糠醛精制裝置能量綜合利用分析

1、糠醛精制裝置能量綜合利用分析v糠醛的性質(zhì)、用途以及糠醛精制設(shè)備v糠醛精制技術(shù)現(xiàn)狀及技術(shù)進展v糠醛精制的基本原理及工藝流程v糠醛精制裝置七大系統(tǒng)v裝置能量綜合分析v系統(tǒng)優(yōu)化方案一、糠醛的性質(zhì)、用途以及精制設(shè)備 表1-1 糠醛的性質(zhì)項目性質(zhì)項目性質(zhì)分子量M96.08自燃點320比重D2041.1598冰點-35.5沸點161.7比熱20401.7395J/g. 閃點(開)60汽化潛熱（常壓）449.522J/kg顏色無色透明折光率2001.5261氣味苦杏仁味凝點-36.5狀態(tài)(常溫常壓)液體與水共沸溫度（常壓）97.45學(xué)名呋喃甲醛水共沸物含醛%35物理性質(zhì)v糠醛屬于雜環(huán)的呋喃族醛類，常溫下是無

2、色透明的液體，有苦杏仁味，在潤滑油溶劑精制中具有很好的選擇性和適宜的溶解能力，能和水部分互溶，其比重為1.1598，沸點為161.7 , 35下糠醛在水中的溶解度是6.3%,水在糠醛中的溶解度是6.1%（重），能與水形成共沸物，常壓下的共沸點是97.45，共沸物的組成為糠醛占35%，水占65%（重）。化學(xué)性質(zhì)v糠醛的結(jié)構(gòu)式：H-CC-H H-CC-C-H / O Ov糠醛的化學(xué)安定性差，在空氣、光線和溫度的作用下易發(fā)生氧化，顏色先變成淺黃色，然后是黃色、褐色，一直到黑色，特別是在受熱超230時會發(fā)生分解，生產(chǎn)膠質(zhì)，并縮合成焦炭。在有機酸存在下加速氧化，生成糠醛（C4H3COOH），由于糠醛具有

3、在酸性條件下易氧化成膠質(zhì)的性質(zhì)，因而要經(jīng)?；灴啡┑乃嶂?，如：設(shè)法降低原料油的酸值；加入適量的弱堿；避免與空氣接觸等。在操作中要控制好爐溫，避免糠醛在高溫下分解、氧化?？啡┵A罐內(nèi)采用精制后的潤滑油油封或使用氮封。v糠醛制造v(1)糠醛又名呋喃甲醛（C5H4O2）,具有苦杏仁味的淺黃色至琥珀色透明液體，貯存中色澤逐漸加深，直至變?yōu)樽睾稚 植物纖維的多縮戊糖水解可得糠醛，如玉米芯、棉籽殼、甘蔗渣、稻殼等。v(2) 表1-2糠醛質(zhì)量指標指標名稱指標名稱指標指標檢驗方法檢驗方法檢驗項目檢驗項目優(yōu)級品優(yōu)級品一級品一級品相對密度相對密度(d(d20202020) )1.1601.1601.1611.1

4、611.1591.1591.1611.161GB1926-80GB1926-80中三第中三第9 9條條折光率折光率(n(nD D2020) )1.5241.5241.5271.5271.5241.5241.5271.527GB1926-80GB1926-80中三第中三第1010條條水分，水分，/ 0.050.050.20 0.20 GB1926-80GB1926-80中第中第1111條條酸度，酸度，n/L n/L 0.0080.0080.0080.008GB1926-80GB1926-80中三第中三第1212條條糠醛含量糠醛含量,/,/ 99.0 99.0 98.598.5GB1926-80G

5、B1926-80中三第中三第1313條條餾程：餾程：GB1926-80GB1926-80中三第中三第1414條條初餾點，初餾點， 155155150150158158前餾分，前餾分，mLmL 3 3158158164164餾分餾分,mL,mL94.0 94.0 92.0 92.0 總餾出量，總餾出量，% % 999998.598.5干點，干點， 170170170(170(終餾點終餾點) )殘渣，殘渣，% % 1 1硫酸鹽硫酸鹽(SO4)(SO4)無無GB1926-80GB1926-80中三第中三第1515條條糠醛的發(fā)展v糠醛是一種重要的化工原料，具有廣闊的應(yīng)用前景。廣泛應(yīng)用于石油煉制、石油化

6、工、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥、食品及合成橡膠、合成樹脂等行業(yè)的重要有機化工原料和化學(xué)溶劑。v早在1821年，Doebernier首先發(fā)現(xiàn)了糠醛，隨后，人們對其物理化學(xué)性質(zhì)及其合成方法進行了深入的研究。v1922年，美國Quaker Qats公司首先實現(xiàn)了糠醛的工業(yè)化，主要應(yīng)用于木松香脫色和潤滑油精制方面，實現(xiàn)了糠醛在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。v20世紀40年代，糠醛廣泛應(yīng)用于合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域。v60年代以后，隨著糠醛衍生物的開發(fā)，特別是呋喃樹脂在鑄造業(yè)的廣泛應(yīng)用，極大地促進了糠醛工業(yè)的發(fā)展。v70年代后，隨著能源危機和石油價格的上漲，利用可再生的農(nóng)材廢料生產(chǎn)高附加值的糠醛，并發(fā)展其下游化工產(chǎn)品，受到人們

