化工畢業(yè)設(shè)計(jì)

1總 論1.1概述 苯族烴是寶貴的化工原料，焦?fàn)t氣一般含苯族烴2540g/m3，因此。經(jīng)過脫氨后的煤氣需進(jìn)行苯族烴的回收并制取粗苯。 從焦?fàn)t煤氣中回收苯族烴采用的方法有洗油吸收法，活性炭吸收法和深冷凝結(jié)法。其中洗油吸收法工藝簡單，經(jīng)濟(jì)可靠，因此得到廣泛應(yīng)用。 洗油吸收法依據(jù)操作壓力分為加壓吸收法，常壓吸收法和負(fù)壓吸收法。加壓吸收法的操作壓力為8001200kPa,此法可強(qiáng)化吸收過程，適于煤氣遠(yuǎn)距離輸送或作為合成氨廠的原料。常壓吸收法的操作壓力稍高于大氣壓，是各國普遍采用的方法。負(fù)壓吸收法應(yīng)用于全負(fù)壓煤氣凈化系統(tǒng)。 吸收了煤氣中苯族烴的洗油稱為富油。富油的脫苯按操作壓力分為常壓水蒸氣蒸餾法和減壓蒸餾法。按富油加熱方式又分為預(yù)熱器加熱富油的脫苯法和管式爐加熱富油的脫苯法。各國多采用管式爐加熱富油的常壓水蒸氣蒸餾法。 因此，該設(shè)計(jì)對(duì)于化工生產(chǎn)來說也是一個(gè)很重要的課題。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可以使我們初步掌握該工藝的基本原理，重要的工藝過程及設(shè)備的構(gòu)造，使我們綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)課知識(shí)獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力得到了提高，培養(yǎng)和提高我們的決策能力、計(jì)算能力，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與繪圖能力。1.2粗苯的理化性質(zhì) 粗苯主要含有苯、甲苯、二甲苯、和三甲苯、等芳香烴。此外，還含有不飽和化合物、硫化物、飽和烴、酚類和吡啶堿類。當(dāng)用洗油回收煤氣中的苯族烴時(shí)，粗笨中尚含有少量的洗油輕質(zhì)餾分。 此外，粗苯中酚類的質(zhì)量含量通常為0.1%1.0%，吡啶堿類的質(zhì)量含量一般不超過0.5%。當(dāng)硫酸銨工段從煤氣中回收吡啶堿類時(shí)，則粗苯中吡啶堿類質(zhì)量含量不超過0.01%。 粗苯的各主要組分均在180前餾出，180后的流出物稱為溶劑油。在測定粗苯中各組分的含量和計(jì)算產(chǎn)量時(shí)，通常將180前的餾出量當(dāng)作100%來計(jì)算，故以其180前的餾出量作為鑒別粗苯質(zhì)量的指標(biāo)之一。粗苯在180前的餾出量取決于粗苯工段的工藝流程和操作制度。180前餾出量愈多，粗苯質(zhì)量就愈好。一般要求粗苯的180前餾出量為93%95%。 粗苯是黃色透明液體，比水輕，微溶于水。在貯存時(shí)，由于低沸點(diǎn)不飽和化合物的氧化和聚合所形成的樹脂狀物質(zhì)能溶解于粗苯中，使其著色變暗。粗苯易燃，閃點(diǎn)為12。粗苯蒸氣在空氣中的體積濃度為1.4%7.5%時(shí)，能形成爆炸性混合物。1.3影響苯族烴吸收的因素1.3.1吸收溫度吸收溫度系指洗苯塔內(nèi)氣液兩相接觸面的平均溫度，它取決于煤氣和洗油的溫度，也受大氣溫度的影響。吸收溫度是通過吸收系數(shù)和吸收推動(dòng)力的變化而影響粗苯回收率的。提高吸收溫度，可使吸收系數(shù)略有增加，但不顯著，而吸收推動(dòng)力卻顯著減小?？偟膩碚f，吸收溫度不宜過高，但液不宜過低。在低于15時(shí)，洗油的黏度將顯著增加，使洗油輸送及其在塔內(nèi)均勻分布和自由流動(dòng)都發(fā)生困難。當(dāng)洗油溫度低于10時(shí)，還可以從油中析出固體沉淀物。因此適宜的吸收溫度為25左右，實(shí)際操作溫度波動(dòng)于2030之間。操作中洗油溫度應(yīng)略高于煤氣溫度，以防止煤氣中的水汽冷凝而進(jìn)入洗油中。一般規(guī)定洗油溫度在夏季比煤氣溫度高2左右，冬季高4左右。為保證適宜的吸收溫度，自硫酸銨工序來的煤氣進(jìn)洗苯塔前，應(yīng)在最終冷卻器內(nèi)冷卻至1828，貧油應(yīng)冷卻至低于30。1.3.2洗油的吸收能力及循環(huán)油量由式可見，當(dāng)其他條件一定時(shí)，洗油的相對(duì)分子質(zhì)量減小將使洗油中粗苯含量增大，即吸收能力提高。