粗苯加氫精制畢業(yè)設(shè)計說明書

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）（說 明 書）題目：粗苯加氫精制姓 名：毛維鑫編號：平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 任 務(wù)書姓名毛維鑫 專業(yè) 煤炭深加工與利用 任 務(wù) 下 達 日 期年月日設(shè)計（論文）開始日期年月日設(shè)計（論文）完成日期年月日設(shè)計（論文）題目：A·編制設(shè)計B·設(shè)計專題（畢業(yè)論文）指 導(dǎo)教師系（部）主 任 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會記錄化工系系煤炭深加工與利用專業(yè)，學(xué)生于年月日進行了畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。設(shè)計題目：粗苯加氫精制專題（論文）題目：粗苯加氫精制指導(dǎo)老師：答辯委員會根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計（論文

2、）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會討論評定，給予學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）成績?yōu)?。答辯委員會人，出席人答辯委員會主任（簽字）：答辯委員會副主任（簽字）：答辯委員會委員：， ， ， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評語第頁共頁學(xué)生姓名：毛維鑫 專業(yè) 煤炭深加工與利用 年級 10級1班畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：粗苯加氫精制評閱 人：指導(dǎo)教師： （簽字） 年 月 日成 績：系（科）主任： （簽字） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）及答辯評語：目錄內(nèi)容摘要12主要符號說明15一、總論171.1 、設(shè)計指導(dǎo)思想和原則171.2、設(shè)計的意義17、純苯17、甲苯17、二甲苯181.3、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r181.4本

3、設(shè)計的任務(wù)191.5工作制度19二、技術(shù)路線202.1、粗苯加氫的生產(chǎn)原理202.2、粗苯加氫萃取蒸餾工段說明202.3、萃取劑環(huán)丁砜的作用與其特點212.4、工藝流程的確定22三、設(shè)備工藝計算及選型233.1計算基準(zhǔn)和依據(jù)的設(shè)定23計算基準(zhǔn)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)23、原料粗苯處理量23、脫重塔進出料23、穩(wěn)定塔進出料233.2、純苯塔的設(shè)計計算24、純苯塔的作用：24、操作條件24、物料衡算：243.2.4.塔徑29、理論塔板數(shù)計算31、純苯塔熱量衡算32、常壓塔主要尺寸確定333.3、輔助設(shè)備設(shè)計和選型363.3.1.再沸器363.3.2.泠凝器373.3.3.儲罐的選擇37四、設(shè)備一覽表及公用工程3

4、94.1設(shè)備一覽圖394.2、公用工程規(guī)格39五、存在的問題及建議415.1、萃取溶劑的選擇415.2、三廢治理和綜合利用41、廢氣的處理技術(shù)41、廢水41、固體廢棄物425.3、粗苯中的氯含量435.4、總結(jié)43六、設(shè)計的體會和收獲446.1、結(jié)論446.2、謝辭45七、附表47八、參考資料和文獻47內(nèi)容摘要我們國家是一個富煤貧油的國家，由于石油資源價格的上漲，以石油為原料的化工產(chǎn)品價格也隨之增高，由于我國作為一個貧油國家，這便凸顯了煤化工藝技術(shù)在我國的重要性，更符合國際潮流，現(xiàn)在世界各國也都紛紛投入大量的資源盡興煤化工藝技術(shù)的研究。其中焦油苯粗苯加氫精制便是一例。粗苯為中間體產(chǎn)品，由于用途

5、極為有限，僅可作為溶劑使用。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。有些專家認(rèn)為，粗苯加氫精制技術(shù)代表粗苯加工精制的發(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，而且還可改善粗苯精制的面貌，提高清潔生產(chǎn)的水平。在設(shè)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

6、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。本次設(shè)計的產(chǎn)品有純苯、甲苯、二甲苯、非芳烴、重苯，主要的產(chǎn)品是純苯、甲苯和二甲苯?！娟P(guān)鍵詞】 粗苯 加氫 苯 甲苯Design DescriptionDesign Description China is a country rich in coal lean, with oil prices, oil as raw materials of chemical products prices soared, originally in China as a lean oil country, this hig

7、hlights the coal chemical technology in our country the importance, more in line with the international trend, now the world also have investment large amounts of resources have coal technology research. Tar benzene crude benzol hydro refining is an example. Crude benzene as intermediate products, i

8、tself uses extremely limited, is only used as the solvent, but the refined coking benzene, coking toluene, coking xylene and other products, is an organic chemical, medicine and pesticide and other important raw materials, in both domestic and international, have very good market, currently refined

9、benzene product prices continued to rise, the market huge potential. Industry experts think, crude benzol hydro refining technology represents the development direction of crude benzol refining, this technology is in our country to promote the use of, not only can make valuable benzene resources are

10、 fully utilized, but also can effectively improve the appearance of crude benzol refining, improving the level of cleaner production. In the design of hydrogenation technology, low-temperature hydrogenation process of hydrogenation temperature, low pressure, products of good quality, low temperature

