60 萬 t a 焦化廠粗苯工段的工藝設(shè)計(jì)

1、中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)本科生畢業(yè)論文姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 論文題目：60萬t/a焦化廠粗苯工段的工藝設(shè)計(jì)專 題： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 教 授 年 月 徐州 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文任務(wù)書學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期： 畢業(yè)論文日期： 畢業(yè)論文題目： 60萬t/a焦化廠粗苯工段的工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文專題題目：畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：（1）、回收工藝論證。（2）、主要設(shè)備計(jì)算和選型。（3）、繪制帶控制點(diǎn)工藝流程圖、設(shè)備平面布置圖、管道平面和立面布置圖、繪制一張主要設(shè)備圖（必須與自己的設(shè)備計(jì)算一致），并用autocad繪制所有圖紙。（4） 編制設(shè)計(jì)說明書計(jì)算條件：苯回收率：1%

2、硫銨工段來煤氣溫度/飽和溫度： 58/52終冷溫度：22院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)語（基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；工作態(tài)度及工作量；總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；存在問題；是否同意答辯等）：成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；寫作的規(guī)范程度；總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；存在問題；是否同意答辯等）：成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日中國

3、礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文答辯及綜合成績(jī)答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯(cuò)誤有原則性錯(cuò)誤沒有回答答辯委員會(huì)評(píng)語及建議成績(jī)：答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日摘要 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)60萬噸焦炭粗苯工段的的工藝設(shè)計(jì)，包括工藝部分和非工藝部分。工藝部分包括工藝論證及選擇，粗苯回收原理，工藝流程詳述，主要設(shè)備的布置，計(jì)算和選型等，都以終冷，洗苯和蒸餾脫苯三部分組成，終冷部分采用橫管終冷塔噴灑輕質(zhì)焦油洗萘，焦油吸油吸苯，在蒸餾部分用管式爐加熱法加熱蒸汽和富油生產(chǎn)一種苯-粗苯，采用一臺(tái)脫苯塔及必要的輔助設(shè)備。非工藝部分，包括土建，供

4、電供氣，自動(dòng)化儀表、防爆、防火投資概算和經(jīng)濟(jì)分析，這些都是生產(chǎn)順利進(jìn)行的必要條件。在設(shè)計(jì)過程中，參照了徐州焦化廠焦?fàn)t煤氣凈化工藝根據(jù)他們?cè)谏a(chǎn)實(shí)際中得出的經(jīng)驗(yàn)，選用了較好的設(shè)備，如用塑料花環(huán)填料代替木格填料，具有阻力小，比表面積大，效率高，重量輕，裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。一臺(tái)花環(huán)填料可以代替三臺(tái)木格填料，洗苯塔，節(jié)約了大量投資，以螺旋板式換熱器代替列管式換熱器，具有傳熱系數(shù)高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，提高了冷卻效果，節(jié)約了水量，經(jīng)濟(jì)效益也好，所有這些工藝改進(jìn)，不僅利于生產(chǎn)，而且節(jié)約了投資。目 錄緒論 7-12第一章 論證及確定12-14第二章 粗苯脫苯方法及工藝選擇 14-15第三章 粗苯回收原理16-20

5、第四章 粗苯工段工藝詳述20 4.1終冷洗苯部分的工藝計(jì)算及設(shè)備選型21-32 4.2 蒸餾脫苯部分設(shè)備計(jì)算和選型32-50 4.3管道計(jì)算50-51第五章 主要設(shè)備的計(jì)算和選型51-56第六章 設(shè)備的工藝布置說明56-61第七章 非工藝部分61-66第八章 經(jīng)濟(jì)概算66-74第九章 圖紙說明74-76 緒 論煉焦化學(xué)工業(yè)是煤炭綜合利用的專業(yè)。煤在煉焦時(shí)除了有75%左右變成焦炭外，還有25%左右生成各種化學(xué)品及煤氣，為了便于說明將煤炭煉焦時(shí)的產(chǎn)品如下：?jiǎn)挝唬篻 /nm3從荒煤氣重粗苯的含量來看，回收苯是十分必要的。焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫苯出氨后進(jìn)入粗苯工段，進(jìn)行苯族烴回收并制取粗苯，目前我國焦化工業(yè)生產(chǎn)

6、的苯類產(chǎn)品仍占很重要的地位。粗苯是多種芳烴族和和其它多種碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物，粗苯的主要成分是苯、二甲苯、甲苯及三甲苯等。此外，還含有一些不飽和化合物，硫化物及少量的酚類和吡啶堿類。在用洗油回收煤氣中的苯族烴時(shí)，則尚有少量輕質(zhì)餾分摻雜在其中。粗苯是談黃色的透明液體，比水輕，不溶于水。在貯存時(shí)，由于輕質(zhì)不飽和化合物的氧化和聚合所形成的樹脂狀物質(zhì)能溶于粗苯使其著色并很快地變暗。在常溫下，粗苯的比重是0.820.92kg/l。粗苯是易燃易爆物質(zhì)，閃點(diǎn)12.粗苯蒸汽在空中的濃度達(dá)到1.47.5%（體積）范圍內(nèi)時(shí)，及形成爆炸性的混合物。粗苯質(zhì)量的好壞以實(shí)驗(yàn)室蒸餾時(shí)180前蒸餾出量的百分?jǐn)?shù)來確定，粗

