50万吨年丙烷脱氢制丙烯反应压缩工段计算机辅助设计
通过查阅并比较分析相关丙烯制备文献资料，本设计采用UOP公司的Oleflex丙烷脱氢制丙烯工艺选择Pt/Sn/Al2O3催化剂，移动床反应器，丙烷与氢气进料的摩尔比1:1，在600℃温度，0.2MPa的压力下进行反应，该工艺具有耗水量最少，CO2、NOx等废气排放少，环保安全的特点。本设计利用Aspen plus软件对其中的反应压缩工段进行了流程模拟计算，获得了各个设备的物料衡算和能量衡算结果，并对主要换热器进行了设备设计计算，对生产过程进行了相关的安全设计和经济分析。关键词 丙烷脱氢，流程模拟，物料衡算，能量衡算
目 录
1 引言1
1.1 设计依据 1
1.2 设计地区的自然条件 1
1.3 厂址选择 2
2 发展评述 3
2.1 生产丙烯的主要工艺 3
2.2 化工流程模拟模拟及软件介绍 6
2.3 国内丙烷脱氢项目简介 8
3 工艺叙述 10
3.1 生产方法的选择10
3.2 工艺生产方法叙述10
4 工艺计算 16
4.1 模拟方法 16
4.2 各设备模拟结果17
4.3 全物流物料及热量衡算37
5 换热器设计38
6 安全分析44
6.1 主要危险品44
6.2 安全设计过程44
6.3 应急预案47
6.4 三废处理48
7 经济分析48
结论 50
致谢 51
参考文献52
1 引言
我国丙烯主要来源于乙烯联产和催化裂化副产，下游市场对聚丙烯等衍生物的需求量增涨很快，因此丙烯的需求量也相应增涨。由于美国引领的页岩气革命，使得乙烯联产装置原料轻质化，因此石油副产品丙烯产量大幅减少，丙烯供应相应减少。当前丙烯的产量远远不能满足日益增长的需求，在这种大环境下，开发和研究其他丙烯生产工艺就成为当前的重要课题。
1．1 设计依据
a）原料：丙烷，浓度为99.5%（质量分数）； *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
b）产品：年产50万吨丙烯，纯度>99.6％（质量分数）
c）副产品：氢气，纯度≥99.7%（质量分数）
d）年操作时间：8000h
e）为满足产量，每小时丙烯产量至少为：
f）因为丙烷单程转化率为30％，所以每小时丙烷进料为：
1480.7÷0.3=4935.7kmol/h，取整为5000kmol/h
1．2 设计地区的自然条件
1.2.1 地质资料
南京市年雷电日数为34.4d/a，土壤电阻为0.8×104Ω/cm，土壤热阻系数为80℃.cm/W；最高设计洪水位(百年一遇)为11.10m，最低水位为1.54m。二级阶地地基承载力为140～240kN/m2；土壤中0.71m深处一年中最热月平均温度为27.7℃；地震基本烈度为7 度。因此高空设备要安装避雷装置，接地装置根据土壤电阻合理设计。设备、存储容器要布局合理，有毒化学品的存储仓库应设计在地势高处，避免因雨季排水系统超负荷而被水浸泡。
1.2.2 气象资料
南京市地处亚热带季风气候，全年温和湿润，常年主导风向为东北风，年平均降雨量1000mm左右。无特殊冷热气象和自然灾害。分别将南京的相对湿度、气温、风速等数据列于表1.1、表1.2、表1.3。
表1.1 南京相对湿度数据统计
月均最高相对（7月）
月均最低相对（1月）
年均相对湿度
年均绝度湿度
湿度%
81%
72%
77%
156Pa
表1.2 南京气温数据统计
年均温
最热月均温
最冷月均温
极端最高温
温度（℃）
15.4
28.2
1.9
43
极端最低温
夏季通风室外温
冬季通风室外温
温度（℃）
14
32
2
表1.3 南京地面上层10m风速数据统计
30年一遇最大平均风速
极大风速
基本风压
风速
25.2m/s
38.8 m/s
0.4kN/m2
南京空气相对湿度较大，对电气设备有较大影响，会降低电气设备的绝缘强度，绝缘电阻变低，设备的泄露电流可能造成绝缘击穿，有安全隐患。且在潮湿的环境下，金属容易锈蚀，设备的性能和使用寿命得不到有效保障。因此可以在设备、管道的外表面包裹上防湿材料。如果部分设备不能包裹防湿材料，可以在设备区安装工业除湿机。
南京极端最低温是14℃，应当要考虑水管以及其他管路的材质，避免在低温下冻裂。部分管路，如有必要，应当包裹上保温材料。夏季要经常检查高压容器设备，防止因为高温热膨胀，使得高压容器变形，发生泄漏。
高空设备、标识的安装应根据最大风速等级调整，平时要检查到位，比如标识安装是否依然牢固，杆体是否发生倾斜，并及时加固。
1．3 厂址选择
本厂选择建设在南京市化学工业园区，项目为丙烷脱氢制丙烯，丙烯年产量50万吨，生产原料少部分来自化工园区周边石化企业，绝大部分原料从中东、美国进口；生产的产品一部分供给母公司，作为生产丙烯下游衍生物的原料，另一部分出售。本项目符合国家环保要求，不会破坏周围农田，影响周边居民生活。化工园区对基础设施与公用工程实行“统一规划、集中建设、分步实施、动态优化”实现区域内企业供水、供电、供热、供气集中提供，污水和固体废弃物的集中处理，并形成铁路、公路、水路、管廊“四位一体”的物流输送体系。