7、越來越多的重視。糠醛精制裝置的主要設(shè)備v換熱設(shè)備：換熱器、冷凝器、重沸器、 冷卻器、加熱器v塔設(shè)備：汽提塔、抽提塔、蒸餾塔、 閃蒸塔、干燥塔v加熱爐：管式加熱爐v泵v換熱設(shè)備：將一種 溫度較高的熱流體 的熱量傳給另一個 溫度較低的冷流體 的設(shè)備。v蒸餾塔作用： 將液體混合物 分離成各種組分。v抽提塔：抽提塔是裝置的核心，如果抽提塔出現(xiàn)結(jié)焦堵塞的情況，裝置必須停工處理。v加熱爐二、技術(shù)現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展糠醛精制裝置技術(shù)現(xiàn)狀v（1） 中石油典型糠醛精制裝置現(xiàn)狀v（2） 中石油典型糠醛精制裝置現(xiàn)狀， ，裝置名稱裝置名稱加工能力加工能力20082008年年20082008年能耗年能耗物耗物耗工藝特點和現(xiàn)狀

8、工藝特點和現(xiàn)狀/ /萬萬t t加工量加工量/ /萬萬t t/kgEO/kgEOt-1t-1Kg/Kg/t t原料原料燕山燕山糠醛精制糠醛精制2121未開工未開工抽提塔用抽提塔用FG-FG-型規(guī)整填料改造成型規(guī)整填料改造成二段抽提二段抽提糠醛精制糠醛精制707051.151.117.4517.450.450.45濟南濟南252513.4913.4936.490.910.91南陽南陽151513.2613.2622.1622.161.621.62荊門荊門糠醛精制糠醛精制303030.230.219.9819.981.061.06糠醛精制糠醛精制303016.8816.8819.981.06二效回收

9、二效回收高橋高橋252521.2621.2621.3721.370.850.85二效回收，原料脫氣不吹氣二效回收，原料脫氣不吹氣茂名茂名糠醛精制糠醛精制222221.2921.2922.822.80.800.80糠醛精制糠醛精制373735.4635.4616.3016.300.450.45v（3）中石化股份糠醛裝置現(xiàn)狀v2008年中石化糠醛裝置技術(shù)指標 能耗平均20.38千克標油/噸，最高36.49千克標油/噸，最低16.30千克標油/噸（大部分裝置在2022千克標油/噸之間）。 精制油收率平均75.31%，最高為82.09%，最低為67.15%。 糠醛能耗平均0.78kg/t原料，最高為1

10、.65kg/t原料，最低為0.45kg/t原料。糠醛精制技術(shù)進展1. 萃取塔的發(fā)展歷程：（1）潤滑油精制過程經(jīng)歷了從混合澄清槽到填料塔，再發(fā)展到轉(zhuǎn)盤塔，再向填料塔發(fā)展的過程。v隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，潤滑油廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，對其品質(zhì)的要求也越來越高。v因當時填料水平低，美國的SHELL公司、TEXAS發(fā)展有限公司相繼開發(fā)了用轉(zhuǎn)盤塔精制潤滑油的工藝。v（2）用轉(zhuǎn)盤塔精制潤滑油的工藝結(jié)果表明:無論是油品生產(chǎn)量還是品質(zhì)指標，都較以前有了很大的提高。v（3）萃取的物理過程是在萃取塔中經(jīng)過多級逆流接觸實現(xiàn)的，過程中傳質(zhì)效率主要受擴散控制，因此在萃取塔中要取得較高的萃取效率，就必須提高設(shè)備的傳

11、質(zhì)面積和傳質(zhì)系數(shù)。v（4）在已有的工業(yè)裝置中，糠醛精制萃取塔一般采用轉(zhuǎn)盤塔，塔內(nèi)主要由若干塊轉(zhuǎn)盤和固定盤構(gòu)成，傳質(zhì)面積較小，轉(zhuǎn)盤在旋轉(zhuǎn)時，將溶劑分散為很小的液滴，而接近剛性球的液滴其擴散傳質(zhì)系數(shù)較小，因此，從傳質(zhì)面積和傳質(zhì)系數(shù)兩方面來看，轉(zhuǎn)盤萃取塔不是一種高效萃取設(shè)備。v（5）近年來由于新型填料的發(fā)展，抽提塔由轉(zhuǎn)盤塔改造成填料塔已成為趨勢。萃取塔經(jīng)歷了從內(nèi)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤、外驅(qū)動轉(zhuǎn)盤、短矩階梯環(huán)填料、QH-1扁環(huán)填料、兩段萃取等幾個階段的發(fā)展 。v（6）萃取塔效率不斷提高，萃取塔理論級數(shù)從外驅(qū)動轉(zhuǎn)盤塔的2.5級提高到兩段萃取的5.0級。在達到同樣的精制深度下，精制油收率提高了4.58個百分點，裝置加工