同類液體吸收劑的吸收能力與其相對(duì)分子質(zhì)量成反比，吸收劑與溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量愈接近，則愈易相互溶解，吸收得愈完全。在回收等量粗苯的情況下，如洗油的吸收能力強(qiáng)，使富油的含苯量高，則循環(huán)洗油量也可相應(yīng)減少。但洗油的相對(duì)分子質(zhì)量也不宜過小，否則洗油在吸收過程中揮發(fā)損失較大，并在脫苯蒸餾時(shí)不易與粗苯分離。 送往洗苯塔的循環(huán)洗油量可根據(jù)下式求得： 式中 V煤氣量，/; ,洗苯塔進(jìn)、出口煤氣中苯族烴含量，/； L洗油量，/; ,貧油和富油中粗苯的含量，%。由上式可見，增加循環(huán)洗油量，可降低洗油中粗苯的含量，增加吸收推動(dòng)力，從而可提高粗苯回收率。但循環(huán)洗油量也不宜過大，以免過多地增加電、蒸汽的耗量和冷卻水用量。 在塔后煤氣含苯量一定的情況下，隨著吸收溫度的升高，所需要的循環(huán)洗油量也隨之增加。實(shí)際的循環(huán)洗油量可下述方法計(jì)算: 理論最小量計(jì)算確定： 理論最小循環(huán)洗油量 kg/h 入塔煤氣壓力 kPa純苯的飽和蒸汽壓 kPa 不包括苯族烴的入塔煤氣體積 洗油相對(duì)分子質(zhì)量要求達(dá)到的苯族烴的實(shí)際回收率無限大吸收面積時(shí)苯族烴的回收率 由上面的式子求的貧油量為96347.191.3.3貧油含苯量貧油含苯量是決定塔后煤氣含苯族烴量的主要因素之一。由式可見，當(dāng)其他條件一定時(shí)，入塔貧油中粗苯含量愈高，則塔后損失愈大。如果塔后煤氣中苯族烴含量為2/，設(shè)洗苯塔出口煤氣壓力p=100.00kPa，洗油相對(duì)分子質(zhì)量M=160，25時(shí)粗苯的飽和蒸氣壓=13.00kPa，將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，即可求出與此相平衡的洗油中粗苯含量： 計(jì)算結(jié)果表明，為使塔后損失不大于2/，貧油中的最大粗苯含量為0.22%。為了維持一定的吸收推動(dòng)力，值應(yīng)除以平衡偏移系數(shù)n，一般n=1.11.2。入取n=1.14，則允許的貧油含苯量。實(shí)際上，由于貧油中粗苯的組成里，苯和甲苯含量少，絕大部分為二甲苯和溶劑油，其蒸氣壓僅相當(dāng)于同一溫度下煤氣中所含苯族烴蒸氣壓的20%30%，故實(shí)際貧油含粗苯量可允許達(dá)到0.4%0.6%，此時(shí)仍能保證塔后煤氣含苯族烴在/以下。如進(jìn)一步降低貧油中的粗苯含量，雖然有助于降低塔后損失，但將增加脫苯塔蒸餾時(shí)的水蒸氣耗量，使粗苯產(chǎn)品的180前餾出率減少，并使洗油的耗量增加。近年來，國外有些焦化廠，塔后煤氣含苯量控制在4/左右，甚至更高。這一指標(biāo)對(duì)大型焦化廠的粗苯回收是經(jīng)濟(jì)合理的。另外一般粗苯和從回爐煤氣中分離出的苯族烴的性質(zhì)可以看出，由回爐煤氣中得到的苯族烴，硫含量比一般粗苯高 3.5倍，不飽和化合物含量高1.1倍。由于這些物質(zhì)很容易聚合，會(huì)增加粗苯回收和精制操作的困難，故塔后煤氣含苯量控制高一些也是合理的。1.34吸收表面積 為了洗油充分吸收煤氣中的苯族烴，必須使氣液兩相之間有足夠的接觸表面積（即吸收面積）。填料塔的吸收表面積即為塔內(nèi)填料表面積。填料表面積愈大，則煤氣與洗油接觸的時(shí)間愈長，回收過程進(jìn)行得也愈完全。 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，當(dāng)塔后煤氣含苯量要求達(dá)到2/時(shí)，對(duì)于木格填料洗苯塔，每小時(shí)1煤氣所需的吸收面積一般為1.01.1；對(duì)于鋼板網(wǎng)填料塔，則為0.60.7。當(dāng)減少吸收面積時(shí)，粗苯的回收率將顯著降低。1.3.5煤氣壓力和流速 當(dāng)增大煤氣壓力時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)將隨之減少，因而時(shí)吸收系數(shù)有所降低。