【正文】 年產(chǎn)120萬(wàn)噸焦化廠粗苯工段工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 目錄第一章 緒論 6 焦?fàn)t氣成分含量及回收的意義 6 7 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 9 設(shè)計(jì)題目 9 計(jì)算條件 9 設(shè)計(jì)要求 10第二章 粗苯回收原理 12 洗油吸收苯族烴的基本原理 12 影響苯族烴吸收的因素 12 16第三章 工藝路線的選擇及確定 1影響粗苯回收率的因素 17 煤氣的終冷及除萘的方法及工藝選擇 18 煤氣終冷和除萘工藝 19 煤氣終冷和焦油洗萘工藝 20 油洗萘和煤氣終冷工藝 21 橫管終冷洗萘工藝 22 洗苯工藝 24第四章 粗苯脫苯方法及工藝選擇 25 回收方法 25 用焦油洗油回收粗苯 26 石油洗油回收粗苯 27．裝置流程及說(shuō)明 29 31 33第五章 主要設(shè)備的工藝計(jì)算和選型 38 終冷洗苯部分的工藝計(jì)算及設(shè)備選型 38 計(jì)算依據(jù) 38 計(jì)算過(guò)程 39 42 洗苯塔的計(jì)算 51 蒸餾脫苯部分設(shè)備計(jì)算和選型 57 計(jì)算依據(jù) 57 59 68 71 貧富油換熱器的計(jì)算和選型 77 77 78 81 82 82 82 83 83 84 84 86第六章 非工藝部分 88 防火防爆和采暖通風(fēng) 88 防火防爆 88 采暖通風(fēng) 88 供汽 89 給排水 89 檢化驗(yàn)項(xiàng)目 90 電力 土建 91 其他 92第七章 經(jīng)濟(jì)概算 93 93 93第八章 總結(jié) 96參考文獻(xiàn)： 97致謝 98附錄 99第一章 緒論 焦?fàn)t氣成分含量及回收的意義煤焦化過(guò)程中產(chǎn)生大量荒煤氣，荒煤氣中又含有大量的苯和苯的同系物，苯和苯的同系物是有機(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)，目前精苯產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)上漲，市場(chǎng)潛力巨大。如果粗苯能夠得到精制不僅可使寶貴的苯資源得到充分利用，減少了對(duì)環(huán)境的污染，還可以帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益，提高企業(yè)收入。粗苯精制對(duì)于一個(gè)企業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)有非常重要的作用。粗苯精制延長(zhǎng)了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，增加了獲利的空間，同時(shí)也增加了企業(yè)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力。因此，現(xiàn)在我國(guó)許多的煤焦化廠都大力發(fā)展粗苯精制這一工藝。煉焦化學(xué)工業(yè)是煤炭綜合利用的專業(yè)。煤在煉焦時(shí)除了有75%左右變成 焦炭外，還有25%左右生成各種化學(xué)品及煤氣，為了便于說(shuō)明將煤炭煉焦時(shí)的產(chǎn)品如下：（單位：） 由此看來(lái)，從荒煤氣重粗苯的含量來(lái)看，回收苯三十分必要的。