劉海洋畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文題 目：焦?fàn)t煤氣粗苯回收工藝設(shè)計(jì) （煤氣的處理量：40000 m3/h）系 別： 化學(xué)與化學(xué)工程系專 業(yè)： 煤炭深加工與利用姓 名： 劉海洋學(xué) 號(hào)： 111307128指導(dǎo)教師： 池吉安河南城建學(xué)院2010 年 05 月 20 日摘 要用洗油吸收或活性炭吸附等物理方法從焦?fàn)t煤氣中回收粗苯。其中洗油吸收粗苯法應(yīng)用廣泛。焦?fàn)t煤氣中粗苯含量一般為2540g/m³，粗苯是有機(jī)化學(xué)工業(yè)的重要原料，回收粗苯具有較高經(jīng)濟(jì)效益。 洗油吸收粗苯法是德國(guó)人卡羅(H.Caro)在1869 年發(fā)明的。第一次世界大戰(zhàn)期間得到發(fā)展，已被各國(guó)普遍采用。洗油吸收粗苯工藝由洗油吸苯和富油脫苯工序

2、組成。洗油吸苯是用洗油洗滌煤氣吸收苯族烴，吸收了苯族烴的洗油稱為富油。富油脫苯是用蒸汽蒸餾出溶解在富油中的苯族烴，因裝置不同可以得到輕苯一種產(chǎn)品或輕苯和重苯兩種產(chǎn)品，也可以得到輕苯、精重苯和萘溶劑油三種產(chǎn)品。富油脫苯后的洗油稱為貧油，貧油送吸苯工序循環(huán)使用?；钚蕴课酱直糠ㄊ堑聡?guó)人恩格爾哈特( Engel- hardt)在1916年開發(fā)的，1918年應(yīng)用于城市煤氣廠，20年代后在英國(guó)、法國(guó)、荷蘭和日本等國(guó)的一些小型煤氣廠相繼采用。與洗油吸收法相比，活性炭吸附法設(shè)備投資少，動(dòng)力消耗低，粗苯回收率高;但在運(yùn)行過程中活性炭微孔容易被煤氣中的焦油霧、萘、樹脂化合物和元素硫等雜質(zhì)堵塞，使吸附能力下降?；?/p>

3、性炭?jī)r(jià)格昂貴，50年代后工業(yè)上已很少采用。AbstractWash oil with activated carbon adsorption or absorption of physical methods, such as coke oven gas from the crude benzene recovery. Wash oil which are widely used to absorb crude benzene Act. Crude benzene content in the coke oven gas is generally 25 40g / Bang, crude be

4、nzene is an important organic chemical industrial raw materials, crude benzene recovery with higher economic efficiency. Wash oil absorption of crude benzene is Carlo German (H. Caro) invented in 1869. Developed during the First World War, has been widely adopted countries. Crude benzol wash oil abs

5、orption process to wash the oil absorption by benzene and benzene-rich oil from the composition process. Wash oil absorption of benzene is washed with wash oil group hydrocarbon gas absorption of benzene, benzene absorbed hydrocarbon group known as the wash oil-rich oil. Benzene-rich oil from steam

6、distillation is dissolved in the oil-rich family of benzene hydrocarbons, due to the different devices can be a product of light of benzene or benzene and re-light the two products of benzene, benzene can also be light, precise weight of benzene and naphthalene solvent oil three products. After the

7、benzene-rich oil from the wash oil as depleted oil and send the poor absorption of benzene oil recycling process. Activated carbon adsorption is a clumsy German Engelhardt (Engel-hardt) in 1916 developed the city gas used in 1918, after the age of 20 in the United Kingdom, France, the Netherlands an

8、d Japan and other countries have adopted a number of small-scale gas. And wash oil absorption compared to activated carbon adsorption equipment, low investment and low power consumption, high crude benzene recovery; but running easily microporous activated carbon gas in the fog of tar, naphthalene,

9、resin compounds and elemental sulfur impurities, such as plug to decrease the adsorption capacity. The high cost of activated carbon, 50 post-industrial era have been rarely used.目 錄摘 要 2Abstract.31. 總論61.1 概述61.2 文獻(xiàn)綜述62. 設(shè)計(jì)方案.13 2.1 用洗油吸收煤氣中的苯族烴.13 2.2 富油脫苯.133. 生產(chǎn)流程說明.143.1 吸收苯族烴的工藝流程.143.2 富油脫苯工藝