7、苯的沸點(diǎn)范圍是75200，若180前餾出量越多，粗苯質(zhì)量越好；若在180后的餾出物則為溶劑油。粗苯易燃易爆，要求工段必須嚴(yán)禁煙火，并對(duì)電動(dòng)機(jī)加以防爆。粗苯的組成取決于煉焦配煤的組成及煉焦產(chǎn)物在碳化室內(nèi)熱解程度，粗苯各組分的平均含量如下：組 分分 子 式含 量備 注苯5575甲苯1122二甲苯2.56同分異構(gòu)體及乙基苯三甲苯和乙基甲苯12同分異構(gòu)體總和不飽和化合物，其中：712環(huán)戊二烯0.61.0苯乙烯0.51.0苯并呋喃1.02.0包括同系物茚1.52.5硫化物，其中：0.31.8按硫計(jì)二硫化碳0.31.4噻吩0.21.6飽合物0.61.5為了滿足從煤氣中回收和制取粗苯的要求，洗油為了滿足從煤

8、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)又能使粗苯很好的分離出來；（2）、有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，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，易于用泵抽送并能在填料上均勻分布。一、設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)60萬噸焦炭粗苯回收工段的設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)條件本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中，參考了徐州焦化廠的粗苯工段工藝。徐州的氣象條件如下：本地區(qū)屬海洋性氣候，具有大陸性氣候的特點(diǎn)，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)、東北風(fēng)。最大風(fēng)速： 23.4m/s最大平均風(fēng)速： 19.3m/s極端最高氣溫

9、： 40.6（1927.6.11）年平均氣溫： 14極端最低氣溫： -22.6海拔高度： 43m冬季采暖： -6冬季通風(fēng)： -1夏季通風(fēng)： 31大氣壓力： 冬季767mmhg 夏季751mmhg最高地下水位： 1.251.75m土壤耐壓力(砂質(zhì)黏土)： 12t/m2地下水質(zhì)對(duì)硅酸鹽水泥混凝土無侵蝕作用。三、設(shè)計(jì)要求本工段用焦油洗油吸收粗苯，富油經(jīng)脫苯塔蒸餾，得到粗苯，粗苯產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。1、粗苯的質(zhì)量指標(biāo)（yb291-64）名 稱指 標(biāo)加工用粗苯溶劑用粗苯外觀黃色透明液體黃色透明液體比重（d204）0.8710.900不大于0.900餾程75前餾出量（容）% 不大于3%180前餾出量（容）%不

10、小于93%不小于91水分室溫（1825）下目測(cè)無可見的溶解水2、焦油洗油質(zhì)量指標(biāo)（yb297-64）名 稱指 標(biāo)比重（d204）1.041.07餾程230前餾出量（容）%不大于3%300前餾出量（容）%不大于90%酚含量（容）%0.5萘含量（容）%不大于13粘度（。e25）不大于2水分%不大于1.015結(jié)晶物無綜上合述：本設(shè)計(jì)為畢業(yè)設(shè)計(jì)，是集三年學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)理論和實(shí)際中運(yùn)用在生產(chǎn)過程中的的體現(xiàn)，目的在于通過這次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的各種知識(shí)和技能，是一次比較全面的分析和解決工程問題的能力訓(xùn)練。是我們初步了解有關(guān)技術(shù)政策，學(xué)會(huì)查閱和綜合運(yùn)用各種文獻(xiàn)資料，掌握使用有關(guān)工程技術(shù)的規(guī)定和準(zhǔn)則，以及設(shè)計(jì)

11、的方案的論證和確定，設(shè)計(jì)的計(jì)算能力，繪圖和撰寫說明書的能力，于此同時(shí)培養(yǎng)自己一個(gè)嚴(yán)肅的工作態(tài)度和掌握工藝流程，為今后打下良好的工作基礎(chǔ).第一章 論證煤氣的終冷及除萘的方法及工藝選擇在生產(chǎn)硫氨的回收工藝中，出飽和器進(jìn)入粗苯工段的煤氣溫度通常為55左右，而回收苯族烴的適宜溫度為25左右，因此在回收苯族烴之前煤氣要進(jìn)行冷卻。在焦?fàn)t氣冷卻和部分水蒸汽冷凝的同時(shí)，尚有萘從煤氣析出，因此煤氣的最終冷卻的同時(shí)應(yīng)考慮到如何除萘。橫管終冷洗萘工藝 圖2-4 輕質(zhì)焦油終冷洗萘工藝流程1-終冷塔 2-新焦油槽 3-溢流槽 4-焦油泵 5-循環(huán)泵該工藝流程見圖，煤氣的終冷和除萘都在橫管終冷塔進(jìn)行，煤氣從上部導(dǎo)入終冷洗

