《年產(chǎn)3萬(wàn)噸甲苯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)》17000字（論文）

年產(chǎn)3萬(wàn)噸甲苯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u12516年產(chǎn)3萬(wàn)噸甲苯的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 3273181文獻(xiàn)綜述 5296121.1甲苯的理化性質(zhì) 5112571.2正戊烷的理化性質(zhì) 5261651.3甲醇的物化性質(zhì) 6143471.4氫氣的理化性質(zhì) 77922H?+O?→2H?O 722963（2）還原性 75911.5主要技術(shù)特性參數(shù) 7184691.6甲苯工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 8104502工藝流程 8237242.1甲苯的生產(chǎn)方法 8148962.2.甲苯生產(chǎn)方法總結(jié) 816262.3甲苯的工藝流程 10173863物料衡算 12298253.1抽余碳五加氫預(yù)處理工段 12308663.2甲醇-戊烷芳構(gòu)化工段 13301583.3吸收解析穩(wěn)定系統(tǒng)工段 15166393.4產(chǎn)品分離工段 16146363.5總流程物料衡算 1771954能量衡算 21181434.1原料加氫預(yù)處理工段 21271494.2甲醇-戊烷耦合芳構(gòu)化工段 24316184.3吸收解吸穩(wěn)定系統(tǒng)工段 27260684.4產(chǎn)品分離工段 27234885主要設(shè)備計(jì)算及選型 29267595.1反應(yīng)器選型 2938395.2塔設(shè)備選型 41237441、進(jìn)料接管設(shè)計(jì) 45203572、塔頂蒸氣接管設(shè)計(jì) 46218523、塔底至再沸器液體接管設(shè)計(jì) 46314454、塔頂回流接管設(shè)計(jì) 46125735、塔底蒸氣接管設(shè)計(jì) 46304935.2.6.2精餾塔裝配圖 4650615.2.6.3塔設(shè)備一覽表 47138975.3.1.2流股參數(shù)確定 48225185.3.1.3設(shè)計(jì)溫度 48161805.3.1.4設(shè)計(jì)壓力 48114855.3.1.5傳熱系數(shù) 4884885.3.1.6流體空間選擇 48220525.3.2.1換熱器結(jié)構(gòu)形式選擇 48257385.3.2.2換熱管選擇 50185485.3.2.3殼徑 50270915.3.2.4殼程折流板 50284335.3.2.5接管 50289825.3.3.1圓整后結(jié)構(gòu)參數(shù) 5229055.3.3.2選型結(jié)果 5263175.3.3.3詳細(xì)尺寸 54258965.4泵選型（以P-101AB為例） 58192695.5儲(chǔ)罐選型 59316005.5.1.1基本性質(zhì) 59132745.5.1.2工藝要求 6078185.5.1.3選型結(jié)果 6057965.5.2.1基本性質(zhì) 60271415.5.2.2工藝要求 60205505.5.2.3選型結(jié)果 605155.5.3.1基本性質(zhì) 60282245.5.3.2工藝要求 60226245.5.3.3選型結(jié)果 60132895.6壓縮機(jī)選型 6182526總結(jié) 6214443（2）生產(chǎn)甲苯的方法有催化重整、煤焦化、裂解汽油。 622714（4）繪制了甲苯合成工藝流程圖與合成釜的設(shè)備裝配圖。 6227978參考文獻(xiàn)： 63摘要:本項(xiàng)目作為長(zhǎng)興島煉化粗正戊烷利用的一期工程，為其后續(xù)擴(kuò)建作為技術(shù)儲(chǔ)備，以原碳五餾分中5.68萬(wàn)噸以及加氫后的1.75萬(wàn)噸，共計(jì)7.43萬(wàn)正戊烷作為原料，將正戊烷以催化裂解法處理提純得到高純輕烴，所得輕烴與甲醇進(jìn)行耦合芳構(gòu)化反應(yīng)生產(chǎn)3.0萬(wàn)噸/年甲苯。關(guān)鍵詞:碳五餾分、正戊烷、氫氣、甲苯1文獻(xiàn)綜述1.1甲苯的理化性質(zhì)1.1.1甲苯的物理性質(zhì)甲苯的基本物性見(jiàn)表1。表1甲苯基本物性中文名分子式外觀與狀態(tài)氣味溶解性甲苯C7H8無(wú)色液體刺激性氣味溶于有機(jī)溶劑[1]室內(nèi)裝飾裝修用膠粘劑中的有害物質(zhì)—強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（[1]室內(nèi)裝飾裝修用膠粘劑中的有害物質(zhì)—強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB18538-2001）[S].人造板通訊.2002.甲苯帶有一種特殊的味道，在常溫常壓下是一種無(wú)色液體，密度為0．866克／平方厘米，對(duì)光有很強(qiáng)的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯不溶于水(0,52g/l)，溶解在有機(jī)溶劑中。甲苯的粘性為0,6mPas，也就是說(shuō)它的粘稠性弱于水。甲苯的熱值為40.940kJ/kg，閃點(diǎn)為4℃，燃點(diǎn)為535℃[2]黃新[2]黃新.原油降凝劑復(fù)配及降凝降粘規(guī)律的研究[D].中國(guó)石油大學(xué)碩士論文,2011.1.1.2甲苯的化學(xué)性質(zhì)（1）取代反應(yīng)光照條件下甲苯與氯的取代反應(yīng)C7H8+Br2→C7H7Br+HBr氧化反應(yīng)甲苯可被酸性高錳酸鉀氧化其反應(yīng)方程式如下：C7H8+KMnO4+H2→C6H5COOH+MnO2+K+2H2O1.2正戊烷的理化性質(zhì)1.2.1正戊烷的物理性質(zhì)正戊烷的基本物性見(jiàn)表2。表2正戊烷基本物性中文名分子式外觀與狀態(tài)氣味溶解性正戊烷C5H12無(wú)色透明的液體刺激性氣味微溶于水[3][3]黃光斗.胡愛(ài)瓊.胡勇.姜敏.丙酸的合成和應(yīng)用前景[J].化工時(shí)刊.2001.正戊烷為易燃液體，主要用于制造人造冰、鎮(zhèn)痛劑，合成戊醇、異戊烷等[4]朱楊金[4]朱楊金.氣相色譜法同時(shí)測(cè)定大氣中正戊烷和正已烷研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理.20141.2.2正戊烷的化學(xué)性質(zhì)戊烷在氧氣中燃燒產(chǎn)生二氧化碳和水:C5H12+8O2→5CO2+6H2O其他堿性物質(zhì)一樣，戊烷也能被自由基氯化:C5H12+Cl2→C5H11Cl+HCl除正丁烷外，正戊烷也可形成順丁烯二酸酐。:CH3CH2CH2CH2CH3+5O2→C2H2(CO)2O+5H2O+CO21.3甲醇的物化性質(zhì)1.3.1甲醇的物理性質(zhì)甲醇的基本物性見(jiàn)表3。表3甲醇基本物性中文名分子式外觀與狀態(tài)氣味溶解性甲醇CH3OH無(wú)色透明的液體（常溫）醇香與多種有機(jī)物互溶甲醇不與脂肪烴類互溶。甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，加熱、明火或氧化劑易著火。甲醇廣泛用于生產(chǎn)塑料、合成纖維、合成橡膠、涂料、香料等[5]王連鴛[5]王連鴛.徐文浩.楊基礎(chǔ).超臨界甲醇在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用[J].化學(xué)進(jìn)展,2010.1.3.2甲醇的化學(xué)性質(zhì)（1）氧化反應(yīng)工業(yè)制甲醛的主要原料為甲醇。CH3OH+12O2→HCHO+H2HCHO+12O2甲醛在催化劑上發(fā)生氧化反應(yīng)：CH3OH+12O2→H2+CO或CH3OH+O2→H2O+CO2（2）酯化反應(yīng)甲醇遇到硫酸會(huì)生成硫酸氫甲酯，其方程式如下：CH3OH+H2SO4→CH3OSO2OH+H2O減壓蒸餾加熱法生產(chǎn)硫酸二甲酯，方程式如下：CH3OSO2OH→CH3OSO2OCH3+H2SO41.4氫氣的理化性質(zhì)1.4.1氫氣的物理性質(zhì)氫氣的基本物性見(jiàn)表4。表4氫氣基本物性中文名分子式外觀與狀態(tài)氣味溶解性氫氣H2無(wú)色氣體無(wú)味難溶于水氫氣是無(wú)色氣體，密度比空氣小，在101千帕壓強(qiáng)下，溫度-252.87℃時(shí)，氫氣可轉(zhuǎn)換成無(wú)色的液體；-259.1℃時(shí)，像雪一樣堅(jiān)硬[6]河南昊帝電子科技開(kāi)發(fā)公司,環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告公示[R].環(huán)評(píng)報(bào)告.2017[6]河南昊帝電子科技開(kāi)發(fā)公司,環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告公示[R].環(huán)評(píng)報(bào)告.20171.4.2氫氣的化學(xué)性質(zhì)（1）可燃性2H?+O?