粗苯精制煤化工設計.doc

河南城建學院化學與化學工程系煤化工工藝課程設計粗苯的精制指導教師： 姓 名： 班 級：日 期：目錄一 綜述11.1概述11.2文獻綜述11.3設計任務的依據(jù)2二 生產(chǎn)方案的選擇52.1精餾塔類型的選擇52.2化學精制工藝的選擇6三 工藝流程的說明7四 粗苯精制的工藝計算94.1初步精餾計算94.1.1原始數(shù)據(jù)獲取94.1.2初餾塔清晰分割物料衡算104.1.3用露點方程計算初餾塔塔頂溫度114.1.4用泡點方程計算初餾塔塔底溫度114.2化學精制124.3最終精餾144.3.1純苯塔的物料衡算144.3.2用露點方程計算純苯塔塔頂溫度154.3.3用泡點方程計算純苯塔塔底溫度154.3.4甲苯塔的物料衡算164.3.5用露點方程計算甲苯塔塔頂溫度174.3.6用泡點方程計算甲苯塔塔底溫度174.3.7二甲苯塔的物料衡算184.3.8用露點方程計算二甲苯塔塔頂溫度184.3.9用泡點方程計算二甲苯塔塔底溫度19五 熱量衡算205.1初餾塔的熱量衡算205.1.1塔頂冷凝器的熱量衡算205.1.2塔底再沸器的熱量衡算205.2純苯塔的熱量衡算215.2.1塔頂冷凝器的熱量衡算215.2.2塔底再沸器的熱量衡算215.3甲苯塔的熱量衡算225.3.1塔頂冷凝器的熱量衡算225.3.2塔底再沸器的熱量衡算225.4二甲苯塔的熱量衡算225.4.1塔頂冷凝器的熱量衡算225.4.2塔底再沸器的熱量衡算23六 設計體會與收獲24七 參考資料和文獻26內(nèi)容摘要粗苯為中間體產(chǎn)品，本身用途極為有限，僅作為溶劑使用，但是精制后的焦化苯、焦化甲苯、焦化二甲苯等產(chǎn)品，是有機化工、醫(yī)藥和農(nóng)藥等的重要原料，在國內(nèi)、國際上都有很好的市場，目前精苯產(chǎn)品價格持續(xù)上漲，市場潛力巨大。業(yè)內(nèi)專家認為，粗苯加氫精制技術(shù)代表了粗苯加工精制的發(fā)展方向，這一技術(shù)在我國的推廣使用，不僅可使寶貴的苯資源得到充分利用，還可有效改善粗苯精制的面貌，提高清潔生產(chǎn)的水平。在本設計加氫工藝中，低溫加氫工藝的加氫溫度、壓力較低，產(chǎn)品質(zhì)量好，低溫加氫工藝包括萃取蒸餾低溫加氫工藝和溶劑萃取低溫加氫工藝，這兩種工藝在國內(nèi)外是比較成熟的工藝，已被廣泛用于石油重整油、高溫裂解汽油、焦化粗苯為原料的加氫生產(chǎn)中，因此本粗苯精制采用低溫加氫精制工藝。純苯精度可達99.9%以上，甲苯也在99%以上，產(chǎn)品純度均優(yōu)于其他方法。本設計的產(chǎn)品有純苯、甲苯、二甲苯、非芳烴、重苯，其中最主要的產(chǎn)品是純苯、甲苯和二甲苯。【關(guān)鍵詞】 粗苯、苯、甲苯、二甲苯、精制綜述1.1 概述21世紀以來，由于石油儲量的減少，石油的需求量的增加，石油價格大幅攀升。因而迫使人們尋求新的能源和化工原料來代替石油，煤化工的發(fā)展是必然的。因此，煤在世界能源結(jié)構(gòu)中又不斷的回升，煤化工行業(yè)又迅速發(fā)展。2004年，我國成為世界上第二大原油進口國，因此發(fā)展煤化工已成為我們當務之急，我國的煤炭資源非常豐富，煤炭儲量遠大于石油，我國發(fā)展煤化工有非常大的潛力。煤焦化就是煤化工工藝中最成熟的一項技術(shù)。煤焦化過程中產(chǎn)生粗苯，粗苯作為中間體產(chǎn)品，本身用途極為有限，僅作為溶劑使用，但是精制后的焦化苯、焦化甲苯、焦化二甲苯等產(chǎn)品，是有機化工、醫(yī)藥和農(nóng)藥等的重要原料，在國內(nèi)、國際上都有很好的市場，目前精苯產(chǎn)品價格持續(xù)上漲，市場潛力巨大。業(yè)內(nèi)專家認為，粗苯加氫精制技術(shù)代表了粗苯加工精制的發(fā)展方向，這一技術(shù)在我國的推廣使用，不僅可使寶貴的苯資源得到充分利用，還可有效改善粗苯精制的面貌，提高清潔生產(chǎn)的水平。在本設計加氫工藝中，低溫加氫工藝的加氫溫度、壓力較低，產(chǎn)品質(zhì)量好，低溫加氫工藝包括萃取蒸餾低溫加氫工藝和溶劑萃取低溫加氫工藝，這兩種工藝在國內(nèi)外是比較成熟的工藝，已被廣泛用于石油重整油、高溫裂解汽油、焦化粗苯為原料的加氫生產(chǎn)中，因此本粗苯精制采用低溫加氫精制工藝。