粗苯是多種芳烴族和和其它多種碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物，粗苯的主要成分是苯、二甲苯、甲苯及三甲苯等。此外，還含有一些不飽和化合物，硫化物及少量的酚類和吡啶堿類。在用洗油回收煤氣中的苯族烴時(shí)，則尚有少量輕質(zhì)餾分摻雜在其中。粗苯是談黃色的透明液體，比水輕，不溶于水。在貯存時(shí)，由于輕質(zhì)不飽和化合物的氧化和聚合所形成的樹(shù)脂狀物質(zhì)能溶于粗苯使其著色并很快地變暗。在常溫下，～。粗苯是易燃易爆物質(zhì)，閃點(diǎn)12℃.～%（體積）范圍內(nèi)時(shí)，及形成爆炸性的混合物。粗苯質(zhì)量的好壞以實(shí)驗(yàn)室蒸餾時(shí)180℃前蒸餾出量的百分?jǐn)?shù)來(lái)確定，粗苯的沸點(diǎn)范圍是75～200℃，若180℃前溜出量越多，粗苯質(zhì)量越好；若在180℃后的溜出物則為溶劑油。粗苯易燃易爆，要求工段必須嚴(yán)禁煙火，并對(duì)電動(dòng)機(jī)加以防爆。粗苯的組成取決于煉焦配煤的組成及煉焦產(chǎn)物在炭化室內(nèi)熱解程度，粗苯各組分的平均含量如下：組 分分 子 式含 量備 注苯55～75甲苯11～22二甲苯～6同分異構(gòu)體及乙基苯三甲苯和乙基甲苯1～2同分異構(gòu)體總和不飽和化合物，其中：7～12環(huán)戊二烯～苯乙烯～苯并呋喃～包括同系物茚～硫化物，其中：～按硫計(jì)二硫化碳～噻吩～飽合物～為了滿足從煤氣中回收和制取粗苯的要求，洗油為了滿足從煤氣中回收和制取粗苯的要求，洗油應(yīng)具有如下性能：（1） 常溫下對(duì)苯族烴有良好的吸收能力，在加熱時(shí)又能使粗苯很好的分離出來(lái)；（2） 有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，即在長(zhǎng)期使用中其吸收能力基本穩(wěn)定；（3） 在吸收操作溫度下，不應(yīng)析出固體沉淀物；（4） 易與水分離，且不生成乳化物；（5） 有較好的流動(dòng)性，易于用泵抽送并能在填料上均勻分布。 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目90萬(wàn)t/a焦化廠粗苯工段的工藝設(shè)計(jì)要求：（1）回收工藝論證；（2）主要設(shè)備計(jì)算和選型；（3）繪制帶控制點(diǎn)工藝流程圖、設(shè)備平面布置圖、管道平面和立面布置圖、繪制一張主要設(shè)備圖（必須與自己的設(shè)備計(jì)算一致），用AutoCAD繪制；（4）編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 計(jì)算條件苯回收率： %硫銨工段來(lái)煤氣溫度/飽和溫度℃： 58/53終冷溫度：22℃本工段用焦油洗油吸收粗苯，富油經(jīng)脫苯塔蒸餾，得到粗苯，粗苯產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。粗苯的質(zhì)量指標(biāo)（YB29164）名 稱指 標(biāo)加工用粗苯溶劑用粗苯外觀黃色透明液體黃色透明液體比重（d204）～餾程75℃前餾出量容）% 不大于3%180℃前餾出量容）%不小于93%不小于91水分室溫（18～25℃）下目測(cè)無(wú)可見(jiàn)的溶解水焦油洗油質(zhì)量指標(biāo)（YB29764）名 稱指 標(biāo)比重（d204）～餾程230℃前餾出量（容）%不大于3%300℃前餾出量（容）%不大于90%酚含量（容）%奈含量（容）%不大于13粘度（。