12、能耗降低了487.5 MJ/t，取得了良好的經(jīng)濟效益。v（7）目前在中國石油包括有3套糠醛裝置抽提塔仍采用老式轉(zhuǎn)盤塔，其它14套糠醛精制裝置全部改造成填料塔。v中石化糠醛裝置也基本是填料塔，茂名分公司目前采用的是復(fù)合塔。v2.茂名分公司在糠醛精制方面進行的探索（1）轉(zhuǎn)盤塔、填料塔的優(yōu)點 轉(zhuǎn)盤塔：具有通量大、結(jié)構(gòu)簡單、操作穩(wěn)定、傳質(zhì)好。 填料塔：傳質(zhì)效率高，糠醛與餾分油凝聚好，充分接觸。v(2)轉(zhuǎn)盤復(fù)合塔的特點 把兩者的優(yōu)點結(jié)合起來，就組成轉(zhuǎn)盤填料復(fù)合技術(shù)。而轉(zhuǎn)盤-填料的復(fù)合應(yīng)用，按照轉(zhuǎn)盤分散和填料凝聚的理論分析，證明轉(zhuǎn)盤填料復(fù)合塔既保持大通量，又能使液滴分散凝聚分散充分。v（3）復(fù)合塔結(jié)構(gòu) 不

13、改變原塔的基本結(jié)構(gòu)：28層轉(zhuǎn)盤不變，在定環(huán)之間的空隙位置安裝了26層填料，每層由六籠散裝矩鞍環(huán)填料組成，并將萃取塔精制液、抽出液沉降段的鎮(zhèn)靜層的陶瓷填料更換為散裝矩鞍環(huán)填料。v（4）填料裝填特點 全塔裝置填料共12.3m3，填料裝填率為40.6。填料采用了0.20.3的極低高徑比，使填料在亂堆時也能體現(xiàn)一定程度有序排列的特點，從而降低流體通過填料層的阻力，有效地抑制兩相非理想的流動，從而有助于進一步提高處理能力和傳質(zhì)效率。v3 新型分布器的篩選應(yīng)用v（1）不設(shè)分布器h2h1糠醛原料圖-2 分布圖v（2）切向進料 糠醛溶劑從塔上部切向進入塔內(nèi)，原料油從塔下部切向進入塔內(nèi)，在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動及密度差作用下

14、，糠醛連續(xù)相呈不均勻斜向下分布，而原料油分散相則呈不均勻斜向上分布，然后兩相逆流接觸進行傳質(zhì)，分布狀況如圖2所示，兩相充分接觸范圍由理想高度（h1）減小到實際高度（h2），這就意味著相互接觸的有效面積減少。v（3）分布器設(shè)置v將（h1h2）這一高度完全利用，使兩者進入塔內(nèi)能均勻分布，充分接觸，便可增加傳質(zhì)面積，提高精制效果，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低醛油比，從而提高塔的處理量。 原料進料的分布 糠醛進料的分布v(4)分布器應(yīng)用效果v通過分布器的分布作用，使液液分散均勻，充分利用了抽提段的空間，增加了傳質(zhì)面積，從而促進表面更新，提高了抽提效果。v由于精制效率的提高，改造后醛油比降低，但卻得到更

15、優(yōu)的精制油質(zhì)量，使得抽提塔的操作彈性增大，給裝置提高加工量及降低能耗等優(yōu)化提供了有利條件 。v4 沉降分離技術(shù)的應(yīng)用（1）沉降分離的目的v為適應(yīng)裝置加工不同的原料油，增加裝置生產(chǎn)操作的彈性。v操作過程中由于原料性質(zhì)變化（如處理非大慶原料油時原料重度增大），或在操作波動（如轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速過大、界面過高）時，造成精制液含醛增大，精制油收率降低。這樣含醛高的精制液直接進入精制液回收系統(tǒng)時必然大大增加加熱爐熱負荷，從而使裝置消耗的燃料增加。v(2)精制液沉降工藝：v精制液從萃取塔頂出來后先經(jīng)換冷再進入沉降罐，精制液所夾帶的部分糠醛被析離出來，通過沉降罐界面控制將沉降糠醛重新打回至萃取塔。這樣，進入加熱爐的糠