→2H?O（要使不純凈的氫爆炸，必須在點(diǎn)火前測(cè)試純度。（2）還原性H?+CuO→Cu+H?O1.5主要技術(shù)特性參數(shù)工業(yè)生產(chǎn)原輔產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)、特性及規(guī)格。表5主要技術(shù)特性參數(shù)名稱甲醇正戊烷氫氣甲苯分子式CH3OHC5H12H2C7H8分子量3272.15292密度(20℃，101.33kPa)kg/m3791649——比熱容kJ/(kg)2.48———粘度×105pa.s0.6—0.01—沸點(diǎn)(101.33kPa)℃64.735.2-252.8110.6汽化熱kJ/kg1101———臨界點(diǎn)溫度℃——-239.97318.6壓強(qiáng)kPa——112984.11導(dǎo)熱系數(shù)ω/(m·℃)0.2120.11——自然點(diǎn)℃400———體積爆炸極限6%-36%———生成熱kJ/mol-201.3———燃燒熱kJ/mol727.03——3905.01.6甲苯工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)我國(guó)甲苯發(fā)展非常迅速，下流需求的快速提升，促使甲苯擴(kuò)能加快速度[7]米多[7]米多.國(guó)內(nèi)外芳烴生產(chǎn)情況及市場(chǎng)供需價(jià)格分析[J].化學(xué)工業(yè)2017.五年前中國(guó)甲苯的客觀消費(fèi)量已經(jīng)達(dá)到593萬(wàn)噸，比15年下降百分之2。下流消費(fèi)主要集中在溶劑和二甲苯等，除此之外還包括氯化芐、己內(nèi)酰胺等化工品方面。其中，商品甲苯最主要的下流用途是溶劑，主要用于油墨、涂料、粘合劑、農(nóng)藥、醫(yī)藥等領(lǐng)域[8]凡文[8]凡文.中國(guó)甲苯市場(chǎng)分析及前景展望[J].中國(guó)石油和化工經(jīng)濟(jì)分析.2017.2工藝流程2.1甲苯的生產(chǎn)方法目前，甲苯的主要生產(chǎn)工藝有芳構(gòu)化、煤焦、裂解氣等。2.1.1芳構(gòu)化原料甲醇、二甲醚或輕烴經(jīng)芳構(gòu)化得到甲苯[9]趙愈林.芳構(gòu)化生產(chǎn)甲苯的專利狀況分析[9]趙愈林.芳構(gòu)化生產(chǎn)甲苯的專利狀況分析[J].現(xiàn)代化工.2018,38(10)2.1.2煤焦化焦炭中的甲苯約為15％，與粗煤和焦炭有關(guān)。通常，每噸焦炭可生產(chǎn)1.1％的甲苯。粗苯餾分中的不飽和烴和雜質(zhì)用硫酸洗滌，然后用堿中和，洗滌并精餾，以獲得高純度的甲苯。2.1.3裂解汽油熱解氣體中芳族成分的含量約為70％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），其中甲苯占15-20％?？梢垣@得超過(guò)99.5％的收益。2.2.甲苯生產(chǎn)方法總結(jié)2.2.1主要原料及來(lái)源2.2.1.1粗正戊烷在甲苯合成工藝中，以長(zhǎng)興島煉化煉油裂解抽余C5餾分中的粗正戊烷為原料和氫氣以及甲醇為原料。在C5餾分加氫工段，將C5餾分中的烯烴加氫得到后續(xù)產(chǎn)物；在正戊烷芳構(gòu)化工段，正戊烷與甲醇進(jìn)行芳構(gòu)化反應(yīng)生成甲苯與二甲苯。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)興島煉化混合碳五組分進(jìn)行調(diào)研分析得到其組成與性質(zhì)。本項(xiàng)目粗正戊烷的消耗量為74325噸。表6長(zhǎng)興島煉化粗正戊烷組成組分含量（wt.%）C40.29正戊烷37.88異戊烷24.511-戊烯8.211，4-戊二烯3.86順-2-戊烯2.58反-2-戊烯5.232-甲基-1-丁烯14.532-甲基-2-丁烯2.912.2.1.2工業(yè)級(jí)甲醇開(kāi)車以及過(guò)程中補(bǔ)充的甲醇運(yùn)輸?shù)娇倧S甲醇儲(chǔ)罐區(qū)以備甲苯合成生產(chǎn)需要。年補(bǔ)充甲醇的量為105122.4噸。2.2.1.3氫氣在本廠C5加氫合成工段，碳五中的烯烴以及二烯烴與氫氣反應(yīng)生成所需的碳五烷烴以備后續(xù)的芳構(gòu)化反應(yīng)。氫氣可通過(guò)管道運(yùn)輸?shù)姆绞綄錃膺\(yùn)往廠區(qū)的儲(chǔ)罐區(qū)。本項(xiàng)目的氫氣用量為1824噸/年。表7純氫、高純氫和超純氫質(zhì)量指標(biāo)指標(biāo)名稱純氫高純氫超純氫氫氣（H2）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-2≥99.9999.99999.9999氧氣（O2）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-6≤510.2氬（Ar）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-6≤供需商定供需商定氮（N2）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-6≤6050.4一氧化碳（CO）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-6≤510.1二氧化碳（CO2）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-6≤510.1甲烷（CH4）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-5≤1010.2水分（H2O）純度（體積分?jǐn)?shù)）/10-5≤1030.5雜志總含量（體積分?jǐn)?shù)）/10-6≤-1012.2.2輔助原料及來(lái)源2.2.2.1催化劑（1）已預(yù)硫化處理的負(fù)載型Ni-Mo/Al2O3工業(yè)催化劑抽余碳五一段加氫反應(yīng)器使用的催化劑為已預(yù)硫化處理的負(fù)載型Ni-Mo/Al2O3工業(yè)催化劑，可從遼寧海泰科技發(fā)展有限公司進(jìn)行采購(gòu)，通過(guò)汽車運(yùn)輸方式運(yùn)往本廠。該催化劑壽命為1年。規(guī)格：堆積密度0.7g/mL，球形，粒徑3mm[10]仝云娜，張學(xué)軍，王欣，張舜光，段艷，侯凱湖[10]仝云娜，張學(xué)軍，王欣，張舜光，段艷，侯凱湖.工業(yè)Ni-Mo/Al2O3催化劑上異戊二烯選擇性加氫宏觀動(dòng)力學(xué)[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào).2011(03).（2）LNEH-1鎳基催化劑抽余碳五二段加氫反應(yīng)器使用的催化劑為L(zhǎng)NEH-1鎳基催化劑，可從錦州市催化劑有限公司進(jìn)行采購(gòu)，通過(guò)汽車運(yùn)輸方式運(yùn)往本廠。該催化劑壽命為1年。規(guī)格：堆積密度0.7g/mL，球形，粒徑3mm。（3）ZSM-5分子篩催化C5芳構(gòu)化反應(yīng)器使用的催化劑為ZSM-5分子篩催化劑，可從中觸媒新材料股份有限公司進(jìn)行采購(gòu)，通過(guò)汽車運(yùn)輸方式運(yùn)往本廠。該催化劑壽命約為4個(gè)月。規(guī)格：堆積密度0.67g/mL，圓柱條狀，粒徑3mm。2.2.2.2燃料來(lái)源所需燃料來(lái)自母廠長(zhǎng)興島煉化，通過(guò)燃料對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱。2.2.2.3主要原料、輔助材料表表8主要原料、輔助材料、燃料來(lái)源表項(xiàng)目名稱規(guī)格數(shù)量（噸/年）來(lái)源運(yùn)輸方式備注原料正戊烷37.88%（wt）74325總廠乙烯裝置管道粗正戊烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37.88%，碳五餾分中的烯烴加氫后會(huì)增加正戊烷含量與甲醇進(jìn)行芳構(gòu)化反應(yīng)工業(yè)級(jí)甲醇99.9%（wt）105122.4濟(jì)南創(chuàng)世化工有限公司罐運(yùn)車運(yùn)輸氫氣99.9（wt）1824總廠提供管道-輔助材料已預(yù)硫化處理的負(fù)載型Ni-Mo/Al2O3工業(yè)催化劑堆積密度0.7g/mL，球形，粒徑3mm40.52遼寧海泰科技發(fā)展有限公司汽運(yùn)-ZSM-5分子篩堆積密度0.7g/mL，球形，粒徑3mm64.96中觸媒新材料股份有限公司汽運(yùn)-LNEH-1鎳基催化劑堆積密度0.67g/mL，圓柱條狀，粒徑3mm57.89錦州市催化劑有限公司汽運(yùn)2.3甲苯的工藝流程我們采用正戊烷和甲醇芳構(gòu)化耦合法制取甲苯，工藝簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)化率高，選擇性好，原子利用率高，較之其他制造工藝具有對(duì)環(huán)境友好，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。加快中間產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，提高C5資源利用率，增加C5資源的附加值。