但隨著壓力的增加，煤氣中的苯族烴分壓將成比例地增加，使吸收推動(dòng)力顯著增加，因而吸收速率也將增大。 由式/s可見，增加煤氣速度可提高氣膜吸收系數(shù)，從而提高吸收速率，強(qiáng)化吸收過程。但煤氣速度也不宜過大，以免使洗苯塔阻力和霧膜夾帶量過大。對(duì)木格填料塔，空塔氣速以不高于載點(diǎn)氣速的0.8倍為宜?；厥章屎蜕鲜鲋T因素之間的關(guān)系，可用下列無因次式表示：式中 回收率； 指數(shù)，； P煤氣的平均壓力，kPa; F填料的表面積， V煤氣量，/h K總吸收系數(shù)，/（）； b指數(shù)，； 油氣比，/； n系數(shù)，； 貧油中粗苯質(zhì)量含量，%； 入洗苯塔煤氣中苯族烴含量， /。1.4洗油的質(zhì)量要求為滿足從煤氣中回收和制取粗苯的要求，洗油應(yīng)具有如下性能：（1）常溫下對(duì)苯族烴有良好的吸收能力，在加熱時(shí)又能使苯族烴很好地分離出來；（2）具有化學(xué)穩(wěn)定，即在長期使用中其吸收能力基本穩(wěn)定；（3）在吸收操作溫度下不應(yīng)析出固體沉淀物；（4）易與水分離，且不生成乳化物；（5）有較好的流動(dòng)性，易于用泵送并能在填料上均勻分布。焦化廠用于洗苯的主要有焦油洗油和石油洗油。 焦油洗油是高溫煤焦油中230300的鎦分，容易得到，為大多數(shù)焦化廠所采用。要求洗油的萘質(zhì)量含量小于13%，苊質(zhì)量含量不大于5%，以保證在1015時(shí)無固體沉淀物。萘因熔點(diǎn)較高，在常溫下易析出固體結(jié)晶，因此，應(yīng)控制其含量。但萘與苊、芴、氧芴及洗油中其他高沸點(diǎn)組分混合時(shí)，能生成熔點(diǎn)低于有關(guān)各組分的共熔點(diǎn)混合物。因此，在洗油總存在一定數(shù)量的萘，有助于降低從洗油中析出沉淀物的溫度。洗油中甲基萘含量高，洗油粘度小，平均相對(duì)分子質(zhì)量小，洗苯能力較大。所以，在采用洗油脫萘工藝時(shí)，應(yīng)防止甲基萘成分隨之切出。 洗油含酚高易與水形成乳化物，破壞洗苯操作。另外，酚的存在還易使洗油變稠。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制洗油中的含酚量。 石油洗油系指輕柴油，為石油精餾時(shí)，在餾出汽油和煤油后所切取的餾分。生產(chǎn)實(shí)踐表明：用石油洗油洗苯，具有洗油耗量低、油水分離容易及操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。 石油洗油脫萘能力強(qiáng)，一般在洗苯塔后，可將煤氣中萘脫至0.15g/m3以下。但洗苯能力弱，故循環(huán)油量比用焦油洗油時(shí)大，因而脫苯蒸餾時(shí)的蒸汽耗量也大。 石油洗油在循環(huán)使用過程中會(huì)形成不溶性物質(zhì)油渣，并堵塞換熱設(shè)備，因而破壞正常的加熱制度。另外，含有油渣的洗油與水還會(huì)形成穩(wěn)定的乳化液，影響正常操作。故在洗苯流程中增設(shè)沉淀槽，控制含渣量不大于20/。 洗油的質(zhì)量在循環(huán)使用過程中將逐漸變壞，其密度、黏度和相對(duì)分子質(zhì)量均會(huì)增大，300前餾出量降低。這是因?yàn)橄从驮谙幢剿形毡阶鍩N的同時(shí)還吸收了一些不飽和化合物，如環(huán)戊二烯、古馬隆、茚和丁二烯等，這些不飽和化合物在煤氣中硫醇等硫化物的作用下，會(huì)聚合成高分子聚合物并溶解在洗油中，因而使洗油質(zhì)量變壞并析出沉淀物。此外，在循環(huán)使用過程中，洗油的部分輕質(zhì)餾分被出塔煤氣和粗苯帶走，也會(huì)使洗油中高沸點(diǎn)組分含量增多，黏度、密度及平均相對(duì)分子質(zhì)量增大。 循環(huán)洗油的吸收能力比新洗油約下降10%，為了保證循環(huán)洗油的質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中，必須對(duì)洗油進(jìn)行再生處理2設(shè)計(jì)方案 2.1用洗油吸收煤氣中的苯族烴 洗油吸收煤氣中粗苯蒸氣的過程是物理吸收過程，當(dāng)煤氣中粗苯蒸氣的分壓大于洗油表面上粗苯蒸氣時(shí)，煤氣中的粗苯就被洗油吸收。而兩者之間的差值就是吸收粗苯過程的推動(dòng)力，故差值越大，則吸收過程進(jìn)行的越容易，吸收的速率也越快。