丙烯生产的工艺流程设计综述
目录
TOC\o1-3\h\u26727丙烯生产的工艺流程设计综述 1
21591.1装置基准工况 1
45571.1.1工艺原理简述 1
244561.1.2生产工艺流程概述 2
16081.2工段工艺流程简图 3
148161.3主要设备装备介绍 4
247021.3.1精馏塔 4
157841.3.2热虹吸式再沸器 4
131941.4物料衡算 4
267411.4.1确定关键组分 4
25461.4.2精馏塔工艺参数 5
63821.4.3确立初始数据 5
135871.4.4每小时丙烯的产量 5
233031.4.5各组分组成的计算 5
145771.5热量衡算 8
130701.5.1塔顶冷凝器热量衡算 8
162801.5.2再沸器的热量衡算 8
179321.5.3全塔的热量衡算 9
1.1装置基准工况
本文选用Lummus公司研发的Catofin工艺，对年产20万吨的丙烷脱氢项目装置基准工况进行介绍。
1.1.1工艺原理简述
Catofin工艺工艺技术采用固定催化剂床，在反应过程中丙烷通过从上往上的逆流循环，从而接触到床层上的铬-铝催化剂，并在催化剂的作用下发生反应，从而生成丙烯。其原料进料由3股组成，即界外的新鲜丙烷、脱除重油后的自脱油塔底部而分出的丙烷和分离塔中回收的丙烷。上述原料通过原料汽化罐反应之后会进行换热，直至达到一系列反应要求之后，才会进入反应单元，在催化剂的作用下发生相应的脱氢反应REF_Ref5223\r\h[14]。
整个制备环节中主反应较为简单，丙烷生成丙烯和氢气的反应方程如下：
通过反应器流出的丙烯在冷却换热，压缩干燥之后，进入分离塔能够分离生成所需产物丙烯，而整个反应过程中所产生的副产物在通过处理后会流入PSA单元或进入燃料系统充当燃料。
1.1.2生产工艺流程概述
应用Catofin工艺主要有以下几个生产单元：
1.反应单元
在反应器内通过高温蒸气吹扫确保温度达到反应标准600℃，并将压力控制在0.05MPaA，待混合丙烷进入之后，在催化剂的作用下会发生脱氢反应，具体的反应步骤如下所述；生成得到的产物会在蒸汽吹扫的作用下排出反应器，由于该反应属于加热反应，在反应过程中为了创造适宜的反应温度环境，需要借助空气加热反应器进行持续加热，但是由于温度过高，一旦遇到丙烷便会发生爆炸，因此需要确保反应器处于真空环境，并对催化剂进行还原。遵照上述流程，会形成一个反应闭环：反应、蒸汽吹扫，生成热空气、真空环境，还原。通过多个反应器的综合作用，能够确保装置平稳运行REF_Ref5311\r\h[13]。
1.压缩单元
由于反应器排出物料的温度过高，因此在本单元需要设置相应的降温环节。通过反应器出料蒸发器以及进出料换热器达到降温的目标，待温度降至要求后，将其输送至压缩单元进行压缩。在整个压缩环节可结合每一等级的情况下丙烯的温度采取相应的冷却方式，主要分为水冷、空冷两种。最终在产品气干燥器中，会将气液混合体进行分离。干燥完成后的气相在进入脱乙烷塔前需要进行换热冷凝，而液相则可以省去这个步骤，直接送入脱乙烷塔
3.回收工段
该单元的主要作用在于剔除反应器中的轻烃组分以及氢气，氧化氮，二氧化氮等惰性气体。通过将上述尾气输至富氢气流中，部分气体可用于催化剂还原，其余部分则进入燃料系统作为燃料或输送至PSA装置中。对于冷凝环节中制备得到的丙烯丙烷即其他重烃组分，会送到下一个单元。
4.精制单元
产品的精制单元主要由三个塔组成，分别是脱除轻组分的脱乙烷塔、脱除重组分的脱油塔，以及分离丙烷丙烯的产品分离塔。
下面将对其进行简单的介绍
（1）脱乙烷塔的作用在于能够将组分轻于丙烯、丙烷的物质剔除，主要物质为乙烷、甲烷等。脱乙烷塔分设三条，分别位于塔中不同位置，彼此之间互不干涉的进料线。当设置不同操作压力时，会将源自压缩单元的三股脱乙烷塔进料输送至塔内，完成气液分离。乙烷甲烷等轻组分是塔顶冷凝器内的重要成分，通过分离之后所得出的组分，将输送至燃料系统。由于在塔底产物中含有一定的硫化物，因此需要采取相应的脱硫处理后，才能进入分离塔开展分离工作。
（2）产品分离塔的作用在于通过分离作用生产纯度小超过99.6%的聚合级丙烯。在冷凝作用下分离塔所生成的轻组分会被收入到冷凝罐之中，而罐中的液体会在压力泵的作用下促使其流入回流罐，制备得到的多数产物会被作为产品，在产品泵的作用下输送至冷却器中进行换热，待达到相应指标后，送入低温罐区存储，小部分物料则作为回流物料。塔底组分主为丙烷，制备得到的丙烷，能够作为循环丙烷在原料气化罐的作用下，再次进入反应单元。
（3）脱油塔装