16、醛減少，使加熱爐熱負荷得到進一步降低，爐子燃料消耗降低，最主要的一點是可以大幅降低裝置濕醛量。v(3)抽出液沉降工藝：v抽出液從萃取塔底出來后先經(jīng)換冷控制一定溫度再進入沉降罐，抽出液所夾帶的部分潤滑油理想組分被析離出來，通過沉降罐界面控制將沉降輕油經(jīng)原料油泵重新打回至萃取塔進行萃取，其所含有的理想組分會部分析出進人到精制液中，可提高精制油的質(zhì)量和收率。三、糠醛精制的基本原理和流程圖糠醛精制的基本原理v糠醛精制的生產(chǎn)目的： 通過除去潤滑油中的非理想組分，使?jié)櫥偷恼硿匦阅?、抗氧化安定性以及油品的顏色得到改善，使油品的酸值和殘?zhí)拷档?。v（2） 糠醛精制是以糠醛作溶劑?？啡┦且环N選擇性較強，而溶解

17、能力適宜的溶劑?？啡櫥宛s分中所含的各種烴類的溶解度不同，即對非理想組分(多環(huán)短側(cè)鏈的芳香烴和烷烴、膠質(zhì)、硫和氮的化合物等)的溶解度比較大，而對理想組分(少環(huán)長側(cè)鏈的烴類)的溶解度很小，且糠醛比重大于潤滑油餾分。v 根據(jù)這些性質(zhì)，利用糠醛和潤滑油餾分在抽提塔內(nèi)逆流接觸，在低于臨界溶解溫度下，借助于比重不同，進行沉降分層，使理想組分與非理想組分分開，從而提高精制后油品的抗氧化安定性和抗腐蝕性，改善油品的粘溫性能和顏色，并可降低油品的殘?zhí)恐岛退嶂怠］洼腿∪∷厥杖軇┐厥杖軇┛啡┤軇┛啡┤軇┘蛹訜釤釥t爐閃閃蒸蒸塔塔加加熱熱爐爐蒸蒸發(fā)發(fā)塔塔干干燥燥塔塔換熱器換熱器換熱器換熱器換熱器換熱器換熱

18、器換熱器原料原料基礎(chǔ)油出裝置基礎(chǔ)油出裝置糠醛溶劑糠醛溶劑溶劑油溶劑油溶劑精溶劑精制子系制子系統(tǒng)統(tǒng)溶劑多效蒸溶劑多效蒸發(fā)塔系統(tǒng)發(fā)塔系統(tǒng)糖醛裝置簡圖糖醛裝置簡圖汽提蒸汽提蒸汽汽糠醛精制裝置的工藝流程v原料油自罐區(qū)送入裝置，經(jīng)E210IA-C換熱后送去T2101進行減壓汽提。脫氣原料油經(jīng)P2102AB抽出，經(jīng)E2123冷卻后，送入抽提塔。v精制液從T2102頂自壓排出，再經(jīng)E2110、E2103換熱后，進入精制液加熱爐F210I，加熱后入閃蒸塔T2103A，閃蒸出部分糠醛從塔頂排出至E2128AB換熱后入T2106，閃蒸塔底液自壓入精制液汽提塔T2103B，精制油從T2103B底抽出，經(jīng)重沸器E21

19、31，2103A-C，E2I0IA-C換熱后，再經(jīng)E2122冷卻至80出裝置。v廢液從T2102底自壓排出，經(jīng)E2104，E2128，E2105，E2106，E2107換熱后，至一效蒸發(fā)塔。一效塔頂氣經(jīng)E2105，E2111換熱后至T2106，一效塔底液經(jīng)P2104AB抽出至廢液加熱爐對流室，經(jīng)E2109換熱后進入二效蒸發(fā)塔T2104B，二效塔頂醛氣經(jīng)E2107、E2112A換熱后至T2106，二效塔底液經(jīng)PZ2105AB抽出，經(jīng)廢液加熱爐F2102加熱后，送入三效蒸發(fā)塔T2104C， 三效塔頂醛氣經(jīng)E21O9、E2106、E2110、E2112B換熱后至T2106，三效塔底液自壓流入閃蒸塔T

20、2105A，閃頂醛氣經(jīng)E2128AB換熱后入T2106，閃底液自壓入廢油汽提塔T2105B，塔底廢油經(jīng)P2I06AB抽出，經(jīng)水冷器E2121冷卻后送出裝置。v中段循環(huán)液經(jīng)P2110AB抽出，經(jīng)水冷卻E2125冷卻后入抽提塔T2102.四、糠醛精制裝置七大系統(tǒng)v糠醛精制裝置由原料脫氣系統(tǒng)、抽提系統(tǒng)、精制液回收系統(tǒng)、抽出液回收系統(tǒng)、水溶液回收系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)及0.35MPa自產(chǎn)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)七部分組成。（一）原料脫氣系統(tǒng)v原料油罐不用氮氣保護時，原料會溶入（50-100）10-6的氧氣，這些微量的氧氣足以使糠醛氧化產(chǎn)生糠酸，并進一步縮合生成膠質(zhì)，造成設(shè)備的腐蝕與堵塞，嚴重地影響裝置的正常生產(chǎn)。因此，