目 录
1 引言1
1.1 设计依据 1
1.2 设计地区的自然条件 1
1.3 厂址选择 2
2 发展评述 3
2.1 生产丙烯的主要工艺 3
2.2 化工流程模拟模拟及软件介绍 6
2.3 国内丙烷脱氢项目简介 8
3 工艺叙述 10
3.1 生产方法的选择10
3.2 工艺生产方法叙述10
4 工艺计算 16
4.1 模拟方法 16
4.2 各设备模拟结果17
4.3 全物流物料及热量衡算37
5 换热器设计38
6 安全分析44
6.1 主要危险品44
6.2 安全设计过程44
6.3 应急预案47
6.4 三废处理48
7 经济分析48
结论 50
致谢 51
参考文献52
1 引言
我国丙烯主要来源于乙烯联产和催化裂化副产，下游市场对聚丙烯等衍生物的需求量增涨很快，因此丙烯的需求量也相应增涨。由于美国引领的页岩气革命，使得乙烯联产装置原料轻质化，因此石油副产品丙烯产量大幅减少，丙烯供应相应减少。当前丙烯的产量远远不能满足日益增长的需求，在这种大环境下，开发和研究其他丙烯生产工艺就成为当前的重要课题。
1．1 设计依据
a）原料：丙烷，浓度为99.5%（质量分数）； *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
b）产品：年产50万吨丙烯，纯度>99.6％（质量分数）
c）副产品：氢气，纯度≥99.7%（质量分数）
d）年操作时间：8000h
e）为满足产量，每小时丙烯产量至少为：
f）因为丙烷单程转化率为30％，所以每小时丙烷进料为：
1480.7÷0.3=4935.7kmol/h，取整为5000kmol/h
1．2 设计地区的自然条件
1.2.1 地质资料
南京市年雷电日数为34.4d/a，土壤电阻为0.8×104Ω/cm，土壤热阻系数为80℃.cm/W；最高设计洪水位(百年一遇)为11.10m，最低水位为1.54m。二级阶地地基承载力为140～240kN/m2；土壤中0.71m深处一年中最热月平均温度为27.7℃；地震基本烈度为7 度。因此高空设备要安装避雷装置，接地装置根据土壤电阻合理设计。设备、存储容器要布局合理，有毒化学品的存储仓库应设计在地势高处，避免因雨季排水系统超负荷而被水浸泡。
1.2.2 气象资料
南京市地处亚热带季风气候，全年温和湿润，常年主导风向为东北风，年平均降雨量1000mm左右。无特殊冷热气象和自然灾害。分别将南京的相对湿度、气温、风速等数据列于表1.1、表1.2、表1.3。
表1.1 南京相对湿度数据统计
月均最高相对（7月）
月均最低相对（1月）
年均相对湿度
年均绝度湿度
湿度%
81%
72%
77%
156Pa
表1.2 南京气温数据统计
年均温
最热月均温
最冷月均温
极端最高温
温度（℃）
15.4
28.2
1.9
43
极端最低温
夏季通风室外温
冬季通风室外温
温度（℃）
14
32
2
表1.3 南京地面上层10m风速数据统计
30年一遇最大平均风速
极大风速
基本风压
风速
25.2m/s
38.8 m/s
0.4kN/m2
南京空气相对湿度较大，对电气设备有较大影响，会降低电气设备的绝缘强度，绝缘电阻变低，设备的泄露电流可能造成绝缘击穿，有安全隐患。且在潮湿的环境下，金属容易锈蚀，设备的性能和使用寿命得不到有效保障。因此可以在设备、管道的外表面包裹上防湿材料。如果部分设备不能包裹防湿材料，可以在设备区安装工业除湿机。
南京极端最低温是14℃，应当要考虑水管以及其他管路的材质，避免在低温下冻裂。部分管路，如有必要，应当包裹上保温材料。夏季要经常检查高压容器设备，防止因为高温热膨胀，使得高压容器变形，发生泄漏。
高空设备、标识的安装应根据最大风速等级调整，平时要检查到位，比如标识安装是否依然牢固，杆体是否发生倾斜，并及时加固。
1．3 厂址选择
本厂选择建设在南京市化学工业园区，项目为丙烷脱氢制丙烯，丙烯年产量50万吨，生产原料少部分来自化工园区周边石化企业，绝大部分原料从中东、美国进口；生产的产品一部分供给母公司，作为生产丙烯下游衍生物的原料，另一部分出售。本项目符合国家环保要求，不会破坏周围农田，影响周边居民生活。化工园区对基础设施与公用工程实行“统一规划、集中建设、分步实施、动态优化”实现区域内企业供水、供电、供热、供气集中提供，污水和固体废弃物的集中处理，并形成铁路、公路、水路、管廊“四位一体”的物流输送体系。
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