純苯精度可達99.9%以上，甲苯也在99%以上，產(chǎn)品純度均優(yōu)于其他方法。粗苯精制對于一個企業(yè)的發(fā)展來說有非常重要的作用。粗苯精制延長了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，增加了獲利的空間，同時也增加了企業(yè)抵御風險的能力。因此，現(xiàn)在我國許多的煤焦化廠都大力發(fā)展粗苯精制這一工藝。1.2 文獻綜述粗苯主要是由苯甲苯二甲苯和三甲苯等苯族烴組成，還有不飽和化合物及少量硫氮氧的化合物。其中各組分的含量因配煤質(zhì)量和組成及煉焦工藝條件的不同而有較大的波動。粗苯精制的目的是將粗苯加工成苯、甲苯、二甲苯等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都是寶貴的化工原料。粗苯精制包括酸洗和加氫、精餾分離，初餾分中戊烯的加工和其他高沸點化合物的深加工。粗苯中苯、甲苯、二甲苯含量占90%以上，是粗苯精制提取的主要產(chǎn)品。苯族烴是易流動易燃燒不溶于水無色透明的液體，其蒸汽與空氣混合能形成爆炸性混合物。在常壓常溫的爆炸范圍：苯蒸汽1.4%7.1%；甲苯蒸汽1.4%6.7%；二甲苯蒸汽1.0%6.0%.粗苯中不飽和化合物含量為5%10%。此含量主要取決于煉焦炭化室溫度。炭化室溫度越高，不飽和化合物的含量就越低，不飽和化合物在粗苯餾分中的分布很不均勻，主要集中在140以上的高沸點餾分和79以前的低沸點餾分中。這些不飽和化合物主要是帶有一個和兩個雙鍵的環(huán)烯烴和直鏈烯烴，極易發(fā)生聚合，樹脂化作用，易和空氣中的氧形成深褐色的樹脂狀物質(zhì)，溶解于苯類產(chǎn)品中，使之變成褐色。所以在生產(chǎn)苯甲苯和二甲苯時，需將不飽和化合物除去。粗苯中硫化物含量約在0.6%2%，主要是二硫化碳噻吩及同系物。苯是粗苯最主要的組分，含量占55%80%。苯為無色易揮發(fā)和易燃液體，有芳香氣味，不溶于水，而溶于乙醇。苯是有機合成工業(yè)的基礎(chǔ)原料，用途極其廣泛。中國目前用于合成纖維塑料合成橡膠制取農(nóng)藥及國防工業(yè)等方面。甲苯的產(chǎn)率僅次于苯，可有氯化硝化磺化氧化及還原等方法制取染料醫(yī)藥香料等中間體及炸藥糖精，此外還可制取己內(nèi)酰胺供生產(chǎn)尼龍66用，甲苯的冰點很低，可用作航空燃料及內(nèi)燃機燃料的添加劑。工業(yè)中的二甲苯可用作橡膠和油漆工業(yè)的溶劑，航空和動力燃料的添加劑。從工業(yè)二甲苯中得到的鄰間對二甲苯可用于制取鄰間對苯二甲酸，其中鄰間對苯二甲酸是生產(chǎn)增塑劑，聚酯樹脂和聚酯纖維的重要原料。二硫化碳在工業(yè)上常用作溶劑，在農(nóng)業(yè)上作為殺蟲劑，選礦時作為浮選劑，還可用于生產(chǎn)磺酸鹽。粗苯的精制方法是根據(jù)粗苯的組成性質(zhì)產(chǎn)品的品種和質(zhì)量要求而制定的。粗苯的主要成分苯甲苯二甲苯及三甲苯等由于相鄰的二組分之間的沸點溫度相差較大，可用精餾方法進行分離。而某些不飽和化合物及硫化物的沸點與苯類產(chǎn)品之間的沸點溫度相差很小，不能用精餾的方法把它們分開，要用化學的方法分離。按照除去不飽和化合物和硫化物的方式不同，粗苯精制方法主要有酸洗精制法和加氫精制法。1.3 設計任務的依據(jù)經(jīng)查資料，獲得以下參數(shù)：表1-1 粗苯各組分的平均含量組分分子式含量（質(zhì)量百分數(shù)）/%苯5580甲苯1122二甲苯2.58三甲苯12不飽和化合物、712硫化物0.31.8飽和物0.62.0初餾塔初餾組分的要求：表1-2 初餾分組成原料粗苯初餾分組成/%輕苯初餾分組成/%15252540、101520303050515其他不飽和化合物10151525連續(xù)精餾塔操作條件：表1-3 連續(xù)精餾塔操作條件塔名純苯塔甲苯塔二甲苯塔塔頂溫度/80左右110左右89塔底溫度/124128150155140150塔壓/KPa30左右30左右30左右已知：10萬噸褐煤煤氣產(chǎn)率：330-380 （以干基煤為標準） ?。?50回收粗苯前煤氣粗苯含量：30 回收粗苯后煤氣粗苯含量：2 取：1回收的粗苯：噸/年全年生產(chǎn)時間：300天，其余時間為維修時間。