21、原料在進入抽提塔前必須經(jīng)過原料脫氣單元，利用減壓和汽提，使溶入油中的氧氣析出而脫除，減小糠醛氧化帶來的一系列不利的影響。v原料脫氣的作用：防止糠醛氧化造成設(shè)備、管線等腐蝕。v為了防止糠醛氧化造成設(shè)備、管線腐蝕，還可以采用糠醛儲罐、水溶劑罐、污油罐氮封、水溶液系統(tǒng)注堿等方法。（二）抽提系統(tǒng)v溶劑精制的抽提塔一般采用轉(zhuǎn)盤塔或者填料塔，溶劑和原料油在轉(zhuǎn)盤塔（或者填料塔）中逆流接觸，然后沉降分離出理想組分和非理想組分?？啡┳鳛槿軇?，糠醛容易氧化結(jié)焦，會造成抽提塔內(nèi)部結(jié)焦，影響溶劑與原料油的接觸，導(dǎo)致萃取效果下降，嚴重時會造成溶劑或原料油走短路，完全失去萃取效果，需要停工處理。v抽提原理：原料油從塔下部

22、進入，溶劑從塔上部進入，由于溶劑的密度比原料大，經(jīng)過原料和溶劑充分地逆向接觸，原料中的非理想組分（多環(huán)短側(cè)鏈芳烴和環(huán)烷烴、膠質(zhì)、硫和氮的化合物）溶解在溶劑中，作為抽出液從抽提塔底部帶離抽提塔，而含少量溶劑的精制液則從抽提塔頂部流出，精制液和抽出液分別進入各自的溶劑回收系統(tǒng)，進行后續(xù)操作。v在抽提系統(tǒng)中采用了“溶劑分流，抽出液合流”的二段抽提工藝流程。v在抽提系統(tǒng)中，原料油從一段抽提塔下部進入，塔頂精制液作為二段抽提的原料進塔，一段抽提塔底部出來的抽出液和二段抽提塔底部出來的抽出液合并后，進入抽出液溶劑回收系統(tǒng)，二段抽提塔頂出來的精制液進入精制液溶劑回收系統(tǒng)，一段抽提和二段抽提都采用新鮮糠醛作為

23、溶劑。v在抽提塔頂采用精制液沉降系統(tǒng)，塔頂物流通過冷卻沉降分離后，從底部出來的是約含90-95%糠醛的富醛液，作為回流與新鮮糠醛一同進入抽提塔，使精制液攜帶的糠醛得到部分分離后返回抽提塔循環(huán)使用，從頂部出來的是含6-10%糠醛的精制液。塔頂設(shè)沉降罐，相當于精致段多了一個平衡級，由于溫度降低，溶劑的選擇性提高，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。同時減少精制液加熱爐與汽提塔的負荷，減少由于加熱爐管壁局部超溫而使糠醛氧化變質(zhì)帶來的糠醛消耗，并可得到品質(zhì)優(yōu)良的精制油。v在抽提塔底增設(shè)抽出液沉降罐，使富油液返回抽提塔再抽提，以提高精制油產(chǎn)率，并提高產(chǎn)品的產(chǎn)值?？啡┤軇┗厥盏幕驹韛溶劑回收系統(tǒng)有精制液和抽出液兩個部分

24、。v糠醛的回收是通過閃蒸、汽提、脫水、干燥得到干糠醛循環(huán)使用。1.閃蒸原理v 糠醛的蒸汽壓遠大于油料的蒸汽壓，精制 (抽出)液經(jīng)泵送加壓，再經(jīng)換熱(加熱)升溫后液體溫度高于閃蒸塔內(nèi)壓力下的沸點，通過降壓，精制(抽出)液成為過熱狀態(tài)，其高于沸點的顯熱即變?yōu)闈摕?，使精?抽出)液中的糠醛部分汽化，然后平衡后的汽液兩相在閃蒸塔中恒壓分離后，分別從塔頂，塔底排出，塔頂氣相經(jīng)換熱后冷凝為液體，使得大部分溶劑得到回收。2.汽提原理v 經(jīng)閃蒸后的精制（抽出）液中仍含有少部分糠醛，由于糠醛在高于230下容易分解，故閃底液不宜再加熱回收糠醛，而是通過減壓汽提（汽提塔頂抽真空)。v 汽提蒸汽的作用是:分壓作用和提

25、供熱量作用，吹入的水蒸氣降低糠醛蒸汽的分壓，使其低于常壓沸點的溫度下連續(xù)蒸發(fā)，殘留的糠醛進一步得到回收。3.溶劑脫水 干燥原理v糠醛水的分離，通常用雙塔流程。v由于糠醛與水能形成共沸物，用簡單的方法是不能把共沸物分開的，常壓下糠醛與水的共沸物沸點為97.4 ，含35%的糠醛，含糠醛小于35%時，經(jīng)蒸餾可以分成共沸物和水，而大于35%時進行蒸餾可分成共沸物和糠醛。含糠醛35%的共沸物冷凝后冷卻到接近常溫時，就會分成兩相，例如冷卻到40就分成一相為含糠醛約為6.5%的水溶液，與一相為含糠醛為93%以上的糠醛液，這兩相又可送回精餾塔精餾，分出水和糠醛。v糠醛水的混合物先冷凝進入水溶劑分離罐，上層含水