11、 hydrogenation process includes extraction distillation temperature hydrogenation process and solvent extraction of low temperature hydrogenation process, these two kinds of technology at home and abroad is relatively mature technology, has been widely used in petroleum reformate, pyrolysis gasoline

12、, coking crude benzene hydrogenation in the production as raw material, the crude benzol refining using low-temperature hydrogenation refining process. Accuracy is more than 99.9% pure benzene, toluene is also more than 99%, the purity of the product are better than other methods. The process for th

13、e production of benzene to petroleum benzene, toluene and other products such as also achieve the level of oil chemical products, fully in line with modern requirements of the chemical industry. The design of the products are pure benzene, toluene, xylene, non aromatic hydrocarbons, heavy benzene, o

14、f which the main products are pure benzene, toluene and xylene. Key words benzene hydrogenation of benzene tol主要符號說明一、總論1.1 、設(shè)計指導(dǎo)思想和原則本設(shè)計本著充分運用國家資源，產(chǎn)出高純度有價值產(chǎn)品的原則，力求符合國家的經(jīng)濟政策和技術(shù)政策，達到工藝上可靠，經(jīng)濟上合理。要盡可能吸收最新科技成果，力求技術(shù)先進，經(jīng)濟效益更大，不造成環(huán)境污染；符合國家工業(yè)安全與衛(wèi)生要求，達到國家生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并達到環(huán)保要求。要考慮到技術(shù)可靠，經(jīng)濟合理，又要最大限度地保護環(huán)境不受污染，并且利于國民經(jīng)濟的全

15、面發(fā)展。1.2、設(shè)計的意義本設(shè)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。各種主要產(chǎn)品的重要作用介紹如下：1.2.1、 純苯純苯：重要的化工原料，廣泛用與合成樹脂、合成纖維、合成橡膠、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥的原料、也是重要的有機溶劑。中國純苯的消費領(lǐng)域主要在化學(xué)工業(yè)，以苯為原料的化工產(chǎn)品主要有苯乙烯、苯酚、己內(nèi)酰胺、尼龍66鹽、氯化苯、硝基苯、烷基苯和順酐等。1.2.2、 甲苯甲苯：無色有芳香味的液體，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、樹脂等與相關(guān)的行業(yè)中國際上其主要用途是提高汽油辛烷值或用于生產(chǎn)苯以及二甲苯，在我國其主要用途是化工合成和溶劑，其下游主要產(chǎn)品是硝基甲苯、苯甲酸、氯

16、化芐、間甲酚、甲苯二異氰酸酯等，還可生產(chǎn)很多農(nóng)藥和醫(yī)藥中間體。另外、甲苯具有優(yōu)異的有機物溶解性能是一種有廣泛用途的有機溶劑。1.2.3、 二甲苯二甲苯：主要衍生物為對二甲苯，鄰二甲苯?；旌隙妆街饕米饔推嵬苛系娜軇┖秃娇掌吞砑觿?。還可以用于燃料、農(nóng)藥等生產(chǎn)。對二甲苯主要生產(chǎn)PTA以及聚酯等。鄰二甲苯主要用于生產(chǎn)苯酐等。1.3、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r生產(chǎn)芳香烴-苯、甲苯和二甲苯的主要原料是石油催化重整的重整油、石油裂化的高溫裂解汽油和焦化粗苯。這三種原料占總原料量的比例依次為：70：27：3。以石油為原料生產(chǎn)芳香烴的工藝都采用加氫工藝，以焦化粗苯為原料生產(chǎn)芳香烴的工藝有酸洗精制法和加氫精制法。酸洗法

17、在發(fā)展中國家被大量采用，但是其工藝落后、產(chǎn)品質(zhì)量低、無法與石油苯競爭，而且收率低、污染嚴(yán)重，產(chǎn)生的廢液很難處理。早在上世紀(jì)60年代發(fā)達國家已經(jīng)淘汰了酸洗精制法，用加氫精制取代，產(chǎn)品可達到石油苯的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。20世紀(jì)80年代上海寶鋼從國外引進了第一套Litol法高溫加氫工藝，90年代石家莊焦化廠從德國引進了第一套K.K法低溫加氫工藝，1998年，寶鋼引進了第二套K.K法加氫工藝，還有很多企業(yè)正在籌建加氫裝置。隨著對產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)保的要求越來越高，粗苯加氫工藝的應(yīng)用是大勢所趨。目前我國寶鋼、石家莊焦化廠共有4套粗苯加氫裝置，產(chǎn)能約21萬噸/年。在我國，目前有實力的焦化企業(yè)或化工企業(yè)都在爭取建設(shè)大型精苯