E25）不大于2水分%15℃結(jié)晶物無(wú)綜上合述：本設(shè)計(jì)為畢業(yè)設(shè)計(jì)，是集四年學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)理論和實(shí)際中運(yùn)用在生產(chǎn)過(guò)程中的的體現(xiàn)，目的在于通過(guò)這次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的各種知識(shí)和技能，是一次比較全面的分析和解決工程問(wèn)題的能力訓(xùn)練。是我們初步了解有關(guān)技術(shù)政策，學(xué)會(huì)查閱和綜合運(yùn)用各種文獻(xiàn)資料，掌握使用有關(guān)工程技術(shù)的規(guī)定和準(zhǔn)則，以及設(shè)計(jì)的方案的論證和確定，設(shè)計(jì)的計(jì)算能力，繪圖和撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)的能力，于此同時(shí)培養(yǎng)自己一個(gè)嚴(yán)肅的工作態(tài)度和掌握嚴(yán)密的工藝流程，為今后打下良好的工作基礎(chǔ)。第二章 粗苯回收原理 洗油吸收苯族烴的基本原理用洗油吸收煤氣中的粗苯烴是物理吸收過(guò)程，服從亨利定律和道爾頓定律，當(dāng)煤氣中苯族烴的分大于洗油液面上苯族烴的平衡蒸汽壓時(shí)，煤氣中苯族烴即被洗油吸收，二者差值越大，則洗收過(guò)程進(jìn)行的越容易，吸收速率也越快。目前，吸收過(guò)程的機(jī)理仍建立在被吸收組分經(jīng)穩(wěn)定的界面薄膜擴(kuò)散傳遞的概念上，即液相與氣相之間有相界面，假定在相界面的兩側(cè)，分別存著不呈湍流的薄膜，在氣相側(cè)的稱為氣膜，在液相側(cè)的成為液膜，擴(kuò)散過(guò)程的阻力及等于氣膜和液膜的阻力之和。吸收系數(shù) 大小取決于所采用的吸收劑的形式，填料內(nèi)型與規(guī)格及吸收段過(guò)程進(jìn)行條件（溫度，氣相和液相流速等）顯然，這些因素吸收速率均勻影響。 影響苯族烴吸收的因素煤氣中毒苯族烴在洗苯塔內(nèi)被吸收的程度稱為吸收率，吸收率的大小取決于以下因素，煤氣和洗油中的苯族烴的含量。煤氣流速及壓力；洗油循環(huán)量及其分子量，吸收溫度，洗苯塔結(jié)構(gòu)，對(duì)填料塔則為填料表面積及特性等。分述如下：吸收溫度：吸收溫度是指洗苯塔內(nèi)氣液兩相接觸面積的平均溫度，它取決于煤氣和洗油的溫度，也受大氣溫度的影響。吸收溫度是通過(guò)吸收系數(shù)和吸收推動(dòng)力的變化而影響吸收率的，提高的吸收溫度，可使吸收系數(shù)有一定增加，但不顯著，而吸收推動(dòng)力卻顯著減小。對(duì)于洗油吸收煤氣中苯族烴來(lái)說(shuō)，洗油分子量及煤氣總壓的波動(dòng)很小，可視為常數(shù)，而粗苯的蒸汽壓是隨溫度的變化而變化，溫度升高，粗苯的蒸汽壓力也升高，當(dāng)煤氣中的苯族烴的含量一定時(shí)，溫度愈低，洗油中與其呈平衡的粗苯含量愈高；而當(dāng)提高溫度時(shí)，洗油中與其呈平衡的粗苯含量則有較大的降低。當(dāng)入塔貧油含量一定時(shí)，洗油液面上苯族烴的蒸汽壓隨吸收溫度升高而增大，吸收推動(dòng)力則隨之減小，致使洗苯后煤氣中的苯族烴含量（塔后損失）增大粗苯的回收率降低。因此，吸收溫度不宜過(guò)高，但也并非越低越好，在低于15℃時(shí)洗苯油粘度將顯著增加，使洗油輸送及其他內(nèi)均勻分布和自由流動(dòng)均發(fā)生困難，當(dāng)洗油溫度低于10℃時(shí)，還可能從油中析出固體沉淀物。