12、萘塔，從終冷塔下部導(dǎo)出，而水從下往上與煤氣逆流而行，且與煤氣是間接接觸，煤氣中遇冷段內(nèi)，冷卻到2426后進(jìn)入吸收段的上部，循環(huán)噴灑輕質(zhì)焦油除萘，凈化后的煤氣進(jìn)入捕霧器除去其所夾帶動(dòng)焦油霧滴，捕霧后的煤氣進(jìn)入洗苯塔。為使循環(huán)輕質(zhì)焦油中的萘含量保持穩(wěn)定，在輕質(zhì)焦油由泵送入循環(huán)槽的同時(shí)，從循環(huán)槽的壓出管引出相同的數(shù)量的焦油連續(xù)送往機(jī)械化氨水澄清槽，在送往焦油車間處理。橫管終冷洗萘是冷卻水和煤氣間接接觸，因而它有很多優(yōu)點(diǎn)：1. 小，操作簡(jiǎn)便，無污染，占地面積小，基建費(fèi)用比較少。2. 冷卻效果好，萘的脫除高，出口煤氣約22，煤氣含萘量大約在350450mg/nm33. 無須用洗油，只須自產(chǎn)輕質(zhì)焦油，節(jié)約

13、洗油耗量，同時(shí)煤氣中毒萘直接轉(zhuǎn)入焦油，減少萘的損失。4. 由于煤氣不直接與水接觸，故沒有含酚污水的處理，另外，由于系統(tǒng)阻力小，風(fēng)機(jī)電耗低。這種工藝解決了前幾種工藝流程中存在的廢水多，含萘高的問題，它使煤氣的含萘量可降到400毫克/標(biāo)m3，因而該工藝有點(diǎn)突出，而且徐州地區(qū)具有豐富的低溫 地下水（18）因而本設(shè)計(jì)采用的就是這種工藝。洗苯工藝工藝流程：（1）用焦油洗油回收粗苯：用洗油回收煤氣中的粗苯的方法，所用的洗苯塔有多種型式，但工藝流程基本一樣。用塑料花環(huán)填料塔的工藝流程見圖2-1。圖2-1 洗苯工藝流程圖1- 洗苯塔 2-富油泵 3-貧油中間槽 4-貧油冷卻器煤氣經(jīng)終冷到25-27后，進(jìn)入洗苯

14、塔。塔前的煤氣含粗苯32-40克/標(biāo)m3，塔后的煤氣中含粗苯低于2克/標(biāo)m3。從脫苯工序來的貧油，含苯0.2-0.4%，進(jìn)入貧油槽，用貧油泵進(jìn)入洗苯塔頂部，從塔頂噴淋而下，含苯量增至2.5%左右。用富油泵將富油從塔底抽出，送往脫苯工序。脫苯后的貧油送回貧油槽循環(huán)使用。第二章 脫苯方法及工藝選擇管式爐加熱富油脫苯該工藝流程如圖2-5該工藝與蒸汽法脫苯工藝相同，唯一的區(qū)別在于富油經(jīng)貧富油換熱器后，不是用蒸汽加熱而是用管式爐加熱至180200后，在進(jìn)入脫苯塔。圖2-5生產(chǎn)一種苯的工藝流程（管式爐加熱富油脫苯）1-脫水塔 2-管式爐3-再生器4-脫苯塔5-脫苯塔油水分離器6-油氣換熱器7-冷凝冷卻器8

15、-富油泵9-貧富有換熱器10-貧油泵11-貧油冷卻器12-粗苯分離器13-回流槽14-控制分離器15會(huì)流泵16-粗苯槽17-萘油槽18-殘油槽19-粗苯產(chǎn)品回收泵20 萘油泵21殘油泵管式爐加熱的富油脫苯工藝，因富油的加熱溫度高，同蒸汽法脫苯比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：1 富油在管式爐內(nèi)加熱至180左右，脫苯程度高，貧油中粗苯含量可降至0.1%左右，從而使粗苯的塔后損失減小，粗苯的回收率可高達(dá)9597%2 蒸汽耗量低，沒生產(chǎn)一頓180前的粗苯好蒸汽約11.05噸且不受蒸汽壓力波動(dòng)的影響，操作穩(wěn)定。3 酚水含量少，蒸汽法脫苯，每噸180前粗苯要產(chǎn)生34噸工業(yè)酚水，而管式爐法只產(chǎn)生1.05噸以下的酚水。4

16、設(shè)備費(fèi)用低，蒸汽耗量顯著降低，大大縮小冷凝冷卻器和蒸餾設(shè)備的尺寸，從而使設(shè)備費(fèi)用大為降低。因此，本設(shè)計(jì)選用管式爐加熱法生產(chǎn)一種苯工藝。第三章 粗苯回收原理一 影響苯族烴吸收的因素煤氣中苯族烴在洗苯塔內(nèi)被吸收的程度稱為吸收率，吸收率的大小取決于以下因素，煤氣和洗油中的苯族烴的含量;煤氣流速及壓力；洗油循環(huán)量及其分子量，吸收溫度，洗苯塔結(jié)構(gòu)，對(duì)填料塔則為填料表面積及特性等。分述如下：1、吸收溫度：吸收溫度是指洗苯塔內(nèi)氣液兩相接觸面積的平均溫度，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)力的變化而影響吸收率的，提高的吸收溫度，可使吸收系數(shù)與一定增加，但不顯著，而吸