設計任務：苯的純度：99.5%甲苯的純度：98%二甲苯的純度：98%8二、生產(chǎn)方案的選擇粗苯的精制包括下述三個過程：(1) 初步精餾：將低沸點的二硫化碳和戊烯等不飽和化合物與苯烴進行分離，得到初餾分和苯，甲苯，二甲苯等苯類混合餾分。(2) 化學精制：把經(jīng)過初步精餾得到的苯類混合餾分中含有沸點與苯族烴相近的不飽和化合物及硫化物除去。(3) 最終精餾：經(jīng)過連續(xù)精餾得到合乎標準的純產(chǎn)品。2.1 精餾塔類型的選擇：氣液傳質(zhì)設備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級接觸型氣液傳質(zhì)設備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813年)、篩板塔(1832年)，其后，特別是在本世紀五十年代以后，隨著石油、化學工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國內(nèi)外實際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設備，它的主要優(yōu)點有： (1) 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的60，為浮閥塔的80左右。 (2) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加1015。 (3) 塔板效率高，比泡罩塔高15左右。 (4) 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30左右。 篩板塔的缺點是： (1) 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 (2) 操作彈性較小(約23)。(3) 小孔篩板容易堵塞。浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進使浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設備造價等方面比泡罩塔優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔廣泛用于精餾、吸收以及脫吸等傳質(zhì)過程中。塔徑從200mm到6400mm，使用效果均較好。國外浮閥塔徑，大者可達10m，塔高可達80m，板數(shù)有的多達數(shù)百塊。 浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因為它具有下列特點： (1) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加2040，而接近于篩板塔。 (2) 操作彈性大，一般約為59，比篩板、泡罩、舌形塔板的操作彈性要大得多。 (3) 塔板效率高，比泡罩塔高15左右。 (4) 壓強小，在常壓塔中每塊板的壓強降一般為400660N/m2。 (5) 液面梯度小。 (6) 使用周期長。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。(7) 結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，制造費為泡罩塔板的6080,為篩板塔的120130據(jù)此本課程設計選取浮閥塔。2.2 化學精制工藝的選擇：由于不飽和化合物與苯類產(chǎn)品之間的沸點溫度相差很小，不能用精餾的方法把它們分開，要用化學的方法分離。工業(yè)上有兩種方法：酸洗精制法和加氫精制法。酸洗精制法具有工藝流程簡單、操作靈活、設備投資少，材料易得，常溫常壓下運行，但有液體廢物產(chǎn)生。