18、裝置。石家莊循環(huán)經(jīng)濟化工示范基地建設(shè)實施方案中規(guī)劃的石家莊焦化集團粗苯精制項目將采用具有國際先進水平的以N-甲酰嗎啉為溶劑的粗苯加氫工藝技術(shù)，共投資1.7億元，年生產(chǎn)粗苯精制十萬噸。山西省“十一五”期間，粗苯加工利用項目計劃投資就達78億元，且禁止新建并逐步淘汰現(xiàn)有酸洗法苯精制裝置和工藝，鼓勵發(fā)展先進的粗苯加氫精制工藝。日前，山西太化股份公司與上海寶鋼化工有限公司、山西太興煤焦集團有限公司合資建設(shè)的全國最大的三十萬噸/年焦化粗苯加氫精制項目一期工程八萬噸/年焦化粗苯加氫精制項目已成功試車。太化采用的低溫法反應(yīng)溫度在320以下，溫度壓力低，與酸洗法相比三苯收率增加8%-10%，產(chǎn)品硫含量小于1&

19、#215;10-6，資源利用率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，達到石油級純苯產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。專家認(rèn)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。1.4本設(shè)計的任務(wù)這次的設(shè)計任務(wù)是按照畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，依據(jù)國家相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并參照工廠生產(chǎn)實際，粗苯精制生產(chǎn)裝置萃取蒸餾工段的工藝設(shè)計。1.5工作制度在低溫氣相加氫技術(shù)萃取蒸餾工段有每班有三個操作工，實行三班制，即上十二小時班休息二十四小時。上班的主要工作就是維護裝置區(qū)各設(shè)備的正常運行，這里的設(shè)備基本上都是運行一臺備用一臺，每月定期進行倒機，并且對備用機進行

20、檢查維修。萃取蒸餾工段主要是靠泵將預(yù)蒸餾工段的苯、甲苯和非芳烴混合物輸送到萃取蒸餾工段進行進一步分離提純。二、技術(shù)路線2.1、粗苯加氫的生產(chǎn)原理現(xiàn)在國內(nèi)外較為先進的粗苯精制方法主要是加氫精制法，粗苯加氫精制法按反應(yīng)溫度可分為高溫法（600到6300攝氏度）和低溫法（320到3800攝氏度）二種。高溫法的反應(yīng)溫度（600到6300攝氏度）和反應(yīng)壓力（6.0MPa）都較高，對設(shè)備、管道、儀表等的材質(zhì)要求也較高；同時該法把價格較高的甲苯和二甲苯轉(zhuǎn)化為價格較低的苯，經(jīng)濟上也不盡合理。低溫法粗苯加氫精制純苯技術(shù)，包括三個單元：變壓吸附制純氫單元（純度99.99%）、催化加氫單元（預(yù)加氫和主加氫）、產(chǎn)品的

21、精制單元（萃取或萃取精餾）。低溫法可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的苯、甲苯和二甲苯產(chǎn)品。該方法反應(yīng)條件溫和：反應(yīng)溫度為：320到3800攝氏度，反應(yīng)壓力為：3.0到3.5MPa，設(shè)備和管道的材質(zhì)容易解決，可采用CrMo鋼，甲苯、二甲苯的收率高。低溫法粗苯加氫精制苯技術(shù)具有：收率高、投資省、操作條件溫和、產(chǎn)品質(zhì)量高等特點，是目前比較理想的粗苯加氫精制方法。該法生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量可達如下指標(biāo)：結(jié)晶點  5.4；全硫  ×10-6  1.0；純度（%）   99.9%。2.2、粗苯加氫萃取蒸餾工段說明萃取蒸餾工段的目的是回收高純度的芳香烴苯和甲

22、苯。在回收高純度芳香烴方面需要解決的一個關(guān)鍵問題是分離出與芳香烴沸程相同和通常形成共沸混合物的石蠟和烷烴和環(huán)烷烴雜質(zhì)（非芳烴）。如果要求芳香烴高產(chǎn)率和高純度，簡單蒸餾是不能解決此問題的。在300這個萃取蒸餾單元工藝中，添加高選擇性和高效的環(huán)丁砜溶劑可改變進料組分中所含的各組分的蒸氣壓力，使石蠟、烷烴和環(huán)烷烴可通過簡單蒸餾而除掉。2.3、萃取劑環(huán)丁砜的作用與其特點1、萃取蒸餾：在一種易溶、高沸點且不揮發(fā)的組分存在下的蒸餾，這種溶劑本身并不與混合物中其他組分形成恒沸物，通常用來分離一些具有很低的甚至相等的相對揮發(fā)度物系，這種溶劑與混合物中各組分發(fā)生不同的作用，使它們的相對揮發(fā)度發(fā)生變化。2、萃取劑

23、的作用：將非芳香烴從BT餾分和NFM溶劑中分離出來。3、環(huán)丁砜的特點：選擇性和溶劑有效性最佳結(jié)合：選擇性和溶劑高有效性是有效萃取蒸餾的先決條件。那些是環(huán)丁砜的顯著特性。因此，從分別含有高殘留組分的物料中回收高純度的芳香烴是可能的，這以前僅可以通過昂貴的液液萃取來做的。與目前所用的其他提純過程如液-液萃取、加壓蒸餾、共沸蒸餾或結(jié)晶化比較，采用環(huán)丁砜的萃取蒸餾提供了一個解決很多分離問題的最佳方法。持久的熱穩(wěn)定性：在220連續(xù)操作下，環(huán)丁砜允許76×103Kj（18000kcal）/m2/hr的熱交換率。無腐蝕影響：環(huán)丁砜顯弱堿性。它與水1：1混合的樣本PH值為8.6.在連續(xù)操作中，這個P

