【正文】 2 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。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。此外，還含有一些不飽和化合物，硫化物及少量的酚類(lèi)和吡啶堿類(lèi)。在常溫下，～。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(mǎn)足從煤氣中回收和制取粗苯的要求，洗油為了滿(mǎn)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。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)。 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(chēng)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。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。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。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。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。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）。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。如甲苯的回收率隨著預(yù)熱溫度的提高而相應(yīng)提高。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)。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。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)。目前我國(guó)焦化廠目前所采用的煤氣終冷及除萘的工藝流程主要有三種即煤氣終冷機(jī)械化除萘工藝；煤氣終冷和焦油洗萘工藝；油洗萘和煤氣終冷工藝；和橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油的新終冷除萘工藝。含萘的冷卻水由塔底經(jīng)水封管自流到機(jī)械化刮萘槽，水和萘在槽中分離后，水自流到冷水架被冷卻至30~32℃，再用泵送經(jīng)冷卻器用低溫水將其冷卻到25℃后，回終冷塔循環(huán)使用。含萘冷卻水從終冷塔底部流出，經(jīng)液封管導(dǎo)入焦油洗萘器底部并向上流動(dòng)。從洗萘器上部流出的水進(jìn)入水澄清槽，分離出殘余焦油后，自流到冷水架。富油進(jìn)塔溫度比煤氣高5~7℃，煤氣含萘可由2000~2500毫克/標(biāo)m3降到500~800毫克/標(biāo)m3左右。 橫管終冷洗萘工藝 圖34 輕質(zhì)焦油終冷洗萘工藝流程1終冷塔 2新焦油槽 3溢流槽 4焦油泵 5循環(huán)泵該工藝流程見(jiàn)圖，煤氣的終冷和除萘都在橫管終冷塔進(jìn)行，煤氣從上部導(dǎo)入終冷洗萘塔，從終冷塔下部導(dǎo)出，而水從下往上與煤氣逆流而行，且與煤氣是間接接觸，煤氣中遇冷段內(nèi)，冷卻到24～26℃后進(jìn)入吸收段的上部，循環(huán)噴灑輕質(zhì)焦油除萘，凈化后的煤氣進(jìn)入捕霧器除去其所夾帶動(dòng)焦油霧滴，捕霧后的煤氣進(jìn)入洗苯塔。這種工藝解決了前幾種工藝流程中存在的廢水多，含萘高的問(wèn)題，它使煤氣的含萘量可降到400毫克/標(biāo)m3，因而該工藝有點(diǎn)突出，而且徐州地區(qū)具有豐富的低溫 地下水（18℃）因而本設(shè)計(jì)采用的就是這種工藝。3. 凝結(jié)法：在低溫加壓的情況下，使苯族烴從煤氣中冷凝出來(lái)，此法比吸收法所得到的粗苯質(zhì)量好，但煤氣的壓縮及冷凍過(guò)程復(fù)雜，阻力消耗大，設(shè)備材質(zhì)要求高。 圖41 洗苯工藝流程圖 1填料洗苯塔 2富油泵 3貧油中間槽 4貧油冷卻器煤氣經(jīng)最終冷卻到25~27℃后，進(jìn)入洗苯塔。脫苯后的貧油送回貧油槽循環(huán)使用。洗苯塔噴頭上方設(shè)置捕霧器，以捕集的油滴，減少洗油損失，塔頂還有一個(gè)噴口，以清洗捕霧層。2) 有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，即在長(zhǎng)期使用中吸收能力基本穩(wěn)定。由于石油洗苯工藝流程缺點(diǎn)較多，特別選型上存在難題，故一般不采用它，而多采用第一種工藝流程。即粗苯的產(chǎn)率隨裝爐煤揮發(fā)分的提高而增加，隨煉焦溫度、爐頂空間溫度的提高而下降。