因此適宜的吸收溫度約25℃，實(shí)際操作波動(dòng)于25～30℃之間。另外，操作中洗油溫度應(yīng)略高于煤氣溫度，以防止煤氣中的水汽冷凝進(jìn)入洗油中，一般規(guī)定，洗油溫度在夏季比煤氣溫度高2℃左右，冬季高4℃左右。為了保證吸收溫度，煤氣進(jìn)洗苯塔前，應(yīng)在終冷期內(nèi)冷卻至20～28℃，循環(huán)油冷卻至小于30℃.洗油的分子量及循環(huán)量的影響當(dāng)其他條件一定時(shí)，洗油的分子量變小，將使洗油中粗苯含量變大，及吸收得愈好，同類油劑的吸收能力與其分子量成反比。吸收劑與溶質(zhì)的分子量愈接近，則吸收得愈完全。在回收等量粗苯的情況下，如洗油循環(huán)量也可以相應(yīng)地減少。但洗油的分子量不宜過(guò)小，否則洗油中吸收過(guò)程中損失較大，并且脫苯蒸餾時(shí)不易與粗苯分離。增加循環(huán)油量可降低洗油中粗苯的含量，增加氣液間的吸收推動(dòng)力，從而可以提高粗苯的回收推動(dòng)力。提高回收率，但循環(huán)洗油量不宜過(guò)大，以免過(guò)多增大電、蒸汽的耗量和冷卻水用量。在塔后煤氣含苯量一定的情況下，隨著吸收溫度的升高，則需要的循環(huán)洗油量隨之增加。貧油含苯量的影響：貧油含苯量是決定塔后煤氣汗苯族烴量的主要因素之一，當(dāng)其它條件一定時(shí)，入塔貧油中的含苯量越高，則塔后損失愈大，按現(xiàn)行規(guī)定，塔后煤氣中粗苯含量不大于2g/,%，為了維持一定的吸收推動(dòng)力，%應(yīng)除以平衡偏移系數(shù)n，一般n=～=,則允許貧油含苯量為c1=()%=%2%.實(shí)際上，由于貧油中粗苯的組成中苯和甲苯的含量少，絕大部分分為二甲苯和溶劑油，其蒸汽壓僅相當(dāng)于統(tǒng)一溫度下煤氣中含苯族烴蒸汽壓的20～30%，～%，此時(shí)仍能保證塔后煤氣含粗苯量子2g/Nm3以下。如何一步降低貧油中的粗苯含量，雖然有助于降低塔后損失，但將增加脫苯蒸餾時(shí)代蒸汽耗量，使粗苯產(chǎn)品的180℃前餾出率減少，并且是洗油含量增加。近年來(lái)，國(guó)外一些焦化廠，塔后煤氣含粗苯量控制在4g/Nm3左右，甚至更好，這一指標(biāo)對(duì)大型焦化廠的粗苯回收是經(jīng)濟(jì)合理的。另外，從一般粗苯粗苯和回爐煤氣中分離出來(lái)的苯族烴的性質(zhì)可以看出，由回爐煤氣中得到的苯族烴，，由于這些物質(zhì)很容易聚合，故會(huì)增加粗苯的回收和精致難度，因此，塔后煤氣含苯量控制高一些也合理。吸收表面積的影響為使洗油充分吸收煤氣中的苯族烴，必須使氣液兩相之間有足夠的接觸面積（即吸收面積）。填料塔的吸收面積即為塔內(nèi)填料表面積，填料表面積愈大，則煤氣與洗油接觸時(shí)間愈長(zhǎng)，回收過(guò)程進(jìn)行的愈完全。適當(dāng)?shù)奈彰娣e即能保證一定的粗苯回收率，又使設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)經(jīng)濟(jì)合理。煤氣壓力與流速的影響：當(dāng)增大煤氣的壓力時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)Dg將隨之減少，因而是吸收系數(shù)有所降低。但隨著壓力的增加，煤氣中的苯族烴分壓將成比例地增加，使吸收推動(dòng)力顯著增加，因而，吸收速率也將增加。