此外吸收過程的進(jìn)行還與洗油和煤氣的物理性質(zhì)（黏度、密度）及吸收過程的條件（溫度、洗苯塔形式、氣體流速和噴灑密度等）有關(guān)。用洗油吸收煤氣中的苯族烴所采用的洗苯塔雖有多種形式，但工藝流程基本相同。2.2富油脫苯 富油脫苯按其加熱方式分為預(yù)熱器加熱富油的脫苯法和管式爐加熱富油的脫苯法。前者是利用列管式換熱器用蒸汽間接加熱富油，使其溫度達(dá)到135145后進(jìn)入脫苯塔；后者是利用管式爐用煤氣間接加熱富油，使其溫度達(dá)到180190后進(jìn)入脫苯塔。該法由于富油預(yù)熱溫度高，與前者相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：脫苯程度高，貧油中苯質(zhì)量含量可達(dá)0.1%左右，粗苯回收率高；蒸汽耗量低，每生產(chǎn)1 t 180前粗苯為11.5t，僅為預(yù)熱器加熱富油脫苯蒸汽耗量的1/3；產(chǎn)生的污水量少；蒸餾和冷凝冷卻設(shè)備的尺寸小。因此，目前廣泛采用管式爐加熱富油的脫苯工藝。2.3處理能力粗苯產(chǎn)量： Kg/h 粗苯產(chǎn)量4170Kg/h，其組成質(zhì)量含量：苯70%，甲苯15%，二甲苯（含乙基苯）5%，三甲苯1.5%（含乙基甲苯），不飽和化合物7.0%，硫化物（按硫計(jì)）0.5%，飽化合物1.0%。 貧油量96347.19Kg/h，貧油中粗苯質(zhì)量含量0.2%（貧油中粗苯組成質(zhì)量含量：苯2.7%，甲苯20%，二甲苯30%，三甲苯25%，不飽和化合物10%，硫化物0.3%，飽化合物12%）。 富油中萘質(zhì)量含量5%，水質(zhì)量含量1%。 設(shè)定依據(jù)： 粗苯中各組分的平均含量（質(zhì)量含量/%） 苯：5580 甲苯1122 二甲苯2.56 一般要求粗苯的180前餾出量為93%95%。3生產(chǎn)流程說明3.1總流程概述3.11吸收苯族烴的工藝流程 1洗苯塔；2新洗油塔；3貧油槽；4貧油泵；5半富油泵；6富油泵圖3.1 吸收苯族烴工藝流程圖 煤氣經(jīng)最終冷卻器冷卻到2527后，依次通過兩個(gè)洗苯塔，塔后煤氣中苯族烴含量一般為2g/m3,溫度為2730的脫苯洗油（貧油）用泵送至順煤氣流向最后一個(gè)洗苯塔的頂部。與煤氣逆向沿著填料向下噴灑，然后經(jīng)過油封流入塔底接收槽，由此用泵送至下一個(gè)洗苯裝置，脫苯后的貧油經(jīng)冷卻后回到貧油槽循環(huán)使用。3.12富油脫苯工藝流程介紹 來自洗苯工序的富油依次與脫苯塔頂?shù)挠蜌夂退旌衔?，脫苯塔底排除的熱貧油換熱后溫度達(dá)110130進(jìn)入脫水塔，脫水后的富油經(jīng)管式爐加熱至180190進(jìn)入脫苯塔。脫苯塔頂逸出的9090的粗苯蒸氣與富油換熱后降溫到73左右進(jìn)入冷凝冷卻器，冷凝液進(jìn)入油水分離器，分離出水后的粗苯流入回流槽，部分粗苯送至塔頂作為回流，其余作為產(chǎn)品采出，脫苯塔底部排除的熱經(jīng)貧油換熱器換熱進(jìn)入熱貧油槽，再用泵送貧油冷卻器冷卻至2530后去吸苯工序循環(huán)利用，脫水塔頂逸出的含有萘和洗油的蒸氣進(jìn)入脫苯塔精餾段下部，在脫苯塔精餾段切取奈油，以脫苯塔上部斷塔板引出液體至油水分離器分出水后返回塔內(nèi)、脫苯塔用的直接蒸氣是經(jīng)管式爐加熱至400450后經(jīng)由再生器進(jìn)入的，以保持再生器頂部溫度高于脫苯塔底部溫度。為了保持循環(huán)洗油質(zhì)量，將循環(huán)油量的1%1.5%由富油入塔前的管路引入再生器再生，在此用蒸汽間接將洗油加熱至160180，并用蒸汽直接蒸吹，其中大部分洗油被蒸發(fā)并隨直接蒸汽進(jìn)入脫苯塔低，殘留于再生器底部的殘?jiān)?，靠設(shè)備內(nèi)部的壓力間歇或連續(xù)地排至殘?jiān)筒郏瑲堅(jiān)椭?00前的餾出量要求低于40%，洗油再生器的操作對(duì)洗油消耗量有較大影響，在洗苯塔補(bǔ)霧及再生操作正常時(shí)，每生產(chǎn)1t 180前粗苯的焦油洗油消耗量應(yīng)在100kg以下。生產(chǎn)純苯工藝流程圖如下：1脫水塔；2管式爐；3再生器；4脫苯塔；5熱貧油槽；6換熱器；7冷凝冷卻器；8冷卻器；9分離器；10回流槽3.2 生產(chǎn)純苯的流程圖4裝置的工藝計(jì)算4.1物料衡算計(jì)算依據(jù)如下：粗苯產(chǎn)量G粗苯=GCB=4170kg/h。