年處理25萬(wàn)噸輕苯加氫精制車(chē)間初步設(shè)計(jì)終稿

.摘要輕苯作為中間體產(chǎn)品，本身用途極為有限，僅作為溶劑使用，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(jī)化工、醫(yī)藥和農(nóng)藥等的重要原料，在國(guó)內(nèi)、國(guó)際上都有很好的市場(chǎng)。本設(shè)計(jì)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外的苯精制工藝，列出了各工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇的溶劑萃取低溫加氫工藝的加氫溫度、壓力較低，產(chǎn)品質(zhì)量好，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。設(shè)計(jì)中對(duì)主要設(shè)備純苯塔做了詳細(xì)計(jì)算，對(duì)其他以及輔助設(shè)備進(jìn)行了選型，同時(shí)繪制了平立面布置圖、純苯塔設(shè)備圖、工藝流程圖等附圖，最后進(jìn)行了簡(jiǎn)略的經(jīng)濟(jì)計(jì)算。本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有純苯、甲苯、二甲苯、非芳烴，其中最主要的產(chǎn)品是純苯、甲苯和二甲苯。關(guān)鍵詞輕苯加氫精餾苯.AbstractLightbenzeneastheintermediateproducts,theiruseisextremelylimited,onlyusedasthesolvent,buttheproductafterrefiningcokingbenzene,cokingbenzene,cokingxylene,isanimportantrawmaterialinorganicchemicalindustry,medicineandpesticide,inthedomestic,internationalhaveaverygoodmarket.Thedesignsummaryofbenzenerefiningprocessathomeandabroad,liststheadvantagesanddisadvantagesofeachprocess,hydrogenationtemperature,pressureofsolventextractionoflow-temperaturehydrogenationprocessselectionislow,goodproductquality,hasbeenwidelyusedforthehydrogenationofreformateoilproduction,pyrolysisgasoline,cokingbenzeneasrawmaterialsin.Thedesignofthemainequipmentofpurebenzenetoweriscalculatedindetail.Ontheother,andtheauxiliaryequipmentselection,anddrawthelayoutandfacade,purebenzenetowerequipment,processflowdiagram,figure,finallycalculatedsimpleeconomy.Thedesignoftheproductsarebenzene,toluene,xylene,nonaromatichydrocarbons,themainproductsarebenzene,tolueneandxylene.Keywordsbenzenehydrogenationdistillation.目錄TOC\o"1-3"\h\u29254摘要 I21697Abstract II15796第1章緒論 12608 12097 11919 129331 1142201.3產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)價(jià)格供需關(guān)系 3211091.4設(shè)計(jì)地點(diǎn)，氣候參數(shù) 53825第2章工藝論證 64551 6150 611686 623473 1032822.2主要設(shè)備論證類型確實(shí)定 1230424 1229432 1230897 1316171 1321243 1422335 1427399 1528388第3章工藝詳述 16734 164274 1620639 1616522 1724037第4章工藝計(jì)算 192543 1922317 208781 2029588 2317984 288038 3329280 3410332 3623325 3824688 4325763 485300 518946 5324471第5章設(shè)備布置 5727520 5723148 573362 574161 5710258 5825662 5812107 5828708 589613 5917319 5931692第6章非工藝局部 61296226.1車(chē)間布置〔土建要求〕 6125562 618437 6216772 635861 6530081 6529088 6522749 6526121 6613516 6626845 668713 664887 6621546第7章經(jīng)濟(jì)效益分析 6822129 6814476 6827415 69199217.1.3轉(zhuǎn)讓、培訓(xùn)及試車(chē)費(fèi)用 7226563 7232763 73163447.1.6建設(shè)期利息〔一年計(jì)) 7330375 7332566 7328163 736626 7414435 745557 7413740 7518092 7514063 7623184 7614303 765903 7725873 7714147.2.10年銷(xiāo)售稅金〔按17%計(jì)稅，考慮抵扣項(xiàng)那么為5-10%〕 77238477.2.11年銷(xiāo)售利潤(rùn)〔毛利〕 7725083 7719531 773875 78155407.3.1投資回收期〔靜態(tài)/年〕 788041 783072 78結(jié)論3875 79致謝3875 8017228參考文獻(xiàn) 81.catalogueTOC\o"1-3"\h\uChapter1Introduction 118217Thepurposeandsignificanceofdesign 110117Thepurposeandsignificanceofgraduation 123285Thepurposeandsignificanceofthisdesign 11868Compositionandphysicalparametersoftheproduct 18646Qualityindicatorsofsupplyanddemandpriceoftheproduct 322926DesignLocationClimateparameters 511135Chapter2TechnologyDemonstration 623804DomesticandprocessstreamsDemonstration 622791Crudebenzolhydrogenationprinciple 