該方法在中國焦化廠已經(jīng)廣泛采用。加氫精制法工藝復雜，對設備材質(zhì)要求較高，所的產(chǎn)品質(zhì)量好，用途廣，售價較高，沒有液體廢物產(chǎn)生，有利于保護戶環(huán)境，宜在粗苯集中加工廠采用。本設計采用酸洗精制法。三、工藝流程的說明粗苯的精制包括下述三個過程：(1) 初步精餾：將低沸點的二硫化碳和戊烯等不飽和化合物與苯烴進行分離，得到初餾分和苯，甲苯，二甲苯等苯類混合餾分。(2) 化學精制：把經(jīng)過初步精餾得到的苯類混合餾分中含有沸點與苯族烴相近的不飽和化合物及硫化物除去。(3) 最終精餾：經(jīng)過連續(xù)精餾得到合乎標準的純產(chǎn)品。粗苯經(jīng)初餾塔初步精餾，塔頂?shù)玫匠躔s分低沸點的二硫化碳和戊烯等不飽和化合物，塔底得到苯，甲苯，二甲苯等苯類混合餾分。初餾塔由重沸器供熱，由于塔底含有不飽和化合物形成的聚合物，進入重沸器之前需經(jīng)過過濾器濾出聚合物，以減輕設備的堵塞。初步精餾得到的苯類混合物中含有沸點與苯族烴相近的不飽和化合物及硫化物，不能用精餾法把它們除去，為了制取合格產(chǎn)品，必需將它們預先除去，除去這些雜質(zhì)用硫酸處理。用硫酸進行洗滌。經(jīng)過硫酸洗滌的混合餾分帶有堿性，首先進入吹苯塔，把苯，甲苯，二甲苯吹出。吹出苯由泵送入純苯塔。純苯塔的蒸汽溫度控制在80左右，在此溫度下逸出的蒸汽經(jīng)冷凝器冷卻把油和水分離，所得到的純苯一部分作為回流送入塔頂，一部分作為產(chǎn)品采出。塔底純苯殘液溫度為124-128，由塔底排除，送入純苯殘油槽。純苯殘油積累到一定量后，用泵連續(xù)送入甲苯塔進行精餾。蒸汽經(jīng)冷凝器冷卻把油和水分離，所得到的甲苯一部分作為回流送入塔頂，一部分作為產(chǎn)品采出。塔底甲苯殘液由塔底排除，送入純苯殘油槽。甲苯殘液要求不含甲苯。處理甲苯殘液，用泵連續(xù)送入二甲苯塔進行精餾。塔頂逸出的蒸汽經(jīng)冷凝器冷卻把油和水分離，所得到的二甲苯一部分作為回流送入塔頂，其余部分作為產(chǎn)品采出。粗苯精制工藝流程圖如下圖： 四、粗苯精制的工藝計算4.1 初步精餾計算初步精餾塔如下圖：圖4-1 初餾塔4.1.1 原始數(shù)據(jù)獲取：經(jīng)查資料獲得粗苯中組分的組成以及精制要求如下：表4-1 原料各組分數(shù)據(jù)匯總處理量：10萬噸褐煤/年 產(chǎn)生粗苯：1015噸/年組分0.010.040.740.130.040.030.011.00767078921041061201.415.64104.3418.335.644.231.410.01860.08061.33771019920.05420.03990.01181.7420.01070.04630.76790.11440.03110.02290.00671.000分離要求苯的純度：99.5% 甲苯的純度：98% 二甲苯的純度：98%已知：10萬噸褐煤煤氣產(chǎn)率：330-380 （以干基煤沒標準） ?。?50回收粗苯前粗苯含量：30 回收粗苯后粗苯含量：2 ?。?回收的粗苯：噸全年生產(chǎn)時間：300天，其余時間為維修時間。則粗苯進料流量：4.1.2 初餾塔清晰分割物料衡算：輕苯的初步精餾的目的是將低沸點的二硫化碳和戊烯等不飽和化合物與苯烴進行分離，得到初餾分和苯，甲苯，二甲苯等苯類混合餾分。工藝要求：此段精餾過程在常壓下進行要求戊烯在塔頂?shù)幕厥章蔬_99.9。苯在塔底的回收率達到99.5。根據(jù)設計計算，按清晰分割，選戊烯為輕關(guān)鍵組分，苯為重關(guān)鍵組分。塔頂、塔底產(chǎn)品的組成計算如下表：表4-2 清晰分割物料衡算計算結(jié)果匯總組分0.01070.04630.76790.11440.03110.02290.00671.0000.01860.08061.33770.19920.05420.03990.01181.7420.01860.08050.006700000.10580.17580.76290.063300001.000000.00011.3310.19920.05420.03990.01181.636200.00010.81350.12170.03310.02440.00721.000塔頂產(chǎn)品： 塔底產(chǎn)品：4.1.3 用露點方程計算初餾塔塔頂溫度：首先相平衡常數(shù)確定：當氣相是理想氣體組成的理想溶液，液相也是理想溶液：這種體系的壓力一般不高于202KPa，混合物有化學結(jié)構(gòu)相近分子量相差不大的化合物形成在這種情況下，汽液相均可看作為理想溶液。