【正文】 經(jīng)過計算后，得： a=，b=，c=，d= 將a、b、c、d代入上面方程式，得： ② 經(jīng)過計算，可以在操作范圍內，任意取若干個LS值，依②式可算出相應的VS值，列于下表49中。 式中d0、ρV、N均為已知數(shù)，由此式可以求出氣相負荷VS的下限值，據(jù)此作出與液體流量無關的水平漏液線。 由泛點負荷系數(shù)圖，由提餾段霧沫夾帶所述公式計算得泛點率為50％。 重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)： 計算后可以看出閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在9～12范圍內。 安全系數(shù)：，～，塔徑合適?！?；。 最小回流比根據(jù)前述的物料數(shù)據(jù)可知， 根據(jù)恩伍特方程可計算最小回流比，即： 實際塔板數(shù)初餾塔設計中，一般不進行詳細的經(jīng)濟衡算，而是根據(jù)經(jīng)驗選取。浮閥能夠隨著氣速的增減在相當寬廣的氣速范圍萘自由調節(jié)、升降，保持穩(wěn)定操作。 塔底溫度的確定 對于具有n個組分的混合物精餾過程，設塔底液相組成：x1，x2，x3，L，xn；塔底操作壓力為P，則可根據(jù)液相等溫線方程式來確定塔底溫度。當塔頂餾出物均為已知時，根據(jù)塔頂總壓以及蒸汽組成，利用氣相等溫線方程式，就可以確定塔頂溫度。原料在初餾塔中的初步分離是靠管式爐提供的熱量，使酚油從工業(yè)萘初餾塔頂逸出，經(jīng)冷凝冷卻后進入酚油槽，一部分酚油經(jīng)酚油回流泵送至工業(yè)萘初餾塔頂部打回流。 第4章 工藝計算 初餾塔的物料衡算 原料處理量 根據(jù)生產(chǎn)設計任務要求年處理30Wt，按照每年工作日為300天，每天設備工作24h，則可計算原料每小時處理量為： 原料組成及各組分的含量 切取的萘洗二混餾分為原料，其中有21％的餾分為已洗餾分，即42000=8820kg/h；其中主要是中性組分約為90％左右，其余是堿性、酸性組分。若實際生產(chǎn)中出現(xiàn)問題，我們又應該如何去解決？ 工業(yè)萘熱油泵的出口處發(fā)生泄漏，該當如何處理?若工業(yè)萘熱油泵的出口處發(fā)生泄漏，應該先分析泄露點的大小。工業(yè)上最常用的是已洗萘洗二混餾分或已洗酚萘洗三混餾分，事實上三混餾分作為原料的的產(chǎn)率最好，考慮到與其他組員不重復的原因，本設計選擇了二混餾分作為原料。本設計題目為年處理30萬噸焦油精制車間工業(yè)萘工段初步設計，考慮到處理量、設備投資問題及所選參考文獻，所有資料均證明了雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝更適合本設計。輻射段管爐有兩種類型，立管和螺旋型管。這樣就可以利用較小的水量進行工業(yè)萘的冷凝冷卻。工業(yè)萘的冷凝冷卻不易直接用溫度低的冷水冷卻，而是用熱水冷卻。小孔徑篩板易堵塞，不宜處理臟的、黏性大和帶有固體粒子的料液。在對流過程中反復的熔融、結晶，相當于多次進行液固平衡，最終從兩端導出純態(tài)產(chǎn)品和含雜質的晶析油。 j這種流程適合于小規(guī)模生產(chǎn)和原料含萘高的條件，一般與年加工量1萬噸的焦油加工廠配套，原料含萘不宜低于65%。攀枝花鋼鐵集團該化工企業(yè)，采用了由傳統(tǒng)三型表遷移到DCS系統(tǒng)控制，使用了ABB+AC800F調節(jié)系統(tǒng)將溫度控制電控制達到1℃，很好的滿足了生產(chǎn)控制的需求，而且四爐四塔的處理量比雙爐雙塔更大，效率大大提高，只是設備需求更多，投資更大，適用范圍不廣泛。