其組分質(zhì)量含量：苯70%，甲苯15%，二甲苯5%，三甲苯1.5%，不飽和化合物7.0%，硫化物0.5%，飽化合物1.0%貧油量GP=60000kg/h，貧油中粗苯質(zhì)量含量0.2% 貧油中粗苯組成質(zhì)量含量：（苯2.7%，甲苯20%，二甲苯30%，三甲苯25%，不飽和化合物10%，硫化物0.3%，飽化合物12%）富油中萘（N）質(zhì)量含量5%，水(W)質(zhì)量含量1%。進(jìn)入脫苯工序的富油量GF富油量GF= GCB+GP+GP0.2%=4170+96347.19+996347.190.2%=100709.884kg/h富油中水量GF1%=100709.8841%=1007.099kg/h富油中萘含量GF5%=100709.8845%=5035.49kg/h洗油量Gm=GP-GN=96347.19-5035.49=91314.7kg/h查得各物質(zhì)Mi(kg/kmol)如下：苯甲苯二甲苯三甲苯不飽和化合物飽和化合物硫化物萘洗油水(g/ kg/h)7892106120101963212816078富油組成（GFi）- GFi(kg/h)- GFi/Mi(kmol/h)苯 96347.190.2%2.7%+417070%=2924.20 37.49甲苯 96347.190.2%20%+417015%=664.04 7.22二甲苯 96347.190.2%30%+41705%=266.31 2.51三甲苯96347.190.2%25%+41701.5%=110.72 0.92不飽和化合物96347.190.2%10%+41707.0%=311.17 3.08飽和化合物96347.190.2%12%+41701.9%=102.35 1.07硫化物96347.190.2%0.3%+41700.5%=21.43 0.67萘 5035.49 39.34洗油 91314.7 570.72水 1007.099 55.95合計(jì) 97357.289 718.97 進(jìn)入脫苯工序的富油被預(yù)熱到125后進(jìn)入脫水塔，在脫水塔頂壓力P=120kPa。水的汽化率為90%，在此條件下計(jì)算脫水后各組分留在液相中的分率。i查圖125各組分的飽和蒸汽壓如下：（kPa）苯（B）甲苯（T）二甲苯(X)三甲苯(S)奈(N)洗油（m）Pi0(kPa)333.43162.6874.1430.006.862.04以分別代表苯，甲苯，二甲苯，三甲苯，萘，洗油和水留在液相中的質(zhì)量含量（%）先設(shè)B=0.781，代入公式計(jì)算余下各組分i值：由式驗(yàn)算其中苯 0.781/1=2283.80 29.28甲苯 664.400.880/1=584.36 6.35二甲苯266.310.941/1=250.60 2.36三甲苯 110.720.975/1=107.95 0.90萘 5035.490.994/1=5005.28 39.10 洗油91311.70.998/1=91129.08 569.56水1007.10.1/1=100.71 5.595合計(jì) 99461.42 653.15故=120653.15/(718.97-653.15)=1190.79則=1190.79/(1190.79+333.43)=0.781B=0.781與假設(shè)B=0.781接近，證明上述計(jì)算正確。管式爐出口富油溫度180，壓力122.66kPa，180時(shí)各組分的飽和蒸汽壓查圖得（kPa）：P0B苯（B）甲苯(T)二甲苯(X)三甲苯(S)奈(N)洗油(m)P0B（kPa）1016.58477.29270.11120.0039.3314.67富油進(jìn)入脫苯塔閃蒸后與閃蒸前液相中各組分的比率（I/）計(jì)算如下：先設(shè)B/=0.90，代入公式計(jì)算余下各組分值：閃蒸后留在液相中各組分的數(shù)量（包括進(jìn)入再生器的油量）如下： 苯 2283.800.90=2055.42 26.35甲苯 584.360.95=555.14 6.03二甲苯 250.600.971=243.33 2.30三甲苯 107.950.987=106.55 0.89萘 5005.280.996=4985.26 38.95洗油 91129.080.998=90946.82 568.42合計(jì) 98892.54 642.94驗(yàn)算/與假設(shè)/=0.883接近，證明上述計(jì)算正確。