處理量為4萬噸年的粗苯精制工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　設(shè)計(jì)說明</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是針對處理量為4萬噸/年的粗苯精制工藝，采用的是溶劑萃取低溫加氫工藝，萃取劑是N-甲酰嗎啉。在本設(shè)計(jì)中精餾工段主要有四個塔，即預(yù)精餾塔，萃取精餾塔，純苯塔和二甲苯塔，在本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算中主要是對純苯塔做了詳細(xì)計(jì)算，分別對其進(jìn)行了物料衡算，熱量衡算，純苯塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，以及塔附件的計(jì)算。并對其進(jìn)行了流體力學(xué)性能的驗(yàn)算，以及

2、塔板負(fù)荷性能圖的繪制。其中計(jì)算出純苯塔主要參數(shù)為：塔徑1.4m，塔高19m，實(shí)際塔板數(shù)32塊，板間距0.4m。其中精餾段塔板數(shù)為11塊，提餾段塔板數(shù)為21塊等等，經(jīng)過精制后使甲苯含量小于0.3%，苯含量大于99.7%，二甲苯含量小于4.0%。最后又繪制了工藝流程圖，物料衡算圖，以及純苯塔的主體設(shè)備圖。其中純苯塔塔頂溫度為80℃，塔釜溫度為120℃。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有純苯、甲苯、二甲苯、非芳烴、重

3、苯，其中最主要的產(chǎn)品是純苯、甲苯和二甲苯。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】粗苯，加氫，精制，苯</p><p>　　Design descriptions</p><p>　　This design is for productivity for 40000 tons/year of coarse benzene refining process, USES is

4、the solvent extraction low temperature hydrogenation process, extracting agent is N-formex Lin. In this design distillation section there are four main tower, namely the column, extraction column, pure benzene tower and

5、xylene tower, in the design of the design and calculation is mainly to the pure benzene tower made detailed calculation, respectively, on the material balance calculations, heat balanc</p><p>　　The design of

6、 the products have pure benzene, toluene, xylene, the aromatics, heavy benzene, one of the main product is pure benzene, toluene and xylene.</p><p>　　Key words ：coarse，benzene，hydrotreating，benzene</p>

7、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明I</b></p><p>　　Design descriptionsII</p><p>　　主要符號說明iii</p><p><b>　　引 言1</b></p>

8、<p>　　1.生產(chǎn)方法和工藝流程的確定4</p><p>　　1.1 工藝技術(shù)的比較與選擇4</p><p>　　1.1.1主要生產(chǎn)工藝技術(shù)簡介4</p><p>　　1.1.2工藝技術(shù)的比較5</p><p>　　1.1.3本設(shè)計(jì)采用的方法6</p><p>　　1.2 精餾塔類型的選擇6&l

9、t;/p><p>　　1.3工藝催化加氫及萃取劑的選擇7</p><p>　　2.工藝流程選擇及流程敘述9</p><p><b>　　2.1技術(shù)路線9</b></p><p>　　2.2工藝流程圖9</p><p><b>　　2.3流程敘述9</b></p&g

10、t;<p>　　3.設(shè)計(jì)計(jì)算及設(shè)備選型11</p><p>　　3.1系統(tǒng)物料衡算11</p><p>　　3.1.1操作條件11</p><p>　　3.1.2原料處理量11</p><p>　　3.1.3兩苯塔進(jìn)出料11</p><p>　　3.1.4預(yù)精餾塔進(jìn)出料11</p>

11、<p>　　3.2純苯塔的設(shè)計(jì)計(jì)算12</p><p>　　3.2.1純苯塔作用12</p><p>　　3.2.2操作條件12</p><p>　　3.2.3物料衡算12</p><p>　　3.2.4 塔徑的計(jì)算21</p><p>　　3.2.5塔板主要工藝尺寸的計(jì)算23</p&g

12、t;<p>　　3.2.6塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算26</p><p>　　3.2.7塔板負(fù)荷性能圖30</p><p>　　3.2.8純苯塔熱量衡算35</p><p>　　3.2.9常壓塔的主要尺寸確定36</p><p>　　3.3輔助設(shè)備設(shè)計(jì)和選型39</p><p>　　3.3.1再沸器3

13、9</p><p>　　3.3.2冷凝器39</p><p>　　3.3.3 儲罐的選擇40</p><p>　　4.設(shè)備一覽表及公用工程41</p><p>　　4.1設(shè)備一覽表41</p><p>　　4.2公用工程規(guī)格41</p><p>　　5.存在的問題及建議42</

14、p><p>　　5.1萃取溶劑的選擇42</p><p>　　5.2三廢治理和綜合利用42</p><p>　　5.2.1廢氣的處理技術(shù)42</p><p>　　5.2.2廢水42</p><p>　　5.2.3固體廢棄物43</p><p>　　5.3粗苯中的氯含量43</p&g

15、t;<p><b>　　5.4總結(jié)44</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)結(jié)論45</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)48</b></p><p><b>　　附 錄49</b></p><p><b>　　

16、致 謝50</b></p><p><b>　　主要符號說明</b></p><p>　　主要符號一覽表： </p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和原則</p><p>　　本設(shè)計(jì)本著充分

17、運(yùn)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(jì)政策和技術(shù)政策，達(dá)到工藝上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理；要盡可能吸收最新科技成果，力求技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)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(dá)到國家生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并達(dá)到環(huán)保要求。</p><p>　　既要考慮到技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理，又要最大限度地保護(hù)環(huán)境不受污染，且利于國民經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。</p><p><b>　　2.