整個(gè)工藝流程分抽余碳五加氫工段，芳構(gòu)化反應(yīng)工段、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)工段、芳烴分離工段四個(gè)工段。2.3.1加氫工段抽余碳五原料經(jīng)泵加壓與總廠PSA裝置氫氣經(jīng)混合器混合，在催化劑Ni-Mo/Al2O3存在下，進(jìn)行加氫過(guò)程中，它首先進(jìn)入RSTOIC第一步氫化反應(yīng)器，然后將二烯烴添加到C5單烯烴中。加熱后，它通過(guò)RPLUG兩級(jí)加氫反應(yīng)器生產(chǎn)C5烷烴。反應(yīng)器采用平推流，得到的烷烴經(jīng)過(guò)循環(huán)提高反應(yīng)效率。得到的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)閃蒸罐FLASH1分離出氫氣后，再次經(jīng)過(guò)一段加氫反應(yīng)器循環(huán)提高產(chǎn)品量。得到產(chǎn)物再經(jīng)過(guò)閃蒸罐FLASH2之后，并進(jìn)入分離精制工段，通過(guò)嚴(yán)格精餾塔RADFAC制得正戊烷，異戊烷。塔頂?shù)玫疆愇焱?，塔釜得到正戊烷?jīng)冷凝后進(jìn)入芳構(gòu)化反應(yīng)工段。2.3.2芳構(gòu)化反應(yīng)工段碳五從抽余碳五加氫裝置和罐區(qū)進(jìn)入C5動(dòng)力罐，由C5動(dòng)力泵泵送，經(jīng)換熱器換熱后進(jìn)入加熱爐，加熱后進(jìn)入反應(yīng)器。；甲醇從罐區(qū)進(jìn)入甲醇原料罐，由甲醇原料泵泵送，與C5原料混合，然后進(jìn)入熱交換器進(jìn)行熱交換，并進(jìn)入爐子反應(yīng)加熱裝置進(jìn)行加熱。固定床絕熱反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。2.3.3吸收穩(wěn)定工段反應(yīng)器出來(lái)的物料到E-101AB換熱器換熱，出來(lái)的物流進(jìn)入A-101空冷器冷卻到60℃，經(jīng)過(guò)水冷器冷卻到40℃，再經(jīng)過(guò)三相分離罐，一部分為水相排放到含油污水總管里去；剩下的液相通過(guò)P-103AB吸收塔進(jìn)料泵抽出后進(jìn)入E-106水冷器進(jìn)行冷卻到38℃，進(jìn)入T-101吸收塔；沒(méi)有冷凝下來(lái)的氣相進(jìn)入C-101壓縮機(jī)入口分液罐進(jìn)行分液，兩段通過(guò)泵抽出進(jìn)入V-107三相分離罐，一段經(jīng)過(guò)空冷水冷進(jìn)入到V-107壓縮機(jī)出口油氣分離罐進(jìn)行氣液液三相分離，其中沒(méi)有融在里面的不凝氣送到吸收塔塔釜進(jìn)行吸收，水相排放到含油污水總管里去，液相富吸收油通過(guò)泵抽出進(jìn)入T-102解析塔。吸收塔塔頂出來(lái)的干氣進(jìn)入E-109干氣換熱器換熱到20℃左右，在進(jìn)入到E-110干氣冷卻器冷卻，然后分離的干氣進(jìn)入干氣分離罐v-108與液相分離，與40℃1中吸收塔頂部的干氣交流；，最后進(jìn)入總廠PSA單元；將分離的液相輸送至穩(wěn)定T-103。吸收塔釜出來(lái)的液體通過(guò)吸收塔底泵抽出至MI-203與氣體進(jìn)行混合冷卻。解析塔塔頂出來(lái)的物料到MI-202進(jìn)行混合，來(lái)自塔底的物料進(jìn)入換熱器進(jìn)行換熱，然后進(jìn)入穩(wěn)定塔。來(lái)自塔頂?shù)臍庀嘤每諝夂屠渌鋮s，然后進(jìn)入穩(wěn)定塔的回流罐進(jìn)行氣液分離，冷凝水作為回流被泵送到塔頂，冷后，另一部分則送至儲(chǔ)罐進(jìn)行勘探。熱交換后，塔中的芳烴分離。2.3.4芳烴分離工段物料從塔釜通過(guò)泵抽出進(jìn)入T-105甲苯塔，塔頂出來(lái)的即為產(chǎn)物甲苯，剩余的副產(chǎn)物從塔釜產(chǎn)出，由此分離完成。2.3.5工藝流程圖1全廠工藝圖3物料衡算3.1抽余碳五加氫預(yù)處理工段圖2抽余碳五加氫預(yù)處理工段流程圖表9抽余碳五加氫預(yù)處理工段總物料衡算表項(xiàng)目單位進(jìn)口物料出口物料0101010201150121012301310135相態(tài)汽相液相汽相汽相液相液相液相溫度C40.0040.0040.0040.0040.0062.8672.69壓力kPa3100.00251.33901.33251.33251.33251.33311.33體積流量cum/hr96.4730.583.4240.209.625.9516.77質(zhì)量流量kg/hr228.2118750.0015.46187.235776.133450.809549.20N-C4H10kg/hr0.0054.380.113.7550.520.000.001-C5H10kg/hr0.001539.530.000.000.000.000.00C-C5H10kg/hr0.00483.800.000.000.000.000.00T-C5H10kg/hr0.00980.720.000.000.000.000.002-M-1-Bkg/hr0.002724.650.000.000.000.000.002-M-2-Bkg/hr0.00543.800.000.000.000.000.00I-C5H12kg/hr0.004596.086.53180.425719.581032.941019.06N-C5H12kg/hr0.007103.216.790.145.912417.868530.141,4-C5H8kg/hr0.00723.820.000.000.000.000.00H2kg/hr228.210.002.022.920.120.000.00C1kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00H2Okg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C2H4kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C2H6kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C3H6kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C3H8kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C4H8kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00I-C4H10kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C6H6kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C6H12kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C6H14kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C7H8kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C7H16kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C8H10kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C8H18kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00COkg/hr0.000.000.000.000.000.000.00CO2kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00CH3OHkg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C9H12kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00C10H14kg/hr0.000.000.000.000.000.000.00TOTALkg/hr18978.2118978.813.2甲醇-戊烷芳構(gòu)化工段圖3甲醇-戊烷芳構(gòu)化工段工藝流程圖表10甲醇-戊烷芳構(gòu)化工段物料衡算表項(xiàng)目單位進(jìn)口物料出口物料013502040303相態(tài)液相液相溫度C72.6925.0038.28壓力kPa311.33601.33301.33體積流量cum/hr16.7716.595272.60質(zhì)量流量kg/hr9549.2013160.0022709.47N-C4H10kg/hr0.000.000.001-C5H10kg/hr0.000.000.64C-C5H10kg/hr0.000.000.00T-C5H10kg/hr0.000.000.002-M-1-Bkg/hr0.000.000.002-M-2-Bkg/hr0.000.000.00I-C5H12kg/hr1019.060.000.00N-C5H12kg/hr8530.140.00156.891,4-C5H8kg/hr0.000.000.00H2kg/hr0.000.00805.10C1kg/hr0.000.00472.20H2Okg/hr0.0019.747369.71C2H4kg/hr0.000.000