符合清晰分割的假设，清晰分割合理。3.1.3.3 计算最小回流比由Underwood公式： 取饱和进料q=1，由（3-2）式