煤氣速度的增大也可提高吸收系數(shù)，并且可以提高氣液相接觸的渦流程度和提高洗苯塔的生產(chǎn)能力，所以，加大煤氣速度可以強(qiáng)化吸收過(guò)程，但煤氣速度太大時(shí)，容易使洗苯塔阻力和霧沫夾帶量急劇增加。 脫苯塔內(nèi)地脫出率取決于一下因素：在塔底油溫下各組分的蒸汽壓：若富油的預(yù)熱溫度高，塔底貧油溫度相應(yīng)也高，貧油中各組分的蒸汽壓變大，故餾出率也增加。但因苯的揮發(fā)度較大，在較低溫度下幾乎全部蒸出，所以富油預(yù)熱溫度對(duì)苯的餾出率影響很小，而對(duì)其它組分的影響則很大。如甲苯的回收率隨著預(yù)熱溫度的提高而相應(yīng)提高。塔內(nèi)操作壓力：提高塔內(nèi)的操作壓力時(shí)，各組分的餾出率會(huì)相應(yīng)減小，但同樣對(duì)苯的影響小。加料板一下的塔板：顯然，當(dāng)增加加料板一下的塔板層數(shù)時(shí)，各組分的餾出率相應(yīng)增加，尤其是對(duì)甲苯和二甲苯等影響較大。直接蒸汽量：蒸汽耗量增加，增大了蒸汽分壓，相應(yīng)增加各組分的餾出率，但蒸汽耗量過(guò)分增加：一是給油水分離帶來(lái)負(fù)擔(dān)，二是冷卻水量增加，三是蒸汽耗量大了不經(jīng)濟(jì)。因此，直接蒸汽的多少應(yīng)以及能保證脫苯順利進(jìn)行，又保證經(jīng)濟(jì)合理為標(biāo)準(zhǔn)。第三章 工藝路線的選擇及確定 影響粗苯回收率的因素隨著煉焦工藝的發(fā)展，化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率取決于煉焦過(guò)程的技術(shù)操作條件。影響粗苯的回收率的因素主要有三點(diǎn)：一、配煤性質(zhì)和組成的影響焦油的產(chǎn)率取決于配煤的揮發(fā)分高低和煤的變質(zhì)程度。在一定范圍內(nèi)，苯族烴的產(chǎn)率隨著煤料中的碳?xì)浔龋–/H）及揮發(fā)分的增加而增加。當(dāng)配煤的揮發(fā)分V=20～30%時(shí)，可由下式求得產(chǎn)率Y（%）=+二、溫度對(duì)焦?fàn)t化學(xué)產(chǎn)品的影響焦?fàn)t化學(xué)產(chǎn)品的組成會(huì)受到焦?fàn)t操作溫度，壓力和揮發(fā)物在反映空間停留時(shí)間的影響，也受到焦?fàn)t內(nèi)生成的石墨，焦炭或焦炭灰分中某些成分的催化劑作用的影響，而最主要的影響因素是爐墻溫度和炭化室空間溫度。增高爐墻溫度將使焦油中苯族烴含量減少，而高溫產(chǎn)物——萘、蔥瀝青和游離碳的含量增加，比重變大，酚類及中性油類含量降低。 炭化室頂部空間溫度在整個(gè)煉焦過(guò)程中是有變化的，但其值不宜超過(guò)800℃，炭化室頂部空間溫度過(guò)高，則由于熱解作用，焦油和粗苯的產(chǎn)率均將降低，高溫化合水的產(chǎn)率增加，氨脂高溫下由于進(jìn)行逆反反應(yīng)而部分分解，并和此熱的焦炭作用生成氰化氫，氨氮產(chǎn)率也降低。三、焦?fàn)t內(nèi)操作壓力大影響炭化室內(nèi)壓力的升高或降低都會(huì)造成化學(xué)產(chǎn)品的部分損失，故規(guī)定焦氣管必須保證一定的壓力。在實(shí)際生產(chǎn)中，粗苯工段的主要任務(wù)是完成煤氣的終冷除萘、吸收苯族烴以及粗苯的脫出三項(xiàng)任務(wù)。下面分別介紹完成這三項(xiàng)任務(wù)的工藝及論證。 煤氣的終冷及除萘的方法及工藝選擇在生產(chǎn)硫氨的回收工藝中，出飽和器進(jìn)入粗苯工段的煤氣溫度通常為55℃左右，而回收苯族烴的適宜溫度為25℃左右，因此在回收苯族烴之前煤氣要進(jìn)行冷卻。在焦?fàn)t氣冷卻和部分水蒸汽冷