24、H值不會改變。在設(shè)備中沒腐蝕發(fā)生。這樣的碳鋼始終可以被用。在相似的條件下，很多溶劑用到現(xiàn)在形成了酸性分解物，這會產(chǎn)生腐蝕。無毒性：環(huán)丁砜幾乎是沒有毒。這是進行田鼠試驗的結(jié)果。環(huán)丁砜沒有任何刺激性影響。通過微生物的分解試驗，表明環(huán)丁砜對廢水提純單元沒有毒害影響。好的化學(xué)穩(wěn)定性：溶劑對聚合物結(jié)膠的銘感性是極其低的，溶劑消耗和溶劑再生費用也相應(yīng)降低。盡管在通常情況下，物料中不包含氯化物，它們僅僅可能通過做液壓試驗的水進入循環(huán)中，但在NFM循環(huán)中積累了氯化物。NFM循環(huán)中，氯化物會引起腐蝕增加。過程中用于水壓試驗和沖洗的水在NFM加入前應(yīng)可能徹底的從過程中除掉。在操作過程中，水會導(dǎo)致NFM分解。2.4

25、、工藝流程的確定國內(nèi)目前普遍采用的工藝路線為來自預(yù)蒸餾塔頂?shù)奈锪线M入萃取蒸餾工段的萃取蒸餾塔中，在塔中主要目的是除去物料中的非芳烴，塔底的苯、甲苯混合餾分進入萃取蒸餾工段的下一個精餾塔，這個塔為汽提塔，它的主要作用是除去物料中的萃取劑環(huán)丁砜，塔頂?shù)谋?、甲苯餾分進入萃取蒸餾工段的第三個塔，苯、甲苯分離塔，它的作用是將苯、甲苯分離開來，塔頂出純苯，塔底出甲苯。本設(shè)計采用以下工藝流程：三、設(shè)備工藝計算及選型3.1計算基準(zhǔn)和依據(jù)的設(shè)定計算基準(zhǔn)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)能力：15萬噸/年(料液)年工作日：8000小時計原料中含有：苯 70.8% ，甲苯14.2% ，二甲苯 3.5 % 苯乙烯 1.5% 重質(zhì)苯 10

26、%（質(zhì)量分率，下同）、原料粗苯處理量根據(jù)工藝的操作條件可知：根據(jù)設(shè)計任務(wù)，料液的年生產(chǎn)能力為150,000噸/年（折算為100%Q）。全年生產(chǎn)時間為8000小時，剩余時間為大修、中修時間，則每小時的生產(chǎn)能力為：150000/8000=18.750kg/h、 脫重塔進出料進入脫重塔的料液量即為18.750kg/h脫重塔塔頂出料為輕苯（BTXS）,其流量為：W1=W*(70.8%+14.2%+3.5%+1.5%)=18750*90%=16875 kg/h脫重塔塔底出料為重苯，其流量為：W1=W*10 %=1875kg/h、穩(wěn)定塔進出料從脫重塔出來的BTXS經(jīng)過加氫脫輕后直接進入穩(wěn)定塔，進入穩(wěn)定塔的

27、流量就是W1=16875kg/h穩(wěn)定塔頂出料為BT, 其流量為：W2=W*(70.8 %+14.2 %)=18750*85 %=15937.5 kg/h穩(wěn)定塔塔底出料為XS, 其流量為：W2=W*(3.5%+1.5%)=18750*5%=937.5kg/h3.2、 純苯塔的設(shè)計計算精餾工段主要是有五個塔，即萃取精餾塔，溶劑回收塔，純苯塔，甲苯塔，二甲苯塔。在這里只對純苯塔進行計算。、純苯塔的作用：分離產(chǎn)品為苯，在甲苯使產(chǎn)品純度達到99.9wt，同時，產(chǎn)品回收率達到99.0。在此目標(biāo)下對該塔進行計算，尋找達到該分離要求的最佳操作條件。、 操作條件具體的工藝參數(shù)如下： 料液組成： 70.8% 苯，

28、14.2%甲苯（質(zhì)量分率，下同）產(chǎn)品組成（純苯塔)： 餾出液99.9%苯， 釜液1%甲苯 操作壓力：常壓（塔頂：100.5 kPa 進料：101.3 kPa 塔底：133 kPa ）進料溫度：泡點進料狀況：泡點加熱方式：間接蒸汽加熱回流比：R=（1.22）Rmin、物料衡算：1、全塔物料衡算 可知：苯的摩爾質(zhì)量：MA=78kg/kmol甲苯的摩爾質(zhì)量：MB=92kg/kmol純苯塔的原料處理量F=18.750*(70.8%+14.2%)=15938 kg/h原料中苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：=70.8/(70.8+14.2)=0.83則其摩爾分?jǐn)?shù)為=塔頂產(chǎn)品苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：=0.999 則其摩爾分?jǐn)?shù)為=0.9