17、收推動(dòng)力卻顯著減小。對(duì)于洗油吸收煤氣中苯族烴來說，洗油分子量及煤氣總壓很小，可視為常數(shù)，而粗苯的蒸汽壓是隨溫度的變化而變化，溫度升高，粗苯的蒸汽壓力也升高，當(dāng)煤氣中的苯族烴的含量一定時(shí)，溫度愈低，洗油中與其呈平衡的粗苯含量愈高；而當(dāng)提高溫度時(shí)，洗油中與其呈平衡的粗苯含量則有較大的降低。當(dāng)入塔貧油含量一定時(shí)，洗油液面上苯族烴的蒸汽壓隨吸收溫度升高而增大，吸收推動(dòng)力則隨之減小，致使洗苯后煤氣中的苯族烴含量（塔后損失）增粗苯的回收率降低。因此，吸收溫度不宜過高，但也并非越低越好，在低于15時(shí)洗苯油粘度將顯著增加，使洗油輸送及其他內(nèi)均勻分布和自由流動(dòng)均發(fā)生困難，當(dāng)洗油溫度低于10時(shí)，還可能從油中析出固

18、體沉淀物。因此適宜的吸收溫度約25，實(shí)際操作波動(dòng)于2530之間。另外，操作中洗油溫度應(yīng)略高于煤氣溫度，以防止煤氣水汽冷凝進(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。為了保證吸收溫度，煤氣進(jìn)洗苯塔前，應(yīng)在終冷塔內(nèi)冷卻至2028，循環(huán)油冷卻至小于30.2、洗油的分子量及循環(huán)量的影響當(dāng)其他條件一定時(shí)，洗油的分子量變小，將使洗油中粗苯含量變大，及吸收得愈好，同類油劑的吸收能力與其分子量成反比。吸收劑與溶質(zhì)的分子量愈接近，則吸收得愈完全。在回收等量粗苯的情況下，如洗油循環(huán)量也可以相應(yīng)地減少。但洗油的分子量不宜過小，否則洗油中吸收過程中損失較大，并且脫苯蒸餾時(shí)不易與粗苯分離。增加

19、循環(huán)油量可降低洗油中粗苯的含量，增加氣液間的吸收推動(dòng)力，從而可以提高粗苯的回收推動(dòng)力。提高回收率，但循環(huán)洗油量不宜過大，以免過多增大電、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，則需要的循環(huán)洗油量隨之增加。3、貧油含苯量的影響：貧油含苯量是決定塔后煤氣苯族烴量的主要因素之一，當(dāng)其它條件一定時(shí)，入塔貧油中的含苯量越高，則塔后損失愈大，按現(xiàn)行規(guī)定，塔后煤氣中粗苯含量不大于2g/nm3.為是塔后損失不大于2g/nm3,設(shè)貧油中的粗苯含量為2.2%，為了維持一定的吸收推動(dòng)力，2.2%應(yīng)除以平衡偏移系數(shù)n，一般n=1.11.2.若取n=1.15,則允許貧油含苯量為c1=(

20、2.2/1.5)%=1.92%2%.實(shí)際上，由于貧油中粗苯的組成苯和甲苯的含量少，絕大部分分為二甲苯和溶劑油，其蒸汽壓僅相當(dāng)于統(tǒng)一溫度下煤氣中含苯族烴蒸汽壓的2030%，故實(shí)際貧油含苯量可達(dá)到0.40.6%，此時(shí)仍能保證塔后煤氣含粗苯量于2g/nm3以下。如何一步降低貧油中的粗苯含量，雖然有助于降低塔后損失，但將增加脫苯蒸餾時(shí)代蒸汽耗量，使粗苯產(chǎn)品的180前餾出率減少，并且是洗油含量增加。4、吸收表面積的影響為使洗油充分吸收煤氣中苯族烴，必須使氣液兩相之間有足夠的接觸面積（即吸收面積）。填料塔的吸收面積即為塔內(nèi)填料表面積，填料表面積愈大，則煤氣與洗油接觸時(shí)間愈長，回收過程進(jìn)行的愈完全。適當(dāng)?shù)奈?/p>

21、收面積即能保證一定的粗苯回收率，又使設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)經(jīng)濟(jì)合理。5、煤氣壓力與流速的影響：當(dāng)增大煤氣壓力時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)dg將隨之減少，因而是吸收系數(shù)與所降低。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，吸收速率也將增加。煤氣速度的增大也可提高吸收系數(shù)，并且可以提高氣液相接觸的渦流程度和提高洗苯塔的生產(chǎn)能力，所以，加大煤氣速度可以強(qiáng)化吸收過程，但煤氣速度太大時(shí)，容易使洗苯塔阻力和霧沫夾帶量急劇增加。二、脫苯原理脫苯原理實(shí)際上是精餾原理，由揮發(fā)度不同的組分的混合液中精餾塔內(nèi)多次地進(jìn)行部分氣化和部分冷凝，使其分離幾乎純態(tài)的組分的過程，在精餾過程中，當(dāng)加熱互不相容的液體混