624589Crudebenzenehydrogenationprocess 64987Crudebenzolhydrogenationprocesscharacteristics 1012772MajorequipmentdemonstrationDeterminationofthetype 1213821Packedextractioncolumn 1212132Perforated-plateextractiontower 121804Pulsedsieveplateextractioncolumn 1330120Reciprocatingplateextractioncolumn 1317800Rotatingdisccontactor(RDC)andeccentricrotatingdisccontactor(ARDC) 1419839Basedextractantselected 1411973Theconclusion 1516292Chapter3DescribedindetailProcess 1620067Thisdesignchoiceprocess 1632706Processprinciples 1611718Theprocess 163202Theprocessparameterlist 1726720Chapter4TechnologicalCalculation 1954394.1Totalmaterialbalance 1949044.2Designcalculationsofpurebenzenecolumn 2031244Calculatedata 206389Materialbalanceoftower 238493LoadCalculationofGas-liquid 2831388DistillationtowerSizeCalculation 3330014DesignandcalculationTheprocessofthetowerstructuresize 346392Trayarrangementandthenumberoffloatvalvearrangement 3614741Flowtrayperformancecheck 388270Trayloadperformancechart 433744Thetowerheatbalanceofpurebenzene 4810151Towerofmechanicaldesign 513663EquipmentList 5327664Chapter5EquipmentLayout 57268355.1Principlesofarrangement 573819Tomeettheproductionprocessrequirements 5727693Inlinewiththeprinciplesofeconomy 5714260Meetthesafetyrequirements 5730057Favorablemanufacturingpractices 5815582Foreasyinstallationandmaintenance 58118Severaldevicesarrangedinspecificways 5821689ArrangementofTower 5829690ArrangementofThereactor 595770ArrangementofCoolingandheatexchangeequipment 5928822Chapter6Non-processpart 615419Plantlayout(civilclaim) 6126483Thebasicprincipleofsiteselection 6126612Developprocessingplantindicators 626675Generallayoutrequirements 6323492Thewatersupply 6530130Circulatingcoolingwatersystem 655465Freshwatercoolingsystem 653779SoftenerConfiguration 6530551DrinkingWaterSystems 6625936Drainagesystem 6629111Powered 668509Heatingandventilation 6619823Capacity 6611710Chapter7EconomicBenefitAnalysis 6824207EstimatedInvestment 685517Constructioncosts 686195Equipmentcosts 6919860Transfer,trainingandcommissioningcosts 726377Unforeseenexpenses 7218988InvestmentinFixedAssets 7315244Interestduringconstruction(yearcount) 7323333Thetotalinvestmentinfixedassets 7322426Initialworkingcapital 7327951Totalinvestment 7330090Totalcostaccounting 74855Consumption 747874EnergyConsumption 744542Processingfees 7528164Maintenanceofequipmentdepreciation 7527314Workshopcosts 7627800Factorymanagementfees 7614792Factorycost 7627007Salesexpense 779398Costofsales 779066Costofsalesofsalestax 7710229Annualprofitonsales(grossprofit) 779041ncometax 7713682Annualnetprofit 7721727EconomicBenefitAnalysis 783548Paybackperiod(static/year) 784871Investmentprofit 7820818Investmenttaxrate 78Theconclusion3875 79Conveythanks3875 8021120References 81.第1章緒論設(shè)計(jì)的目的和意義畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)方案中的最后一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立從事化工設(shè)計(jì)工作的初步嘗試，其根本目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的根底理論、專業(yè)知識(shí)、根本技能應(yīng)對(duì)和處理問(wèn)題的能力。是學(xué)生對(duì)思念所學(xué)知識(shí)和技能進(jìn)行系統(tǒng)化、綜合化應(yīng)用、總結(jié)和深化的過(guò)程。本設(shè)計(jì)的目的和意義加氫精制過(guò)程包括加氫脫除原料油中的含有硫、氮、氧等原子的化合物,以及原料油中的烯烴、芳烴、飽和烴等不飽和有機(jī)物,到達(dá)精制目的。此外,加氫精制過(guò)程中還包括金屬化合物的氫解、去除金屬雜質(zhì)等工藝步驟。