18、設(shè)計(jì)的意義</b></p><p>　　資源、環(huán)境和人口是當(dāng)前困擾人類社會發(fā)展的三大突出問題，這三大問題與能源都有密切關(guān)系。能源本身就是資源，而且是重要的資源；能源大量和非潔凈的消費(fèi)造成了環(huán)境的破壞；人口的增長勢必增加對能源的需求。我國是一個煤炭儲量豐富而石油和天然氣相對貧乏的國家。迄今為止，我國能源一直是以煤為主的多元化結(jié)構(gòu)。預(yù)計(jì)在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，這一格局也不會改變。利用我國豐富的煤炭資源，

19、實(shí)施“以煤造油”和“以煤代油”是優(yōu)化終端能源，實(shí)現(xiàn)石油供應(yīng)多元化和保證能源安全的重大決策，符合我國國情和可持續(xù)發(fā)展的需要。而粗苯是煤造油中主要的附屬產(chǎn)品。因此粗苯的精制具有重要的意義。</p><p>　　本設(shè)計(jì)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。現(xiàn)將各種主要產(chǎn)品的重要作用介紹如下：</p><p><b>　　1)純苯</b&g

20、t;</p><p>　　純苯是重要的化工原料，廣泛用作合成樹脂、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(jī)溶劑。我國純苯的消費(fèi)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。在煉油行業(yè)中用作提高汽油辛烷值的摻和劑。</p><p><b>　　2)甲苯</b></p>&

21、lt;p>　　甲苯是一種無色有芳香味的液體，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、樹脂等與大眾息息相關(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，而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(jī)物溶解性能，是一種有廣泛用途的有機(jī)溶劑。</p><p><b>　　3)二甲苯</b&g

22、t;</p><p>　　二甲苯的主要衍生物為對二甲苯，鄰二甲苯等?；旌隙妆街饕米饔推嵬苛系娜軇┖秃娇掌吞砑觿送膺€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。</p><p><b>　　3.國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r</b></p><p>　　生產(chǎn)芳香烴-苯、甲苯、二甲苯的主要原料是石油催化重整的重整油

23、、石油裂化的高溫裂解汽油和焦化粗苯。這3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。 酸洗法仍在發(fā)展中國家被大量采用，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(dá)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(dá)到石油苯的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。</p>&l

24、t;p>　　國內(nèi)有很多企業(yè)已建成投產(chǎn)或正在建設(shè)粗苯加氫裝置。20世紀(jì)80年代上海寶鋼從國外引進(jìn)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(jìn)了第一套K.K法低溫加氫工藝，1998年寶鋼引進(jìn)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。</p><p&g

25、t;　　目前有實(shí)力的焦化企業(yè)或化工企業(yè)都在爭取建設(shè)大型精苯裝置。《石家莊循環(huán)經(jīng)濟(jì)化工示范基地建設(shè)實(shí)施方案》中規(guī)劃的石家莊焦化集團(tuán)粗苯精制項(xiàng)目將采用具有國際先進(jìn)水平的以N-甲酰嗎啉為溶劑的粗苯加氫工藝技術(shù)，總投資1.7億元，年生產(chǎn)粗苯精制10萬噸。山西省“十一五”期間，粗苯加工利用項(xiàng)目計(jì)劃投資就達(dá)78億元，并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(jìn)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

26、興煤焦集團(tuán)有限公司合資建設(shè)的全國最大的30萬噸/年焦化粗苯加氫精制項(xiàng)目一期工程8萬噸/年焦化粗苯加氫精制項(xiàng)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1×10-6，資源利用率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，達(dá)到石油級純苯產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　業(yè)內(nèi)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)在我國的推廣使用，不僅可使寶

27、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。</p><p><b>　　4.設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　焦化粗苯精制是煤化工的基礎(chǔ)技術(shù)之一，粗苯通過進(jìn)一步加工精制后，可以獲得如純苯、甲苯、二甲苯和重苯等多種產(chǎn)品。由于近年來油價大幅上漲，與以石油為原料生產(chǎn)的石油苯相比，焦化苯有著很大的利潤空間，因此粗苯精制產(chǎn)業(yè)引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注

28、。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，粗苯的年生產(chǎn)能力為40,000噸/年（折算為100%Q）。全年生產(chǎn)時間為7200小時，剩余時間為大修、中修時間，則每小時的生產(chǎn)能力為：40000÷7200=5560kg/h</p><p>　　工藝設(shè)計(jì)原料粗苯要求</p><p>　　甲苯含量：小于0.3% </p><p>　　苯含量：大于9

29、9.7% </p><p>　　二甲苯：小于4.0% </p><p>　　純苯塔塔頂溫度 80℃</p><p>　　純苯塔塔釜溫度 120℃</p><p>　　1.生產(chǎn)方法和工藝流程的確定</p><p>　　1.1 工藝技術(shù)的比較與選擇</p><p>　　1.1.1主要生產(chǎn)工藝技術(shù)簡介

30、</p><p>　　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(K.K)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。</p><p>　　(1) Litol法加氫精制</p><p>　　高溫催化加氫的典型工藝是Litol工藝，在溫度為600-650℃，壓力6.0MPa條件下進(jìn)行催化加氫反應(yīng)。主要進(jìn)行加氫脫除不飽和烴，加氫裂

31、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)分離出去；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，沒有甲苯和二甲苯，另外還要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧的反應(yīng)，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，對加氫油的處理可采用一般精餾方法，最終得到苯產(chǎn)品。</p><p>　　Litol法發(fā)生的主要反應(yīng)：</p><p><b>　

32、　脫硫反應(yīng) </b></p><p>　　萊托法催化加氫，可使噻吩脫至0.3±0.2ppm，此法不需要預(yù)先脫除原料中的硫分。</p><p><b>　　脫烷基反應(yīng) </b></p><p>　　萊托加氫催化劑有加氫脫烷基性能，可將烷基苯轉(zhuǎn)化成苯。</p><p><b>　　飽和烴加氫裂

