“道达尔杯”首届全国大学生化工安全设计大赛
附 录 1
30万吨/年气体分离装置
一、装置概况
装置原料系催化裂化装置所产的并经脱H2S、硫醇后的液化气，装置公称设计规模30万吨/年，年开工8400小时，操作弹性为60～120%，占地99×29= 2871m2（除管廊外），共用管廊占地99×10= 990m2。主要产品是纯度≥99.6%（mol）的精丙烯，副产品有丙烷馏分、碳四馏分和燃料气。装置按三塔流程设计，即脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯塔，其中丙烯塔板数较多（200层），为两塔串联。装置采用集散型控制系统（DCS），配电间布置在联合装置配电间内。
二、工艺流程简述
本装置工艺过程分为脱丙烷部分、脱乙烷部分和精丙烯部分。
脱硫后的液化石油气进入本装置，经凝聚脱水器脱除游离水后进入脱丙烷塔进料罐（D001），液化气经脱丙烷塔进料泵（P001）从脱丙烷塔进料罐抽出，经原料-碳四换热器（E008）换热后再经脱丙烷塔进料加热器（E001）加热，以泡点状态进入脱丙烷塔（C001）第34层塔板。E001热源为本装置回收的蒸汽凝结水。
脱丙烷塔采用了69层ADV高效浮阀塔盘，塔顶压力控制在1.9MPa（G）。塔顶的C2、C3馏分经脱丙烷塔顶冷凝器（E012）冷凝冷却后，进入脱丙烷塔回流罐（D002）。冷凝液一部分用脱丙烷塔回流泵（P002）抽出作为脱丙烷塔（C001）回流，另一部分用脱乙烷塔进料泵（P003）加压后作为脱乙烷塔（C002）进料。塔底物料碳四馏分通过E008与原料换热后，再用碳四循环水冷却器（E009）冷却至40℃后送至罐区。脱丙烷塔重沸器（E-002）的热源为0.45MPa蒸汽。
脱乙烷塔采用了57层ADV高效浮阀塔盘，塔顶压力控制在2.9MPa（G）。塔顶碳二、碳三气体经脱乙烷塔顶冷凝器（E005）部分冷凝后，进入脱乙烷塔回流罐（D003），未冷凝的气体主要是乙烷和部分丙烯、丙烷，由回流罐上部经压控阀放至高压瓦斯管网。冷凝液用脱乙烷塔回流泵（P004）送回脱乙烷塔顶全部作为回流。脱乙烷塔底物料自压至精丙烯塔1
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（C003）第59层塔板，作为精丙烯塔进料。脱乙烷塔重沸器（E003）热源为来自催化裂化装置的98℃热水。
丙烯塔分为两塔串联操作。丙烯塔1（C-003）塔底丙烷馏分经丙烷冷却器（E007）冷却至40℃后，用丙烷馏分泵（P005）抽出送至罐区。塔顶气体进入丙烯塔2（C004）底部，丙烯塔2底部液体由丙烯塔中间泵（P007）送回丙烯塔1顶部作为回流。丙烯塔2顶气体经丙烯塔塔顶冷凝器（E013）冷凝冷却后，进入丙烯塔回流罐（D004），冷凝液用丙烯塔回流泵（P006）从丙烯塔回流罐抽出后一部分送回丙烯塔2顶部作为回流，另一部分经丙烯冷却器（E006）冷却至40℃后用丙烯产品泵（P008）送至罐区。丙烯塔1重沸器（E004）热源采用来自催化裂化装置的98℃热水。
装置设停工线，当装置停工时，用泵P005将系统内物料抽出送至罐区。不合格产品也通过此线送至罐区。装置公用工程管线自系统引进。
三、分馏塔压力控制方案
操作压力/MPa（G） 项目 塔顶 脱丙烷塔 脱乙烷塔 丙烯塔1 丙烯塔2
1.9 2.9 1.96 1.90 塔底 1.95 2.95 2.02 1.96 四、生产控制
设计范围为气体分馏装置界区内的全部现场控制仪表。DCS系统监控操作站控制系统另立单元设计。本装置采用以计算机技术为基础的分散控制系统（下称DCS）。对全装置进行实时控制、实时显示报警、并生成各种生产和管理用的记录和报表。
1）分馏塔压力控制
分馏塔压力恒定与否，对塔的平稳操作有很大影响，只有在压力稳定的条件下，才能保证分馏塔的产品质量。本装置分馏塔均设有塔顶压力控制，其中脱丙烷塔、丙烯塔采用热旁路控制，增大或降低塔顶气相冷凝量，达到稳定塔顶压力的目的。当脱丙烷塔压力过高时，
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还可进一步通过不凝气的排放来降低压力。本次设计方案中，采用双调节阀控制，在操作和安装上都更加灵活。脱乙烷塔顶的不凝气较多，直接通过排放不凝气控制塔顶压力。
2）物料平衡
本装置各工序间采用循向物料平衡控制，即下游随上游的物料的波动而及时变化，从而使进出装置的物料达到总体平衡。为消除上下游物料波动的干扰，采用液位—流量串级均匀控制方案。
3）热量平衡
为保持塔的热量平衡，对加热蒸汽量和塔顶冷回流量进行流量控制，考虑到原料变化的影响，一般构成塔底温度―加热蒸汽量、塔顶回流罐液位―顶回流量串级调节方式。
4）装置自动化控制水平
为保证生产装置平稳运行、安全生产、降低能耗，提高产品收率、产品质量和操作水平，本装置采用集散型控制系统（DCS）实现对装置生产的监视和控制，以实现全装置的监视控制和自动保护。DCS应适应工厂集中管理的要求及与上层工厂管理网络连接的可能性。
五、物料组成
1）原料组成
组 分 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8 iC4H10 iC4H8 C4H8-1 nC4H10 tC4H8 cC4H8 C5H12 H2O H2S 合计 组成（wt%） 0.04 0.46 34.02 7.87 19.06 12.89 5.93 4.07 8.36 7.26 0.04 0.0 100.00 “道达尔杯”首届全国大学生化工安全设计大赛
2）丙烯产品组成
组 分 C2H6 C3H6 C3H8 合计
3）丙烷馏分产品组成
组 分 C3H6 C3H8 iC4H10 iC4H8 合计
4）碳四馏分产品组成
组 分 C3H6 C3H8 iC4H10 iC4H8 C4H8-1 tC4H8 nC4H10 cC4H8 C5H12 合计
组成（mol%） 0.07 0.08 32.34 22.66 10.43 14.70 6.91 12.76 0.05 100.00 组成（mol%） 3.93 96.00 0.04 0.03 100.00 组成（mol%） 0.02 99.62 0.36 100.00
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