苯加氫精制技術(shù)主要用于石油和煤炭行業(yè)，如改善焦化柴油的顏色,提高用渣油生產(chǎn)的柴油的十六烷值一提高柴油的穩(wěn)定性。苯加氫精制工藝在煤加工行業(yè)的應(yīng)用也很廣泛,可以加工多種煤產(chǎn)品。產(chǎn)品的組成和成分及物性參數(shù)粗苯加氫生產(chǎn)出的主要產(chǎn)品有純苯、甲苯、二甲苯,它們均屬于芳香烴類,而且都是重要的根底有機(jī)化工原料,其中苯的產(chǎn)量和生產(chǎn)的技術(shù)水平更是一個(gè)國(guó)家石油化工開(kāi)展水平的標(biāo)志之一。甲基苯也可以通過(guò)歧化反響生產(chǎn)二甲基苯和純苯,當(dāng)然在化工領(lǐng)域的其他主要用途是生產(chǎn)少量中間體和有機(jī)原料,此外甲基苯作為溶劑還被廣泛應(yīng)用于粘合劑、農(nóng)藥、涂料和油墨等方面。焦化行業(yè)通過(guò)煉焦工藝生產(chǎn)出粗苯主要包含純苯、甲基苯、二甲基苯等芳香烴,此外還有一些不飽和化合物、含氧化合物、含氮化合物和含硫化合物等雜質(zhì)。純苯它的分子式是C6H6,它是有化化合物的一種,同時(shí)也是芳香烴當(dāng)中組成結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種,這種物質(zhì)在常溫常壓下,是一種帶有甜味的透明液體,它沒(méi)有顏色,芳香氣味比擬濃烈?？扇?有毒,為IARC第一類致癌物。苯不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,本身也可作為有機(jī)溶劑。因?yàn)樗写螃墟?特性是碳和碳之間的化學(xué)鍵介于單鍵和雙鍵之間,因此同時(shí)具有不飽和烴加成反響和飽和烴取代反響的性質(zhì)。苯的性質(zhì)是易取代,難氧化,難加成。苯作為一種根底而且應(yīng)用廣泛的化工原料,它在合成纖維制造、橡膠生產(chǎn)、制藥、工程樹(shù)脂合成等許多的應(yīng)用領(lǐng)域都起到了無(wú)可替代的作用,同時(shí)在有機(jī)溶劑方面應(yīng)用也非常廣泛。在我們國(guó)家化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域是純苯的主要消費(fèi)區(qū)域。苯酚、尼龍66鹽、苯石烯、氯化苯等許多化工產(chǎn)品都是以苯作為原料的。在石化煉油行業(yè)中對(duì)汽油辛烷值的有益改變起到了積極地促進(jìn)作用。甲苯是一種無(wú)色,帶特殊芳香味的易揮發(fā)液體。有苯樣氣味。有強(qiáng)折光性。甲苯能夠和許多有機(jī)溶劑相互混溶,比方乙醚、氯仿、乙醇、丙酮、冰乙酸和二硫化碳等,同時(shí)對(duì)于水來(lái)說(shuō)它是微溶解的。相對(duì)密度。凝固點(diǎn)-95℃。沸點(diǎn)℃。折光率。閃點(diǎn)℃。易燃。苯的蒸氣與空氣在體積比為1.2%的爆炸下限和7%的爆炸上限之間,極易形成爆炸性混合物。低毒,半數(shù)致死量5000mg/kg。高濃度氣體有麻醉性。有刺激性。二甲苯為無(wú)色透明液體,它是苯環(huán)上甲基取代兩個(gè)氫原子的產(chǎn)物,存在間二甲苯、鄰二甲苯和對(duì)二甲苯三種異構(gòu)體,在工業(yè)領(lǐng)域,所指的二甲苯通常是上述的鄰、間、對(duì)二甲苯混合物。二甲基苯,味道比擬臭,化學(xué)特性是容易燃燒,它可以任意比例溶于乙醚等有機(jī)物,但不溶于水。沸點(diǎn)137~140℃。中等毒性的二甲苯,有一定的致癌性。二甲基苯可產(chǎn)生污染,這種污染主要來(lái)自于它在塑料、橡膠、合成纖維和燃料領(lǐng)域的應(yīng)用,同時(shí)在它的另一類重要的領(lǐng)域(各種膠粘劑和涂料的添加劑以及防水材料),隨著它們的應(yīng)用這也能夠產(chǎn)生二甲苯的污染,當(dāng)然作為煙葉和燃料的燃燒氣,這也是二甲苯污染的一個(gè)比擬重要的來(lái)源。二甲苯毒性中等,也有一定致癌性。產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)價(jià)格供需關(guān)系粗苯的一個(gè)特別重要的來(lái)源就是煤化工生產(chǎn)過(guò)程中,除了作為主要產(chǎn)品的焦炭外的一種相當(dāng)重要的副產(chǎn)品,是市場(chǎng)前景非常好的化工類根底原料,2021年6月份粗苯的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格介于3750和4080元/噸之間,而焦化行業(yè)生產(chǎn)的粗苯通過(guò)進(jìn)一步深加工之后,可以獲得許多國(guó)民經(jīng)濟(jì)開(kāi)展必須并且巧途廣泛的高附加值產(chǎn)品,如純苯(它占粗苯的53~81%)、甲基苯(它約占粗苯的11~23%)、二甲基苯(它約占粗苯的2~5%)等,該類產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益良好,(2021年6月份在國(guó)內(nèi)純苯的市場(chǎng)銷(xiāo)售價(jià)格介于5000和5200元/噸之間;2021年6月份甲苯的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格在4700和5050元/噸之間;2021年6月份二甲苯的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格在4800和5000元/噸之間)。下面是輕苯中主要產(chǎn)品苯、甲苯和二甲苯的質(zhì)量指標(biāo)。表1-1純苯質(zhì)量指標(biāo)指標(biāo)名稱指標(biāo)指標(biāo)名稱指標(biāo)外觀透明溶液，不深于每1000ml酸性比色按標(biāo)準(zhǔn)比色液不深于0溴價(jià)g/100ml苯≤凝固點(diǎn)，℃≤5相對(duì)密度二硫化碳含量，%≤沸程℃溜出量，%噻吩含量，%≤酸性比色標(biāo)準(zhǔn)比色液餾出95%時(shí)溫度，℃95反響性中性不深于≤水分室溫〔25℃〕下目測(cè)無(wú)可見(jiàn)水.表1-2甲苯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)名稱硝化用甲苯純甲苯一級(jí)品二級(jí)品外觀透明液體，不深于每1000ml水溶液中含重鉻酸鉀的顏色相對(duì)密度〔〕沸程初餾點(diǎn)，℃≥110終餾點(diǎn)，℃≤餾出95%〔體積〕的溫度范圍，℃≤酸性比色標(biāo)準(zhǔn)比色液不深于溴價(jià)g/100ml甲醇≤反響性中性水分室溫〔25℃〕下目測(cè)無(wú)可見(jiàn)水表1-3二甲苯質(zhì)量指標(biāo)指標(biāo)名稱5℃二甲苯10℃二甲苯外觀透明液體，不深于每1000ml水中含重鉻酸鉀的顏色相對(duì)密度〔〕沸程初餾點(diǎn)，℃≥135終餾點(diǎn)，℃≤145餾出95%〔體積〕的溫度范圍，℃≤酸洗比色，號(hào)≤反響性中性水分室溫〔25℃〕下目測(cè)無(wú)可見(jiàn)水設(shè)計(jì)地點(diǎn)，氣候參數(shù)設(shè)計(jì)地點(diǎn)：黑龍江七臺(tái)河。七臺(tái)河市屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候。