33、解</b></p><p>　　烷烴與環(huán)烷烴幾乎全部裂解成低分子烷烴。</p><p><b>　　環(huán)烷烴脫氫</b></p><p><b>　　不飽和烴加氫</b></p><p><b>　　脫氧和脫氮</b></p><p>　　該法

34、的工藝過程大致為：粗苯→預(yù)蒸餾、獲得輕苯→預(yù)加氫→主加氫→穩(wěn)定塔→白土塔→精餾。可見，加氫用原料實(shí)質(zhì)上是輕苯，這里的預(yù)蒸餾相當(dāng)于國內(nèi)的兩苯塔。國內(nèi)回收苯族烴廣為采用生產(chǎn)兩苯（輕苯與重苯）的工藝，因此，Litol加氫技術(shù)應(yīng)用于我國，應(yīng)以輕苯直接作為加氫原料比較合理。Litol加氫工藝的特點(diǎn)是能夠?qū)⒈江h(huán)上的烷基脫除，故只能獲得一種產(chǎn)品：純苯，但產(chǎn)率高達(dá)114%。</p><p>　　預(yù)蒸餾采用減壓操作，旨在降低溫度，

35、以避免不飽和化合物在蒸餾過程中發(fā)生聚合。預(yù)加氫采用Co-Mo系催化劑，但必須先硫化，以適當(dāng)降低催化劑的活性、并提高不飽和化合物加成反應(yīng)的選擇性。該工序的作用是先將易發(fā)生聚合的物質(zhì)除去，有利于后續(xù)主加氫的操作。　　主加氫采用Cr2O3－Al2O3系催化劑，反應(yīng)溫度為610～630℃、操作壓力5.88MPa。能將輕苯中的不飽和化合物與含硫化合物幾乎全部加氫脫除，獲得的加氫油只需要采用普通的精餾方法就能分離，穩(wěn)定塔實(shí)質(zhì)是一個精餾塔，且采用加

36、壓操作，旨在提高苯的沸點(diǎn)、以減少苯的損失；同時使具有不同沸點(diǎn)的飽和烴與苯分離。白土塔是起吸附作用的裝置，能將尚未反應(yīng)的微量不飽和烴除去，為后續(xù)精餾工序獲得優(yōu)質(zhì)苯創(chuàng)造條件?！　榱搜h(huán)利用氫氣，粗苯加氫后的尾氣必須經(jīng)過一系列處理，包括脫硫（MEA法）、甲苯洗凈、改質(zhì)變換與變壓吸附等工序，最終獲得99.9%的氫氣返回系統(tǒng)供加氫之用。</p><p>　?。?）萃取蒸餾低溫加氫(K.K)法和溶劑萃取低溫加氫法<

37、/p><p>　　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2.5-3.0MPa條件下進(jìn)行催化加氫反應(yīng)。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、脫氧反應(yīng)，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應(yīng)。因此低溫加氫的產(chǎn)品有苯、甲苯、二甲苯。</p><p

38、>　　對于加氫油的處理，萃取蒸餾低溫加氫工藝采用萃取精餾方法，把非芳烴與芳烴分離開。而溶劑萃取低溫加氫工藝是采用溶劑液液萃取方法，把非芳烴與芳烴分離開，芳烴之間的分離可用一般精餾方法實(shí)現(xiàn)，最終得到苯、甲苯、二甲苯。</p><p>　　萃取蒸餾低溫加氫法是石家莊焦化廠于20世紀(jì)90年代由國外引進(jìn)的第一套粗苯低溫加氫工藝，并在國內(nèi)得到推廣應(yīng)用。</p><p>　　萃取蒸餾低溫加氫法可

39、生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯，3種苯對原料中純組分的收率及總精制率設(shè)計(jì)值見下表：    萃取蒸餾低溫加氫苯、甲苯、二甲苯收率及總精制率</p><p>　　二甲苯收率超過100%是由于在預(yù)反應(yīng)器中，苯乙烯被加氫轉(zhuǎn)化成乙苯，而二甲苯中含有乙苯，總精制率達(dá)99.8%，比萊托法的要高。</p><p>　　1.1.2工藝技術(shù)的比較</p><p>　　Li

40、tol法粗苯加氫工藝的加氫反應(yīng)溫度、壓力較高，又存在氫腐蝕，對設(shè)備的制造材質(zhì)、工藝、結(jié)構(gòu)要求較高，設(shè)備制造難度較大，只能生產(chǎn)1種苯，制氫工藝較復(fù)雜，采用轉(zhuǎn)化法，以循環(huán)氣為原料制氫，總精制率較低。</p><p>　　與Litol法相比，萃取蒸餾低溫加氫方法和溶劑萃取低溫加氫方法的優(yōu)點(diǎn)是以粗苯或焦油蒸餾的脫酚輕油為原料，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，能夠生產(chǎn)3種苯

41、一純苯、甲苯、二甲苯，生產(chǎn)操作容易。制氫工藝采用變壓吸附法，以甲醇為原料制氫，制氫工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好。</p><p>　　1.1.3本設(shè)計(jì)采用的方法</p><p>　　在本設(shè)計(jì)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

42、氫生產(chǎn)中，因此本粗苯精制采用低溫加氫精制工藝。純苯精度可達(dá)99.9%以上，甲苯也在99%以上，產(chǎn)品純度均優(yōu)于其他方法。</p><p>　　K-K法粗苯加氫屬于中溫、中壓、不脫烷基的加氫技術(shù)，其操作溫度為340～370℃、壓力為2.8～3.0MPa。顯然，該技術(shù)對加氫設(shè)備的材質(zhì)要求相應(yīng)較低。</p><p>　　萃取蒸餾低溫加氫方法和溶劑萃取低溫加氫方法兩種低溫加氫方法相比較，前者工藝簡單