26、多叫水溶液，送入水溶液脫糠醛塔，即脫水塔，水從塔底排出。糠醛以共沸物的組成從塔頂分出，冷凝后回到水溶劑分離罐又分成兩相。水溶劑分離罐的下層主要是糠醛，即濕溶劑，送入糠醛干燥塔。水以共沸物組成從塔頂蒸出，冷凝后，進入水溶劑分離罐。塔底得到含水小于0.5%的干糠醛。正常操作時，糠醛中含水量約0.5%，在任何情況下含水量不得超過1%，糠醛中含水，將大大降低糠醛的溶解能力，使精制后的精制油質(zhì)量變壞。 糠醛裝置糠醛裝置精制油去酮苯精制油去酮苯抽余油抽余油抽抽提提塔塔原原料料脫脫氣氣塔塔脫脫干干燥燥塔塔分分餾餾塔塔分分餾餾塔塔分分餾餾塔塔精精制制汽汽提提塔塔加加熱熱爐爐加加熱熱爐爐原料原料糠醛對潤滑油餾份

27、中非理想組分溶解度大，而對理想組分溶解度小。(三)精制液回收系統(tǒng)v精制液經(jīng)過加熱爐，進入精制液閃蒸汽提塔，通過蒸發(fā)、汽提，將精制液中的糠醛全部回收，得到精制油。 精制液回流：即精制液在進入加熱爐前先 分一部分到精制液汽提塔頂，利用抽提塔 的壓力自壓到減壓汽提塔塔頂作為回流。采用精制液回流不會造成汽提塔內(nèi)氣相負荷較大的上升，可以有效控制汽提塔頂溫度，保證汽提塔的真空度，使精制油不再含醛。汽提蒸汽用量減少了，精制液加熱爐進料量減少，爐子負荷下降。（四）抽出液回收系統(tǒng)v抽出液經(jīng)過加熱爐加熱之后，進入抽出液三效蒸發(fā)塔、汽提塔，通過蒸發(fā)、汽提，回收抽出液中的糠醛，得到抽出油。v在抽出液回收系統(tǒng)中，我們采

28、用四塔三效流程。這個流程是利用低-中-高各段溶劑蒸汽的濕熱與潛熱作為熱源，達到多蒸出溶劑，減少外供熱。v所謂多效蒸發(fā)是指以多塔多次蒸發(fā)替代一塔一次蒸發(fā)，而且各塔的操作壓力、溫度不同，溶劑在低壓蒸發(fā)時所需要的熱量是來自于高壓蒸出的溶劑蒸汽的冷凝潛熱，從而達到降低加熱爐的熱負荷以及裝置能耗的目的。v流程：塔3-1為一效蒸發(fā)塔，塔3-2為二效蒸發(fā)塔，塔4為三效蒸發(fā)塔。抽出液經(jīng)爐2對流室加熱后，首先和一效蒸發(fā)塔頂來的糠醛氣換熱，再和二次蒸發(fā)塔頂來的糠醛氣換熱，最后和三次蒸發(fā)塔頂來的糠醛氣換熱。經(jīng)過三次換熱，達到一次蒸發(fā)塔壓力下的平衡蒸發(fā)溫度，具備了蒸發(fā)的條件。(五) 水溶液回收系統(tǒng)v糠醛和水的分離采用

29、雙塔流程。它是基于在常溫下糠醛與水為部分互溶，在蒸發(fā)汽化時，糠醛和水會形成低沸點共沸物的原理。來自汽提塔頂?shù)目啡┖退幕旌衔?，冷凝冷卻后進入分液罐，此罐中的液體可分為兩層，上層為含醛的6.5%的水相，下層為含水的6.5%的醛相，將上層的水相送入脫水塔，下層的醛相送入糠醛脫水塔，在脫水塔底放出水，糠醛脫水塔底得到含水小于0.5%的干糠醛。兩個塔的塔頂均在近于常壓下操作，脫水塔以汽提蒸汽為熱源，干燥塔以來自蒸發(fā)塔的糠醛蒸汽為熱源。（六）抽真空系統(tǒng)v糠醛精制裝置抽真空系統(tǒng)采用高效水循環(huán)式抽真空技術(shù)。v脫氣塔頂單設(shè)一套抽真空系統(tǒng)，糠醛干燥塔、精制液汽提塔、抽出液汽提塔設(shè)一套抽真空系統(tǒng)。（七）0.35M