具有寒暑懸殊、雨量充分、光照充足、無(wú)霜期短、四季清楚的氣候特點(diǎn)。冬季漫長(zhǎng)而寒冷，年平均氣溫為℃，最高氣溫℃，最低氣溫℃，年降雨量為400~600mm，積雪厚度為5~10cm，最大積雪厚度42cm，年蒸發(fā)量為1200mm，日照平均時(shí)數(shù)，年平均氣壓，冬季高，夏季低，無(wú)霜期173d。常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲黠L(fēng)，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。風(fēng)向玫瑰圖見(jiàn)圖1-1。年平均風(fēng)速，最大風(fēng)速在冬季〔11~12月〕，平均為和，最大時(shí)可達(dá)九級(jí)、十級(jí)；最小風(fēng)速在夏季〔8~9月〕，平均為。評(píng)價(jià)區(qū)夏季逆溫頻率22%，平均逆溫強(qiáng)度為℃/100m，平均高度140m，逆溫維持時(shí)間短；冬季逆溫出現(xiàn)頻率為86%，平均強(qiáng)度為℃/100m，平均高度為166m，冬季逆溫特點(diǎn)是頻率高，強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。地震裂度Ⅵ。圖1-1七臺(tái)河市風(fēng)向玫瑰圖.第2章工藝論證國(guó)內(nèi)外工藝流線論證粗苯加氫精制原理粗苯加氫根據(jù)其催化加氫反響溫度不同可分為高溫加氫和低溫加氫。在低溫加氫中,由于加氫油中非芳烴與芳烴別離方法的不同,又分為萃取蒸餾法和溶劑萃取法。高溫催化加氫的典型工藝是Litol工藝,在溫度為600～650℃,壓力條件下進(jìn)行催化加氫反響。主要進(jìn)行加氫脫除不飽和烴,加氫裂解把高分子烷烴和環(huán)烷烴轉(zhuǎn)化為低分子烷烴,以氣態(tài)別離出去；加氫脫烷基,把苯的同系物最終轉(zhuǎn)化為苯和低分子烷烴。故高溫加氫的產(chǎn)品只有苯,沒(méi)有甲苯和二甲苯,另外還要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧的反響,脫除原料有機(jī)物中的S、N、O,轉(zhuǎn)化成H2S、NH3、H2O的形式除去,對(duì)加氫油的處理可采用一般精餾方法,最終得到苯產(chǎn)品。低溫催化加氫的典型工藝是萃取蒸餾加氫(K.K法)和溶劑萃取加氫。在溫度為300～370℃,壓力MPa條件下進(jìn)行催化加氫反響。主要進(jìn)行加氫脫除不飽和烴,使之轉(zhuǎn)化為飽和烴；另外還要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧反響,與高溫加氫類似,轉(zhuǎn)化成H2S、NH3、H2O的形式。但由于加氫溫度低,故一般不發(fā)生加氫裂解和脫烷基的深度加氫反響。因此低溫加氫的產(chǎn)品有苯、甲苯、二甲苯。對(duì)于加氫油的處理,萃取蒸餾低溫加氫工藝采用萃取精餾方法,把非芳烴與芳烴別離開(kāi)。而溶劑萃取低溫加氫工藝是采用溶劑液液萃取方法,把非芳烴與芳烴別離開(kāi),芳烴之間的別離可用一般精餾方法實(shí)現(xiàn),最終得到苯、甲苯、二甲苯。粗苯加氫精制工藝目前已工業(yè)化的粗苯加氫工藝有萊托(Litol)法、萃取蒸餾低溫加氫()法和溶劑萃取低溫加氫法,第一種為高溫加氫,后兩種為低溫加氫。1.萊托〔Litol〕法萊托法是上海寶鋼于上世紀(jì)80年代由國(guó)外引進(jìn)的第一套高溫粗苯加氫工藝,也是目前國(guó)內(nèi)唯一的焦化粗苯高溫加氫工藝?！?〕工藝原理Litol工藝是由美國(guó)胡德利公司開(kāi)發(fā)，日本旭化成公司改良的粗苯催化加氫精制工藝，它的主要原理如下：①脫硫反響+4H2→C4H10+H2S可使噻吩脫到±②脫烷基反響C6H5R＋H2→C6H6＋RH③飽和烴加氫裂解烷烴與環(huán)烷烴幾乎全部裂解成低分子烷烴C6H12＋3H2→3C2H6C7H16＋2H2→2C2H6＋C3H8④環(huán)烷烴脫氫C4H10→C4H6＋2H2⑤不飽和烴加氫C2H4+H2→C2H6⑥脫氮C5H5N＋5H2→C5H12＋NH3〔2〕工藝流程粗苯預(yù)蒸餾是將粗苯別離成輕苯和重苯。輕苯作為加氫原料,預(yù)反響器是在較低溫度下(200～250℃)把高溫狀態(tài)下易聚合的苯乙烯等同系物進(jìn)行加氫反響,防止其在主反響器內(nèi)聚合,使催化劑活性降低,在2個(gè)主反響器內(nèi)完成加氫裂解、脫烷基、脫硫等反響。由主反響器排出的油氣經(jīng)冷凝冷卻系統(tǒng),別離出的液體為加氫油,別離出的氫氣和低分子烴類脫除H2S后,一局部送往加氫系統(tǒng),一局部送往轉(zhuǎn)化制氫系統(tǒng)制取氫氣。預(yù)反響器使用Co-Mo催化劑,主反響器使用Cr系催化劑。穩(wěn)定塔對(duì)加氫油進(jìn)行加壓蒸餾,除去非芳烴和硫化氫。白土塔利用SiO2-Al2O3為主要成分的活性白土,吸附除去少量不飽和烴。經(jīng)過(guò)白土塔凈化后的加氫油,在苯塔內(nèi)精餾別離出純苯和苯殘油,苯殘油返回輕苯貯槽,重新進(jìn)行加氫處理。工藝參數(shù)具體工藝參數(shù)如下：表2-1萊托法生產(chǎn)的純苯的質(zhì)量工程指標(biāo)顏色(鉑-鈷)不大于20#密度(20℃)/g·cm-3結(jié)晶點(diǎn)/℃不小于酸洗比色K2Cr2O7/g·L-1不深于苯/%不小于甲苯/%不大于非芳烴/%不大于全硫/mg·kg-1不大于1噻吩/mg·kg-1不大于1中性試驗(yàn)中性水分(20℃)(目測(cè))無(wú)小結(jié)工藝優(yōu)點(diǎn)：萊托法屬于高溫加氫法，產(chǎn)品只有純苯，但由于原料中的甲苯二甲苯脫烷基反響，所以其苯的收率可到達(dá)110%以上。工藝缺點(diǎn)：萊托法高溫加氫法溫度高，壓力高，還有氫腐蝕，對(duì)設(shè)備和管道的材質(zhì)要求很高。目前我國(guó)不銹鋼的品種、規(guī)格，尤其是耐高溫、耐高壓、抗氫腐蝕的不銹鋼品種、規(guī)格不全。一些特殊管道、管件、法蘭、閥門(mén)的用量少，品種規(guī)格多，只能成套引進(jìn)。適用對(duì)象：屬于工業(yè)化階段，投資大，設(shè)備需要進(jìn)口，適合外企，或者合資企業(yè)，由于自身供氫，適合在沒(méi)有氫源的地方建廠。2.萃取蒸餾低溫加氫法〔〕法〔1〕工藝原理在萃取蒸餾中，當(dāng)原溶液中添加萃取劑后，萃取劑并不與任何組分形成恒沸物，但能改變?cè)芤焊鹘M分間的相對(duì)揮發(fā)度，且添加劑的沸點(diǎn)均比溶液中各組分的沸點(diǎn)高。加氫精制后所得的加氫油中，主要含芳烴和非芳烴，采用常規(guī)蒸餾不可能將非芳烴從芳烴中別離出來(lái)。只有在萃取蒸餾塔中參加萃取劑N-甲酰嗎啉后，可明顯改變各組分的蒸汽壓從而到達(dá)芳烴與非芳烴別離的目的。也就是說(shuō)，參加萃取劑后，可使非芳烴的沸點(diǎn)降低，從萃取蒸餾塔頂局部離出來(lái)，塔底即為芳烴與萃取劑的混合液體，再經(jīng)蒸餾可將芳烴和萃取劑別離，萃取劑循環(huán)使用?！?〕工藝流程粗苯原料經(jīng)連續(xù)蒸發(fā)后進(jìn)入蒸發(fā)塔脫重組分，輕苯加氫反響為連續(xù)固定床氣相加氫反響。