29、99塔底產(chǎn)品甲苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：=0.01 則其摩爾分?jǐn)?shù)為=0.012總物料衡算：F=D+W 苯的物料衡算：F*=D*+W*聯(lián)式得：D=13214.5kg/h W=2723.50kg/h原料液的平均摩爾質(zhì)量=66.456+13.616=80.072kg/kmol塔頂產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量=78.014kg/kmol塔液產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量=91.832 kg/kmol2、溫度的確定由Antoine方程：lg=6.02232-1206.350/(t+220.237) lg=6.07826-1343.943/(t+219.377) 泡點方程：根據(jù)以上三個方程，運用試差法可求出,當(dāng) xa=0.83 時，假設(shè)t

30、=84，=114.066kPa，=44.496 kPa 當(dāng) xa=0.999 時，假設(shè)t=80，=100.524 kPa，=38.826 kPa 當(dāng) xa=0.01 時，假設(shè)t=120，=298.735 kPa，=131.29 kPa, t=84，既是進料口的溫度， t=80是塔頂蒸汽需被冷凝到的溫度， t=120是釜液需被加熱的溫度。3、平均相對揮發(fā)度：在80時，苯的飽和蒸汽壓=100.524 kPa甲苯的飽和蒸汽壓=38.826 kPa120時，苯的飽和蒸汽壓=298.735 kPa 甲苯的飽和蒸汽壓=131.29 kPa,由=得：80時，80=2.59120時，120=2.28所以平均相

31、對揮發(fā)度：=2.434、最小回流比 Rmin由于泡點進料，則xq=xfRmin= =0.81回流比R=1.5Rmin=1.25、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理=2.43.所以平衡方程為 y=Y1=xD=0.999帶入平衡方程可得x1= =0.998（1）.精餾段液相平均溫度：(80+84)=82在平均溫度下查得=814.8 kg/m3，=802.9 kg/m3液相平均密度為：其中，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)所以， =813.8kg/m3精餾段的液相質(zhì)量流量L=RD=1.2*13214.5=15857.4 kg/h 精餾段的液相體積流量精餾段氣相質(zhì)量流量 V(R+1)D2.2*13214.5=29071.9 Kg/h， 平均壓

32、力：(101.3+100.5)=100.9 kPa,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：V0=操作狀況下的體積：V1=8348.85=5439.02m3/h氣體負(fù)荷：Vn=1.51m3/s氣體密度：=5.345 kg/m3（2）.提餾段 平均溫度：(84+120)=102在平均溫度下查得=812.5 kg/m3，=802.6kg/m3液相平均密度為：其中，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)所以， =806.73kg/m3因為泡點進料，所以進料熱狀態(tài) q=1 所以，提餾段液相質(zhì)量流量 ：L'L+qF=15857.4+115938=31795.4kg/h提餾段液相體積流量提餾段氣相質(zhì)量流量 V'V-(1-q)FV=290

33、71.9 kg/h平均壓力：(101.3+133)=117.15kPa標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：V0=操作狀況下的體積：V1=8348.85=5318.05m3/h氣體負(fù)荷：Vm =1.477m3/s氣體密度：=5.47 kg/m36、操作線方程精餾段操作線方程提餾段操作線方程.塔徑本設(shè)計采用F1重閥浮閥塔，設(shè)全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距HT=0.45m，溢流堰高hc=0.05 m。<1>.精餾段1. 求操作負(fù)荷系數(shù)C精餾段功能參數(shù)：()=()=0.044塔板間有效高度H0=HT-HC=0.45-0.05=0.40m查斯密斯圖得負(fù)荷系數(shù)：C20=0.067。又查得82時，苯的表面張力為：22.

34、08mN/m甲苯的表面張力為：22.19 mN/m精餾段苯甲苯溶液的平均組成為：苯：(0.999+0.83)=0.9145wt則含甲苯為：1-0.9145=0.0885 wt所以表面張力：=0.914522.08+0.088522.19=22.09 mN/m所以：C= C20=0.068.最大流速UmaxUmax= C=0.068=0.83m/s空塔氣速u=0.7Umax=0.830.7=0.581m/s求塔徑D D=1.8 m<2>.提餾段1 求操作負(fù)荷系數(shù)C提餾段功能參數(shù)：（）=()=0.09查斯密斯圖得C20=0.0662又得102時，苯表面張力為：18.49mN/m甲苯的表

35、面張力為：19.18mN/m提餾段苯甲苯混合平均組成：苯：(0.01+0.83)=0.42甲苯：1-0.42=0.58平均表面張力：=0.4218.49+=18.89mN/m所以C= C20 =0.0652. 求提餾段Umaxmax= C=0.065=0.79 m/s空塔氣速=0.7max=0.70.79=0.553 m/s3. 求塔徑=1.84 m對全塔，圓整后塔徑D=1900mm塔截面積為2.83m2實際空塔氣速 m/s、 理論塔板數(shù)計算<1>求最小理論塔板數(shù)Nm：根椐芬斯克公式：Nm= = =11.75 <2>.求實際理論板數(shù) 由 =0.182查吉利蘭圖得：=0.