22、合物時(shí)，如果塔內(nèi)的總壓力等于個(gè)混合組分的飽和蒸汽分壓之和時(shí)，液體開始沸騰，但從富油中蒸出粗苯，必將富油加熱到250300，這實(shí)際上是不可行的。為了降低蒸餾溫度采用水蒸氣法蒸餾。這樣，在脫苯過程中通入大量的直接水蒸氣，當(dāng)塔內(nèi)總壓力的為一定值時(shí)，若氣相中水蒸氣所占的分壓愈高，則粗苯和洗油的蒸汽分壓就愈低，這樣就可以在較低的溫度下（遠(yuǎn)低于250300），將粗苯完全地從洗油中蒸餾出來。由此可見，脫苯操作時(shí)直接蒸汽用量，對(duì)蒸餾過程有著重要影響。下面就脫苯蒸餾中的蒸汽耗量進(jìn)行幾點(diǎn)，討論： 1、當(dāng)貧油含苯量一定時(shí)，直接蒸汽的耗量是隨著洗油預(yù)熱，溫度的升高而減少，一般在富油預(yù)熱溫度從140提高到180時(shí)，直接

23、蒸汽耗量可降低一半以上。2、提高直接蒸汽的過熱溫度，可降低其耗用量。3、當(dāng)富油中粗苯含量較高時(shí)，在一定的預(yù)熱溫度下，由于粗苯的蒸汽分壓較高，對(duì)于蒸出180之前的粗苯，可以減少直接蒸汽耗用量。4、在其他田間一定時(shí)，蒸汽的耗用量是隨塔內(nèi)總壓倒提高而增加的，否則若要達(dá)到所需求的脫苯程度時(shí)，塔內(nèi)溫度必然要高。三、 影響脫苯的因素脫苯塔內(nèi)地脫出率取決于以下因素：1、在塔底油溫下各組分的蒸汽壓：若富油的加熱溫度高，塔底貧油溫度相應(yīng)也高，貧油中各組分的蒸汽壓變大，故餾出率也增加。但因苯的揮發(fā)度較大，在較低溫度下幾乎全部蒸出，所以富油預(yù)熱溫度對(duì)苯的餾出率影響很小，而對(duì)其它組分的影響則很大。如甲苯的回收率隨著預(yù)

24、熱溫度的提高而相應(yīng)提高。2、塔內(nèi)操作壓力：提高塔內(nèi)的操作壓力時(shí)，各組分的餾出率會(huì)相應(yīng)減小，但同樣對(duì)苯的影響小。3、加料板以下的塔盤：顯然，當(dāng)增加加料板一下的塔盤層數(shù)時(shí)，各族分到餾出率相應(yīng)增加，尤其是對(duì)甲苯和二甲苯等影響較大。4、直接蒸汽量：蒸汽耗量增加，增大了蒸汽分壓，相應(yīng)增加各組分的餾出率，但蒸汽耗量過分增加：一是給油水分離帶來負(fù)擔(dān)，二是冷卻水量增加，三是蒸汽耗量大了不經(jīng)濟(jì)。因此，直接蒸汽的多少應(yīng)以及能保證脫苯順利進(jìn)行，又保證經(jīng)濟(jì)合理為標(biāo)準(zhǔn)。14-控制分離器15會(huì)流泵16-粗苯槽17-萘油槽18-殘油槽19-粗苯產(chǎn)品回收泵20 萘油泵21殘油泵從洗滌工序來的富油經(jīng)分縮器，在分縮器下面三格中與

25、從脫苯苯塔頂來的7油氣混合物換熱升溫至7080進(jìn)入貧富油換熱器，被從脫苯塔底來的熱貧油加熱至130140然后到管式爐加熱升溫至180190從低14塊塔板進(jìn)入脫苯塔，在過熱蒸汽的蒸吹作用下脫苯。與富油換熱后的貧油如脫苯塔下熱貧油槽，再用貧油泵抽至貧油冷卻器冷卻后到洗苯塔去洗苯。從脫苯塔頂出來的油氣混合氣進(jìn)去分縮器，冷凝出輕重分縮油后進(jìn)入冷凝冷卻器，粗苯蒸汽冷凝冷卻為粗苯液體，粗苯進(jìn)入粗苯油水分離器，與水分離后進(jìn)入粗苯貯槽。輕重分縮油分別進(jìn)入輕、重分縮油水分離器，與水分離后送入地下槽，與富油混合后送去脫苯。將分離出的水送入空竹分離器進(jìn)一步分離，油進(jìn)地下槽，水送去酚水架。再生器底部溫度應(yīng)保持在190

26、200，脫苯用蒸汽應(yīng)過熱到400以保證再生器出口氣體溫度高于脫苯塔底部溫度，再生器的油渣定期排入殘?jiān)?。第四?主要設(shè)備的工藝計(jì)算和選型 本設(shè)計(jì)的焦?fàn)t是tjl5550d型搗鼓焦?fàn)t，參數(shù)如下：炭化室一次裝煤量為35.1噸焦?fàn)t運(yùn)轉(zhuǎn)周期為22.5h爐孔數(shù)為60孔則年產(chǎn)焦炭為87606035.10.75/22.5=61492t/h 符合設(shè)計(jì)要求則每小時(shí)干煤耗量為6035.1/22.5=93.6t取每噸干煤產(chǎn)氣340立方則產(chǎn)氣量為34093.6=31824 /h 第一節(jié) 終冷洗苯部分的工藝計(jì)算及設(shè)備選型計(jì)算依據(jù)：煤氣量 340煤煤氣密度 0.454kg/產(chǎn)率 (占裝煤量) 0.2%密度 1.518kg/