加氫過(guò)程產(chǎn)生的H2S及其他氣體從穩(wěn)定塔頂排出。加氫油經(jīng)END萃取蒸餾將非芳烴別離出去，再經(jīng)連續(xù)精餾可以得到產(chǎn)品苯、甲苯及混合二甲苯。二甲苯中非芳烴的含量小于%。由于裝置對(duì)組成變化大的原料適應(yīng)性不強(qiáng)，連續(xù)蒸發(fā)器易堵，采用的END兩苯萃取精餾不易操作，產(chǎn)品苯、甲苯中全氮指標(biāo)高，中性試驗(yàn)呈堿性。工藝參數(shù)表2-2KK法生產(chǎn)的純苯的質(zhì)量工程指標(biāo)顏色無(wú)色透明環(huán)戊烷含量/mg·kg-1不大于50結(jié)晶點(diǎn)/℃不小于甲基環(huán)戊烷含量/mg·kg-1不大于50正己烷含量/mg·kg-1不大于50全硫/mg·kg-1不大于〔4〕小結(jié)工藝優(yōu)點(diǎn)：操作壓力低，溫度低，設(shè)備要求低，三苯收率高工藝缺點(diǎn)：由于裝置對(duì)組成變化大的原料適應(yīng)性不強(qiáng)，連續(xù)蒸發(fā)器易堵，采用的END兩苯萃取精餾不易操作，產(chǎn)品苯、甲苯中全氮指標(biāo)高。適用對(duì)象：工業(yè)化階段，國(guó)內(nèi)外廣泛采用。溶劑萃取低溫加氫法溶劑萃取低溫加氫法在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用,大量被應(yīng)用于以石油高溫裂解汽油為原料的加氫過(guò)程,目前在焦化粗苯加氫過(guò)程中也得到應(yīng)用?！?〕工藝流程在苯加氫反響工藝上,與萃取蒸餾低溫加氫法相近,而在加氫油的處理上那么不同,是以環(huán)丁砜為萃取劑采用液液萃取工藝,把芳烴與非芳烴別離開(kāi)來(lái)。粗苯經(jīng)預(yù)蒸餾塔別離成輕苯和重苯,然后對(duì)輕苯進(jìn)行加氫,除去重苯的目的是防止C9以上重組分使催化劑老化。工藝參數(shù)相關(guān)工藝參數(shù)如下：表2-3溶劑萃取低溫加氫法工藝參數(shù)預(yù)反響器主反響器操作溫度200℃330℃操作壓力3MPa催化劑Ni-MoCo-Mo〔3〕小結(jié)由于設(shè)置了脫重組分塔，對(duì)組成變化大的原料適應(yīng)性強(qiáng)，苯、甲苯、二甲苯產(chǎn)品質(zhì)量高，操作方便。粗苯加氫精制工藝特點(diǎn)1、產(chǎn)品質(zhì)量。高溫加氫和低溫加氫2種方法所得純苯的質(zhì)量都很高。2、產(chǎn)品品種。Litol高溫加氫法只生產(chǎn)純苯。低溫加氫法生產(chǎn)高純苯、高純甲苯、混合二甲苯和非芳烴。3、產(chǎn)品收率。Litol高溫加氫法將甲苯、二甲苯以及三甲苯都轉(zhuǎn)化為苯。對(duì)原料含苯而言，苯產(chǎn)率高達(dá)114%。低溫加氫法三苯的收率高，對(duì)原料中的含量而言，幾乎沒(méi)有變化。苯的收率98%，甲苯的收率98%，二甲苯的收率98%。4、材料的選擇。Litol高溫加氫法溫度高，壓力高，還有氫腐蝕，對(duì)設(shè)備和管道的材質(zhì)要求很高。目前我國(guó)不銹鋼的品種、規(guī)格，尤其是耐高溫、耐高壓、抗氫腐蝕的不銹鋼品種、規(guī)格不全。一些特殊管道、管件、法蘭、閥門(mén)的用量少，品種規(guī)格多，只能成套引進(jìn)。低溫加氫法溫度低，壓力低，設(shè)備和管道的材料容易解決，400℃以下Cr5Mo即可滿足要求。國(guó)內(nèi)石化系統(tǒng)所用材料大局部在國(guó)內(nèi)解決。5、儀表選擇。Litol高溫加氫法溫度高，壓力高，操作全靠?jī)x表而且要求儀表必須準(zhǔn)確、靈敏，一旦出問(wèn)題后果不堪設(shè)想，裝置所需儀表和備品備件必須全套引進(jìn)；低溫加氫法絕大局部?jī)x表、閥門(mén)、管材、管件、備品、備件都可以在國(guó)內(nèi)供貨。6、投資。Litol高溫加氫法設(shè)備、管道、儀表等材質(zhì)要求高，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，硬件費(fèi)用高，引進(jìn)的硬件多，增加了投資。7、生產(chǎn)的危險(xiǎn)性。雖然Litol高溫加氫法和低溫加氫法的原料和產(chǎn)品都是易燃易爆的介質(zhì)，2種裝置都具有危險(xiǎn)性但Litol法的危險(xiǎn)性比低溫法更大。8、經(jīng)濟(jì)效益。Litol高溫加氫法的優(yōu)點(diǎn)是自產(chǎn)氫氣，不需外來(lái)氫源，適合在沒(méi)有氫源的地方建廠。但整體投資大，操作費(fèi)用高，且循環(huán)氫在高溫高壓下有硫化氫腐蝕的問(wèn)題，需要用單乙醇胺〔MEA〕脫硫，增加了投資和操作費(fèi)用。低溫加氫法生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯和非芳烴，市場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益好。雖然增加了甲苯和二甲苯系統(tǒng)，但都是碳鋼材料，基建費(fèi)用增加較少。循環(huán)氣體不用設(shè)獨(dú)立的脫硫裝置，H2S氣體從穩(wěn)定塔頂排出直接進(jìn)入煤氣管道，同焦?fàn)t煤氣一起脫硫，節(jié)省了基建投資和操作費(fèi)用。溶劑萃取低溫加氫法和萃取蒸餾低溫加氫法。以粗苯或焦油的脫酚輕油為原料，氫耗較低，加氫反響溫度、壓力較低，設(shè)備制造難度小，很多設(shè)備可國(guó)內(nèi)制造，能耗也較少。前者工藝較復(fù)雜，粗苯先精餾成輕苯和重苯，然后對(duì)輕苯加氫，但產(chǎn)品質(zhì)量較高；后者工藝簡(jiǎn)單，可對(duì)粗苯直接加氫，不需要先精餾別離成輕苯和重苯，但粗苯在預(yù)蒸發(fā)器和多級(jí)蒸發(fā)器中容易結(jié)焦堵塞。溶劑萃取低溫加氫法用溶劑環(huán)丁砜，法用溶劑N-甲酰嗎啉。溶劑萃取低溫加氫法的加氫油先后經(jīng)液-液萃取和萃取蒸餾別離掉非芳烴，再經(jīng)連續(xù)精餾得到高純度的苯、甲苯和混合三甲苯產(chǎn)品，二甲苯中非芳烴含量低于%。萃取蒸餾低溫加氫法在精餾加氫油時(shí)，假設(shè)想生產(chǎn)高純度甲苯，就必須經(jīng)二次萃取蒸餾，否那么所得二甲苯中的非芳烴含量達(dá)4%，故精餾操作較前者差。綜上所述，低溫加氫法明顯優(yōu)于高溫加氫法，經(jīng)綜合比擬考慮，本次設(shè)計(jì)采用溶劑萃取低溫加氫法。主要設(shè)備論證類型確實(shí)定本設(shè)計(jì)采用溶劑萃取低溫加氫法，主要設(shè)備有加氫反響器、萃取塔、精餾塔，由于反響為氣相反響，所以采用連續(xù)固定床反響器。對(duì)于萃取塔的選擇，有填料萃取塔、篩板萃取塔、脈沖篩板萃取塔、往復(fù)篩板萃取塔、轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔及偏心轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔。下面對(duì)其進(jìn)行論證。填料萃取塔填料塔為連續(xù)接觸式的氣、液傳質(zhì)設(shè)備。在圓形塔體的下部，設(shè)置一層支撐板，支撐板上充填一定高度的填料。