36、46則：=0.46所以：N22.6塊<3>進料板位置84時，84=2.56所以精餾段的平均相對揮發(fā)度：=2.57所以：Nm，1= = =4.46則：=0.46所以：9.1塊即第十層理論板為進料板<4>.計算板效率()求平均相對揮發(fā)度與平均粘度的積(、)塔頂塔底平均溫度為：(80+120)=100100時：=0.24510-3Pa.S=0.26510-3Pa.S則：= xf+ (1-xf)=0.24510-30.852+0.26510-3(1-0.852)=0.24810-3PaS所以：=0.24810-32.43=0.60310-3Pa.S(2)查板效率與關(guān)聯(lián)圖得：板效

37、率：E=0.55<5>實際板數(shù)板效率：E=0.55所以實際板數(shù)為：=41.1 塊=42塊實際精餾段板數(shù)：=16.5塊=17塊實際提餾段板數(shù)：Ne2=42-17=25塊、純苯塔熱量衡算塔底熱量衡算 塔底苯蒸汽的摩爾潛熱= 373 KJ/Kg， 塔底甲苯蒸汽的摩爾潛熱=361 KJ/Kg； 所 以 塔 底 上 升 蒸 汽 的 摩 爾 潛 熱 =上升蒸汽量為: V(R+1)D2.2*13214.5=29071.9 Kg/h所以再沸器的熱流量'=29071.9*361.12=10.50106 KJ/h因為加熱蒸汽的潛熱= 2177.6 KJ/Kg (t=130)， 所以需要的加熱蒸

38、汽的質(zhì)量流量=4820.96 kJ/h塔頂熱量衡算 塔頂上升苯蒸汽的摩爾潛熱=379.3 KJ/Kg塔頂上升甲苯蒸汽的摩爾潛熱=367.1 KJ/Kg所 以 塔 頂 上 升 蒸 汽 的 摩 爾 潛 熱=379.29 KJ/Kg精餾段上升蒸汽量為: V(R+1)D2.2*13214.5=29071.9 Kg/h，所以冷凝器的熱流量 Qc=V*rv= kJ/h因為水的定壓比熱容=4.174 KJ/Kg/K，冷卻水的進口溫度 t1=25，冷卻水的出口溫度 t2=70， 所以需要的冷卻水的質(zhì)量流量 Gc= kJ/h、 常壓塔主要尺寸確定<1>.壁厚選用20尺鋼為塔體材料，由于是常溫常壓操作

39、，取壁厚Sn=10mm。 <2>.封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，材料為20R鋼，壁厚與塔體相同，即：Sn=10mmhi=1000=400mm，h0=40mm圖5-4標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭<3>.裙座以Q235-A鋼為裙座材料，壁厚為10mm，內(nèi)徑等于塔內(nèi)徑D=1600mm，高度為2m，裙座與簡體的連接采用對焊不校核強度。 <4>.塔高設(shè)計精餾段有效高度計算：Z =(Ne -1)*HT=(42-1)*0.45=18.45m開6個人孔，開人孔處 (中間的兩處人孔)塔板間距增加為 0.7m塔兩端空間,上端頭留 1.5m ，下端留 3.0m, 所以，最后的塔體高為： <5>

40、;.基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計基礎(chǔ)環(huán)用Q235-A鋼，內(nèi)徑取900mm，外徑為1500mm，基礎(chǔ)環(huán)高取40mm，螺栓選用M36螺栓20顆。 <6>.接管尺寸設(shè)計.塔頂蒸汽出口管塔頂上升蒸汽的體積流量：V=7255.93m3/h=2.02 m3/s取適宜速度，那么=0.36m經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64)，規(guī)格：實際管內(nèi)流速：=19.97m/s.回流液進口管回流液體積流量=12.99m3/h=0.00361 m3/s利用液體的重力進行回流，取適宜的回流速度，那么=0.096m經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64)，規(guī)格：實際管內(nèi)流速：=0.53 m/s進料管進料液體密度為則查得84時

41、=814.57kg/m3,=802.87 kg/m3代人=812.56 kg/m3進料體積流量=13.076m3/h=0.00363m3/s取適宜的輸送速度，故=0.048m經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64)，規(guī)格：實際管內(nèi)流速：=2.4m/s 釜殘液出料管查得120時=810.43kg/m3,=802.33 kg/m3代人得=802.41 kg/m3釜殘液的體積流量：=12.263m3/h=0.00063 m3/s取適宜的輸送速度，則=0.04m經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-64)，規(guī)格：實際管內(nèi)流速：=0.59m/s3.3、 輔助設(shè)備設(shè)計和選型.再沸器因為蒸汽溫度 ts=14

