【正文】 畢 業(yè) 設 計 （ 屆 ） 題目 : 10 萬噸 /年粗苯精餾的工藝設計 學 院 專 業(yè) 年 級 學生學號 學生姓名 指導教師 I 10 萬噸 /年粗苯精餾的工藝設計 寧夏大學化學化工學院（化學工程與工藝）專業(yè) 屆 摘要 : 苯、甲苯和二甲苯 (BTX)是基本的有機化工原料，廣泛用于合成橡膠、塑料、纖維、燃料 、醫(yī)藥、農藥和炸藥的生產， 是一種重要的化工材料。由于粗苯是一種初級化工品，成份混合而復雜，不能直接用于化工生產，也不能直接被用戶最終消費，就產生了粗苯精制 。粗苯的精制方法有酸洗法和加氫精制法。本文依據國外先進的 環(huán)丁砜低溫加氫精制 的工藝生產路線，對年生產能力為 10 萬噸的粗苯精餾工藝設計的全過程進行了物料和能量的衡算；對純苯精餾塔進行了工藝設計。 關鍵詞 :設計；粗苯；精餾塔 II 100,000 tons / year benzene distillation process design Abstract： Benzene, toluene and xylene (BTX) are basic anic chemical raw materials, which are used widely in synthetic rubber, plastic, fiber, fuel, medicine, pesticide and dynamite. They are important chemical materials. Because benzene is a primary chemical, the ingredient is mixed and plex, so it can not be directly used for chemical production and the ultimate consumer. It need to produce the crude benzol refining. The methods of crude benzene refining are pickling method and hydrogenation method. This article is based on the advanced lowtemperature hydrogenation sulfolane process production line. To the whole process of distillation process design for annual output of 100,000 tons crude benzene, I have the material and heat balance calculation and the process design for benzene distillation column. Keywords: design, Benzene, Distillation III 目 錄 第一章 概述 .............................................................................................................. 1 前言 ................................................................................................................. 1 粗苯總 概述 ..................................................................................................... 1 生產路線的確定及生產流程圖 ..................................................................... 4 環(huán)丁砜法粗苯加氫精制工藝簡介 ................................................................. 5 第二章 系統(tǒng)物料和熱量衡算 ............................................................................. 8 系統(tǒng)物料衡算 ................................................................................................. 8 熱量衡算 ....................................................................................................... 12 第三章 純苯精餾塔的工藝設計 ....................................................................... 16 設計計算 ....................................................................................................... 16 流體力學驗算 ............................................................................................... 19 塔板負荷性能圖 ........................................................................................... 