液體由入口管進(jìn)入經(jīng)分布器噴淋至填料上，在填料的空隙中流過(guò)，并濕潤(rùn)填料外表形成流動(dòng)的液膜。液體流經(jīng)填料后由排出管取出。液體在填料層中有傾向于塔壁的流動(dòng)故填料層較高時(shí)，常將其分段，兩段之間設(shè)置液體再分布器，以利于液體的重新分布。氣體在支撐板下方入口管進(jìn)入塔內(nèi)，在壓強(qiáng)差的推動(dòng)下，通過(guò)填料間的空隙，由塔的頂部排出管排出。填料層內(nèi)氣液兩相呈逆流流動(dòng)，相際間的傳質(zhì)通常是在填料外表的液體與氣象間的界面上進(jìn)行，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。填料萃取塔的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且具有生產(chǎn)能力大，別離效率高、持液量小、操作彈性大、壓強(qiáng)降低等。通過(guò)填料材質(zhì)的選擇，可處理腐蝕性的物料。尤其對(duì)于壓強(qiáng)降較低真空精餾操作。但是填料塔對(duì)于含有懸浮液的料液、易聚合的物系那么不能使用，而且對(duì)于有側(cè)線出料的場(chǎng)合等也不大適合。篩板萃取塔篩板塔內(nèi)裝有假設(shè)干層篩板，篩孔直徑比氣液傳質(zhì)的孔徑要小。工業(yè)上所用的孔徑一般是3到9毫米孔距為孔徑的3到4倍，板間距為150到600毫米。如果選輕相為分散相，那么其通過(guò)塔板上的篩孔而被分散成細(xì)滴，與塔板上的連續(xù)相密切接觸后便分層凝聚，并聚集于上層篩板的下面然后借助壓強(qiáng)差的推動(dòng)，再經(jīng)篩孔而分散。重液相經(jīng)降液管流至下層塔板，水平橫向流到篩板的另一端降液管。兩相如是依次反復(fù)進(jìn)行接觸與分層。便構(gòu)成逐級(jí)接觸萃取。如果選擇重相為分散相，那么應(yīng)使輕相通過(guò)升液管進(jìn)入上層塔板。篩板萃取塔的特點(diǎn)：由于塔板的限制，減小了軸向返混，同時(shí)由分散相的屢次分散和聚結(jié)，液滴外表不斷更新，使篩板萃取塔的效率比填料塔有所提高，再加上篩板塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，可處理腐蝕性料液。脈沖篩板萃取塔脈沖篩板塔也稱液體脈沖篩板塔，是指由于外力作用使液體在塔內(nèi)產(chǎn)生脈沖運(yùn)動(dòng)的篩板塔。操作時(shí)，輕、重液體皆穿過(guò)篩板而逆向流動(dòng)，分散相在篩板之間不凝聚分層。使液體產(chǎn)生脈沖運(yùn)動(dòng)的方法有許多種，其中，活塞型、膜片型、風(fēng)箱型脈沖發(fā)生器是常用的機(jī)械脈沖發(fā)生器。近年來(lái)?？諝饷}技術(shù)開(kāi)展比擬快。在脈沖篩板塔內(nèi)，脈沖振幅的范圍為9到50毫米，頻率為30到2001/min。根據(jù)研究結(jié)果和生產(chǎn)實(shí)踐證明，萃取效率受脈動(dòng)頻率影響較大，受振幅影響較小。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為較高的頻率和較小的振幅效果比擬好。如脈動(dòng)過(guò)于劇烈，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的軸向返混，傳質(zhì)效率反而降低。脈沖篩板萃取塔的特點(diǎn)：液體的脈動(dòng)增加了相際接觸面積和液體的湍動(dòng)程度，因而傳質(zhì)效率可大幅度提高，使塔能提供較多的理論級(jí)數(shù)，但其生產(chǎn)能力一般有所下降，在化工生產(chǎn)應(yīng)用中受到一定的限制。往復(fù)篩板萃取塔將假設(shè)干層篩板按一定的間距固定在中心軸上，由塔頂?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。無(wú)溢流篩板的周邊和塔內(nèi)壁之間保持一定的間隙。往復(fù)振幅一般為3到50毫米，頻率可達(dá)1001/min。往復(fù)篩板的孔徑比脈動(dòng)篩板的要大，一般為7到16毫米。當(dāng)篩板向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，篩板下側(cè)的液體經(jīng)篩孔向上噴射；反之，篩板上側(cè)的液體向下噴射。為防止液體沿篩板與塔壁間的縫隙走短路，應(yīng)每隔假設(shè)干塊篩板，在塔內(nèi)壁設(shè)置一塊環(huán)形擋板。往復(fù)篩板萃取塔的特點(diǎn)：可較大幅度地增加相接觸面積和提高液體的湍動(dòng)程度，傳質(zhì)效率高，流體阻力小，操作方便，生產(chǎn)能力大。轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔及偏心轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔的根本結(jié)構(gòu)：在塔內(nèi)壁面上按一定間距裝置假設(shè)干個(gè)環(huán)形擋板〔固定環(huán)〕，固定環(huán)使塔內(nèi)形成許多分開(kāi)的空間。在中心軸上按同樣間距安裝假設(shè)干個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，每個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)處于分割空間的中間。轉(zhuǎn)盤(pán)隨中心軸作高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)液體產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌作用，增加了相際接觸外表積和液體的湍動(dòng)。固定環(huán)在一定程度上抑制了軸向返混，因而轉(zhuǎn)盤(pán)塔的效率較高。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，傳質(zhì)效率高，操作彈性大。偏心轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔既保持原有轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔用轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行分散的作用，同時(shí)，分開(kāi)的澄清區(qū)又可以使分散相液滴反復(fù)進(jìn)行凝聚-再分散，減小了軸向混合，從而提高了萃取效率。特點(diǎn)：對(duì)物系的性質(zhì)〔如密度、黏度、界面張力等〕適應(yīng)性很強(qiáng)，并適應(yīng)于含有懸浮固體或易乳化的物料。綜上所述，本設(shè)計(jì)萃取塔用于別離芳烴與非芳烴，所以選用篩板萃取塔，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，滿足設(shè)計(jì)的要求。精餾塔那么選用F1重閥浮閥塔。