42、0，釜液進口溫度=110，釜液出口溫度=120， 所以傳質(zhì)溫差因為傳質(zhì)系數(shù) K1=300 W/m2/K， 所以傳質(zhì)面積3.3.2.泠凝器因為蒸汽進口溫度 T1=100，蒸汽出口溫度 T2=80，冷卻水的進口溫度t1=25, 冷卻水的出口溫度 t2=70， 所以傳質(zhì)溫差 因為 K2 =250 W/m2/K， 所以，傳質(zhì)面積.儲罐的選擇（1）方案選擇常溫貯存：球罐，貯存壓力高，設(shè)備投資高，但不消耗冷凍量。降壓貯存：貯存溫度10-20，球罐投資稍低，但電耗高，操作費用較高。冷凍系統(tǒng)故障將造成大量產(chǎn)品損失。常壓貯存：貯存溫度-30，設(shè)備投資低，但操作費用很高，還需充氮保護。固選擇方案：常溫貯存，（2）

43、尺寸計算估算筒體內(nèi)徑Di=1600mm，上下封頭選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭，其內(nèi)徑為1600mm直邊高度h2=25mm，曲邊高度h1=400mm，并查得其封頭容積V1封=0.5864m3，查得內(nèi)徑1600mm筒體的1m高的容積V1m=2.017m3，估算筒體高度：H=（V- V1封）/V1m=（）÷2.017=1480mm圓整后取H=1500mm（3）材料選擇考慮到經(jīng)濟性筒體和封頭材料均選用碳素鋼Q235-A，因為是常溫常壓設(shè)備，根據(jù)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)查得其壁厚取Sn=3.5mm。四、設(shè)備一覽表及公用工程4.1設(shè)備一覽圖4.2、公用工程規(guī)格（1）電對輸入的動力電源的要求，應(yīng)采用單回路電壓為280伏，頻

44、率為50赫茲，允許波動范圍±3%。電器設(shè)備對電源的要求：1） 關(guān)于電動機，使用380伏交流電。2） 正常照明用220/380伏交流電，事故照明用220伏直流電。3） 電器部分控制，信號及繼電保護用220伏直流電。4） 儀表電源用100伏和24伏。（2）冷卻水1） 溫度：供水溫度為常溫，回水溫度為進水溫度+10。2） 壓力：回水壓力對于循環(huán)冷卻水要求回水能直接流到冷卻塔頂，不另設(shè)接力泵，因此，回水壓力設(shè)為0.4 MPa（G），供水壓力取0.6 MPa（G）。3） 蒸汽分中壓蒸汽和低壓蒸汽。部分換熱器的換熱過程需要水蒸氣，根據(jù)生產(chǎn)需要決定蒸汽壓力和溫度，蒸汽壓力取低壓1.0 MPa（G）

45、，進反應(yīng)器溫度為145，出反應(yīng)器溫度為100 ；五、存在的問題及建議5.1、萃取溶劑的選擇在采用N-甲酰嗎啉的氣液相萃取蒸餾工藝時遇到的問題，由于N-甲酰嗎啉具有遇水分解成甲酸和嗎啉的性質(zhì)，不可避免地存在甲苯偏堿性和純苯偏酸性的質(zhì)量問題，同時造成苯和甲苯的全氮含量相對較高。苯的主要用于制取苯乙烯生產(chǎn)工藝和甲苯制取異二氰酸醋(TDI）的生產(chǎn)工藝對苯和甲苯的全氮含量要求均很高。使用N-甲酰嗎啉作為萃取劑就不可避免地提高了苯和甲苯進入苯乙烯和TDI應(yīng)用市場的難度。N-甲酰嗎啉分解使得產(chǎn)品質(zhì)量稍遜，環(huán)丁砜在這一點上則優(yōu)于N-甲酰嗎啉。我建議綜合考慮企業(yè)既定產(chǎn)品的市場方案，合理選用萃取劑，做到產(chǎn)品質(zhì)量、

46、投資等性價比的最優(yōu)化。5.2、三廢治理和綜合利用、廢氣的處理技術(shù)在低溫法粗苯加氫裝置中的主要污染源為排污槽、脫輕塔等排氣管、導(dǎo)熱油爐和反應(yīng)器加熱爐煙囪、真空泵、安全閥、汽車、火車裝車處和苯類貯槽等排放的污染物，主要為苯、SO2、NOx、煙塵等。一般采用處理方法有：N2氣封法；接煤氣負(fù)壓系統(tǒng)、將廢氣集中進行洗滌法、低溫冷凝廢氣法、接洗苯前的煤氣系統(tǒng)、采用浮頂儲槽、水封式檢液口等，可因地制宜地選用。從國內(nèi)的實踐看，N2氣氣封法、低溫冷凝法、采用浮頂儲槽與水封式檢液口等較易推廣應(yīng)用。、廢水1、生產(chǎn)凈廢水生產(chǎn)凈廢水凈循環(huán)水系統(tǒng)的排污水，其水質(zhì)除含有少量懸浮物外，其他污染物含量較少。2、生產(chǎn)污水生產(chǎn)過程