43、，可對粗苯直接加氫，不需先精餾分離成輕苯和重苯，但粗苯在預(yù)蒸發(fā)器和多級蒸發(fā)器中容易結(jié)焦堵塞；后者工藝較復(fù)雜，粗苯先精餾分成輕苯和重苯，然后對輕苯加氫，但產(chǎn)品質(zhì)量較高。</p><p>　　經(jīng)過綜合比較考慮，本設(shè)計(jì)采用溶劑萃取低溫加氫工藝</p><p>　　1.2 精餾塔類型的選擇</p><p>　　氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式

44、塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。</p><p>　　板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813年)、篩板塔(1832年)，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波

45、紋塔板、浮動噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。</p><p>　　篩板塔是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：</p><p>　　結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。</p><p>　　處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。<

46、/p><p>　　塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。</p><p>　　壓降較低，板上液面落差小，每板壓力比泡罩塔約低30％左右。</p><p>　　缺點(diǎn)是：操作彈性小，篩孔容易堵塞。</p><p>　　浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié)，使

47、氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進(jìn)使浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價等方面比泡罩塔優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔廣泛用于精餾、吸收以及脫吸等傳質(zhì)過程中。塔徑從200mm到6400mm，使用效果均較好。國外浮閥塔徑，大者可達(dá)10m，塔高可達(dá)80m，板數(shù)有的多達(dá)數(shù)百塊。</p><p>　　浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)：</p>&l

48、t;p>　　處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加20～40％，而接近于篩板塔。</p><p>　　操作彈性大，一般約為5～9，比篩板、泡罩、舌形塔板的操作彈性要大得多。</p><p>　　塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。</p><p>　　壓強(qiáng)小，在常壓塔中每塊板的壓強(qiáng)降一般為400～660N/m2。</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡單

49、，安裝容易，制造費(fèi)為泡罩塔板的60～80％,為篩板塔120～130％</p><p>　　綜上所述，篩板塔造價較低，加工方便、壓降小。除彈性較浮閥塔差外，其它性能接近于浮閥塔。隨著人們對其認(rèn)識的深化，近年來在國外獲得廣泛應(yīng)用。在實(shí)現(xiàn)自動控制情況下，也得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　分析本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)以及物料物性，本設(shè)計(jì)采用篩板塔。</p><p>　　1.3工藝催

50、化加氫及萃取劑的選擇</p><p>　　1．加氫催化劑的選擇</p><p>　　加氫系統(tǒng)的核心為選擇反應(yīng)器中的催化劑，無論采取何種低溫加氫技術(shù)，催化劑一般都采用以A12O3為載體的Ni-Mo、Co-Mo系列金屬催化劑。裝填量主要和原料粗苯的全硫含量有關(guān)，由工藝計(jì)算核定。</p><p><b>　　2．萃取溶劑的選擇</b></p&g

51、t;<p>　　目前，國外常用催化加氫法轉(zhuǎn)化苯中微量硫化物和烯烴，再用萃取精餾法除去微量烷烴。在工業(yè)上有使用價值的萃取精餾溶劑應(yīng)該具有下列特性：</p><p>　　(1) 選擇性好。加入溶劑后，必須使待分離組分的相對揮發(fā)度提高，且用量少。</p><p>　　(2) 溶解性好。萃取溶劑應(yīng)是分離組分的良好溶劑，在精餾時不會產(chǎn)生相分裂，也不與其形成共沸物。</p>

52、<p>　　(3) 沸點(diǎn)高。以便于用精餾法回收溶劑，循環(huán)使用。</p><p>　　(4) 熱穩(wěn)定性好，無腐蝕性和毒性，不會與分離組分反應(yīng)。</p><p><b>　　(5) 價廉易得。</b></p><p>　　目前在萃取工藝中應(yīng)用最廣的溶劑有環(huán)丁砜和N-甲酰嗎啉，二者都具有相同的優(yōu)點(diǎn)，都可以很好地改變非芳烴和芳烴之間的相對揮

53、發(fā)度，使芳烴的分離更容易，苯純度可以達(dá)到99.9％以上，無毒、無腐蝕和化學(xué)穩(wěn)定性好，對設(shè)備和環(huán)境影響較小。采用環(huán)丁砜氣液相萃取蒸餾工藝時，加入少量水作為助溶劑，以提高萃取的選擇性，加入單乙醇胺調(diào)節(jié)循環(huán)溶劑的pH值。相對而言，工藝流程較為煩瑣，對自動化控制、操作維護(hù)的要求較高。故選用N-甲酰嗎啉作為萃取劑。</p><p>　　2.工藝流程選擇及流程敘述</p><p><b>　

54、　2.1技術(shù)路線</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)通過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，從而得到較純凈的苯 甲苯和二甲苯。</p><p>　　其中：原料粗苯經(jīng)過兩苯塔實(shí)現(xiàn)輕重組分分離，其中塔釜重質(zhì)苯做為產(chǎn)品回收，塔頂輕苯在加氫反應(yīng)器中進(jìn)行加氫反應(yīng)后進(jìn)入脫輕塔脫除硫化氫，氨氣等低沸物，然后

55、依次進(jìn)入預(yù)精餾塔 萃取精餾塔 純苯塔和二甲苯塔，最終得到純凈合格的產(chǎn)品。 </p><p><b>　　2.2工藝流程圖</b></p><p><b>　　2.3流程敘述</b></p><p>　　粗苯首先經(jīng)原料輸送泵進(jìn)入兩苯塔，在其中實(shí)現(xiàn)輕重苯分離，重質(zhì)苯作為產(chǎn)品輸送至罐區(qū)，塔頂輕苯被送至加氫工序，在加氫工序中