圖22 四爐四塔工業(yè)萘蒸餾工藝簡圖1已洗原料泵；2萘換熱器；3工業(yè)萘汽化器；4萘油中間槽；5萘油回流槽；6萘轉鼓結晶機；7萘油回流泵；8萘初餾塔；9酚油冷卻器；10酚油槽；11酚油回流泵；12萘初餾塔循環(huán)泵；13萘初爐；14萘精餾塔；15萘精餾塔循環(huán)泵；16萘精爐；17甲基萘塔；18甲基萘塔循環(huán)泵；19甲基萘爐；20甲基萘冷卻器；21甲基萘回流柱；22甲基萘回流柱；23工業(yè)萘塔；24工業(yè)萘循環(huán)泵；25工業(yè)萘爐；26萘餾分冷卻器；27萘餾分回流柱；28工業(yè)萘餾分塔回流泵 其工藝流程是已洗三混餾分及萘溶劑油經(jīng)原料泵送往換熱器，與從工業(yè)萘精餾塔頂部出來的萘蒸汽換熱后，進入工業(yè)萘初餾塔。②另外，初餾塔和精餾塔循環(huán)加熱，來控制塔底溫度。原料中所含的萘油和洗油餾分以液態(tài)混入熱循環(huán)油，一起入初餾塔底貯槽，再由初餾塔循環(huán)油泵17抽出，一部打入初餾塔管式爐1，被燃料燃燒加熱至270275℃部分氣化，再回到初餾塔下部，供作初餾塔的熱量，另一部分熱量打入精餾塔4。 t( }8 k. j X/ E: P/ t精餾是由揮發(fā)度不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中同時多次進行部分氣化和部分冷凝，使其分離成幾乎純態(tài)組分的過程。當在單級釜內進行平衡蒸餾時，釜內液體混合物被部分氣化，并使氣相與液相處于平衡狀態(tài)，然后將氣液兩相分開。當一般較易分離的的物系或對分離要求不高時，可采用簡單蒸餾或閃蒸，較難分離的可采用精餾，很難分離的或用普通精餾方法不能分離的可采用特殊精餾。分子式：C10H8 ，有特殊氣味,易揮發(fā)。 ⑤嚴格控制精餾塔溫度。洗油中的成分中含有甲基萘、聯(lián)苯、笏、氧笏等組分，常用洗滌吸收煤氣中的苯族烴和從中提取酚類化合物、甲基萘、二甲基萘、聯(lián)苯等產(chǎn)品。在焦油蒸餾操作過程中，原料焦油經(jīng)一段脫水、脫鹽后在二段經(jīng)過管式爐一次汽化，在二段蒸發(fā)器內閃蒸，切出瀝青和二蒽油等重質組分。焦油輕質組分進入餾分塔，主要切取輕油、三混油和一蒽油餾分，進而提取萘、洗油、酚、蒽油等產(chǎn)品。 產(chǎn)品質量指標、市場需求、價位 產(chǎn)品質量指標 萘集中度的指標是用來衡量焦油蒸餾系統(tǒng)操作好壞的重要標準，工業(yè)萘質量標準如所示:表11 工業(yè)萘質量標準指標名稱優(yōu)等品一等品合格品外觀白色，允許帶微紅或微黃粉末、片狀結晶結晶點，℃ ≥不揮發(fā)物，％≤灰分，％ ≤ 本次設計針對近幾年的萘集中度，所定萘集中度≥95％。從精餾塔塔頂切割工業(yè)萘中的萘含量應大于95％，從塔底側線切割而得到低萘洗油中含萘量應小于5％，從塔底排除的殘油含萘量應小于2％?？諝庵凶罡咴试S濃度為10ppm，℃,℃, 自燃點526℃, 屬于二級易燃固體。工業(yè)中以精餾的應用最為廣泛。這種操作既可以間歇又可以連續(xù)方式進行。而平衡蒸餾和簡單蒸餾僅進行一次部分氣化和部分冷凝的過程，故只能部分分離液體混合物。