10、流程144. 設(shè)計(jì)任務(wù)和操作條件.164.1 設(shè)計(jì)任務(wù).164.2 操作條件165. 物料計(jì)算.17 5.1 煤氣中苯族烴的的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算17 5.2 粗苯回收率計(jì)算.17 5.3 焦?fàn)t煤氣中粗苯含量17 5.4 循環(huán)洗油量計(jì)算.18 5.5 計(jì)算依據(jù).19 5.6進(jìn)入脫苯工序的富油量.20 5.7 富油組成.20 5.8計(jì)算脫水后各組分留在液相中的分率21 5.9富油進(jìn)入脫苯塔閃蒸后與閃蒸前液相中各組分的比率計(jì)算.23 5.10在脫苯塔進(jìn)口處各組分的蒸發(fā)量.256. 熱量計(jì)算.26 6.1管式爐供給富油的熱量.26 6.2 管式爐供給蒸氣的熱量.27 6.3 管式爐加熱面積287. 主要設(shè)備

11、工藝計(jì)算.29 7.1 塔徑計(jì)算.29 7.2 塔高計(jì)算.298. 輔助設(shè)備的選型和計(jì)算30 8.1洗油再生器30 8.2 塔設(shè)備壁厚設(shè)計(jì).32 8.3 封頭、人孔選用及設(shè)計(jì)349.穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度的計(jì)算.35 9.1 圓筒的應(yīng)力計(jì)算.35 9.2 塔設(shè)備的質(zhì)量載荷.359.3 塔的風(fēng)載荷.3610.設(shè)計(jì)體會(huì)和收獲3811.主要符號(hào)說明.3912.主要參考文獻(xiàn)41致謝421 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

12、簡(jiǎn)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(guó)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(guó)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

13、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 文獻(xiàn)綜述1.2.1粗苯的物理、化學(xué)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)，粗苯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1800C前餾出，1800C后的流出物稱為溶劑油。在

14、測(cè)定粗苯中各組分的含量和計(jì)算產(chǎn)量時(shí)，通常將1800C前的餾出量當(dāng)作100%來計(jì)算，故以其1800C前的餾出量作為鑒別粗苯質(zhì)量的指標(biāo)之一。粗苯在1800C前的餾出量取決于粗苯工段的工藝流程和操作制度。1800C前餾出量愈多，粗苯質(zhì)量就愈好。一般要求粗苯的1800C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120C。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。影響苯族烴吸收的因素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

15、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。 總的來說，吸收溫度不宜過高，但液不宜過低。在低于150C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100C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250C左右，實(shí)際操作溫度波動(dòng)于20300C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20C左右，冬季高40C左右。為保證適 宜的吸收溫度，自硫酸銨工序來的

16、煤氣進(jìn)洗苯塔前，應(yīng)在最終冷卻器內(nèi)冷卻至18280C，貧油應(yīng)冷卻至低于300C。2)洗油的吸收能力及循環(huán)油量由式可見，式中 理論最小循環(huán)洗油量， 純苯的飽和蒸汽壓， 洗油相對(duì)分子質(zhì)量， 不包括苯族烴的入塔煤氣體積， 入塔煤氣壓力， 要求達(dá)到的苯族烴的實(shí)際回收率 無限大吸收面積的苯族烴的回收率當(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C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

17、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。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

18、族烴含量為2/，設(shè)洗苯塔出口煤氣壓力p=107.19kPa,洗油相對(duì)分子質(zhì)量M=160,300C時(shí)粗苯的飽和蒸氣壓=13.466kPa，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

19、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1800C前餾出率減少，并使洗油的耗量增加。 近年來，國(guó)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。4)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

20、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(zhǎng)，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。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)

21、木格填料塔，空塔氣速以不高于載點(diǎn)氣速的0.8倍為宜。回收率和上述諸因素之間的關(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；/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(zhǎng)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

22、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2303000C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10150C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。

23、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(jiǎn)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0.15/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/L。 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

24、相對(duì)分子質(zhì)量均會(huì)增大，3000C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

25、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1351450C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1801900C后進(jìn)入脫苯塔。該

26、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)1t1800C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。3 生產(chǎn)流程說明3.1吸收苯族烴的工藝流程（填料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 煤氣經(jīng)最終冷卻器冷卻到25270C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27300C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

27、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。3.2富油脫苯工藝流程： 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)1101300C進(jìn)入脫水塔，脫水后的富油經(jīng)管式爐加熱至1801900C進(jìn)入脫苯塔。脫苯塔頂逸出的90900C的粗苯蒸氣與富油換熱后降溫到730C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25300C后去吸苯工序循環(huán)利用，脫水塔

28、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4004500C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1601800C，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?，殘?jiān)椭?000C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