相平衡常數(shù)可表示為：對于低壓物系有安托因方程：來確定飽和蒸汽壓經(jīng)查資料得安托因系數(shù)ABC如下表：表4-3 各組分安托因系數(shù)組分5.97141044.9233.5166.030551211.033220.7906.079541344.8219.4826.0821445.58209.436.123811474.679213.6866.199261569.622209.578用安托因方程計算K值，由露點方程確定露點溫度，計算要采用試差法，看是否滿足初設塔頂溫度，計算結(jié)果如下表：表4-4 露點方程計算塔頂溫度結(jié)果組分0.17580.76090.06331.00000.91371.39770.24050.19240.54440.26321.0000在所設的，|-1|0.01,符合要求。所以塔頂溫度為40。4.1.4 用泡點方程計算初餾塔塔底溫度：初設塔底溫度，計算結(jié)果如下表：表4-5 泡點方程計算塔底溫度結(jié)果組分0.00010.81350.12170.03310.02440.00721.0000905.44301.34330.53520.17720.18290.08990.00051.09280.06510.00590.00450.00061.168984.74.80891.14920.44950.14500.14990.08240.00050.93940.05470.00050.00040.00010.9911在所設的84.7條件下，|-1|0.01, 符合要求。所以塔底溫度為：84.7。所以初餾塔全塔的平均溫度為：。4.2 化學精制粗苯初步精制得到的苯類混合物餾分中，含有沸點與苯族烴相近的不飽和化合物如戊烯和苯乙烯。不能用精餾法將它們除去，為了制取合格的產(chǎn)品，必須將它們預先除去，除去這些雜質(zhì)的方法就是用硫酸處理。用硫酸精制具有工藝流程簡單，操作靈活，設備投資少，材料易得，常溫常壓下進行。該法在中國的焦化廠得到廣泛的應用。用硫酸洗滌時，同時進行多種化學反應，其中主要的反應如下（清除不飽和化合物反應）：(1) 不飽和化合物反應;不飽和化合物在濃硫酸的作用下很容易發(fā)生聚合作用，生成各種復雜的聚合物。聚合反應的第一階段是生成酸式酯，聚合反應的第二階段是酸式酯不飽和化合物生成二聚物。例如:此反應可繼續(xù)進行，生成深度的聚合物。(2) 不飽和化合物的加成反應，生成中式酯：酸洗工藝流程圖如下圖：圖4-2 酸洗流程圖為了得到比較純凈的苯系化合物，不飽和化合物通過酸洗，消耗的硫酸的量為： 則：噸選用93%的濃硫酸洗，則消耗的酸的質(zhì)量為：噸所以消耗93%的濃硫酸為12.95噸。4.3 最終精餾經(jīng)過酸洗凈化，把混合苯餾分中的戊烯、苯乙烯除去，得到苯、甲苯、二甲苯的混合餾分，經(jīng)過吹苯塔，吹出苯、甲苯、二甲苯組分。苯、甲苯、二甲苯組分進入精餾過程，本精餾過程采用全連續(xù)精餾流程（熱油連料全連續(xù)精餾裝置），全連續(xù)精餾流程具有生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品產(chǎn)率高，質(zhì)量好，操作簡單，投資少，便于自動化控制的優(yōu)點。最終精餾工藝流程圖：圖4-3 最終精餾工藝圖4.3.1 純苯塔的物料衡算：純苯塔的進料組成如下表：表4-6 純苯塔進料組成組分1.3310.19920.03990.01181.58190.84140.12590.02520.00751.0000根據(jù)設計需要，純苯塔回收苯的純度達到99.5%，而苯的回收率為99.8%根據(jù)組分，設苯為輕關(guān)鍵組分，甲苯為重關(guān)鍵組分，由清晰分割法計算純苯塔的物料衡算，結(jié)果如下表：表4-7 純苯塔物料衡算結(jié)果組分1.32830.00130.00000.00001.32960.9990.00010.00000.00000.00270.19790.03990.01180.25230.01070.78440.15810.04681.00004.3.2 用露點方程計算純苯塔塔頂溫度：初設塔頂溫度，操作壓強為33KPa。