56、，輕苯與高純氫氣混合后進(jìn)入預(yù)反應(yīng)器，預(yù)反應(yīng)器的作用主要是除去二烯烴和苯乙烯，催化劑為Ni-Mo，預(yù)反應(yīng)器產(chǎn)物經(jīng)管式爐加熱后，進(jìn)入主反應(yīng)器，在此發(fā)生脫硫、脫氮、脫氧、烯烴飽和等反應(yīng)，催化劑為Co-Mo，預(yù)反應(yīng)器和主反應(yīng)器內(nèi)物料狀態(tài)均為氣相。從主反應(yīng)器出來的產(chǎn)物經(jīng)一系列換熱器、冷卻器被冷卻，在進(jìn)入分離器之前，被注入軟水，軟水的作用是溶解產(chǎn)物中沉積的鹽類。分離器把主反應(yīng)器產(chǎn)物最終分離成循環(huán)氫氣、液態(tài)的加氫油和水，循環(huán)氫氣經(jīng)預(yù)熱器，補(bǔ)充部分氫氣

57、后，由壓縮機(jī)送到預(yù)蒸發(fā)器前與原料粗苯混合。 加氫油經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入脫輕塔，脫輕塔由中壓蒸汽進(jìn)行加熱，脫輕塔實(shí)質(zhì)就是精餾塔，把溶解于加氫油中的氨、硫化氫以尾氣形式除去，含H2S的尾氣可送入焦?fàn)t煤氣脫硫脫氰系統(tǒng)，脫輕塔出來的苯、甲苯、二甲苯混合餾分進(jìn)入預(yù)蒸餾塔，在此分離成苯、甲苯餾分(BT餾分)和二甲苯餾分(XS餾分)，二甲苯餾分進(jìn)入二甲苯塔，塔頂采出少量C8非芳烴和乙苯，側(cè)線采出二甲苯，塔底采出二甲殘油即C9餾分，由于塔頂采出量

58、很小</p><p>　　3.設(shè)計(jì)計(jì)算及設(shè)備選型</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)物料衡算</b></p><p><b>　　3.1.1操作條件</b></p><p>　　生產(chǎn)能力：4萬噸/年（料液）</p><p>　　年工作日：7200小時</p>

59、<p>　　原料組成：苯25%、甲苯30%、二甲苯15%、苯乙烯15%、重質(zhì)苯15%（質(zhì)量分率）</p><p>　　3.1.2原料處理量</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，料液的年生產(chǎn)能力為40,000噸/年（折算為100%Q）。全年生產(chǎn)時間為7200小時，剩余時間為大修、中修時間，則每小時的生產(chǎn)能力為：40000/7200=5560kg/h</p><p

60、>　　3.1.3兩苯塔進(jìn)出料</p><p>　　由工藝流程圖可知，進(jìn)入兩苯塔的料液量：</p><p>　　兩苯塔塔頂出料為輕苯（BTXS）,其流量為：</p><p>　　兩苯塔塔底出料為重苯，其流量為：</p><p>　　3.1.4預(yù)精餾塔進(jìn)出料</p><p>　　從兩苯塔出來的BTXS經(jīng)過加氫脫輕系統(tǒng)

61、后直接進(jìn)入預(yù)精餾塔，所以進(jìn)入預(yù)精餾塔的流量為：</p><p>　　預(yù)精餾塔頂出料為甲苯餾分（BT）, 其流量為：</p><p>　　預(yù)精餾塔塔底出料為二甲苯餾分（XS）, 其流量為：</p><p>　　3.2純苯塔的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　精餾工段主要有四個塔，即預(yù)精餾塔，萃取精餾塔，純苯塔，二甲苯塔。本設(shè)計(jì)只對純苯塔進(jìn)行計(jì)算。&

62、lt;/p><p>　　3.2.1純苯塔作用</p><p>　　分離產(chǎn)品苯甲苯，使產(chǎn)品純度達(dá)到99.9％，同時，產(chǎn)品回收率達(dá)到99.0％。在此目標(biāo)下對該塔進(jìn)行計(jì)算，尋找達(dá)到該分離要求的最佳操作條件。</p><p><b>　　3.2.2操作條件</b></p><p>　　具體工藝參數(shù)如下： </p>&l

63、t;p>　　料液組成： 25% 苯，30%甲苯（質(zhì)量分率，下同）</p><p>　　產(chǎn)品組成： 餾出液99.9%苯， 釜液1%甲苯 </p><p>　　操作壓力： 常壓（塔頂：100.5 kPa 進(jìn)料：101.3 kPa 塔底：133 kPa ）</p><p><b>　　進(jìn)料溫度： 泡點(diǎn)</b></p>&l

64、t;p><b>　　進(jìn)料狀況： 泡點(diǎn)</b></p><p>　　加熱方式： 間接蒸汽加熱</p><p>　　操作回流比：R=（1.2～2）Rmin</p><p><b>　　3.2.3物料衡算</b></p><p><b>　　1．全塔物料衡算</b></p

65、><p>　　（1）原料液及塔頂，塔底產(chǎn)品的摩爾分率</p><p><b>　　苯的摩爾質(zhì)量：</b></p><p><b>　　甲苯摩爾質(zhì)量：</b></p><p>　　純苯塔的原料處理量： </p><p>　　原料中苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： </p><p&