27、粗苯的回收率(占裝煤量) 1 % 洗苯塔后煤氣含苯 2g/粗苯蒸汽密度 3.677 kg/煤氣量 31824/h硫銨工段來的煤氣溫度/飽和溫度 58/52終冷溫度 221、 煤氣流量v=31824/h g=318240.454=14448.1/h2、 煤氣中含量 g= g產(chǎn)率=93.610000.2%=187.2kg/hv=g/=187.2/1.518=123.32/h 3、 煤氣中粗苯含量g=g粗苯的回收率+ v塔后煤氣含苯量=93.610001%318240.002 =999.648kg/hv =g/=999.648/3.667=272.6/h 上述三種氣體流量之和v總=31824+123

28、.32+272.6=32219.9塔前煤氣中水蒸氣量（gkg/h和v/h）塔前煤氣溫度t=58，煤氣露點(diǎn)t=52，露點(diǎn)下的水蒸汽壓力為1385kg/m2 煤氣分壓為8948kg/m2 煤氣壓約為10000pa煤氣絕對(duì)總壓力=大氣壓煤氣壓=10000+101330=111330pa =32219.913859.807/(111330-13859.807)=4477.19/hg =v18/22.4=4477.1918/22.4=3597.74kg/h4、 塔后煤氣中水蒸汽量（gkg/h和v/h）塔后煤氣溫度t=22 露點(diǎn)t=22 露點(diǎn)下水蒸汽壓力269kg/m2 =32219.22699.807/

29、(101330+9500-13859.807)=767.88/h g= v18/22.4=767.8818/22.4=617.04kg/h一、 橫管終冷洗萘塔的計(jì)算1、 熱量衡算帶入熱量：（1）、干煤氣帶入熱量：q= v干煤氣在58c下的焓 =3182420.884.184 =3035854.845kj/h （2）帶入熱量 ：q= g在塔前溫度下的比熱塔前溫度 =187.20.2369584.18 =10761.9kj/h式中 4.18kcal與kj之間的單位轉(zhuǎn)換系數(shù)(3)、粗苯帶入熱量：q= gi kj/hi=4.18(103ct)式中c=(20.70.026t)/m kcal/(kg)m粗

30、苯平均分子量，可取為82.2t煤氣塔前溫度，則c=(20.70.02658)/82.2=0.27kcal/kgi=4.18(1030.2758)=496.51kj/kgq=999.648496.51 =496335.22kj/h(故帶入量)(4)、水蒸氣帶入熱量： q= g水蒸氣塔前溫度下的焓 =3597.742601.5 =9359520.6kj/h故帶入熱量為：q= qqqq =12902474.58kj/h同理可計(jì)算帶出熱量q- q=9826923 kj2、 冷卻水量w：(冷卻水采用18的地下水出塔溫度為28左右)則：w=（qq）/【（2818）4.181000】=9826923 /【（

31、2818）4.181000】=235.1m/h傳熱系數(shù)的計(jì)算： k=（1）、是由煤氣至管外璧的對(duì)流傳熱系數(shù) j/sk=0.0522x5.36式中：x每m飽和煤氣（塔前塔后的露點(diǎn)下為飽和煤氣）中水蒸氣的平均含量（體積百分比）查得：塔前露點(diǎn)58時(shí)煤氣水蒸氣含量x=91.0g/nm 塔后露點(diǎn)22時(shí)煤氣水蒸氣含量x=21.63g/nmx=【】1002=【】50=8.2 (%)=0.0522x5.36=0.05228.25.36=5.79故：=326.29 j/sk在冷卻水的平均溫度為：=23時(shí)水的物性參數(shù)如下： 比熱：c=4.184kj/kgk導(dǎo)熱系數(shù)：=0.61j/msk動(dòng)力黏度：=9.43710p

32、a 密度：=998.2kg/ m則：r= = =26179.35p=6.467故 =0.023r =0.02326179.35=4052.9 j/sk管壁厚b=0.0035m,鋼的傳熱系數(shù)，b/=0.0035/52.25=6.710sk/j(管壁熱阻)查手冊(cè)得：管內(nèi)壁污垢熱阻r=3.439410sk/j 管外壁污垢熱阻r=1.719710sk/j則：=1/326.29+1.719710+0.0035/52.25+3.439410+1/4052.9=3.8946510sk/j故：k=256.76j/sk 冷卻面積的計(jì)算： （1）求平均溫差： 煤 氣：5822 冷卻水：2818 t： 30 4 則

33、平均溫差為：=12.9 (2)算冷卻面積f： 由公式f=q/（k）得： f=98269231000/(12.9256.763600)=824.1(3)、是管內(nèi)壁至冷卻水對(duì)流傳熱系數(shù) j/sk =0.023r (由于水被加熱故n取0.4)計(jì)算有效管長：塔兩 側(cè)的管箱開半個(gè)管箱的高度，形狀如圖：由于每側(cè)的管箱間距為200mm，則每根水管的縱向傾斜距離為100mm，如圖：則有效管長為：x=設(shè)：管內(nèi)水流速為0.9m/s 則管束 n=w4/(u3.143600)=235.14/(0.936003.14)=147.89取148根采用三角形排列 排4排。每排37根管箱數(shù)=824/(1483.140.0322