計算結(jié)果如下表：表4-8 露點方程計算塔頂溫度結(jié)果組分0.9990.0011.0000.99690.38321.00210.00261.0047在所設的，|-1|0.01,符合要求。所以塔頂溫度為80。4.3.3 用泡點方程計算純苯塔塔底溫度：初設塔底溫度，計算結(jié)果如下表:表4-9 泡點方程計算純苯塔塔底溫度結(jié)果組分0.01070.78440.15810.04681.00001253.33111.47900.58070.31780.03561.16010.09180.01491.30241142.55781.09950.41480.22010.02730.86240.06560.01030.96561152.64691.13050.42800.22780.02830.88680.06770.01090.9935在所設的115條件下，|-1|0.01, 符合要求。所以塔底溫度為：115。所以純苯塔全塔的平均溫度為：。純苯的產(chǎn)量：噸4.3.4 甲苯塔的物料衡算：甲苯塔的進料組成如下表：表4-10 甲苯的進料組成組分0.00270.19750.0.990.01180.25230.01070.78440.15810.04681.0000根據(jù)設計需要，甲苯塔回收甲苯的純度達到98%，而甲苯塔頂?shù)幕厥章蕿?9.8%。根據(jù)組分，設甲苯為輕關(guān)鍵組分，二甲苯為重關(guān)鍵組分，由清晰分割法計算甲苯塔的物料衡算，結(jié)果如下表：表4-11 甲苯塔的物料衡算結(jié)果組分0.00270.19750.00130.00000.20150.01340.98010.00650.00001.00000.00000.00040.03860.01180.05080.00000.00790.75980.23231.00004.3.5 用露點方程計算甲苯塔塔頂溫度：初設塔頂溫度，操作壓強為101.33KPa。計算結(jié)果如下表：表4-12 露點方程計算甲苯塔塔頂溫度組分0.01340.98010.00651.00001102.30190.98230.36490.00580.99780.01781.0214110.82.35841.00490.37450.00570.97530.01740.9984在所設的，|-1|0.01,符合要求。所以塔頂溫度為110.8。4.3.6 用泡點方程計算甲苯塔塔底溫度：初設塔底溫度，計算結(jié)果如下表:表4-13 泡點方程計算甲苯塔塔底溫度組分0.00790.75980.23231.00001502.71711.15680.67350.02150.87890.15651.0569147.62.57081.09480.62950.02030.83180.14620.9983在所設的147.6條件下，|-1|0.01, 符合要求。所以塔底溫度為：147.6。所以純苯塔全塔的平均溫度為：。甲苯的產(chǎn)量：噸4.3.7 二甲苯塔的物料衡算：二甲苯塔的進料組成如下表：表4-14 二甲苯塔的進料組成組分0.00040.03860.01180.05080.00790.75980.23231.0000根據(jù)設計需要，二甲苯塔回收二甲苯的純度達到98%，而二甲苯的回收率為99.8%。根據(jù)組分，設二甲苯為輕關(guān)鍵組分，三甲苯為重關(guān)鍵組分，由清晰分割法計算二甲苯塔的物料衡算，結(jié)果如下表：表4-15 二甲苯塔的物料衡算0.00040.03850.00040.03930.010.980.011.000.00000.00010.01140.01150.00000.00870.99131.00004.3.8 用露點方程計算二甲苯塔塔頂溫度：初設塔頂溫度，操作壓強為18KPa。