66、gt;　　原料中苯的摩爾分?jǐn)?shù)： </p><p>　　塔頂產(chǎn)品苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 摩爾分?jǐn)?shù)為：</p><p>　　塔底產(chǎn)品甲苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 摩爾分?jǐn)?shù)為：</p><p>　?。?）原料液及塔頂，塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　原料液平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　塔頂產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量：</p&g

67、t;<p>　　塔底產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　　（3）物料衡算</b></p><p><b>　　原料處理量：</b></p><p><b>　　總物料衡算：</b></p><p><b>　　苯物料衡算：</b>&

68、lt;/p><p>　　聯(lián)立解得： </p><p><b>　　2.確定操作溫度</b></p><p>　　Antoine方程：</p><p><b>　　泡點(diǎn)方程：</b></p><p>　　根據(jù)以上三個方程，運(yùn)用試差法可求出 ,</p><

69、p>　　當(dāng) 時，假設(shè)t=84℃ ，,</p><p>　　當(dāng) 時，假設(shè)t=80℃ ，,</p><p>　　當(dāng) 時，假設(shè)t=120℃，,</p><p>　　t=84℃， 即為進(jìn)料口溫度；t=80℃， 即為塔頂溫度；t=120℃，即為塔釜溫度。</p><p><b>　　3.平均相對揮發(fā)度</b><

70、/p><p>　　80℃時，苯的飽和蒸汽壓 </p><p><b>　　甲苯飽和蒸汽壓 </b></p><p>　　120℃時, 苯的飽和蒸汽壓 </p><p><b>　　甲苯飽和蒸汽壓 </b></p><p><b>　　由=得：</b&

71、gt;</p><p>　　80℃時，80==2.59</p><p>　　120℃時，120==2.28</p><p>　　所以平均相對揮發(fā)度：</p><p><b>　　===2.43</b></p><p>　　4.塔板數(shù)的確定（簡捷法）</p><p><

72、b>　　(1)最小回流比</b></p><p><b>　　由于泡點(diǎn)進(jìn)料，則</b></p><p><b>　　=1.42</b></p><p>　?。?）全回流下的最少理論板層數(shù)</p><p>　?。?）選取操作回流比</p><p>　?。?）理

73、論塔板數(shù)的確定（不含再沸器）</p><p><b>　　查吉利蘭圖得：，則</b></p><p>　　解得：N=18.34塊</p><p><b>　　圖3.1 吉利蘭圖</b></p><p><b>　　（5）進(jìn)料板位置</b></p><p>

74、;<b>　　84℃時， ，則</b></p><p>　　精餾段平均相對揮發(fā)度為：</p><p><b>　　， 則</b></p><p><b>　　=6.38</b></p><p>　　即第七層理論板為進(jìn)料板，</p><p><b&g

75、t;　　(6)板效率</b></p><p>　　求平均揮發(fā)度與平均粘度的乘積</p><p>　　塔頂塔底平均溫度為：</p><p><b>　　100℃時，</b></p><p>　　查板效率與關(guān)聯(lián)圖得:</p><p><b>　　板效率：</b><

76、;/p><p><b>　　(7)實(shí)際板數(shù)</b></p><p><b>　　精餾段實(shí)際板層數(shù)：</b></p><p><b>　　塊</b></p><p><b>　　提餾段實(shí)際板層數(shù)：</b></p><p><b>

77、;　　塊</b></p><p>　　5.純苯塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算</p><p><b>　　氣液平衡方程為：</b></p><p><b>　　平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 </b></p><p>　　塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由,代入相平衡方程得</p><p

78、>　　進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 </p><p>　　由＝0.491，由相平衡方程得，＝0.701</p><p>　　塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　由,由相平衡方程，得</p><p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量 </p><p><b>　　提餾段平均摩爾質(zhì)量</b></p&

79、gt;<p><b>　?。?）平均密度計(jì)算</b></p><p><b>　　氣相平均密度計(jì)算 </b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　平均溫度為： </b></p><p><b>

80、;　　平均壓力為： </b></p><p>　　由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，精餾段的平均氣相密度即</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　平均溫度為：</b></p><p><b>　　平均壓力為： </b></p>

81、<p>　　由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，提餾段的平均氣相密度即</p><p><b>　　液相平均密度計(jì)算 </b></p><p>　　液相平均密度依下式計(jì)算，即 </p><p>　　塔頂液相平均密度的計(jì)算 由tD＝80℃，查手冊得 </p><p>　　塔頂液相的質(zhì)量分率 ,則</p&

82、gt;<p>　　進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由，查手冊得 </p><p>　　進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 , 則</p><p>　　塔底液相平均密度的計(jì)算 由，查手冊得 </p><p>　　塔底液相的質(zhì)量分率 , 則</p><p>　　精餾段液相平均密度為：</p><p>　　提餾

83、段液相平均密度為：</p><p>　?。?）液體平均表面張力的計(jì)算</p><p>　　液相平均表面張力依下式計(jì)算，即</p><p>　　塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 ：</p><p>　　由 ，查手冊得 </p><p>　　進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 </p><p>　　由 ，查

84、手冊得 </p><p>　　塔底液相平均表面張力的計(jì)算 </p><p>　　由 ，查手冊得 </p><p>　　精餾段液相平均表面張力為：</p><p>　　提餾段液相平均表面張力為：</p><p>　?。?）液體平均黏度的計(jì)算</p><p>　　液體平均黏度計(jì)算依下式，即&

85、lt;/p><p>　　塔頂液相平均黏度的計(jì)算：</p><p>　　由,查手冊得： </p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算：</p><p>　　由,查手冊得： </p><p><b>　　解得：<

86、/b></p><p>　　塔底液相平均黏度的計(jì)算：</p><p>　　由,查手冊得： </p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　精餾段液相平均黏度為：</p><p>　　提餾段液相平均黏度為：</p><p>　?。?）純苯塔的氣液相