30、Pa自產(chǎn)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)v為了充分利用裝置富余熱量，裝置增設(shè)了自產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)。五、裝置能量綜合分析v這一部分我們主要對加熱爐進行了能和（火用）的計算與分析。v加熱爐是各種過程綜合于一體的熱工設(shè)備，爐內(nèi)既有熱量交換、溫度變化、壓力變化、汽化、冷凝與混合等物理狀態(tài)變化過程，又有燃燒與物料反應(yīng)等化學(xué)變化過程。在這些過程中有（火用）的變化，可以用（火用）平衡分析法評價爐內(nèi)能量的有效利用情況。（一）加熱爐計算與分析方法v 以平衡環(huán)境狀態(tài)為基礎(chǔ)，理論上能夠最大限度轉(zhuǎn)化為功的能量稱為（火用）；反之，理論上根本不能轉(zhuǎn)化為功的能量稱為（火無)。v（火用）表征能量轉(zhuǎn)化為功的能力和技術(shù)上的有用程度。v1.建立（火用）分析

31、模型 加熱爐可用“黑箱”模型來進行分析，即只考慮流經(jīng)爐子的物流和能流在進、出口處參數(shù)的變化結(jié)果，而對爐內(nèi)的變化過程不作具體研究。也可用過程模型，把爐子劃分成若干子系統(tǒng)，先對每個子系統(tǒng)進行（火用）分析計算，再對整個爐子進行（火用）分析計算。v2.計算加熱爐物流(火用)和熱散(火用) 燃料、空氣、霧化蒸汽、物料等物流不斷供入爐內(nèi)，而燃燒產(chǎn)生的煙氣傳熱給物料后不斷地流出，爐體散熱，故有物流（火用）和散熱（火用）。若忽略動能和位能的變化，物流（火用）等于其物理（火用）與化學(xué)（火用）之和。v（1）物理（火用）的計算 物流與環(huán)境僅因壓力、溫度不同而具有的（火用），稱為物理（火用）。燃料、預(yù)熱空氣、霧化蒸汽

32、、物料和煙氣等都具有物理（火用）。 由穩(wěn)流系熱力學(xué)第一定律能量方程式和熱力學(xué)第二定律熵方程式可導(dǎo)出穩(wěn)流物理（火用）為： (1)式中：H0、S0 環(huán)境狀態(tài)下的焓、熵； H、S物流的焓、熵。 000PEHHTSSv對于作為恒溫?zé)嵩吹奈锪?，由卡諾循環(huán)確定其（火用）為： (2) 式中：T0、T環(huán)境、物流的熱力學(xué)溫 度，K； H物流的焓差。 01/PETTHv對于作為變溫?zé)嵩吹奈锪?，當其定壓比熱為常?shù)時，T可取進、出口的對數(shù)平均溫度，其（火用）為： (3)式中：T1、T2進、出口物流的熱力學(xué)溫 度，K。021211ln/PTETTHTTv理想氣體的物理（火用） 在環(huán)境和操作條件下，物流均為理想氣體 時，

33、其單位量物理（火用）為： (4) 上式右邊第一項表示溫差對（火用）的貢獻，稱為溫度（火用）；第二項表示壓差對（火用）的貢獻，稱為壓力（火用）。0001lnPPTpeC dTRTTpv理想氣體物理（火用）的實用計算法，可采用其熱性質(zhì)系數(shù)來計算： (5)式中：T0、T環(huán)境、氣體的溫度，K; P0、P環(huán)境、氣體的壓力，atm; R氣體常數(shù)，R=8.31J/mol.k; M氣體的分子量； B、C、D、E、F氣體的熱性質(zhì)系數(shù)。223300044550000223300044000ln/342235ln4PeBTTCTTDTTETTFTTTBTTCTTDTTETTR TPFTTMPv混合氣體的物理（火用）

34、為： （6）式中：gii組分的重量分率； epii組分的物理（火用），kj/kg。PiP iiegev實際氣體的物理（火用） 實際氣體的物理（火用）可用理想氣體的溫度（火用）和 （火用）差函數(shù)進行計算，其三參數(shù)普遍化關(guān)聯(lián)式為： （7）式中：eP實際氣體的物理（火用）；氣體的偏心因數(shù)； eP0理想氣體的溫度（火用）；0在T0、P0下的逸度系數(shù)； TC氣體的臨界溫度，K； 在T、P下的逸度系數(shù)。 對比溫度； 0100000010100001lnlnlnlnlnPPrCCCrTHHHHeeTRTTRTRTpTp00rCTTTv在環(huán)境和操作條件下均為液相，并且Tr0.8、Pr1或Tr0.85的飽和液體

35、，可用飽和液體比熱CL計算其物理（火用）為： (8) 水和水蒸汽的物理（火用） 由水蒸氣表或焓熵圖查得H0、S0、H、S并按式（1）計算。 001TPLTTeC dTTv（2）化學(xué)（火用）的計算 物流與環(huán)境由于化學(xué)不平衡所具有的（火用）稱為化學(xué)（火用），它包括濃度不平衡具有的擴散（火用）或組成不平衡具有的反應(yīng)（火用）。加熱爐內(nèi)燃料、霧化蒸汽、物料、煙氣等都會具有化學(xué)（火用）。v純物質(zhì)的化學(xué)（火用） 純物質(zhì)化學(xué)（火用）可用組成該物質(zhì)元素的標準化學(xué)（火用）和化合物的標準生成自由焓表示，按下式計算: （9）式中： i物質(zhì)的標準化學(xué)（火用），kj/g.mol; i物質(zhì)的標準生成自由焓,kj/g.mol