29、作正常時(shí)，每生產(chǎn)1t1800C前粗苯的焦油洗油消耗量應(yīng)在100Kg以下。生產(chǎn)一種苯的流程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4 設(shè)計(jì)任務(wù)和操作條件4.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1） 設(shè)計(jì)題目：焦?fàn)t煤氣粗苯回收工藝設(shè)計(jì)2） 焦?fàn)t煤氣處理量：40000 m³h3） 煤氣中粗苯初始量：40 gm³4） 經(jīng)回收后出塔煤氣中粗苯含量： 2.0 gm³5） 貧油洗油中粗苯含量0.34.2 操作條件1）操作溫度：進(jìn)塔煤氣溫度25進(jìn)塔洗油溫度272） 操作壓力：常壓操作3） 操作目標(biāo)： 粗苯回收率達(dá)到90965 物料計(jì)算5.

30、1 煤氣中苯族烴的的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算： 已知苯族烴在煤氣中的含量為，依據(jù)粗苯組成，工程計(jì)算中取 ，則5.2 粗苯回收率計(jì)算： 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。洗苯塔入口煤氣粗苯含量，出口煤氣含苯量，則 5.3 焦?fàn)t煤氣中粗苯含量：常壓操作取塔的平均壓強(qiáng)為101.3kPa，故： 煤氣量 煤氣中粗苯含量5.4 循環(huán)洗油量計(jì)算： 按理論最小量計(jì)算確定： 式中 理論最小循環(huán)洗油量， 純苯的飽和蒸汽壓， 洗油相對(duì)分子質(zhì)量， 不包括苯族烴的入塔煤氣體積， 入塔煤氣壓力， 要求達(dá)到的苯族烴的實(shí)際回收率 無限大吸收面積的苯族烴的回收率 其中 代入數(shù)據(jù)得： 查手冊(cè)，25時(shí)，；取 ； 將以上數(shù)據(jù)代入

31、得：實(shí)際循環(huán)油量可取的倍： 為了方便操作，同時(shí)提高粗苯的回收率，可使洗油量略大一些，則實(shí)際循環(huán)油量取 5.5 計(jì)算依據(jù)如下： 其組分質(zhì)量含量：組 成苯（B）甲 苯(T)二甲苯(X)溶劑油(S)含量（）701857貧油中粗苯質(zhì)量含量取0.4%。貧油中粗苯組成質(zhì)量含量：組 成苯（B）甲 苯(T)二甲苯(X)溶劑油(S)含量（）2.5203047.5富油中萘（N）質(zhì)量含量5%，水(W)質(zhì)量含量1%。5.6進(jìn)入脫苯工序的富油量：富油量 富油中水量 富油中萘量 洗油量 5.7 富油組成：組 分 苯 甲 苯 二甲苯 溶劑油 萘 洗 油 水 1033.00 315.96 151.32 225.63 3336

32、.32 61663.68 667.26 13.24 3.43 1.43 1.88 26.07 342.58 37.07 合 計(jì) 67393.17425.705.8進(jìn)入脫苯工序的富油被預(yù)熱到1250C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：查圖1250C各組分的飽和蒸汽壓如下：（KPa） =333.43; =162.68; =74.14; =36.86; =6.86; =2.04;以分別代表苯，甲苯，二甲苯，溶劑油，萘，洗油和水留在液相中的質(zhì)量含量（%）:經(jīng)分析和多次核算，先設(shè)=0.760，代入公式計(jì)算余下各組分值：進(jìn)入管式爐

33、的各組分的數(shù)量：組 分 苯 甲 苯 二甲苯 溶劑油 萘 洗 油 水 785.08 273.62 141.33 217.96 3316.30 61540.3566.7310.072.97 1.33 1.82 25.91 341.89 3.71 合 計(jì) 66341.37387.70為了驗(yàn)算值，必須將上式計(jì)算值，按下式求A值：數(shù)據(jù)代入上式得：則按 驗(yàn)算 ，即：與假設(shè)接近相符合，證明假設(shè)合適，上述計(jì)算結(jié)果成立。5.9 管式爐出口富油溫度180，壓力122.66 kPa，在此條件下，富油進(jìn)入脫苯塔閃蒸后與閃蒸前液相中各組分的比率計(jì)算如下：查180 122.66 kPa時(shí)，各組分的飽和蒸氣壓得：（kPa）

