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摘 要

在乙烯的生产过程中，工业上普遍采用碱洗法脱除裂解气中的酸性气体，因此会产生大量的乙烯废碱液，同时有部分废碱液来自于炼油厂，这部分炼油废碱液主要来自于催化裂化、油品碱洗精制及含硫原油生产等加工环节。湿式氧化工艺是以乙烯废碱液为原料，鼓入足量的空气作为氧化剂，在反应器中进行氧化反应。从反应器排出的热氧化产物与原料进行逆流换热，反应器排出的液相/气相产物在分离器中进行分离。设计过程中，使用Aspen Plus V10软件对湿式氧化系统进行流程模拟计算，进行物料和能量衡算，并得到各个设备的进出口物流信息；通过查阅文献和相关国家标准对反应器和换热器进行了设备选型和工艺尺寸的计算；使用AutoCAD软件绘制了相关的物料流程图(PFD)、管道及仪表流程图(Pamp;ID)和设备平面布置图。

关键词：乙烯废碱液 湿式氧化工艺 Aspen Plus PID

Process design of ethylene spent caustic wet oxidation device

Abstract

In the production process of ethylene, the industry generally adopts the alkaline washing method to remove the acid gas in the cracked gas. Therefore, a large amount of ethylene spent caustic will be generated. It mainly comes from the processing steps of catalytic cracking, oil alkali washing and refining, and sulfur-containing crude oil production. The wet oxidation process uses ethylene spent caustic as raw material, blows in a sufficient amount of air as an oxidant, and performs an oxidation reaction in the reactor. The thermal oxidation products discharged from the reactor are subjected to countercurrent heat exchange with the raw materials, and the liquid/gaseous products discharged from the reactor are separated in the separator. During the design process, Aspen Plus V10 software was used to perform process simulation calculations on the wet oxidation system, material and energy balance calculation, and to obtain import and export logistics information of each equipment; The equipment selection and process size calculations were performed; the relevant material flow chart (PFD), pipeline and instrument flow chart (Pamp;ID) and equipment layout were drawn using AutoCAD software.

Key Words: Ethylene Spent Caustic ; Wet Oxidation ; Aspen Plus；PID

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 I

第一章 文献综述 1

1.1 乙烯废碱液的来源 1

1.2 乙烯废碱液处理工艺 1

1.2.1 中和法 1

1.2.2 生化法 2

1.2.3 超临界水氧化法 2

1.2.4 光催化氧化法 3

1.2.5 苛化法 3

1.2.6 化学沉淀法 4

1.3 废碱液湿式氧化处理技术 4

1.3.1 原理 4

1.3.2 影响湿式氧化工艺的主要因素 5

1.3.3 废碱液湿式氧化工艺 6

1.4 本文主要设计内容 6

第二章 装置概况及工艺说明 8

2.1 乙烯废碱液湿式氧化工艺流程介绍 8

2.2 装置规模及特点 9

2.2.1 装置规模 9

2.2.2 装置组成及工艺特点 9

2.3 原料与产品性质及规格 10

2.3.1 原料性质 10

2.3.2 处理效果 11

2.3.3 新鲜碱液 11

2.4 装置一览表 11

2.5 物料平衡表 12

2.6 能量平衡表 13

2.7 工艺物料流程图（见附图1） 13

第3章 工艺计算书 14

3.1 乙烯废碱液湿式氧化系统的模拟计算 14

3.1.1 模拟计算 14

3.2 废碱液湿式氧化物料表 17

第四章 设备设计计算书 20

4.1 反应器设计依据 20

4.2 反应器设计要点 20

4.3 反应器（R0101）设备计算 20

4.3.1 反应器选型 20

4.3.2 反应器工艺参数 21

4.3.3 反应动力学方程 21

4.3.4 反应器设计过程 22

4.3.5 反应器结构的确定 23

4.4 换热器（E0103）计算 23

4.4.1 换热器选项依据 23

4.4.2 换热器选型原则 24

4.4.3 换热器E0103计算及选型 26

4.4.5 换热器结构形式确定 28

4.5 主要设备一览表 32

4.5.1 换热器 32

4.5.2 反应器 32

4.5.3 分离器 32

4.5.4 泵 32

第5章 管道设计及选型 34

5.1 管道设计特点 34

5.2 管道器材的选用 34

5.2.1 管子的选用 34

5.2.2 阀门 34

5.2.3 法兰与垫片 34

5.3 管径计算与保温层的选择 35

5.3.1 管径的计算 35

5.3.2 保温层厚度选择 35

5.4 管道仪表流程图（见附图2） 36

第6章 设备布置 37

6.1 设备布置原则 37

6.1.1 装置特点 37

6.1.2 设备布置原则 37

6.2 设备布置特点 37

6.3 标准规范 37

6.4 设备布置图（见附图3） 38

第7章 结论与展望 39

7.1 结论 39

7.2 展望 39

参考文献 40

致 谢 42

第一章 文献综述

1.1 乙烯废碱液的来源

在乙烯的生产过程中，工业上普遍采用碱洗法^[1,2]（NaOH）脱除裂解气中的硫化氢（H₂S）和二氧化碳（CO₂）等酸性气体，由于NaOH与酸性气体反应消耗，且水洗和塔内仪表冲洗水的稀释，使得循环碱液中的NaOH有效浓度不断降低。为保持碱洗液的反应活性，需不断从强碱段补充新鲜碱，同时从弱碱段排除废碱，于是就形成了废碱液。同时有部分废碱液来自于炼油厂，这部分炼油废碱液^[3]主要来自于催化裂化、油品碱洗精制及含硫原油生产等加工环节。

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