21 精餾塔塔板數計算 ....................................................................................... 24 第四章 結論 ............................................................................................................ 28 參考 文獻 ................................................................................................................... 29 致 謝 .......................................................................................................................... 30 寧夏大學本科畢業(yè)設計 第一章 概述 1 第一章 概 述 前 言 化工設計是科學與技術相結合的一項工程，是將實驗的研究成果轉化為工業(yè)生產的一項具有創(chuàng)造性的勞動。其主要內容是在確保技術，經濟，環(huán)境和安全可靠的前提下，設計最佳的原料和工藝路線，通過工藝軟件的模擬分析，確定優(yōu)化的工藝流程、工藝條件、設備選型等。 本文在化工設計的基本原理、標準、規(guī)范、技巧和經驗的指導下對 10 萬噸 /年的粗苯精餾裝置工序進行了設計。粗苯是焦炭生產過程中的主要副產品之一， 其主要成份是：苯、甲苯、二甲苯以及一些重質苯的混合物，其中苯、甲苯和二甲苯 (BTX)是基本的有機化工原料，廣泛用于合成橡膠、塑料、纖維、燃料、醫(yī)藥、農藥和炸藥的生產。隨著鋼鐵以及煉焦工業(yè)的迅速發(fā)展，我國粗苯產量呈現(xiàn)穩(wěn)定增加的趨勢，其副產品如粗苯、煤焦油等加工利用也日益受到重視。 由于粗苯是一種初級化工品，成份混合而復雜，不能直接用于化工生產，也不能直接被用戶最終消費，就產生了把粗苯精制的生產行業(yè)，經過精制把粗苯分離出苯、甲苯、二甲苯以及重質苯后，再消費到客戶手中。 本文主要介紹了粗苯國內外的生產現(xiàn)狀，并以國 外先進的工藝合成路線即環(huán)丁砜溶劑加氫工藝低壓合成粗苯為依據對年生產能力為 10 萬噸粗苯合成工藝的全過程進行了物料和能量的衡算，并對純苯精餾塔進行了設計。通過本文可以了解到 10 萬噸 /年粗苯精餾裝置各單元設備的 物料流量、組分、全凝器和再沸器的熱量負荷及精餾塔設備的工藝指標和型號等內容。 粗苯總概述 粗苯的性質和用途 粗苯是煤熱解生成的粗煤氣中的產物之一，經脫氨后的焦爐煤氣中含有苯系化合物，其中以苯含量為主，稱之為粗苯。粗苯為淡黃色透明液體，比重 ～ ，比水輕，不溶于水。粗苯極易燃燒 ，并產生濃黑色的火焰，當粗苯的蒸汽在空氣中達～ %(體積）時將形成爆炸性的混合物。粗苯中苯、甲苯、二甲苯含量占 90%以上，是粗苯精制提取的主要產品。粗苯中不飽和化合物含量為 5%～ 10%，此含量主要取決于煉焦炭化驗溫。炭化溫度越高，不飽和化合物的含量就越低，不飽和化合物在粗苯餾分中的分布很不平均，主要集中在 140℃以上的高沸點餾分和 79℃以前的低沸點餾分中。 79℃以前的初餾分中主要有環(huán)戊二烯脂肪烴， 140℃以上的重苯中主要含有古馬隆、茚、苯乙烯。此外還含有甲基氧茚和二甲茚等。這些不飽和化合物主要是帶 有一個或兩個雙鍵的環(huán)烯烴，極易發(fā)生聚合、樹脂化作用，易和空氣中的氧形成褐寧夏大學本科畢業(yè)設計 第一章 概述 2 色的樹脂狀物質，溶解于苯類產品中，使之變成褐色。所以在生產苯、甲苯和二甲苯時，需將不飽和化合物除去。粗苯中的硫化物含量約為 %～ 2%，主要是二硫化碳、噻吩及其同系物。在剛生產出來的粗苯中尚含有約 %的硫化氫，但在粗苯的儲存過程中，逐漸被氧化成單體硫。粗苯中的硫化物還有硫醇，含量甚微，一般不超過總硫化物的 %。粗苯中尚含有吡啶及其同系物和酚類，因含量甚少，不作為產品提取。粗苯中還含有少量的飽和烴，總含量一般在 %～ %，并多集中于高沸點餾分中。粗苯精制的主要產品為苯、甲苯、二甲苯、三甲苯（輕溶劑油）。 苯是粗苯最主要的組分，含量占 55%～ 80%。苯為無色易揮發(fā)和易燃液體，油芳香氣味，不溶于水，而溶于乙醇。苯是有機合成工業(yè)的基礎原料，用途極其廣法。中國目前主要用于合成纖維、塑料、合成橡膠、制取農藥及國防工業(yè)方面。甲苯的產率僅次于苯，可由氯化、硝化、磺化、氧化及還原等方法制取染料、醫(yī)藥、香料等中間體及糖精，此外還可制取已內酰胺供生產尼龍用。甲苯的冰點很低（ 95℃），可用作航天染料及內燃機燃料的添加劑。 粗苯精制所得的工業(yè)二 甲苯是對 二甲苯（ 21%）、鄰 二甲苯（ 16%）、間 二甲苯（ 50%）和乙基苯（ 7%）的混合物。工業(yè)二甲苯可用作橡膠和油漆工業(yè)的溶劑，航天和動力燃料的添加劑。從工業(yè)二甲苯中得到的鄰、間、對 二甲苯可用于制取鄰、間、對 苯二甲酸、其中鄰、對 苯二甲酸是生產增塑劑、聚酯纖維的重要原料。 粗苯的應用市場 隨著我國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，我國焦炭產量出現(xiàn)了突飛猛進的快速發(fā)展。焦炭行業(yè)的快速發(fā)展為粗苯產量的穩(wěn)定提高奠定了基礎。近幾年，國家加強了煉焦過程中的環(huán)保治理工作，強制焦化生產企業(yè)必須配套技改或建設 化工產品回收裝置，不能只焦不化，生產中必須實現(xiàn)環(huán)保達標排放，在限期內不達標的予以關停。在政策的強制，2020 年焦爐氣回收普及率由 2020 年的平均 60%上漲到 65%～ 70%， 2020 年焦爐氣回收普及率已達到