萃取劑選擇的依據(jù)1、溶劑選擇性:溶劑的參加能夠使原有組分的相對(duì)揮發(fā)度按照別離要求的方向改變,選擇性可以用相對(duì)揮發(fā)度表示。要求溶劑具有較高的選擇性,以提高溶劑的利用率。2、溶劑溶解性:要求溶劑與原有組分間有較大的相互溶解度,以防止液體在塔內(nèi)產(chǎn)生分層現(xiàn)象,但具有高選擇性的溶劑往往伴有不互溶性或較低的溶解性,因此需要通過(guò)權(quán)衡選取適宜的溶劑,使其既具有較好的選擇性,又具有較高的溶解性。3、沸點(diǎn):溶劑的沸點(diǎn)應(yīng)高于原進(jìn)料混合物的沸點(diǎn),以防止形成溶劑-非溶劑共沸物；但也不能過(guò)高,以防止造成溶劑回收塔釜溫度過(guò)高4、其它:溶劑的粘度、密度、外表張力、比熱和蒸發(fā)潛熱等的大小都直接影響到塔板效率和熱量消耗,對(duì)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生影響;此外,溶劑使用平安、無(wú)毒性、不腐蝕、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格廉價(jià)及來(lái)源豐富等也都是選擇溶劑時(shí)要考慮的因素。用于溶劑萃取精制的萃取劑有環(huán)丁砜、N一甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲酰嗎啉，由于環(huán)丁砜流動(dòng)性好、化學(xué)和熱穩(wěn)定性高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇環(huán)丁砜為萃取劑。結(jié)論本設(shè)計(jì)采用溶劑萃取低溫加氫工藝對(duì)輕苯進(jìn)行加氫精制，主要設(shè)備選用篩板萃取塔和F1重閥浮閥塔，萃取劑為環(huán)丁砜。.第3章工藝詳述本設(shè)計(jì)選擇的工藝本設(shè)計(jì)通過(guò)低溫加氫工藝把粗苯中以噻吩為主的各種雜質(zhì)除去，其中硫化物轉(zhuǎn)換成硫化氫，氮化物轉(zhuǎn)變成氨氣，氧化物轉(zhuǎn)化成水，不飽和烴加氫飽和，從而得到較純潔的苯甲苯和二甲苯。工藝相關(guān)反響方程式：烯烴和其它不飽和碳?xì)湮锏霓D(zhuǎn)化環(huán)戊二烯+氫氣=環(huán)戊烯烴C5H6+H2=C5H8環(huán)己二烯+氫氣=環(huán)己烯烴C6H8+H2=C6H10其它二烯烴+氫氣=單烯烴CnH2n-2+H2=CnH2n苯乙烯+氫氣=乙基苯C8H8+H2=C8H10茚+氫氣=二氫化茚C9H8+H2=C9H10甲基-苯乙烯+氫氣=甲基-乙基苯C9H10+H2=C9H12硫化物的加氫二硫化碳+氫氣=甲烷+硫化氫CS2+4H2=CH4乙基硫醇+氫氣=乙烷+硫化氫C2H6S+H2=C2H6+H2S本設(shè)計(jì)選擇溶劑萃取低溫加氫法，具體工藝流程如下：粗苯經(jīng)預(yù)蒸餾塔別離成輕苯和重苯,然后對(duì)輕苯進(jìn)行加氫,除去重苯的目的是防止C9以上重組分使催化劑老化。輕苯與補(bǔ)充氫氣和循環(huán)氫氣混合,經(jīng)加熱器加熱后,以氣液兩相混合狀態(tài)進(jìn)入一級(jí)反響器,一級(jí)反響器的作用是使苯乙烯和二烯烴加氫飽和,一級(jí)反響器中保持局部液相的目的是防止反響器內(nèi)因聚合而發(fā)生堵塞。一級(jí)反響器出來(lái)的氣液混合物在蒸發(fā)器中與管式爐加熱后的循環(huán)氫氣混合被全部氣化,混合氣體經(jīng)管式爐進(jìn)一步加熱后進(jìn)入二級(jí)反響器,在二級(jí)反響器中發(fā)生脫硫、脫氮、烯烴飽和反響。一級(jí)反響器催化劑為Ni-Mo型,二級(jí)反響器催化劑為Co-Mo型,二級(jí)反響器結(jié)構(gòu)是雙催化劑床層,使用內(nèi)床層循環(huán)氫氣冷卻來(lái)控制反響器溫度。二級(jí)反響器產(chǎn)物經(jīng)冷卻后被注入軟水,然后進(jìn)入別離器,注水的目的為溶解生成的NH4HS、NH4C等鹽類,防止其沉積。別離器把物料別離成循環(huán)氫氣、水和加氫油,加氫油經(jīng)穩(wěn)定塔排出NH3、H2S后進(jìn)入萃取塔。萃取塔的作用是以環(huán)丁砜為萃取劑把非芳烴脫除掉,汽提塔進(jìn)一步脫除非芳烴,回收塔把芳烴與萃取劑別離開(kāi),回收塔出來(lái)的芳烴經(jīng)白土塔,除去微量的不飽和物后,依次進(jìn)入苯塔、甲苯塔,最終得到苯、甲苯、二甲苯。制氫系統(tǒng)是以焦?fàn)t煤氣為原料,采用變壓吸附原理把焦?fàn)t煤氣中的氫別離出來(lái),制取純度達(dá)%的氫氣。工藝參數(shù)列表具體工藝參數(shù)如下：表3-1溶劑萃取工藝參數(shù)預(yù)反響器主反響器常壓塔操作溫度200℃330℃140-180操作壓力3MPaMPa催化劑Ni-MoCo-Mo表3-2溶劑萃取低溫加氫苯、甲苯以及二甲苯收率幾總精制率苯/%甲苯/%二甲苯/%總精制率/%9898115表3-3溶劑萃取低溫加氫苯質(zhì)量工程指標(biāo)外觀無(wú)色透明苯含量/%≮結(jié)晶點(diǎn)/℃≮含硫/mg·kg-1≯表3-4溶劑萃取低溫加氫甲苯質(zhì)量工程指標(biāo)外觀透明甲苯含量/%≮含硫/mg·kg-1≮1表3-5溶劑萃取低溫加氫二甲苯質(zhì)量工程0258/指標(biāo)餾程/℃≯5顏色(鉑-鈷)≯20#.第4章工藝計(jì)算總物料衡算根底數(shù)據(jù)如下：原料輕苯中，苯含量%，甲苯含量%，二甲苯%,苯乙烯%，其他%。苯的摩爾質(zhì)量：甲苯的摩爾質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，年加工能力為25萬(wàn)噸/年輕苯加氫精制，全年生產(chǎn)時(shí)間為8000小時(shí)，那么每小時(shí)處理量為:。為方便計(jì)算，工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，水，以及固體殘?jiān)雎圆挥?jì)。根據(jù)年加工25萬(wàn)噸輕苯，可知，從預(yù)蒸餾塔出來(lái)的輕苯料液流量為：31250kg/h。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，從預(yù)蒸餾塔出來(lái)的料液，直到進(jìn)入苯塔之前，流量均為31250kg/h。進(jìn)入苯塔的流量：苯塔出口流量：料液有苯塔進(jìn)入甲苯塔，在甲苯塔中采出甲苯，那么甲苯塔進(jìn)口流量為：甲苯塔出口流量為：純苯塔的設(shè)計(jì)計(jì)算精餾工段主要有四個(gè)塔，即預(yù)精餾塔、萃取精餾塔、純苯塔、二甲苯塔，本設(shè)計(jì)只對(duì)純苯塔進(jìn)行計(jì)算。流入純苯塔的組成為苯、甲苯、二甲苯，由于二甲苯的沸點(diǎn)較高。在純苯塔中忽略塔頂中二甲苯的含量，即在計(jì)算精餾塔塔板是不計(jì)入二甲苯流量。塔頂，取每層塔板壓降為Pa。進(jìn)料情況q=1，飽和液體進(jìn)料。由下表可得塔頂、塔釜和進(jìn)料溫度分別為：t=80℃是塔頂蒸汽需被冷凝到的溫度，t=120℃是釜液需要被加熱的溫度。