87、負(fù)荷</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　3.2.4 塔徑的計(jì)算</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　精餾段的氣、液相體積流率為：</p>

88、;<p><b>　　由于，則</b></p><p>　　取板間距，板上液層高度,則</p><p><b>　　查史密斯關(guān)聯(lián)圖得</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.7，則</p><p><b>　　空塔氣速</b></p><p

89、><b>　　提餾段：</b></p><p>　　提餾段的氣、液相體積流率為：</p><p><b>　　由于，則</b></p><p>　　取板間距，板上液層高度,則</p><p><b>　　查史密斯關(guān)聯(lián)圖得</b></p><p>　

90、　取安全系數(shù)為0.7，則</p><p><b>　　空塔氣速</b></p><p>　　由于1.3m的塔徑不常使用，因此對于全塔，按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后，塔徑：</p><p><b>　　塔截面積為：</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速：</b></p>

91、;<p>　　3.2.5塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　1.溢流裝置的計(jì)算：</p><p>　　因塔徑D=1.4m，則選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤，取板上清液層高度</p><p><b>　?。?）堰長</b></p><p><b>　　取</b></p

92、><p><b>　　(2)溢流堰高度</b></p><p>　　選用平直堰，堰上液層高度由下式計(jì)算，即</p><p><b>　　近似取E=1，則</b></p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　提餾段<

93、/b></p><p>　　(3)弓形降液管寬度和截面積</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　查圖得：</b></p><p><b>　　, ，故</b></p><p>　　驗(yàn)算液體在降液管中的停留時間：<

94、/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　故降液管設(shè)計(jì)合理</b></p><p><b>　　降液管底細(xì)高度</b></p><p><b>　　取

95、，則</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　故降液管底細(xì)高度設(shè)計(jì)合理</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理</p><p>　　選用凹形受液盤，深度</p>&

96、lt;p><b>　　2.塔板布置</b></p><p><b>　?。?）塔板分塊</b></p><p>　　因D≥800mm，故塔板采用分塊式</p><p>　　查上表得，塔板分為4塊。</p><p>　?。?）邊緣區(qū)寬度的確定</p><p><b&

97、gt;　　取， </b></p><p>　　（3）開孔區(qū)面積計(jì)算</p><p><b>　　，其中</b></p><p><b>　　，則 </b></p><p><b>　　篩孔計(jì)算及其排列</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)所

98、處理的物性無腐蝕性，可選用的碳鋼板，取篩孔直徑，篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為：</p><p><b>　　篩孔數(shù)目n為：</b></p><p><b>　　個</b></p><p><b>　　開孔率：</b></p><p>　　氣體通過閥孔的氣速為：</p

99、><p><b>　　精餾段:</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　3.2.6塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p><b>　　1.塔板壓降</b></p><p><b>　?。?）干板阻力計(jì)算</b&g

100、t;</p><p><b>　　由，查圖得，</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　液柱</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　液柱

101、</b></p><p>　　（2）氣體通過液層阻力計(jì)算</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　查圖得，</b></p><p><b>　　液柱</b></p><p><b>　　提餾段：&l

102、t;/b></p><p><b>　　查圖得，</b></p><p><b>　　液柱</b></p><p>　?。?）液面表面張力的阻力計(jì)算</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　液柱</

103、b></p><p>　　氣體通過每層塔板的液柱高度可按下式計(jì)算，即</p><p><b>　　液柱</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　氣體通過每層塔板的液柱高度可

104、按下式計(jì)算，即</p><p><b>　　液柱</b></p><p><b>　　2.液面落差</b></p><p>　　對于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響</p><p><b>　　3.液沫夾帶</b></p>

105、<p>　　液沫夾帶由下式計(jì)算，即</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　kg液/kg氣＜0.1kg液/kg氣</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　kg液/kg氣＜0.1kg液/kg氣</p><p>　　

106、故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)</p><p><b>　　4.漏液</b></p><p>　　對于篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由下式計(jì)算，即</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　實(shí)際孔速</b></p><p>&l

107、t;b>　　穩(wěn)定系數(shù)為：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　實(shí)際孔速</b></p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)為：</b></p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液現(xiàn)象</p><p&g

108、t;<b>　　5.液泛</b></p><p>　　為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高度應(yīng)服從下式關(guān)系，即</p><p><b>　　≤</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)物系屬于一般物系，取，則</p><p><b>　　精餾段：</b></p><

109、p>　　板上不設(shè)進(jìn)口堰，可按下式計(jì)算，即</p><p><b>　　液柱</b></p><p><b>　　液柱</b></p><p><b>　　≤</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>

110、;　　板上不設(shè)進(jìn)口堰，可按下式計(jì)算，即</p><p><b>　　液柱</b></p><p><b>　　液柱</b></p><p><b>　　≤</b></p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象</p><p>　　3.2.7塔板負(fù)荷性

111、能圖</p><p><b>　　1.漏液線</b></p><p><b>　　，則</b></p><p><b>　　〈精餾段〉</b></p><p><b>　　整理得，</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個

112、值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線1</p><p><b>　　〈提餾段〉</b></p><p><b>　　整理得，</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表</p><p>

113、　　由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線</p><p><b>　　2.液沫夾帶線</b></p><p>　　以kg液/kg氣為限，求關(guān)系如下：</p><p><b>　　〈精餾段〉</b></p><p><b>　　，則</b></p><p><b

114、>　　整理得：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2</p><p><b>　　〈提餾段〉</b></p><p><b>　　，則</b></p><p&g

115、t;<b>　　整理得：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線</p><p><b>　　3.液相負(fù)荷下限線</b></p><p>　　對于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由下式得：&