.00C2H6kg/hr0.000.001272.80C3H6kg/hr0.000.000.00C3H8kg/hr0.000.00338.43C4H8kg/hr0.000.000.00I-C4H10kg/hr0.000.00446.08C6H6kg/hr0.000.00552.72C6H12kg/hr0.000.000.00C6H14kg/hr0.000.000.00C7H8kg/hr0.000.003806.84C7H16kg/hr0.000.000.00C8H10kg/hr0.000.006758.42C8H18kg/hr0.000.000.00COkg/hr0.000.0019.68CO2kg/hr0.000.0030.92CH3OHkg/hr0.0013140.260.00C9H12kg/hr0.000.00565.29C10H14kg/hr0.000.00113.75totalkg/hr22709.2022709.473.3吸收解析穩(wěn)定系統(tǒng)工段圖4吸收解析穩(wěn)定系統(tǒng)工段工藝流程圖表11吸收解析穩(wěn)定系統(tǒng)工段全物料衡算表項(xiàng)目單位進(jìn)口物料出口物料0303S4032003300332034203460350相態(tài)液相液相汽相液相液相液相液相溫度C38.2840.0040.0040.0012.0073.6473.64238.98壓力kPa301.33301.332821.332801.332801.33901.33901.331001.33體積流量cum/hr5272.607.220.15450.210.020.091.8217.80質(zhì)量流量kg/hr22709.477075.16151.592991.3423.1090.371168.0011209.94N-C4H10kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.001-C5H10kg/hr0.640.000.000.060.000.000.580.00C-C5H10kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00T-C5H10kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00H2Okg/hr7369.717075.14151.584.0123.1090.3725.500.00C2H4kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00C2H6kg/hr1272.800.000.001269.980.000.002.820.00C3H6kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00C3H8kg/hr338.430.000.00278.220.000.0060.210.00C4H8kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00I-C4H10kg/hr446.080.000.0060.920.000.00385.160.00C6H6kg/hr552.720.010.0013.610.000.00538.140.97C6H12kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00C6H14kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00C7H8kg/hr3806.840.000.0018.560.000.008.183780.11C7H16kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00C8H10kg/hr6758.420.000.004.540.000.003.936749.96C8H18kg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00COkg/hr19.680.000.0019.680.000.000.000.00CO2kg/hr30.920.000.0030.880.000.000.040.00CH3OHkg/hr0.000.000.000.000.000.000.000.00C9H12kg/hr565.290.000.000.030.000.000.10565.17C10H14kg/hr113.750.000.000.000.000.000.01113.74TOTALkg/hr22709.4722709.493.4產(chǎn)品分離工段圖5產(chǎn)品分離工段工藝流程圖表12產(chǎn)品分離工段物料衡算表項(xiàng)目單位進(jìn)口物料出口物料350408420421相態(tài)液相液相液相液相溫度C238.9840.0040.00200.70壓力kPa1001.33131.33131.33191.33體積流量cum/hr17.804.458.160.71質(zhì)量流量kg/hr11209.943783.856916.15509.93N-C4H10kg/hr0.000.000.000.001-C5H10kg/hr0.000.000.000.00C-C5H10kg/hr0.000.000.000.00T-C5H10kg/hr0.000.000.000.002-M-1-Bkg/hr0.000.000.000.002-M-2-Bkg/hr0.000.000.000.00I-C5H12kg/hr0.000.000.000.00N-C5H12kg/hr0.000.000.000.001,4-C5H8kg/hr0.000.000.000.00H2kg/hr0.000.000.000.00C1kg/hr0.000.000.000.00H2Okg/hr0.000.000.000.00C2H4kg/hr0.000.000.000.00C2H6kg/hr0.000.000.000.00C3H6kg/hr0.000.000.000.00C3H8kg/hr0.000.000.000.00C4H8kg/hr0.000.000.000.00I-C4H10kg/hr0.000.000.000.00C6H6kg/hr0.970.970.000.00C6H12kg/hr0.000.000.000.00C6H14kg/hr0.000.000.000.00C7H8kg/hr3780.113780.070.040.00C7H16kg/hr0.000.000.000.00C8H10kg/hr6749.962.826745.022.12C8H18kg/hr0.000.000.000.00COkg/hr0.000.000.000.00CO2kg/hr0.000.000.000.00CH3OHkg/hr0.000.000.000.00C9H12kg/hr565.170.00170.98394.19C10H14kg/hr113.740.000.11113.63TOTALkg/hr11209.9411209.943.5總流程物料衡算圖6全流程工藝圖表13全流程物料衡算表項(xiàng)目單位進(jìn)口物料出口物料010101020204011501210131S4032003300332034203460408042004210123相態(tài)汽相液相液相汽相汽相液相液相液相汽相液相液相液相液相液相液相液相溫度C404025404062.855006354040401273.6414598273.641459824040200.696839140壓力kPa3100251.325601.325901.325251.325251.325301.3252821.3252801.3252801.325901.325901.325131.325131.325191.325251.325體積流量cum/hr96.4748399230.5834938716.592925083.42053411740.195871635.9541671537.224222850.154783194450.20514430.0229571110.0925949031.8226771054.4473591228.1581112450.7122819689.62214382790679質(zhì)量流量kg/hr228.2101754187501316015.45549897187.22515263450.7982067075.158685151.58676942991.33726723.1041364990.365687541168.0021283783.8504586916.152702509.93345455776.128701N-C4H10kg/hr054.3804380400.1143504853.747989121.25E-0700000000050.518098311-C5H10kg/hr01539.52895300006.79E-093.46E-100.0584543342.22E-1200.5821433688.56E-10000C-C5H10kg/hr0483.798379800000000000000T-C5H10kg/hr0980.7230723000000000000002-M-1-Bkg/hr02724.647465000000000000002-M-2-Bkg/hr0543.804380400000000000000I-C5H12kg/hr04596.08460806.528811457180.41536671032.9353470000000005719.581514N-C5H12kg/hr07103.21032106.7936115690.1411655712417.8628593.51E-071.63