摘 要

丙烯是重要的有机化合物原料。本次设计任务是设计年产17万吨丙烷脱氢车间。设计采用Oleflex脱氢工艺生产丙烯。设计内容包括工艺方案选择、热力学分析、流程模拟、设备设计及车间布局设计。在设计过程中采用Aspen plus软件对全流程进行模拟，通过EDR软件对换热器进行设计，同时也采用CAD进行设备及车间图纸的绘制。

丙烯精制采用热泵精馏技术，回收潜热用于过程本身，省去塔顶冷凝器，冷却能耗和塔釜加热能耗，可使精馏能耗大大降低。最终得到产物丙烯的质量分数达到聚合级要求，满足丙烯下游产品合成需求。

关键词：丙烷；脱氢；车间设计；热泵精馏

Abstract

Propylene is an important raw material of organic compounds. This design task is to design an annual output of 170,000 tons of propane dehydrogenation workshop.This design uses Oleflex dehydrogenation process to produce propylene oxide intermediate propylene. The design contents include process plan selection, thermodynamic analysis, process simulation, equipment design and workshop layout design. In the design process, the whole process is simulated by using Aspen plus software. The heat exchanger is designed by EDR software, and the equipment and workshop drawings are also drawn by using CAD.

The purification of propylene adopts heat pump distillation technology. The latent heat is used in the process itself, and the energy consumption of tower top and the energy consumption of tower heating can be eliminated. The energy consumption of distillation can be greatly reduced.The final mass fraction of product propylene meets the polymerization level requirements and satisfies the requirements for the synthesis of propylene downstream products.

Keyword:propylene；dehydrogenation；workshop design；heat pump distillation

目 录

摘要...............................................................................................................................................Ⅰ

Abstract..........................................................................................................................................Ⅱ

第1章 绪论 1

1.1 丙烯介绍 1

1.1.1物理性质 1

1.1.2 化学性质 1

1.2丙烯市场分析 2

1.2.1国内市场分析 2

1.2.2 国外市场分析 4

1.2.3 产品分析小结 4

第2章 设计方案的确定 5

2.1丙烷脱氢工艺选择 5

第3章 热力学及动力学分析 6

3.1 丙烷脱氢 6

3.2丙烷脱氢反应的机理和动力学 6

第4章 流程模拟 9

4.1 全流程模拟概述 9

4.2 丙烷脱氢制丙烯 10

4.2.1丙烷脱氢反应模拟 11

4.2.2 急冷阶段 13

4.2.3 压缩干燥深冷单元模拟 13

4.2.4 丙烯提纯单元模拟 14

4.3 T0106丙烯精馏优化 16

第5章 设备设计 18

5.1反应器设计 18

5.1.1丙烷脱氢反应器 18

5.2 丙烷脱氢催化剂 18

5.2.1催化剂特性 18

5.2.2催化剂失活原因 18

5.2.3催化剂的再生方法 19

5.3 脱氢反应器内部参数 19

5.3.1空时及空速的确定 19

5.3.2催化剂用量确定 20

5.3.3催化剂年补充量的确定 20

5.4塔设计—设计示例：预分离工段脱乙烷塔 21

5.4.1精馏段塔径 21

5.5.2提馏段塔径 33

5.5.3塔机械工程设计 33

第6章 附属设备设计 38

6.1换热器设计 38

6.1.1设计与选型步骤 38

6.2 泵选型 40

6.2.1 泵选型的设计计算 40

6.3储罐 42

6.3.1设计举例 42

第7章 车间布置 44

第8章 结论 45

参考文献 46

附 录 48

致 谢 54

第1章 绪论

1.1 丙烯介绍

丙烯（propylene），其结构式为CH₃-CH=CH₂，分子式C₃H₆，分子量42.081。它是除乙烯之外最重要的烯烃，是产量增长最快的石油化工产品。丙烯广泛用于制备烷基化合物和混合汽油以增加汽油的辛烷值，另一方面，它被大量用于生产石化产品。如聚丙烯、环氧丙烷、异丙醇、丙烯腈和异丙基苯^[1]。

1.1.1物理性质

丙烯（propylene，CH₂=CHCH₃）常温下是无色，微甜的气体。是一种属低毒类物质。沸点和闪点较低，为易燃易爆性物质。水溶性低，可以溶于有机溶剂，丙烯主要物理性质如下表^[2]：

表1.1 丙烯物理性质表

1.1.2 化学性质