在脫苯塔進(jìn)出口各組分的蒸發(fā)量（包括進(jìn)入再生器的蒸發(fā)量）如下： 苯 2283.80-2055.42=228.38甲苯 584.36-555.14=29.22二甲苯 250.60-243.33=7.27三甲苯 107.95-106.55=1.4奈 5005.28-4985.26=20.02洗油 91129.08-90946.82=182.26水 100.71合計(jì) 569.264.2加熱面積的確定在進(jìn)行一般工藝計(jì)算時(shí)，可采用已知的熱強(qiáng)度數(shù)據(jù)按下式確定所需要的加熱面積： 式中 Q單位時(shí)間內(nèi)爐管吸收的熱量kJ/h； 爐管的表面熱強(qiáng)度，輻射段單排管可取為84000105000kJ/(m2.h)；對(duì)流段可取為2100050000kJ/(m2.h)。4.2.1管式爐供給富油的熱量Q1從脫水塔來的富油帶入的熱量Q1洗油（包括萘）=（5005.2891129.08）2.056125=15385682.79kJ/h粗苯水 式中 2.056，2.148，4.258依次為125時(shí)，洗油、粗苯和水的比熱容，kJ/()。粗苯的比熱容得出，吸油和水的比熱容查表得出。 出管式爐180的富油帶出的熱量Q2洗油（包括萘）粗苯 式中 2.236，2.391分別為180時(shí)，洗油和粗苯的比熱容，kJ/()粗苯的比熱容得出，吸油和水的比熱容查表得出。出管式爐粗苯蒸氣和油氣帶出的熱量Q3 洗油蒸氣（包括萘 蒸氣） 粗苯蒸氣 水蒸氣 式中 565.2，665.7分別為洗油蒸氣和粗苯蒸氣的焓，kJ/kg; 2834.50.12Mpa, 180時(shí)水蒸氣質(zhì)量焓，kJ/kg。粗苯蒸氣焓 4.2.2管式爐供給蒸氣的熱量QV5入管式爐對(duì)流段低壓蒸汽帶入熱量Q4蒸餾用直接蒸汽消耗量GS=1.54170=6255kg/h Q4=2747.86255=17187489kJ/h式中 2747.8-0.4Mpa(表壓)飽和蒸汽質(zhì)量焓，kJ/kg。 400過熱蒸氣帶出熱量Q5Q5=62553272=20466360kJ/h式中 3272-0.4Mpa(表壓) 400過熱蒸汽質(zhì)量焓，kJ/kg。 4.23管式爐加熱面積取Qm的95%由輻射段供給，5%由對(duì)流段供給，取輻射段熱強(qiáng)度為105000KJ/(m2.h),則輻射段爐管加熱面積為： 取對(duì)流段熱強(qiáng)度為21000kJ/(m2h),則對(duì)流段爐管加熱面積為： 設(shè)管式爐熱效率為75%，煤氣熱值為17800kJ/m3,則煤氣消耗量為： 5塔設(shè)備計(jì)算（填料塔）5.1主要設(shè)備的工藝尺寸焦?fàn)t煤氣中苯族烴在洗苯塔內(nèi)被吸收的程度稱為回收率：式中 粗苯回收率。% a1,a2洗苯塔入口煤氣和出口煤氣中苯族烴的含量，g/m3.分別取=40g/m3. =2g/m3.送往洗苯塔的循環(huán)量可根據(jù)下式求得: 選鋼板網(wǎng)填料，由代入數(shù)據(jù)式中 V煤氣量，m3/h. L洗油量，kg/h. L=95674.394kg/h洗油飽和粗苯含量不大于2.5%3.0%，解吸后貧油中含粗苯為0.3%0.4%。 C1,C2貧油和富油中粗苯的含量，%；這里取C1為2.5%，C2為0.3%。在進(jìn)行填料計(jì)算時(shí)，可取空塔氣速0.81.0m/s,這里取1.0m/s.則圓整為D=4.4m. 煤氣的處理量為52864.67m3/h(吸收塔)混合氣體的組成，進(jìn)塔氣中含苯族烴體積分?jǐn)?shù)，進(jìn)入吸收塔的洗油中含苯族烴摩爾分?jǐn)?shù)混合氣體溫度25選用鋼板網(wǎng)填料塔計(jì)算時(shí)，可采用下列數(shù)據(jù)：油氣比1.62.0L/m3；空塔氣速0.91.1m/s；煤氣所需填料面積0.60.7m2/(m3.h)；洗油相對(duì)分子質(zhì)量160； 吸收相平衡關(guān)系為： y*=0.125X溶劑用量為理論最小用量的1.5倍（吸收），水蒸氣用量取最小用量的1.5倍（解吸）解吸相平衡關(guān)系為： y*=3.16X苯族烴的氣相體積吸收總系數(shù) KYa=0.035kmol/(m3.s) 液相體積吸收總系數(shù) KXa=30kmol/(m3.h)將體積分?jǐn)?shù)0.01換算為摩爾比將摩爾分?jǐn)?shù)換算為摩爾比出塔氣濃度 最小液氣比 液氣比惰性氣體流量：填料塔高度為實(shí)際取12m。