116、lt;/p><p><b>　　取E=1，則，</b></p><p>　　據(jù)此即可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3和</p><p><b>　　4.液相符合上限線</b></p><p>　　以作為液體在降液管中停留時間的下限，由下式</p><p><b>

117、;　　，則</b></p><p>　　據(jù)此即可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4和</p><p><b>　　5.液泛線</b></p><p><b>　　令</b></p><p><b>　　由 </b></p><p&

118、gt;<b>　　聯(lián)立得</b></p><p>　　忽略，將與，與，與的關(guān)系帶入上式，并整理得，</p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)帶入得，</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p

119、><p><b>　　，故</b></p><p><b>　　整理得：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果如下</p><p>　　由上表即可作出液泛線5</p><p><b>　　提餾段：</b></p

120、><p><b>　　，故</b></p><p><b>　　整理得：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果如下</p><p>　　由上表即可作出液泛線</p><p>　　根據(jù)以上各線方程即可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖</p>

121、;<p>　　精餾段篩板負(fù)荷性能圖</p><p>　　在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接0A,即作出操作線，，由圖可看出篩板塔的</p><p>　　操作上限為液泛控制，下限為漏液控制，由圖得，</p><p><b>　　則操作彈性為：</b></p><p>　　提餾段篩板負(fù)荷性能圖</p>

122、;<p>　　在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接0A,即作出操作線，，由圖可看出篩板塔的</p><p>　　操作上限為液泛控制，下限為漏液控制，由圖得，</p><p><b>　　則操作彈性為：</b></p><p>　　3.2.8純苯塔熱量衡算</p><p><b>　?。?）塔底熱量衡

123、算</b></p><p>　　塔底苯蒸汽的摩爾潛熱為：</p><p>　　塔底甲苯蒸汽摩爾潛熱為：</p><p>　　則塔底上升蒸汽摩爾潛熱為：</p><p><b>　　上升蒸汽量為：</b></p><p>　　則再沸器的熱流量為：</p><p>

124、　　t=130℃時，加熱蒸汽的潛熱為：</p><p><b>　　，則</b></p><p>　　需要的加熱蒸汽的質(zhì)量流量為：</p><p><b>　?。?）塔頂熱量衡算</b></p><p>　　塔頂上升苯蒸汽的摩爾潛熱為：</p><p>　　塔頂上升甲苯蒸汽摩

125、爾潛熱為：</p><p>　　則塔頂上升蒸汽摩爾潛熱為：</p><p><b>　　上升蒸汽量為：</b></p><p>　　則冷凝器的熱流量為：</p><p>　　因?yàn)樗亩▔罕葻崛轂?冷卻水的進(jìn)口溫度,冷卻水出口溫度為：</p><p>　　則需要冷卻水的質(zhì)量流量為：</p>

126、;<p>　　3.2.9常壓塔的主要尺寸確定</p><p><b>　?。?）壁厚</b></p><p>　　選用20R鋼為塔體材料，則塔體壁厚按下式計(jì)算:</p><p><b>　　其中，，，，，</b></p><p>　　考慮到鋼板厚度負(fù)偏差圓整后，，</p>

127、<p><b>　　則塔體的壁厚，</b></p><p><b>　?。?）封頭</b></p><p>　　封頭分為橢圓形封頭、蝶形封頭等幾種，本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑DN=1400mm，查得曲面高度，直邊高度，</p><p>　　內(nèi)表面積F封=2.29，容積V封=0.421m3.選用DN1400

128、×6，JB1154</p><p><b>　?。?）裙座</b></p><p>　　塔底采用裙座支撐，裙座的結(jié)構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以他是塔設(shè)備的主要支座形式，為了制作方便，一般采用圓筒形，由于裙座內(nèi)徑＞800mm，故裙座壁厚取16mm。</p><p><b>　　基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：</b><

129、/p><p><b>　　基礎(chǔ)環(huán)外徑：</b></p><p>　　圓整，；基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取18mm；考慮到再沸器，裙座高度取3m，地腳螺栓直徑取M30.</p><p><b>　　人孔的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進(jìn)入任何一層板

130、，由于設(shè)置人孔處塔間距較大，且人孔設(shè)備過多，會使制造時塔體的彎曲度難于達(dá)到要求，一般每隔10～20塊塔板才設(shè)一個人孔。本塔中共有32塊板，需設(shè)置3個人孔，直徑為450mm。人孔伸入塔內(nèi)部應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨角。人孔法蘭的密封面形及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設(shè)計(jì)也是如此。</p><p><b>　　塔總體高度的設(shè)計(jì)</b></p><p><

131、;b>　　塔的頂部空間高度</b></p><p>　　塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，取除沫器到第一塊板的距離為600mm，塔頂部空間高度為1200mm。</p><p><b>　　塔的底部空間高度</b></p><p>　　塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離，釜液停留時間

132、取5min。</p><p><b>　　塔體高度</b></p><p>　　H裙+ H封+ H頂=13.25+1.03+3+0.35+1.2=18.83=19m</p><p>　　由上面計(jì)算可知精餾塔的總體高度為19m</p><p><b>　　接口管設(shè)計(jì)</b></p>&l

133、t;p><b>　　進(jìn)料管</b></p><p>　　進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管，彎管進(jìn)料管，T形管進(jìn)料管，本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。 </p><p><b>　　則體積流量為：</b></p><p><b>　　取流速，則</b></p><p>　　選取

134、熱軋無縫鋼管YB231-64，規(guī)格：</p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速：</b></p><p><b>　　回流管</b></p><p>　　采用直回流管，回流管的回流量，塔頂液體平均摩爾質(zhì)量，平均密度，則液體流量</p><p><b>　　取回流速度，則</b>