36、； i物質(zhì)中j元素的摩爾數(shù)； j元素的標準化學(xué)（火用）kj/g.mol； 000cifiijcjjeGn e 0c ie0fiGijn0cjev混合物的化學(xué)（火用） 混合物的化學(xué)（火用）用純物質(zhì)的化學(xué)（火用）計算： (10)式中： 混合物中i組分的摩爾分率； 混合物中i組分的濃度，對于理想溶液或理想 氣體， =00lnciciiiiiexeRTxaixiaiaixv燃料化學(xué)（火用）的近似計算 燃料是組成極為復(fù)雜的物質(zhì)，若已知其詳細組成（如單體烴及燃料氣），則可按上述方法計算混合物的化學(xué)（火用）。若燃料的組成不詳，則可采用下列近似式進行計算： 氣體燃料： （11） 液體燃料： （12） 固體燃料

37、： （13）式中： 燃料的高發(fā)熱量，kJ/kg或kj/Nm3； 燃料的低發(fā)熱量， kJ/kg或kj/Nm3； C、H、S、O液體燃料中碳、氫、硫、氧的重量分率 水的汽化潛熱，kJ/kg; 水的重量分率； 0.95cgeQ0.97579292.1525.35()cgeQCHS OcdeQgQdQv（3）散熱（火用）的計算 (14)式中： 爐體的散熱量，kJ/h; 爐子火墻溫度，K。01sSBTeQTSQBTv3計算爐內(nèi)（火用）損失 在能量的使用過程中，由于克服過程的不可逆性，一部分（火用）轉(zhuǎn)化為（火無），成為（火用）損失。（火用）損失是能量變質(zhì)的量度，它與熵增成正比，按下式計算： (15)式中：

38、 不可逆性引起的熵增，kJ/kg.K; 供入爐中（火用）之和； 離開爐子（火用）之和； 0DTSEESEEv4.建立爐子（火用）平衡方程式 爐子供入（火用） 、輸出（火用） 和（火用）損失 之間可以建立下列（火用）平衡方程式： (16)EEDDEEv5.計算爐子的（火用）效率 爐內(nèi)被利用（火用）與供入（火用）的比值，稱為爐子的（火用）效率，用 表示： (17)eeEEEv6.繪制爐子的（火用）流圖 為了更形象地表示（火用）的利用和損失情況，可以根據(jù)（火用）計算的結(jié)果繪制出爐子的（火用）流圖。該圖把供入（火用）、有效（火用）和（火用）損失按工藝流程和（火用）的比例繪制成圖。二 、加熱爐（火用）計

39、算和分析的實例v現(xiàn)以一圓筒加熱爐為例，對其進行（火用）計算和分析。v已知條件： 被加熱物料：常壓油； 物流流量：G = 13 2 0 0 k g /h ； 物料入爐溫度：t1=337； 物料出爐溫度： t2=418； 燃油組成：CP=86.5%；HP=10.9%； NP=0.8%；OP=0.8%；SP=1%； 燃油流量：B=1242Kg/h； 燃油預(yù)熱溫度：tu=150 ； 空氣預(yù)熱溫度：ta=200 ； 霧化蒸汽：飽和蒸汽，其溫度tb=179 ； 霧化蒸汽流量：Ws=0.5kg/kg油v1.燃燒過程的（火用）計算 v2.輻射段的（火用）計算v3.對流段的（火用）計算v4.排煙的（火用）計算v

40、5.散熱（火用）的計算v6.全爐（火用）損失v7.全爐（火用）效率 100%=34%28532.87/yfdypsDDDDDDkJ Kg油gegeDev8繪制加熱爐（火用）流圖v9.加熱爐（火用）分析v(1) 燃燒過程（火用）分析 燃燒是不可逆過程，其造成的（火用）損失高達32.08% ，這是加熱爐（火用）損失最大的部位。v(2) 傳熱過程（火用）分析 輻射段不可逆?zhèn)鳠嵩斐傻模ɑ鹩茫p失為18.7%，對流段不可逆?zhèn)鳠幔ɑ鹩茫p失為2.97%，兩者不可逆?zhèn)鳠幔ɑ鹩茫p失共為21.67%，是加熱爐（火用）損失的第二大部位。v(3)排煙的（火用）分析 排煙（火用）損失為10.2%，是加熱爐（火用）損失的第三大部位。v(4) 散熱過程（火用）分析 散熱（火用）損失為2.04%，是加熱爐（火用）損失的第四大部位。 從熱平衡分析來看，加熱爐主要熱損失部位是排煙和散熱損失；而從（火用）平衡分析來看，（火用）損失的主要部位是燃燒（火用）損失和輻射段傳