5.2輔助設(shè)備的選型5.21洗油再生器1)構(gòu)造介紹洗油再生器為鋼板制的直立圓筒，帶有錐形體底。中部設(shè)有帶再分布裝置的進(jìn)料管，下部設(shè)有殘?jiān)懦龉堋Ｕ羝訜岣挥兔摫降脑偕飨虏吭O(shè)有加熱器，管式爐法加熱富油脫苯的再生器不設(shè)加熱器。為了降低洗油的蒸出溫度，再生器底部設(shè)有直接蒸汽管，通入脫苯蒸餾所需的絕大部分或部分蒸汽。在富油入口管下面設(shè)兩塊弓形隔板，以提高再生器內(nèi)洗油的蒸出程度。在富油入口管的上面設(shè)三塊弓形隔板，以捕集油滴。2)富油中各組分的蒸出率計(jì)算再生器內(nèi)設(shè)5層多孔折流板，設(shè)其相當(dāng)于兩層泡罩塔板，即n=2。油在再生器內(nèi)被加熱到200。該溫度下萘和洗油的飽和蒸汽壓力分別為66.128kPa和26.664kPa。再生器出口油氣壓力為130.656KPa，則組分的平衡常數(shù)ki為： 萘 洗油 進(jìn)入再生器內(nèi)的油量Gm為脫水塔后富油量的1%，即994.61kg/h。其中氣相為569.260.01=5.69kg/h，液相為994.61-5.69=988.92kg/h。氣相包括洗油182.260.01=1.14kg/h，萘20.020.01=0.02kg/h，粗苯（228.38+29.22+7.27+1.4）0.01=2.66kg/h，水蒸氣100.70.01=1.01kg/h。液相包括洗油90946.820.01=909.47kg/h，萘4985.260.01=49.85kg/h，粗苯(2055.42+555.14+243.33+106.55)0.01=29.60kg/h。進(jìn)入再生器內(nèi)的水蒸氣量GS=1800kg/h。液相油與水蒸氣摩爾量之比為： 將上式各值代入式，得組分蒸出率為： 萘 洗油 從再生器進(jìn)入脫苯塔的氣體數(shù)量： 洗油 1.82+909.470.912=831.26kg/h 萘 0.20+49.850.965=48.31kg/h 粗苯 2.66+29.60=32.26kg/h 水蒸氣 1.01+6255=6256.01kg/h從再生器排除殘?jiān)鼣?shù)量：洗油 909.47 （1-0.912）=80.03kg/h萘 49.85(1-0.965)=1.74kg/h共計(jì) 80.03+1.74=81.82kg/h，對(duì)每噸180前粗苯為： 81.821000/1200=68.18kg富油再生的油氣和過熱水蒸氣從再生器頂部進(jìn)入脫苯塔的底部，作為富油脫苯蒸汽。該蒸汽中粗苯蒸氣分壓與脫苯塔熱貧油液面上粗苯蒸氣壓接近，很難使脫苯貧油含苯量再進(jìn)一步降低，貧油含苯質(zhì)量含量一般在0.4%左右。故有人提出將富油再生改為熱貧油再生，這樣可使貧油含苯量降到0.2%，甚至更低，使吸苯效率得以提高。6設(shè)備穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度校核計(jì)算6.1壁厚的計(jì)算6.11筒體的設(shè)計(jì)壁厚式中 圓筒設(shè)計(jì)厚度，mm； 容器計(jì)算壓力，MPa；圓筒內(nèi)徑，mm； 設(shè)計(jì)溫度下筒體材料的許用壓力，MPa； 焊接接頭系數(shù)；腐蝕裕量，mm。依據(jù)上式，塔體材料選用16MnR，代入得：考慮到鋼板厚度負(fù)偏差圓整后，=0.25mm，取圓筒名義厚度4mm。水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力為圓筒有效厚度厚度附加量()，mm16MnR的屈服極限水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。6.12封頭壁厚的設(shè)計(jì)塔內(nèi)徑，壁厚，材質(zhì)16,設(shè)計(jì)壓力，工作溫度1828。采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。雙面對(duì)接焊縫100%探傷。