計算結(jié)果如下表：表4-16 露點方程計算二甲苯塔塔頂溫度組分0.010.980.011.00903.01261.02940.50650.00330.95200.01980.975189.32.94501.00320.49230.00340.97690.02031.0006在所設的，|-1|0.01,符合要求。所以塔頂溫度為89.3。4.3.9 用泡點方程計算二甲苯塔塔底溫度：初設塔底溫度，計算結(jié)果如下表:表4-17 泡點方程計算二甲苯塔塔底溫度組分0.00870.99131.00001102.05421.07760.01791.06821.086107.51.89150.98560.016500.97700.9935在所設的107.5條件下，|-1|0.01, 符合要求。所以塔底溫度為：107.5。所以二甲苯塔全塔的平均溫度為：。二甲苯的產(chǎn)量：噸27五、熱量衡算5.1 初餾塔的熱量衡算5.1.1 塔頂冷凝器的熱量衡算：冷凝器體系選取如下圖：圖5-1 冷凝器下表為基準焓值為40時飽和液相焓值，列匯總表如下：表5-1 塔頂冷凝器熱量衡算計算表組分0.17580.76090.063326.7425.2030.767.700919.17471.947125.82275.1.2 塔底再沸器的熱量衡算：圖5-2 再沸器下表為基準焓值為84.7時飽和液相焓值，列匯總表如下：表5-2 塔底再沸器熱量衡算計算表組分0.00011.3310.19920.05420.03990.011825.2030.7633.1836.8236.8239.250.002540.94166.60951.99561.46910.463251.48155.2 純苯塔的熱量衡算5.2.1 塔頂冷凝器的熱量衡算：下表為基準焓值為80時飽和液相焓值，列匯總表如下：表5-3 塔頂冷凝器熱量衡算計算表組分1.32830.001330.7633.1840.85850.043140.90165.2.2 塔底再沸器的熱量衡算：下表為基準焓值為115時飽和液相焓值，列匯總表如下：表5-4 塔底再沸器熱量衡算計算表組分0.00270.19790.03990.011830.7633.1836.8239.250.08316.56631.46910.46328.58175.3 甲苯塔的熱量衡算5.3.1 塔頂冷凝器的熱量衡算：下表為基準焓值為110.8時飽和液相焓值，列匯總表如下：表5-5 塔頂冷凝器熱量衡算計算表組分0.00270.19750.001330.7633.1836.820.08316.55310.04786.6845.3.2 塔底再沸器的熱量衡算：下表為基準焓值為147.6時飽和液相焓值，列匯總表如下：表5-6 塔底再沸器熱量衡算計算表組分0.00040.03860.011833.1836.8239.250.01331.42130.46321.88885.4 二甲苯塔的熱量衡算5.4.1 塔頂冷凝器的熱量衡算：下表為基準焓值為89.3時飽和液相焓值，列匯總表如下：表5-7 塔頂冷凝器熱量衡算計算表組分0.00040.03850.000433.1836.8239.250.01331.14760.01571.44665.4.2 塔底再沸器的熱量衡算：下表為基準焓值為107.5時飽和液相焓值，列匯總表如下：表5-8 塔底再沸器熱量衡算計算表組分0.00010.011436.8239.250.00370.44750.4512六、設計體會與收獲本次煤化工課程設計旨在使我們了解煤化工工藝基本原理、重要工藝過程、設備的構(gòu)造及工程設計基本內(nèi)容，初步掌握化工工藝設計的主要程序及方法，鍛煉和提高我們綜合運用理論知識和技能的能力、收集和查閱文獻資料的能力、分析和解決工程實際問題的能力、獨立工作和創(chuàng)新能力。通過這次課程設計，我想我們基本上完成了本次課程設計的任務，同時也使我們熟悉了化工工藝設計的主要內(nèi)容，使我們對理論知識有了進一步的認識。鍛煉和提高我們綜合運用理論知識和技能的能力、收集和查閱文獻資料的能力、分析和解決工程實際問題的能力、獨立工作和創(chuàng)新能力。本次課程設計應該是我們大學以來最難的一次