47、中生產(chǎn)污水主要為苯加氫分離水槽排出的分離水、脫輕塔、純苯塔、甲苯塔和二甲苯塔回流槽排出的污水、洗罐站的清洗水、地坪沖洗水、生產(chǎn)系統(tǒng)的15min初期雨水等。一般含有較高濃度的COD、BOD、揮發(fā)酚、氰化物、石油類等污染物。3、廢水處理方式為了減少生產(chǎn)廢水的外排量及污染物濃度，可采取以下的控制措施：(1) 將苯加氫分離水槽排出的分離水、脫輕塔、純苯塔、甲苯塔和二甲苯塔回流槽排出的污水等先集中送往油庫油的水分離器進行兩級控制分離，充分除油后送至機械化氨水澄清槽，再經(jīng)進行蒸氨處理后送至酚氰廢水處理站。(2) 地坪沖洗水和洗罐站的清洗水經(jīng)收集后送至酚氰廢水處理站處理。(3) 建議建設(shè)初期雨水收集裝置，將

48、生產(chǎn)系統(tǒng)的15min初期雨水收集后送酚氰廢水處理站處理。(4) 建議酚氰廢水處理站采用AA00生物脫氮處理工藝。污水經(jīng)均和、稀釋等預(yù)處理過程后送至生物處理系統(tǒng)，進一步去除污水中的揮發(fā)酚、氰化物、COD、氨氮、石油類等污染物。(5) 建議裝置內(nèi)部設(shè)置地坪、污水井、地溝、地坑及設(shè)置必要的防滲結(jié)構(gòu)層，以防止地下水的污染。、固體廢棄物精苯裝置產(chǎn)生的固體廢棄物主要是廢催化劑、溶劑的再生殘液。廢催化劑含Al2O3、Ni-Mo、Co-Mo等。Al2O3與Co-Mo為一般固體廢渣， Ni-Mo為危險固體廢渣。再生殘渣含聚合物和多聚物為危險廢料?？梢圆扇∪缦碌奶幚磙k法：(1) 廢Co-Mo催化劑和廢Ni-Mo催

49、化劑根據(jù)其活性定期更換，其中廢Co-Mo催化劑由催化劑生產(chǎn)廠回收，廢Ni-Mo催化劑可委托有危險廢物處理資質(zhì)的單位處理。(2) 溶劑的再生殘液建議配入煉焦煤中，不外排。5.3、粗苯中的氯含量粗苯的組成比較復(fù)雜，主要由苯、甲苯、二甲苯與三甲苯等苯族烴組成。還有較多的不飽和化合物與少量的含硫、含氧、含氮的雜環(huán)芳烴。在粗苯的雜質(zhì)中，一般把硫、氮列為主要對象。但必須重視粗苯中的氯含量，其主要原因如下：(1) 有機氯加氫后會生成氯化氫，造成對設(shè)備的腐蝕。(2) 粗苯中同時含有銨類物質(zhì)。如果粗苯含氯量過高，加氫后生成大量氯化銨等銨鹽，已造成換熱器的堵塞，提高氫壓機出口的背壓，增加氫壓機的負(fù)荷，影響系統(tǒng)的產(chǎn)

50、能，嚴(yán)重時只能停產(chǎn)處理。(3) 根據(jù)我們對低溫加氫催化劑的理論研究，氯是Ni-Mo、Co-Mo系列金屬催化劑的毒物，可以造成脫硫、脫氮反應(yīng)能力下降，嚴(yán)重時產(chǎn)品不合格，甚至催化劑報廢。5.4、總結(jié)在低溫苯加氫裝置的建設(shè)中， 用環(huán)丁砜作為萃取劑，重視三廢處理，嚴(yán)格達標(biāo)排放，選用內(nèi)浮頂槽，合理利用反應(yīng)余熱提高加熱爐的熱效率，加強原料粗苯的質(zhì)量管理，嚴(yán)格控制氯含量。六、設(shè)計的體會和收獲6.1、結(jié)論1、本設(shè)計采用溶劑萃取低溫加氫工藝，相對其他方法，該法具有操作簡單, 自動化程度較高, 少量廢水廢氣排放, 排放物低于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，氫耗較低，加氫反應(yīng)溫度、壓力較低，設(shè)備制造難度小，很多設(shè)備可國內(nèi)制造，能耗也較少, 產(chǎn)品選擇性和產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點。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。溶劑萃取低溫加氫工藝粗苯加氫屬于中溫、中壓、不脫烷基的加氫技術(shù)，其操作溫度為340370、壓力為2.83.0MPa。顯然，該技術(shù)對加氫設(shè)備的材質(zhì)要求相應(yīng)較低。本生產(chǎn)技術(shù)較為成熟、可靠，工藝合理，原料成本相對較高，但產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)率都很高。另外此套生產(chǎn)工藝流程，操作和設(shè)備都比較簡單，收效快，適合高新企業(yè)選用。用該技術(shù)生產(chǎn)