橢圓形封頭壁厚其中 =，=170，=1.0，=1.0mm,代入得：考慮到鋼板厚度負(fù)偏差，取=0.22mm，圓整后用4mm鋼板。6.2機(jī)械強(qiáng)度的校核塔設(shè)備由內(nèi)壓或外壓引起的軸向應(yīng)力式中 由內(nèi)壓或外壓引起的軸向應(yīng)力，MPa；計(jì)算壓力，MPa；筒體直徑，mm；i-i截面處筒體有效壁厚，mm。6.21塔的質(zhì)量載荷設(shè)備操作時(shí)的質(zhì)量式中 塔體和裙座質(zhì)量，kg;內(nèi)件質(zhì)量，kg;保溫材料質(zhì)量，kg;平臺(tái)、扶梯質(zhì)量，kg;操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量，kg;人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量，kg;偏心質(zhì)量，kg;塔體質(zhì)量 DN=4400mm, 的筒節(jié)，每米質(zhì)量為的計(jì)算 V封+V筒= 6.22塔的風(fēng)載荷6.221水平風(fēng)力的計(jì)算式中 水平風(fēng)力，N；體型系數(shù)，圓柱直立設(shè)備取0.7；塔設(shè)備各計(jì)算段的風(fēng)振系數(shù)，當(dāng)塔高H20m時(shí)，取=1.7；基本風(fēng)壓，N/m2；風(fēng)壓高度變化系數(shù)；第i段計(jì)算長度，mm；塔設(shè)備各計(jì)算段的有效直徑，mm。（設(shè)計(jì)取=4400 mm）每隔5m計(jì)算水平風(fēng)力：6.222風(fēng)彎矩的計(jì)算每隔5m為一截面，計(jì)算得：7主體設(shè)備的材料選擇鋼板網(wǎng)填料是用0.5mm厚的薄鋼板，在剪拉機(jī)上剪出一排排交錯(cuò)排列的切口，再將口拉上，板上即形成整齊排列的菱形孔。將鋼板網(wǎng)立著一片片平行疊合起來，相鄰板間用厚為20mm長短不一、交錯(cuò)排列的木條隔開，再用長螺栓固定起來。從頂部噴淋下來的洗油，被鋼板網(wǎng)間的木條分配到板網(wǎng)上形成液膜向下流動(dòng)。煤氣再網(wǎng)間向上流動(dòng)，當(dāng)被板網(wǎng)間的長木條擋住時(shí)，便穿過網(wǎng)孔進(jìn)入鄰近的空間。這樣網(wǎng)上的液膜就不斷地被鼓破，新的液膜又隨即形成。所以，再鋼板網(wǎng)填料中，氣液兩相的接觸面積遠(yuǎn)大于填料表面積，并由于較激烈的湍動(dòng)和吸收表面不斷更新而強(qiáng)化了操作。鋼板網(wǎng)填料分段堆砌在塔內(nèi)，每段高約1.5m。填料板面垂直于塔的橫截面，再板網(wǎng)之間即形成了煤氣的曲折通路。為了保證洗油在塔的橫截面上均勻分布，在塔內(nèi)每隔一定距離安裝一塊帶有煤氣渦流罩的液體再分布板。煤氣渦流罩按同心圓排列在液體再分布板上，彎管出口方向與圓周相切，在同一圓周上的出口方向一致，相鄰兩圓周上的方向相反。由于彎管的導(dǎo)向作用，煤氣流出渦流罩時(shí)，形成多股上升的旋風(fēng)氣流，因而使煤氣得到混合，以均一的濃度進(jìn)入上段填料。匯聚在液體再分布板上的洗油，勁升氣管內(nèi)的彎管流到設(shè)于升氣管中心的圓棒表面，再流到下端的齒形圓板上，借重力噴濺成液滴而淋灑到下段填料上。從而可消除洗油沿塔壁下流及分布不均的現(xiàn)象。在進(jìn)行鋼板網(wǎng)填料塔計(jì)算時(shí)，可采用下列數(shù)據(jù)：填料比表面積44/；油氣比1.62.0L/；空塔氣速0.91.1m/s；煤氣所需填料面積0.60.7/(h)。8設(shè)計(jì)體會(huì)與收獲為期一個(gè)月的畢業(yè)實(shí)習(xí)剛剛結(jié)束，便開始了為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)了。從這次實(shí)習(xí)在廠里學(xué)到的生產(chǎn)工藝和操作技能，再到離開廠里在校園里整理資料并準(zhǔn)備實(shí)習(xí)答辯的整個(gè)過程。以及再結(jié)合自己這段日子的畢業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合自身的專業(yè)知識(shí)，從中學(xué)習(xí)到