粗苯產(chǎn)品的技術(shù)要求主要有兩個(gè)指標(biāo)：一是水分，要求在室溫下目測(cè)無(wú)可見(jiàn)不溶解水；二是對(duì)粗苯產(chǎn)品作流程測(cè)定，當(dāng)粗苯產(chǎn)品作為溶劑用時(shí),180℃前餾出量應(yīng)＞91%，當(dāng)作為精制用粗苯時(shí)180℃前餾出量應(yīng)＞93%。如圖下所示，焦?fàn)t煤氣以25～27℃依次通過(guò)串聯(lián)的洗苯塔，與塔頂噴灑的焦油洗油逆流接觸，脫除粗苯后煤氣從塔頂排出。一般采用兩塔串聯(lián)型式，也有采用一塔洗苯的型式。（1）脫苯工藝的主要種類(lèi) 脫苯有水蒸氣加熱蒸餾法和管式爐加熱蒸餾兩種脫苯工藝，兩種工藝都可以回收一種苯或輕苯、重苯兩種。兩苯塔氣相進(jìn)料。在兩苯塔提餾段側(cè)線切取重苯，塔底殘液為萘油。富油在分縮器下面的三格中被脫苯塔來(lái)的蒸氣加熱到70~80℃，然后進(jìn)入管式貧富油換熱器被溫度為130～140℃的熱貧油加熱到90～100℃，再利用煤氣加熱的管式爐中加熱到135～145℃。兩苯塔的底部溫度保持在150℃左右。這樣處理后的洗油，其質(zhì)量保持為：比重≤，水分＜1%，含酚≯%，含萘≯9%，300℃前餾出量≤85%。K㏑ = ＋式中：x—每m飽和煤氣（塔前塔后的露點(diǎn)下為飽和煤氣）中水蒸氣的平均含量（體積百分比）查得：塔前露點(diǎn)58℃時(shí)煤氣水蒸氣含量 x = g/Nm 塔后露點(diǎn)22℃時(shí)煤氣水蒸氣含量x = g/NmX =【】100247。Sk黏度： = 10pa 密度： = kg/ m則：R = = 104 = = 故 = = = 3) 管壁厚b = ,鋼的導(dǎo)熱系數(shù)，b/λ = 10㎡K/J 管外壁污垢熱阻R== 10㎡K/J故：K = J/㎡（6） 塔高計(jì)算：有效管板高度為：= 350+42014+20013+350 = 9180mm = 兩段噴灑高度共取1m，煤氣出口2m，煤氣入口1m，底部油槽高5m，則實(shí)際塔高為：H =+1+2+1+4 = m 洗苯塔的計(jì)算原始數(shù)據(jù)：塔前煤氣溫度22℃，塔后煤氣溫度26℃， 入塔貧油溫度30℃ 塔前煤氣壓力8500Pa，塔后煤氣壓力5880Pa， 從煤氣中吸收的粗苯量為： = G煤粗苯回收率 = %1000 = Kg/h = Kg/h入塔濕煤氣量： V,( Nm/h) G,( Kg/h)煤 氣 53344 硫 化 氫 粗苯蒸汽 水 蒸 汽 共 計(jì) 出塔濕煤氣量： V,( Nm/h) G,( Kg/h)煤 氣 53344 硫 化 氫 粗苯蒸汽 水 蒸 汽 共 計(jì) 煤氣的實(shí)際流量（塔前為V，塔后為V）V = 273+22273101325101325+8500 = Nm/hV =273+26273101325101325+5880 = Nm/h煤氣平均流量V的計(jì)算：V =（V+ V）/2 = Nm/h1. 洗油循環(huán)量W的計(jì)算：，油密度取γ= ,則W = V油氣比γ = = Kg/h2. 貧油粗苯含量的計(jì)算:(1) 塔前煤氣含粗苯量: = 1000/ = g/Nm式中:V——塔前煤氣實(shí)際流量, Nm/h(2) 塔后煤氣含粗苯量: = 1000/ = g/Nm式中:V——塔后煤氣實(shí)際流量, Nm/h(3) 貧油允許含粗苯量:與相平衡的允許貧油含苯量按下式計(jì)算(用于焦油洗油): 按規(guī)定塔后煤氣含量不大于2g/Nm3式中:——為苯族烴的濃度 ——洗油的平均分子量，取160 ——粗苯的平均分子量， P——煤氣總壓力 P——回收溫度下粗苯的飽和蒸汽壓,㎜Hg ㎜Hg、分別是純苯、甲苯、二甲苯、萘溶劑油的飽和蒸氣壓，查《焦化設(shè)計(jì)參考資料》下冊(cè)得： = ㎜Hg ， = ㎜Hg，求得 = ㎜Hg將已知數(shù)據(jù)帶入方程，即可求出洗油含萘量x：X = %（4）入塔貧油實(shí)際含苯量為：C = x/n = 即取平衡偏離系數(shù)n = （5）出塔富油含苯量： C = C＋回收的苯量/（洗油量＋苯的回收量） = %+(+)= %3. 塔徑和塔高的確定； 根據(jù)《燃料化工》1998（3）：36提供的參數(shù)，～；～㎡/Nm三種花環(huán)填料規(guī)格見(jiàn)下表；型號(hào)填充分?jǐn)?shù) 個(gè)/m比表面積 ㎡/Nm空隙率 %容重Kg/mX32500 185 88111 Z8000 127 89 120 D3000 94 90 88由上表可查出：Z型花環(huán)的比表面積為127㎡/Nm。在脫苯塔進(jìn)口各組分蒸發(fā)量如下：（包括進(jìn)入再生器的蒸發(fā)量）成 分Kg/h苯=甲 苯=二甲苯=溶劑油=萘=洗 油=水共 計(jì)粗苯在管式爐中的蒸發(fā)率： 100 % = 32%1． 管式爐輸入熱量：（1） 從洗苯塔來(lái)的富油經(jīng)分縮器，貧富油換熱器后進(jìn)入管式爐（包括洗油，粗苯，水，其溫度為125℃），帶入