34、=1016.58; =477.29; =270.11; =106.66; =39.33; =14.67;經(jīng)分析和多次核算，先設(shè)，代入公式計(jì)算其余各組分值：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：組 分 苯 甲 苯 二甲苯 溶劑油 萘 洗 油 667.32 252.55 134.97 214.04 3293.09 60857.238.562.75 1.27 1.78 25.73 338.10 合 計(jì) 65419.20378.19為了驗(yàn)算值，必須將上式計(jì)算值，按下式求A值：數(shù)據(jù)代入上式得：則按 驗(yàn)算 ，即：與假設(shè)接近相符合，證明假設(shè)合適，上述計(jì)算結(jié)果成立。5.10在脫苯塔進(jìn)口處各

35、組分的蒸發(fā)量（包括進(jìn)入再生器的蒸發(fā)量）如下：組 分 苯 甲 苯 二甲苯 溶劑油 萘 洗 油 水 78.51 13.68 4.10 2.62 13.27 622.0866.73 合 計(jì) 800.996 熱量計(jì)算加熱面積的確定: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)6.1管式爐供給富油的熱量：1）從脫水塔來的富油帶入的熱量 洗油（包括萘）粗苯 水 式中 2.056，2.150，4.258分別依次

36、為1250C時(shí)，洗油、粗苯和水的比熱容，KJ/() 其中粗苯的比熱容得出，洗油和水的比熱容查表得出。即：2）出管式爐1800C的富油帶出的熱量洗油（包括萘）粗苯 式中 2.236，2.391分別依次為1800C時(shí)，洗油和粗苯的比熱容，KJ/()其中粗苯的比熱容 得出，洗油和水的比熱容查表得出。 即：3）出管式爐粗苯蒸氣和油氣帶出的熱量 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, 1800C時(shí)水蒸氣質(zhì)量焓，KJ/Kg 即：則管式爐供給富油的熱量：6.2 管式爐供給蒸氣的熱量：1）入管式爐對(duì)流段低壓

37、蒸汽帶入熱量:蒸餾用直接蒸汽消耗量:=1.5×1466.43=2199.65 Kg/h =2747.8×2199.65=6044198.27 KJ/hPa(表壓)飽和蒸汽質(zhì)量焓，KJ/Kg2） 4000C過熱蒸氣帶出熱量:=2199.65×3272=7197254.80 KJ/h式中 3272-0.4MPa(表壓) 過熱蒸汽質(zhì)量焓，KJ/Kg 則管式爐供給蒸氣的熱量：6.3 管式爐加熱面積:1）取的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：2）取對(duì)流段熱強(qiáng)度為21000KJ/(m2.h),則對(duì)流段

38、爐管加熱面積為： 3) 設(shè)管式爐熱效率為75%，煤氣熱值為17800KJ/m3,則煤氣消耗量為：7、主要設(shè)備工藝計(jì)算7.1 塔徑計(jì)算： 煤氣處理量；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0.81.1m/s；煤氣所需填料面積0.60.7/(h) 1）在進(jìn)行填料計(jì)算時(shí)，可取空塔氣速0.81.1m/s，這里取1.0m/s，則塔徑：圓整塔徑取D=4.0 m2）核算氣速:7.2 塔高計(jì)算： 經(jīng)分析取填料層高度 ；封頭和裙座等輔助設(shè)備高度大約共取 ，則塔高為：8 輔助設(shè)備的選型和計(jì)算8.1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

39、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?。蒸汽法加熱富油脫苯的再生器下部設(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：進(jìn)入再生器的富油中各組分蒸出率按下式計(jì)算： 式中 組分的蒸出率 提餾段塔板層數(shù) 組分的平衡常數(shù)，按下式計(jì)算:式中 組分的飽和蒸氣壓，kPa 再生器內(nèi)總壓力，kPa 洗油和水蒸氣摩爾量之比，按下式計(jì)算:式中 洗油量和水蒸氣量，kg/

40、h 洗油和水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量分別為180和18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洗油在再生器內(nèi)被加熱到2000C。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)為: 萘 洗油 進(jìn)入再生器內(nèi)的油量為脫水塔后富油量的1%，即663.4137kg/h,其中氣相為8.0099kg/h，液相為655.4038kg/h。氣相包括洗油6.2208kg/h,萘0.1327kg/h，粗苯0.9891kg/h，水蒸氣0.6673kg/h。液相包括洗油608.5723kg/h，萘32.9309kg/h，

41、粗苯12.6888kg/h。進(jìn)入再生器內(nèi)的水蒸氣量GS=2199.65kg/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 6.2208 + 608.5723×0.872 = 536.90kg/h 萘 0.1327 + 32.9309×0.944 = 31.22kg/h 粗苯 0.9891 + 12.6888 = 13.68kg/h 水蒸氣 0.6673 + 2199.65 = 2200.32kg/h從再生器排除殘?jiān)鼣?shù)量：洗油 608.5723×（1-0.872）= 77.90kg/h萘 32.93