表4-1苯和甲苯的蒸汽壓及汽液平衡數(shù)據(jù)76030085033395710784321204134455914956251659174876000表4-2苯-甲苯物系在某溫度t下的α值t/℃84889296100104108αx10表4-3苯與甲苯的液體粘度溫度t/℃8090100110120表4-4苯與甲苯的液相密度溫度t/℃8090100110120/815/870表4-5液體外表張力溫度t/℃8090100110120//根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，料液的年加工能力為25萬(wàn)噸/年。全年生產(chǎn)時(shí)間為8000小時(shí)，每小時(shí)生產(chǎn)能力為：。為方便計(jì)算，工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，水，以及固體殘?jiān)雎圆挥?jì)。根據(jù)年加工25萬(wàn)噸輕苯，可得，從預(yù)蒸餾塔出來(lái)的輕苯料液流量為：31250kg/h。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，從預(yù)蒸餾塔出來(lái)的料液，由于忽略廢氣，水，所以直到進(jìn)入苯塔之前，流量均為31250kg/h。具體工藝參數(shù)如下：料液組成：75.09%苯，1%甲苯〔質(zhì)量分率，下同〕產(chǎn)品組成〔純苯塔)：餾出液5%苯，釜液1%甲苯操作壓力：常壓〔塔頂：10KPa進(jìn)料：123KPa塔底：158KPa〕進(jìn)料溫度：泡點(diǎn)進(jìn)料狀況：泡點(diǎn)加熱方式：間接蒸汽加熱回流比：純苯塔的原料處理量：原料中苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：那么其摩爾分?jǐn)?shù)為：塔頂產(chǎn)品苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：那么其摩爾分?jǐn)?shù)為：塔底產(chǎn)品苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：那么其摩爾分?jǐn)?shù)為：總物料衡算：苯的物料衡算：帶入數(shù)據(jù)解得：產(chǎn)品中的甲苯的摩爾分率，可求出產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量：原料液的平均摩爾質(zhì)量：塔頂液的平均摩爾質(zhì)量：塔底液的平均摩爾質(zhì)量：得：2平均相對(duì)揮發(fā)度：80℃時(shí)，苯的飽和蒸汽壓甲苯的飽和蒸汽壓112℃時(shí)，苯的飽和蒸汽壓甲苯的飽和蒸汽壓由得：80℃時(shí)，112℃時(shí)，所以平均相對(duì)揮發(fā)度：由于泡點(diǎn)進(jìn)料，那么回流比精餾塔的氣、液相負(fù)荷：精餾段：液相流量：氣相流量：提餾段：液相流量：氣相流量：求最小理論塔板數(shù)根據(jù)芬斯克公式：求實(shí)際理論板數(shù)由查圖得：那么得操作線方程精餾段操作線方程提餾段操作線方程逐板計(jì)算如下表：表4-6精餾塔各塔板數(shù)氣液相組成板數(shù)溫度〔℃〕xy1234567891011121314151617181920由上表知：在第17塊板時(shí),那么第17塊板是理論加料板，所以精餾段一共有16塊板，提餾段一共有10塊板全塔效率全塔平均溫度查表4-3得：，所以精餾段的實(shí)際板(不含冷凝器〕提餾段的實(shí)際板數(shù)為：〔不含再沸器〕實(shí)際加料板是第31層，全塔一共是層板，不含再沸器和冷凝器。塔頂壓強(qiáng)：取每層塔板的壓降為進(jìn)料板：塔底壓強(qiáng)：平均壓強(qiáng)：精餾段平均壓強(qiáng)：提餾段平均壓強(qiáng)：塔頂：加料板：，塔釜：，精餾段平均分子量：提餾段平均分子量：液體的平均粘度：由表4-3知：表4-7對(duì)應(yīng)溫度下的黏度表溫度℃物質(zhì)塔頂80℃進(jìn)料83℃塔釜112℃980.301塔頂液體的平均粘度：進(jìn)料板液體的平均粘度：塔釜液體的平均粘度：精餾段液體的平均粘度：提餾段液體的平均粘度：.4.液體的平均密度液相平均密度由表4-4得：表4-8相應(yīng)溫度的密度溫度℃物質(zhì)塔頂80℃進(jìn)料83℃塔釜112℃〔〕815819778870850778塔頂：得進(jìn)料板：得塔釜：得所以精餾段液相平均密度：提餾段液相平均密度：氣相平均密度塔頂：進(jìn)料板：塔釜：所以精餾段的平均氣相密度：那么提留段的平均氣相密度：精餾段：液相體積流量：氣體體積流量：提餾段：液相體積流量：氣相體積流量：表4-9氣液負(fù)荷計(jì)算列表液相氣相分子量密度體積流量分子量密度體積流量精餾段提留段3.99初設(shè)塔板間距：板上液層高度：計(jì)算得到：精餾段的氣、液相體積流量為：查氣相負(fù)荷系數(shù)關(guān)系圖得：那么所以取平安系數(shù)為0.7，那么空塔氣速為：塔徑按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為：塔截面積為：根據(jù)塔徑和液體流量，選用雙溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，各項(xiàng)計(jì)算如下。堰長(zhǎng)：取堰長(zhǎng)即出口堰高：采用平直堰，堰上液層高度由求出，其中近似取精餾段：提餾段：上下兩段堰高均選用0.036m。和截面積查圖得,那么依驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即停留時(shí)間，故降液管尺寸合理。依知取降液管底隙處液體流速，那么故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。取本設(shè)計(jì)選用F1重閥浮閥，閥片直徑48mm，閥片質(zhì)量32g，閥孔直徑39mm，最大開(kāi)度mm。取閥孔動(dòng)能因子由求孔速即精餾段：提餾段：依求每層塔板上的浮閥數(shù)，即精餾段：提餾段：所以取695.閥孔總面積:精餾段：提餾段：閥孔總面級(jí)取開(kāi)孔率：精餾段：提餾段：開(kāi)孔率取16%塔板上布置浮閥的有效面級(jí)取邊緣區(qū)寬度，破沫區(qū)寬度那么所以浮閥的排列浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。取同依橫排的孔心距，那么排間距：為控制霧沫夾帶量過(guò)大，應(yīng)使泛點(diǎn)浮閥塔板泛點(diǎn)率查表得,精餾段：取較大值，提餾段：取較大值2.塔板阻力校核干板阻力：精餾段：干板阻力提餾段：干板阻力所以，。本設(shè)計(jì)中此塔為純苯塔，用來(lái)別離苯和甲苯的混合液體，即液相為碳?xì)浠衔铮扇〕錃庀禂?shù)。此阻力很小，忽略不計(jì)。因此，與氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓力降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹闉榱朔乐挂悍含F(xiàn)象的發(fā)成，要求控制降液管中清液層高度，。與氣體通過(guò)塔板的壓力降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋呵耙阉愠鲆后w通過(guò)降液管的壓頭損