E-0813.698829178.66E-110143.19235046.22E-07005.9110833561,4-C5H8kg/hr0723.822382200000000000000H2kg/hr228.2101754002.0187254622.92063122700.0004974550.000101229805.07636525.87E-0600.0232589420000.118004834C1kg/hr0000000.0015937030.000313406472.0824681.85E-0500.1191680570000H2Okg/hr0019.740007075.142926151.58492194.011220323.1040379790.3656875425.504453441.82E-08000C2H4kg/hr0000000000000000C2H6kg/hr0000000.0046203050.0009803131269.9815154.66E-0502.8151660340000C3H6kg/hr0000000000000000C3H8kg/hr0000000.0001634674.23E-05278.21588638.52E-07060.211657680000C4H8kg/hr0000000000000000I-C4H10kg/hr0000009.16E-061.42E-0660.916826284.28E-090385.16363683.43E-11000C6H6kg/hr0000000.0072904840.00017064413.610050395.69E-060538.13740360.968057645000C6H12kg/hr0000000000000000C6H14kg/hr0000000000000000C7H8kg/hr0000000.000467438.79E-0618.562645697.93E-0808.1768813073780.0666070.0406214761.98E-080C7H16kg/hr0000000000000000C8H10kg/hr0000001.11E-051.94E-074.5445559553.68E-1003.9322787562.8157926426745.0204092.1190490810C8H18kg/hr0000000000000000COkg/hr0000006.36E-061.26E-0619.675938186.19E-0800.0016994270000CO2kg/hr0000000.0010992830.00022795530.875308072.09E-0500.040764250000CH3OHkg/hr0013140.260000000000000C9H12kg/hr0000003.91E-086.67E-100.0267163822.16E-1300.095003698.37E-10170.9791249394.18803530C10H14kg/hr0000006.04E-111.01E-120.0004881824.38E-1700.006261755.10E-180.112546498113.62637010TOTALkg/hr35791.6890332139.09885

4能量衡算4.1原料加氫預(yù)處理工段4.1.1P0101表14物流焓變計(jì)算表INOUTUnits01020103PhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC4043Pressurebar331EnthalpyFlowGcal/hr-7.690-7.654MoleFlowskmol/hr263.149263.149MassFlowskg/hr1875018750VolumeFlowcum/hr509.725512.1864.1.2E0101表15物流焓變計(jì)算表INOUTUnits01040105PhaseVaporPhaseVaporPhaseTemperatureC23150Pressurebar3131EnthalpyFlowGcal/hr-2017729.306-564689.649MoleFlowskmol/hr3863.5673863.567MassFlowskg/hr2600826008VolumeFlowcum/hr50013.11873987.4154.1.3E0102表16物流焓變計(jì)算表INOUTUnits01090110PhaseVaporPhaseVaporPhaseTemperatureC-223.49240Pressurebar30.731EnthalpyFlowGcal/hr-1759497.539104866.761MoleFlowskmol/hr3487.2123487.212MassFlowskg/hr7029.8007029.800VolumeFlowcum/hr4244.73149530.2834.1.4R0101表17物流焓變計(jì)算表INOUTUnits01050106PhaseVaporPhaseVaporPhaseTemperatureC150187Pressurebar3131EnthalpyFlowGcal/hr-564689.649-564689.649MoleFlowskmol/hr3863.5673863.567MassFlowskg/hr26008.010587945826008.11745586VolumeFlowcum/hr73987.415478107279582.3093862474.1.5R0102表18物流焓變計(jì)算表INOUTUnits01050106PhaseVaporPhaseVaporPhaseTemperatureC284.59319.77Pressurebar23.5EnthalpyFlowGcal/hr-2.568-2.463MoleFlowskmol/hr120.823120.823MassFlowskg/hr5376.575376.574.1.6E0103表19物流焓變計(jì)算表INOUTUnits02160108PhaseLiquidPhaseTemperatureC45.00030.000Pressurebar3.53.5MolarVaporFraction0.4560EnthalpyFlowGcal/hr-3.701-4.027MoleFlowskmol/hr120.832120.832MassFlowskg/hr5376.5695376.569VolumeFlowcum/hr392.0038.0354.1.7V0101表20物流焓變計(jì)算表INOUTUnitsSX01SX03PhaseTemperatureC67.91845Pressurebar3.53.5MolarVaporFraction0.6880.456EnthalpyFlowGcal/hr-3.435-3.701MoleFlowskmol/hr120.832120.832MassFlowskg/hr5376.575376.569VolumeFlowcum/hr639.535392.0034.1.8V0102表21物流焓變計(jì)算表INOUTUnits010801090110PhaseLiquidPhaseVaporPhaseLiquidPhaseTemperatureC3032.432.4Pressurebar3.533EnthalpyFlowGcal/hr-4.027-0.311-3.495MoleFlowskmol/hr120.83242.89977.933MassFlowskg/hr5376.5692332.7613043.807VolumeFlowcum/hr8.035340.0334.2334.1.9V0102表22物流焓變計(jì)算表INOUTUnits01100112C9PhaseLiquidPhaseLiquidPhaseVaporPhaseTemperatureC32.400107.05057.281Pressurebar31.21EnthalpyFlowGcal/hr-3.495-0.040-2.826MoleFlowskmol/hr77.9331.25976.674MassFlowskg/hr3043.807134.3372909.470VolumeFlowcum/hr4.2330.2102075.0794.1.10T0101表23物流焓變計(jì)算表INOUTUnits0109SX010113PhaseVaporPhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC92.5493.36477.817Pressurebar1.71.51.7EnthalpyFlowGcal/hr-2.788-0.201-3.207MoleFlowskmol/hr76.67419.05557.619MassFlowskg/hr2909.4701061.1411848.329VolumeFlowcum/hr1344.8931.7182.5444.1.11T0102表24物流焓變計(jì)算表INOUTUnits01150116MolarVaporFractionLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC44.12744.216Pressurebar0.451.2EnthalpyFlowGcal/hr-0.173-0.173MoleFlowskmol/hr3.0703.070MassFlowskg/hr99.70999.709VolumeFlowcum/hr0.1300.1304.2甲醇-戊烷耦合芳構(gòu)化工段4.2.1E0201表25物流焓變計(jì)算表INOUTUnits020102020204PhaseVaporPhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC32.4-38.14444.127Pressurebar30.250.45EnthalpyFlowGcal/hr-0.311-0.441-0.173MoleFlowskmol/hr42.89939.8293.070MassFlowskg/hr2332.7612233.05299.709VolumeFlowcum/hr340.0333.3740.1304.2.2V0201表26物流焓變計(jì)算表INOUTUnits02020203PhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC77.81777.851Pressurebar1.72EnthalpyFlowGcal/hr-3.207-3.207MoleFlowskmol/hr57.61957.619MassFlowskg/hr1848.3291848.329VolumeFlowcum/hr2.5442.5454.2.3V0202表27物流焓變計(jì)算表INOUTUnits01110201PhaseVaporPhaseVaporPhaseTemperatureC57.28192.549Pressurebar11.7EnthalpyFlowGcal/hr-2.826-2.788MoleFlowskmol/hr76.67476.674MassFlowskg/hr2909.4702909.470VolumeFlowcum/hr2075.0791344.8934.2.4P0201表28物流焓變計(jì)算表INOUTUnits02040205PhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC3.3643.465Pressurebar1.52EnthalpyFlowGcal/hr-0.201-0.201MoleFlowskmol/hr19.05519.055MassFlowskg/hr1061.1411061.141VolumeFlowcum/hr1.7181.7184.2.5P0202表29物流焓變計(jì)算表INOUTUnits0205010702160206PhaseLiquidPhaseVaporPhaseTemperatureC-12.7827867.91830.012Pressurebar23.53.52MolarVaporFraction00.8960.6881EnthalpyFlowGcal/hr-0.522-3.209-3.435-0.296MoleFlowskmol/hr37.778120.832120.83237.778MassFlowskg/hr1380.0045376.5695376.571380.004VolumeFlowcum/hr2.085860.425639.535463.6644.2.6B0201表30物流焓變計(jì)算表INOUTUnits02110213PhaseVaporPhaseTemperatureC261.85048.600Pressurebar7012.5MolarVaporFraction10.517EnthalpyFlowGcal/hr-3.279-6.034MoleFlowskmol/hr521.747521.735MassFlowskg/hr16244.16416244.2VolumeFlowcum/hr283.389531.1124.2.7E0202表31物流焓變計(jì)算表INOUTUnits02130214PhaseLiquidPhaseVaporPhaseTemperatureC40.186109.392Pressurebar1212EnthalpyFlowGcal/hr-6.664-3.909MoleFlowskmol/hr502.677502.677MassFlowskg/hr14864.16014864.2VolumeFlowcum/hr25.4241241.74.2.8P0201表32物流焓變計(jì)算表INOUTUnits02080209PhaseVaporPhaseVaporPhaseTemperatureC30.012251.850Pressurebar270EnthalpyFlowGcal/hr-0.296-0.169MoleFlowskmol/hr37.77837.778MassFlowskg/hr1380.0041380.004VolumeFlowcum/hr463.66419.2684.2.9E0301表33物流焓變計(jì)算表INOUTUnits02140215PhaseVaporPhaseVaporPhaseTemperatureC109.392251.85Pressurebar121EnthalpyFlowGcal/hr-3.909-2.967MoleFlowskmol/hr502.677502.677MassFlowskg/hr14864.214864.2VolumeFlowcum/hr1241.7267.4054.2.10R0201表34物流焓變計(jì)算表INOUTUnits02100211PhaseVaporPhaseVaporPhaseTemperatureC251.810261.850Pressurebar7070EnthalpyFlowGcal/hr-3.135-3.279MoleFlowskmol/hr540.454521.747MassFlowskg/hr16244.16416244.164VolumeFlowcum/hr286.703283.3894.3吸收解吸穩(wěn)定系統(tǒng)工段4.3.1V0301表35物流焓變計(jì)算表INOUTUnits030103020303PhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC48.600139.80640.186Pressurebar12.512.212MolarVaporFraction0.51700EnthalpyFlowGcal/hr-6.034-0.580-6.664MoleFlowskmol/hr521.73519.058502.677MassFlowskg/hr16244.21380.00414864.160VolumeFlowcum/hr531.1122.53925.4244.3.2C0301表36物流焓變計(jì)算表INOUTUnits0302E7RB01PhaseLiquidPhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC139.80643.59768.830Pressurebar12.211.2EnthalpyFlowGcal/hr-0.580-0.653-0.018MoleFlowskmol/hr19.05818.7400.318MassFlowskg/hr1380.0041369.76810.236VolumeFlowcum/hr2.5392.0510.0144.4產(chǎn)品分離工段4.4.1T0401表37物流焓變計(jì)算表INOUTUnits03070308PhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC-25.85-25Pressurebar11EnthalpyFlowGcal/hr-3.305-3.862MoleFlowskmol/hr100.402100.402MassFlowskg/hr7438.237438.23VolumeFlowcum/hr10.7529.8634.4.2P0401表38物流焓變計(jì)算表INOUTUnits0410040504120411PhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC2015-12.60-14.98Pressurebar1.2111EnthalpyFlowGcal/hr-0.948-3.827-3.831-0.944MoleFlowskmol/hr13.877100.402100.11514.164MassFlowskg/hr2507438.237405.75282.483VolumeFlowcum/hr0.2509.9709.9450.2834.4.3T0402表39物流焓變計(jì)算表INOUTUnits0407040404080405PhaseLiquidPhaseLiquidPhaseTemperatureC68.13-2568.12-15Pressurebar1111EnthalpyFlowGcal/hr-2.56-3.86-2.60-3.83MoleFlowskmol/hr60.61100.4060.61100.40MassFlowskg/hr5205.687438.235205.687438.23VolumeFlowcum/hr222.189.8683.519.964.4.4E0408表40物流焓變計(jì)算表INOUTUnits04080409PhaseLiquidPhaseVaporPhaseTemperatureC68.123-20Pressurebar11EnthalpyFlowGcal/hr-2.601-2.865MoleFlowskmol/hr60.61860.618MassFlowskg/hr5205.685205.68VolumeFlowcum/hr83.5137.3415主要設(shè)備計(jì)算及選型5.1反應(yīng)器選型5.1.1反應(yīng)器類型在這個(gè)設(shè)計(jì)中，氫化和氧化是放熱反應(yīng)。本項(xiàng)目的主要反應(yīng)為氣相催化反應(yīng)和固相催化反應(yīng)。常用的反應(yīng)器有固定式、流體式和移動(dòng)式。