42、09×(1-0.944) = 1.84kg/h共計(jì) 77.90 + 1.84 = 79.74kg/h對(duì)每噸1800C前粗苯為：8.2 塔設(shè)備壁厚設(shè)計(jì)：1）筒體的設(shè)計(jì)壁厚： 式中 圓筒設(shè)計(jì)厚度，mm 容器設(shè)計(jì)壓力，Mpa 圓筒內(nèi)徑，mm 設(shè)計(jì)溫度下筒體材料的許用應(yīng)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，查 代入得： 考慮到鋼板厚度負(fù)偏差=0.22mm， 圓整后，取圓筒名義厚度3.0mm2）用水壓試驗(yàn)進(jìn)行強(qiáng)度校核：水壓試驗(yàn)時(shí)要求滿足的強(qiáng)度條件為：代入數(shù)據(jù)：則：材料16MnR的屈服極限則：即：，因此水壓試驗(yàn)時(shí)滿足強(qiáng)度要求。8.3 封頭、人孔選用及設(shè)計(jì)：1）

43、封頭設(shè)計(jì)： 采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，雙面對(duì)接焊縫100%無損探傷，則橢圓封頭壁厚：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3mm 鋼板。2)人孔設(shè)計(jì)：壓力容器設(shè)備開設(shè)人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔的形狀有圓形和橢圓形兩種。橢圓形人孔的短軸應(yīng)與受壓容器的筒身軸線平行，圓形人孔的直徑一般為400600mm，容器壓力不高或特殊需要時(shí)，直徑可以大一些，橢圓形人孔的最小尺寸為400mm×300mm。根據(jù)本次塔設(shè)備設(shè)計(jì)壓力為，即常壓操作設(shè)備，為了方便檢修、安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件，則人孔采用橢圓形人孔尺寸

44、為500mm×400mm。9 穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算9.1 圓筒的應(yīng)力計(jì)算： 由塔設(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，mmi-i截面處筒體有效壁厚，mm由 代入上式得：9.2 塔設(shè)備的質(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以上質(zhì)量估算取 代入數(shù)據(jù)得：9.3 塔的風(fēng)載荷：1）水平風(fēng)力的計(jì)算：式中 水平風(fēng)力，N基本風(fēng)壓，N/m2第i段計(jì)算長(zhǎng)度，mm風(fēng)壓高度變化系數(shù)體型系數(shù)，圓柱直立設(shè)備取0.

45、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塔設(shè)備各計(jì)算段的有效直徑，mm由于塔高為16m，分為四段計(jì)算水平風(fēng)力，則取 代入數(shù)據(jù)則：2）風(fēng)彎矩的計(jì)算：代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：10 設(shè)計(jì)體會(huì)與收獲一個(gè)多月的認(rèn)真查閱資料和耐心的計(jì)算后，我終于成功的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。本次設(shè)計(jì)歷時(shí)較長(zhǎng)，參考資料頗多，運(yùn)用的知識(shí)點(diǎn)也較繁瑣。與以往的幾次設(shè)計(jì)均不同，這是我們離開大學(xué)校園邁向社會(huì)的一次實(shí)踐與理論的結(jié)合，它不僅涵蓋了大學(xué)里所學(xué)的基本理論知識(shí)，同時(shí)也考查了我們的學(xué)習(xí)實(shí)踐能力。自主的完成本次設(shè)計(jì)，不僅是對(duì)自己查閱資料能力的一次考驗(yàn)，同時(shí)也是自己學(xué)以致用能力的一次鍛煉。焦?fàn)t煤氣中粗苯回收工藝設(shè)計(jì)，屬于煤化工工藝學(xué)的范疇，眾所周知，焦?fàn)t煤氣中含有多種可回收成分，苯在焦?fàn)t煤氣中主要以苯、甲苯、二甲苯等形式存在，是化工生產(chǎn)中不可或缺的材料，同時(shí)也屬有害的污染物。故回收粗苯不僅有效利用資源，還達(dá)到了環(huán)境保護(hù)的要求。通過做設(shè)計(jì)，把學(xué)習(xí)的知識(shí)又進(jìn)行了一次系統(tǒng)的溫故總結(jié)，對(duì)所學(xué)的知識(shí)又有了新的理解。完成設(shè)計(jì)后，心里有一種成功的喜悅，同時(shí)也有一種將要離開校園的眷戀和不舍。對(duì)