34、.0025)=27.67取28個(gè) 共14個(gè)管箱管間距1.5d=1.532=48mm,取50，正布管，則行間距為為43.33，取45塔體采用邊長為2米的正方形制造，每排可布37根水管，每組管束含5排，則一組共有374=148根水管，組間距取60，則一個(gè)管箱高度為458+60=420，箱間距取200mm。 塔高計(jì)算：兩段噴灑高度共取1m，煤氣出口2m，煤氣入口1m，底部油槽高4m，則實(shí)際塔高為：h=3502+42014+20013+1+2+1+4=17.18m二，洗苯塔的計(jì)算：原始數(shù)據(jù)：塔前煤氣溫度22，塔后煤氣溫度22， 塔前煤氣壓力900mmh2o，塔后煤氣壓力600 mmh2o 從煤氣中吸收

35、的粗苯量為：=g煤粗苯回收率 =93.610001% =936kg/h出塔煤氣含粗苯量為:63.648kg/h入塔濕煤氣量：煤 氣 31824nm3/h 14448.1kg/h 硫 化 氫 123.32nm3/h 187.2kg/h 粗苯蒸汽 271.86nm3/h 999.648kg/h 水 蒸 汽 767.88nm3/h 617.04kg/h 共 計(jì) 32987.067nm3/h 16251.988kg/h出塔濕煤氣量：煤 氣 31824nm3/h 14448.1kg/h 硫 化 氫 123.32nm3/h 187.2kg/h 粗苯蒸汽 17.31nm3/h 63.648kg/h 水 蒸

36、汽 767.88nm3/h 617.04kg/hh 共 計(jì) 32732.6nm3/h 15315.988kg/h煤氣的實(shí)際流量（塔前為v，塔后為v）v=32987.06（273+22）/273101325/(101325+10000)=32443.439v=32732.6（273+22）/273101325/(101325+8500)=32632.87煤氣平均流量v的計(jì)算：v=（v+ v）/2=(32443.439+326323.887)/2=32538.152、洗油循環(huán)量w的計(jì)算：油氣比取為1.7l/m煤氣，油度取=1.06kg/l,則w=v油氣比 =32538.151.71.06=5863

37、3.75kg/h3、 貧油粗苯含量的計(jì)算:(1)、塔前煤氣含粗苯量: =999.6481000/32987.06=30.3式中:v塔前煤氣實(shí)際流量, nm/h(2)、塔后煤氣含粗苯量: = 63.6481000/32732.6=1.94 式中:v塔后煤氣實(shí)際流量, nm/h(3)、貧油允許含粗苯量:查焦化設(shè)計(jì)參考資料186頁 圖4-5-14 入塔貧油含苯量為0.325%（4）入塔貧油實(shí)際含苯量為：c=0.325%/1.2=0.271%取平衡偏離系數(shù)1.2（5）出塔富油含苯量： c= c回收的苯量/（洗油量苯的回收量） =0.272%+936100/(58633.75+936)=1.842%4、

38、塔徑的確定； 根據(jù)燃料化工1998（3）：36提供的參數(shù)，塑料花環(huán)填料的空塔氣速在1.11.4m/s之間；花環(huán)填料表面定額在0.20.3/nmh，本設(shè)計(jì)取=1.2m/s花環(huán)填料表面定額值為0.28/nmh圓整后，取d=3.8 m 式中 v煤氣平均體積流量，nm/s4、 花環(huán)填料面積，用量及塔高的計(jì)算： 由于花環(huán)填料表面定額值為0.28/nmh得花環(huán)填料面積： f=0.2831824 = 12600洗苯塔吸收段內(nèi)填z型花環(huán)填料，填料層的結(jié)構(gòu)采用多段填充，塔頂部設(shè)一層高0.8m的捕霧層，充填x型花環(huán)填料，采用6個(gè)葉式噴頭，在塔的適當(dāng)部位設(shè)再分布器。三種花環(huán)填料規(guī)格見下表；型號(hào)填充分?jǐn)?shù) 個(gè)/m比表面

39、積 /nm空隙率 %容重kg/mx32500 185 88111 z8000 127 89 120 d3000 94 90 88由上表可查出：z型花環(huán)的比表面積為127/nm。秒年里則：填料總體積v=8910.72/127 =70.1 m 故填料高度為：h=70.1/3.14/22=5.58m因此洗苯塔可分為五層填料，每層高度為2.5m，填料層間距為1m，捕霧層高0.8m,分布板段2.5m,煤氣入口段2m, 煤氣出口段2m,洗苯塔底部槽高為5m，噴淋高度為2.5m,第二層與第三層填料間設(shè)再分布器，間隔為2m,則洗苯塔內(nèi)填料高度為：塔高可取為：h=42.5+0.8+2.5+2+2+5+22.2(