5.1.1.1固定床反應(yīng)器該反應(yīng)器主要用于氣固反應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作穩(wěn)定，易于控制，易于連續(xù)實(shí)施。床的類型是多種多樣的并且可以容易地?cái)U(kuò)展，并且可以根據(jù)流體的流動(dòng)特性來(lái)設(shè)計(jì)和計(jì)劃床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部部件的布置。它是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中使用的更快，更通用的反應(yīng)器。它可以設(shè)計(jì)成具有更大的熱傳遞面積，可以具有更高的氣體流速，并且可以具有更高的熱傳遞和質(zhì)量傳遞系數(shù)。加熱方法更靈活并且可以具有更高的反應(yīng)溫度。有三種基本格式。（1）軸向絕熱式。流體在軸向上從上到下流過(guò)床，并且床與外部之間沒(méi)有熱交換（2）徑向絕熱式。流體沿徑向穿過(guò)床，可以采用離心流或向心流，并且床與外部之間沒(méi)有熱交換。與軸向絕熱反應(yīng)器相比，徑向絕熱反應(yīng)器具有較短的流體流動(dòng)距離，較大的流道橫截面積和較小的流體壓降，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。軸向絕熱固定床反應(yīng)器和徑向絕熱固定床反應(yīng)器均為絕熱反應(yīng)器，適用于反應(yīng)熱效應(yīng)不大或反應(yīng)系統(tǒng)在絕熱條件下由于反應(yīng)熱的影響而能承受溫度變化的情況。（3）列管式固定床反應(yīng)器。通過(guò)并聯(lián)配置多個(gè)反應(yīng)管，適用于熱效應(yīng)較大的反應(yīng)[11]曹勁松.張軍民.許磊.劉中民.甲苯甲醇烷基化制對(duì)二甲苯反應(yīng)器的選擇[J].石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì),2010.[11]曹勁松.張軍民.許磊.劉中民.甲苯甲醇烷基化制對(duì)二甲苯反應(yīng)器的選擇[J].石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì),2010.5.1.1.2流化床反應(yīng)器流化反應(yīng)器具有以下特征：流化床中的細(xì)顆?；虼诸w粒不是靜止的，而是在高速流體，懸浮固體，劇烈運(yùn)動(dòng)，固體運(yùn)動(dòng)形成的作用下，流化是漂浮在其中的液體沸騰。許多氣泡，也稱為沸騰的牛奶，因?yàn)榇仓械奈镔|(zhì)是緊密的并且會(huì)發(fā)生液固反應(yīng)。5.1.1.3移動(dòng)床反應(yīng)器移動(dòng)床類似于固定床，但固體顆粒會(huì)不斷從頂部添加并從底部中移除。催化劑移動(dòng)緩慢，沒(méi)有達(dá)到流態(tài)化狀態(tài)，就像UOP和正在進(jìn)行的IFP改造過(guò)程中的反應(yīng)器一樣。如下圖7所示圖7移動(dòng)床吸附器5.1.1.4各類反應(yīng)器區(qū)別固定床能處理高灰分煤和高灰分熔點(diǎn)煤，投資少，環(huán)保性差。。固定床和移動(dòng)床最適合于氣體、液體和氣體反應(yīng)。作為催化劑，床體本身具有塔混合少、固體阻力低、分離簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且分離設(shè)備的設(shè)計(jì)要求也非常嚴(yán)格，如氣速、負(fù)載能力、旋流器的組合等，請(qǐng)注意，氣體分配器不應(yīng)堵塞在流化液體中。5.1.2反應(yīng)器類型確定5.1.2.1反應(yīng)催化劑粒徑大小的確定該催化劑是優(yōu)化芳構(gòu)化工藝的關(guān)鍵，根據(jù)大連齊旺達(dá)化工有限公司的NF工藝，選擇了DLP-3改性分子篩催化劑ZSM-5。BTX可以通過(guò)用正戊烷裂解和重整來(lái)制備，并且可以與從甲醇改性為芳烴的ZSM-5分子篩催化劑一起使用。催化正戊烷分解的分子篩遵循一個(gè)鏈?zhǔn)?，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的終點(diǎn)是碳正離子的去質(zhì)子化，留下了以烯烴形式存在的酸性位點(diǎn)[12]侯旭[12]侯旭.邱園.李在政.李富強(qiáng).張香文.劉國(guó)柱.正戊烷催化裂解機(jī)理研究[R].中國(guó)航天第三專業(yè)信息網(wǎng)第三十七屆技術(shù)交流會(huì)暨第一屆空天動(dòng)力聯(lián)合會(huì)議根據(jù)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，粒徑在3mm左右，堆積密度為120～130㎡?g-1。5.1.2.2反應(yīng)溫度的選擇轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間的增加而增加。在350和400°C下觀察到恒定的催化活性，而在450、500和550°C（15小時(shí)內(nèi)）轉(zhuǎn)化率呈線性下降。采用不同的空間時(shí)間，觀察到隨著溫度的升高和時(shí)間的縮短，失活速度更快。5.1.2.3反應(yīng)壓力的選擇根據(jù)動(dòng)力學(xué)以及Aspen模擬結(jié)果得出，本反應(yīng)壓力選擇為0.2Mpa。5.1.2.4反應(yīng)空速的選擇選擇催化劑體積時(shí)空速度2350h-1的空速。5.1.2.5反應(yīng)器選型甲醇-正戊烷耦合芳構(gòu)化反應(yīng)為氣固兩相反應(yīng)，為減少催化劑損耗以及生產(chǎn)效率的提高，固定床反應(yīng)器為較為合適。因?yàn)楸痉磻?yīng)為一個(gè)強(qiáng)吸熱的反應(yīng)，熱效應(yīng)較大，因此需要選擇換熱式的固定床反應(yīng)器，高溫加熱流體，并將溫度維持在合適的的范圍，因此選擇列管式反應(yīng)器。本工藝反應(yīng)器采用的是400℃的聯(lián)苯和聯(lián)苯醚低熔混合物型導(dǎo)熱油換熱，換熱介質(zhì)組成如下：表41換熱介質(zhì)組成介質(zhì)組成聯(lián)苯聯(lián)苯醚介質(zhì)含量26.5%wt73.5%wt5.1.3反應(yīng)物流參數(shù)表42反應(yīng)流股物流參數(shù)項(xiàng)目單位反應(yīng)器進(jìn)料反應(yīng)器出料相態(tài)VaporPhaseVaporPhase溫度C25.52598241450壓力bar1.20.5體積流量cum/hr16.6060226512014.37946摩爾流量kmol/hr411045433質(zhì)量流量kg/hr1316022709.47318N-C4H10kmol/hr001-C5H10kmol/hr00.00913386C-C5H10kmol/hr00T-C5H10kmol/hr002-M-1-Bkmol/hr002-M-2-Bkmol/hr00I-C5H12kmol/hr014.12413609N-C5H12kmol/hr001,4-C5H8kmol/hr00H2kmol/hr0408.0884045C1kmol/hr028.73157246H2Okmol/hr1.095736508358.5001102C2H4kmol/hr00C2H6kmol/hr026.02987493C3H6kmol/hr00C3H8kmol/hr00C4H8kmol/hr00I-C4H10kmol/hr00C6H6kmol/hr00.050743774C6H12kmol/hr00C6H14kmol/hr00C7H8kmol/hr051.16483121C7H16kmol/hr00C8H10kmol/hr063.65817179C8H18kmol/hr00COkmol/hr00CO2kmol/hr00CH3OHkmol/hr410.092827752.68845397C9H12kmol/hr005.1.4反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.4.1催化劑裝填的確定催化劑總體積VR（m3）計(jì)算公式如下：式中：V0——原料氣流量，m3/h；GHSV——催化劑體積時(shí)空速度，h-1取催化劑體積時(shí)空速度為2350h-1VR=V0GHSV=催化劑用量：催化劑裝填密度為QUOTEQUOTEkg/L因此催化劑裝填量為，取裝填密度為0.4kg/L：QUOTE5.1.4.2催化劑床層直徑的確定2bar的操作壓力，空床流速為3m/s，則床層直徑計(jì)算如下：QUOTE0.41圓整后取0.5m。5.1.4.3反應(yīng)器列管尺寸以及根數(shù)由于反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)吸熱反應(yīng)，為強(qiáng)化傳熱，為了消除床層孔隙率不均勻造成的速度差，反應(yīng)管的直徑應(yīng)至少為顆粒尺寸的8倍，選用的規(guī)格為32×3.5mm的無(wú)縫鋼管，使用材料為S30408。需要管數(shù)計(jì)算如下：n5.1.4.4催化劑填充高度和列管長(zhǎng)度為了消除內(nèi)擴(kuò)散的影響，催化劑的粒徑為20-30目，取0.75mm，列管直徑為25mm。列管的長(zhǎng)度如下式計(jì)算：L=其中，VR指催化劑床層堆積體積，D圓整后取4m。