40、附加高度)=29m第二節(jié) 蒸餾脫苯部分設(shè)備計(jì)算和選型計(jì)算依據(jù)：粗苯產(chǎn)量為936kg/h,其中含苯93676%=711.36kg/h,甲苯93615%=140.4kg/h，二甲苯9365%=46.8kg/h，萘溶劑油為: 9364%=37.44kg/h 貧油量w=58633.8kg/h又貧油密度=1050kg/h,則：v=58633.8/1050=55.84 kg/h貧油中粗苯的含量為：55.840.271%=3m/ h,粗苯的密度取860 kg/m，則粗苯量為0.151860=130.14kg/h，其中含苯2.8%130.14=3.64kg/h，甲苯19.2%130.14=24.99kg/h，

41、二甲苯30.8%130.14=40.08kg/h，萘溶劑油47.2%130.14=61.426 kg/h。 富油量=貧油量粗苯產(chǎn)量貧油中含粗苯量 =58633.8+936+130.14 =59699.94kg/h富油中水量=富油量（0.51%） =59699.940.5% =298.5kg/h富油中萘量=富油量5% =59699.945% =2984.99kg/h洗 油 量=貧油量-富油中萘量 =58633.8-2984.99 =55648.81kg/h 則進(jìn)入脫苯工序的富油量如下： 成分kg/hkmol/h分子量洗油55648.8158633.8.347.8160萘2984.9923.321

42、28苯7151066.149.1778甲苯165.391.891.9二甲苯86.880.82106溶劑油98.870.938105.4水298.516.5818共計(jì)59998.1400.28（一） 管式爐：管式爐出口富油溫度為180，壓力為920mmhg。180時(shí)各種組分的飽和蒸汽壓（mmhg）分別為：苯：7668；甲苯：3875；萘：295；溶劑油：1100；洗油：110。從管式爐出來的富油進(jìn)入脫苯塔時(shí)，閃蒸后與閃蒸前液相中各組分比率計(jì)算如下：（用試差法）苯的比率：假設(shè)=0.660甲 苯：=0.6607668/0.6607668+0.353875=0.793二甲苯：=0.6607668/0.

43、6607668+0.3452060=0.8784溶劑油：=0.6607668/0.6607668+0.3451100=0.931洗 油：=0.6607668/0.6607668+0.345110=0.992萘 ：=0.6607668/0.6607668+0.345295=0.981水 ：=0 閃蒸后留在液相中各組分的數(shù)量如下（包括進(jìn)入再生器的洗油量）：成分kmol/hkg/h苯9.170.660=6.05471.9771.338甲苯1.80.793=1.43131.42二甲苯0.9380.8784=0.7276.32溶劑油0.9380.931=0.8791.698洗油347.80.993=34

44、5.255524058167.36萘23.320.981=22.872927.36共計(jì)377198 58938.698驗(yàn)算： a= =920377.198/(400.428377.198) =14938.86 =a/（a+）=14938.86/(14938.86+7668)=0.6601與假設(shè)值=0.660非常接近，故以上計(jì)算正確。蒸發(fā)量=98.87+86.88+165.39+715-471.9-131.42-76.32-91.698=294.805粗苯在管式爐中的蒸發(fā)率： 294.805/936100%=31.5%1 管式爐輸入熱量：（1） 、從洗苯塔來的富油經(jīng)分縮器，貧富油換熱器后進(jìn)入管式

45、爐（包括洗油，粗苯，水，其溫度為135），帶入熱量：洗油帶入熱量（包括萘）：=洗油量（包括萘）比熱溫度=58633.80.4911354.184=16261289.36kj/h式中 0.491-含萘洗油135時(shí)的比熱，kcal/kg 粗苯帶入熱量：=粗苯量比熱溫度，kj/h。粗苯比熱c=0.383+0.00104t=0.383+0.001043135=0.524 kcal/kg 則=1066.40.5241354.18=315250.3kj/h水帶入熱量：=水量比熱溫度=298.51.02151354.18=172065.09kj/h式中1.0215-水在135下的比熱，kcal/kg故帶入熱

46、量=16748604.75 kj/h（2） 、入管式爐對(duì)流段低壓蒸汽帶入熱量:查焦化設(shè)計(jì)參考資料下冊(cè)，得：每千克粗苯的直接蒸汽耗量為1.592千克，則蒸餾用直接蒸汽耗量為：1.592936=1490.1千克/ h故：=1490.1656.34.18 =4087874.9kj/h式中656.34kgf/(表壓)飽和蒸汽熱焓，kcal/h(3)、管式爐加熱用煤氣供熱量；則輸入熱量為： = =(20836479.66)kj/h2、管式爐輸出熱量 （1）、出管式爐富油180時(shí)帶走的熱量 含萘洗油帶走熱量=洗油量（包括萘）比熱溫度=58167.360.5431804.18 =23764461.06kj/h式中0.543含萘洗油135時(shí)的比熱，kcal/ kg 粗苯帶入熱量：=粗苯量比熱溫度，kj/h。粗苯比熱c=0.3830.001043t =0.3830.001043180 =0.571 kcal/kg 則=771.3250.5711804.18 =331381.25kj/h故：= =24095842.31kj/h（2）、粗苯蒸汽和油氣帶出熱量洗油蒸汽帶走熱量（含萘蒸汽）=含萘洗油蒸汽量熱焓 =465.61354.184 =262989.5kj/h式中135180含萘洗油蒸汽熱焓，kcal/ kg粗苯蒸汽帶出熱量：=粗苯蒸