5.1.4.5反應(yīng)器殼體直徑與反應(yīng)器長(zhǎng)度設(shè)計(jì)每個(gè)反應(yīng)器有400根管子，每根管子呈等邊三角形，反應(yīng)器的管子布置與普通的焊接換熱器大不相同。管心距取1.25d：通過(guò)管束中心線的管數(shù)：QUOTE根管束中心線最外層管的中心至殼體內(nèi)壁的距離：取e=1.25d：QUOTE殼體內(nèi)徑：QUOTE圓整后取1m。反應(yīng)器長(zhǎng)度H因此反應(yīng)器的反應(yīng)段總長(zhǎng)度H5.1.4.6擋流板設(shè)計(jì)在這種管式反應(yīng)器中，我們使用一個(gè)弧形擋板。如果弧形板的高度為外殼內(nèi)徑的25%，則圓形剪切板的高度如下：QUOTE折流板間距為：QUOTE折流板數(shù)量：N5.1.4.7反應(yīng)器形式Aspen模擬該反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)吸熱反應(yīng)，參考文獻(xiàn)與相關(guān)專利，規(guī)定反應(yīng)溫度為450℃～550℃，此時(shí)催化劑的選擇性高，反應(yīng)也很快，為了進(jìn)一步了解反應(yīng)中實(shí)際的反應(yīng)情況，我們通過(guò)AspenPlus得到的溫度剖面圖：圖8反應(yīng)器溫度剖面圖5.1.4.8多段換熱式反應(yīng)器的設(shè)計(jì)最后得到的進(jìn)出料如下：表43進(jìn)出物料表MoleFlowunit進(jìn)料流量出料流量芳烴kmol/hr58.5397080.03148522024轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到要求，并且溫度在450℃到550℃之間。5.1.5換熱任務(wù)核算5.1.5.1概述換熱面積為：A5.1.5.2換熱系數(shù)估算（1）載熱體與壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)α表44換熱流體傳熱系數(shù)計(jì)算條件參數(shù)表ρ0dμλCp722.3684kg/m30.023m0.2789895cp0.08118W/m·K2937.26J/kg·K其中QUOTE當(dāng)量直徑簡(jiǎn)化即：μ計(jì)算結(jié)果如下：QUOTEW/(m2·K)（2）床-壁熱傳熱系數(shù)計(jì)算：QUOTE表45床壁傳熱系數(shù)計(jì)算條件參數(shù)表dtdpμλfG25mm0.75mm0.013777117cp0.0403812W/m·K15.9kg/(m2·s)計(jì)算結(jié)果如下：αQUOTE污垢熱阻：經(jīng)驗(yàn)值兩邊均為為0.00072(m2·K)/W總傳熱系數(shù)的計(jì)算：列管選用鋼材S30408，其導(dǎo)熱系數(shù)為：λ=48W/(m·K)。以內(nèi)管表示的總傳熱系數(shù)K為：K經(jīng)計(jì)算得K=164.88W/(m2·K)5.1.5.3換熱面積核算對(duì)數(shù)平均傳熱溫差：Δ換熱面積為：QUOTE面積裕量為：QUOTEQUOTE符合要求。5.1.6反應(yīng)器構(gòu)件計(jì)算5.1.6.1反應(yīng)器進(jìn)料接管計(jì)算氣體的體積流量為1438.32m3/h，反應(yīng)器的氣體流速取15m/s接管內(nèi)徑為：d材料為16Mn，即Φ219×12mm，接管在前端管箱筒體。5.1.6.2反應(yīng)器出料接管計(jì)算氣體的出口體積流量為2950.08m3/h，反應(yīng)器出口的流速取20m/s。接管內(nèi)徑為：d材料為16Mn，即Φ245×8mm，接管在后管箱筒體處。5.1.6.3導(dǎo)熱油進(jìn)出口接管的計(jì)算第一段換熱導(dǎo)熱油體積流量為10.1152m3/h，流速取0.5m/s接管內(nèi)徑為：QUOTE材料為16Mn，即Φ89×2.5mm。出口體積流量為8.90m3/h，流速取0.5m/sd材料為16Mn，即Φ89×5mm。第二段導(dǎo)熱油的入口體積流量為5.69m3/h，流速取0.5m/sd材料為16Mn，即Φ73×5mm。第二段導(dǎo)熱油的入口體積流量為5.0m3/h，流速取0.5m/sd材料為16Mn，，即Φ73×6mm。以上接管均在筒體處。5.1.6.4管板設(shè)計(jì)管板采用壓力開(kāi)放槽的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的好處是能夠在不增加管板毛坯厚度的情況下減輕管板邊緣的應(yīng)力集中，提升設(shè)備整體強(qiáng)度[13]余勝麟.劉姝.于志剛.典型列管式反映其設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].一重技術(shù).2016(03)[13]余勝麟.劉姝.于志剛.典型列管式反映其設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].一重技術(shù).2016(03)圖9管板連接結(jié)構(gòu)圖5.1.6.5殼體與管板的連接結(jié)構(gòu)殼體和管板之間的連接可以分為兩種方式。一個(gè)是密不可分的。熱交換器的管板是固定的，管板與殼體通過(guò)焊接連接。另一個(gè)是可移動(dòng)的。5.1.6.6管箱連接結(jié)構(gòu)箱體與板之間有許多連接件，連接器的密封要求取決于壓力，溫度，材料特性和耐腐蝕性，采用固定連接結(jié)構(gòu)。5.1.6.7反應(yīng)管連接結(jié)構(gòu)為了使密封性能高，采用電阻焊連接結(jié)構(gòu)。5.1.6.8管板法蘭及管板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)反應(yīng)堆的初始結(jié)構(gòu)，使用螺栓固定的管板和法蘭，螺栓數(shù)量為40，公稱直徑為20mm。5.1.6.9反應(yīng)器殼體參數(shù)計(jì)算因此管程設(shè)計(jì)壓力為2.2bar，設(shè)計(jì)溫度為320℃，材料為Q345R，殼程設(shè)計(jì)壓力為3.3bar，設(shè)計(jì)溫度為420℃。反應(yīng)器為內(nèi)壓器皿，其殼體的壁厚計(jì)算如下：在本工藝中，進(jìn)行雙面焊取，20%無(wú)損檢測(cè)，焊接系數(shù)取0.85。420℃下，Q345R許用應(yīng)力為99.4Mpa由此可以算出計(jì)算厚度為：δ取腐蝕余量為2mm，負(fù)偏差為0.3mm則該殼體的名義厚度C為：C=δ+圓整后取6mm，筒體的最小厚度不可小于8mm（只包括1mm腐蝕裕量），因此取殼體壁厚為9mm。5.1.6.10封頭、支座的計(jì)算反應(yīng)器封頭為標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，形狀系數(shù)K=1，為便于焊接，其壁厚和材質(zhì)與管體相同，選擇Q345R，厚度為9mm。選擇A型的耳式支座地腳螺栓：d=30mm，規(guī)格為M24。5.1.7反應(yīng)器壓降校核表46填料段壓降結(jié)果表壓降計(jì)算第一段第二段反應(yīng)器長(zhǎng)度L（m）1.62.4床層空隙率εB0.3630.363混合氣粘度μ（Pa·s）1.44275E-051.55E-05雷諾數(shù)ReM4744.264489.95摩擦系數(shù)f1.952.06混合氣密度（kg/m3)3.042.15催化劑粒徑（mm）0.750.75空床流速u0（m/s）33床層壓降（Pa）7227.3371387437.033254床層壓降（bar）0.145最終反應(yīng)器的壓降為0.145bar符合要求。5.1.8反應(yīng)器設(shè)計(jì)小結(jié)表47反應(yīng)器設(shè)計(jì)表反應(yīng)器R0101殼程管程設(shè)計(jì)壓力Ps0.33MPa設(shè)計(jì)壓力Ps0.22MPa設(shè)計(jì)溫度Ts420℃設(shè)計(jì)溫度Ts320℃殼程圓筒內(nèi)徑/外徑1000/1018mm管箱筒體材質(zhì)Q345R殼體材質(zhì)Q345R反應(yīng)管材質(zhì)S30408反應(yīng)器列管詳情反應(yīng)管管徑Φ32×3.5mm管心距40mm管長(zhǎng)4000mm管排列方式正三角形40管數(shù)目400折流板（單弓形，圓缺率為25%）間距500mm反應(yīng)器尺寸直徑1m長(zhǎng)度7.55m計(jì)算結(jié)果前端管箱筒體名義厚度δn=9mm后端管箱筒體名義厚度δn=9mm殼程圓筒名義厚度δn=9mm前端管箱封頭名義厚度δn=9mm后端管箱封頭名義厚度δn=9mm管板厚度δn=50mm校核結(jié)果校核合格5.1.9反應(yīng)器裝配圖圖10固定床反應(yīng)器表48反應(yīng)器一覽表設(shè)備名稱類型數(shù)量?jī)?nèi)徑/mm設(shè)計(jì)溫度/℃設(shè)計(jì)壓力/Mpa材料壁厚/mm加氫反應(yīng)器固定床反應(yīng)器130001402.270Cr18Ni10Ti10芳構(gòu)化反應(yīng)器固定床反應(yīng)器124003702.20Cr18Ni10Ti105.2塔設(shè)備選型5.2.1精餾塔的選型原則塔的選擇必須考慮諸多條件，選擇效率高的填料塔。在壓力蒸餾的情況下，除非存在特殊情況