精餾塔中的萘油、洗油混合餾分靠管式爐1循環(huán)加熱而進行分餾，其中的萘以218℃的氣態(tài)從精餾塔頂部逸出，經(jīng)換熱器6進行熱交換后，在進入工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器7被水冷卻至100—110℃，以液態(tài)進入工業(yè)萘回流槽10，部分工業(yè)萘由回流槽底被精餾塔回流泵16抽出（回流比為2～3），打入精餾塔4的頂部，以控制塔頂溫度。兩座塔的塔頂溫度均靠調節(jié)回流量來控制，初餾、精餾互不干擾。從工業(yè)萘初餾塔頂采出的酚油餾分經(jīng)冷凝冷卻后進入酚油槽，一部分酚油經(jīng)酚油回流泵送至工業(yè)萘初餾塔頂部打回流。 間歇蒸餾工藝! Hamp。 該流程工業(yè)萘質量不易控制、萘的提取率低，中間餾分占原料的35%，需配入原料重蒸，能耗高，故很少采用。過程在形式上類似于填料塔精餾。小結長期的實踐使它比任何塔型的經(jīng)驗都豐富，在工業(yè)上仍有一定的實用價值。此過程是利用熱水吸收工業(yè)萘熱量汽化成水蒸氣。此外，由于采用了水的汽液兩態(tài)的轉變分開進行的設備，使供水設備無需采用高壓水泵，從而簡化了流程，由于水和水蒸汽的閉路循環(huán)系統(tǒng)中，不需要經(jīng)常補充新鮮水，因此不易產(chǎn)生水垢。我國大都采用的是圓筒立管式加熱爐。在上部分已經(jīng)詳細說明了雙爐雙塔連續(xù)精餾的工藝流程。下圖為本設計所選定的雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾，其流程為圖31 本設計所選定的雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾圖1—管式爐；2—管式爐；3—初餾塔；4—精餾塔；5—酚油冷凝冷卻器；6—原料與工業(yè)萘換熱器；7—工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器；8—油水分離器；9酚油回流槽；10—工業(yè)萘回流槽；11—工業(yè)萘貯槽；12—轉鼓結晶機；13—洗油冷卻器；14—原料泵；15—酚油回流泵；16—工業(yè)萘回流泵；17—初餾塔熱油循環(huán)泵；18—精餾塔熱油循環(huán)泵；19—工業(yè)萘裝袋自動稱量裝置；20—原料槽；21—中間槽；22—酚油槽 本設計工藝參數(shù)列表項目與指標已洗萘洗二混餾份初餾系統(tǒng)精餾系統(tǒng)原料含萘量，%6065原料水分，%原料溫度，℃7590管式爐出口溫度，℃270275275282塔頂溫度，℃190217219塔底溫度，℃240245250酚油冷卻器出口溫度，℃7585工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器出口溫度，℃ 100110回流比 182管式爐煤氣耗量(m3/h) 雙爐雙塔工藝的操作制度 ①開車前的準備工作要嚴格進行；如檢查水、電、汽、煤氣系統(tǒng)是否符合開車的調節(jié)和要求。倘若發(fā)現(xiàn)泄露點比較小，假如是墊片漏，用蒸汽吹掃著進行試緊；若是管線有漏點，用蒸汽吹掃著，按正常停車處理。由書籍資料可確定數(shù)據(jù)分析，列于表41中表41 已洗萘洗二混餾分中性組分的組成組分質量摩爾分數(shù)Kg/hKmol/h相對分子量1，3,5三甲苯1201,2,3三甲苯120四甲苯134茚116鄰、對甲酚108四氫化萘132萘5568128續(xù)表41 已洗萘洗二混餾分中性組分的組成組分質量摩爾分數(shù)Kg/hKmol/h相對分子量硫茚1120134—甲基萘142—甲基萘1422,6二甲基萘156聯(lián)苯1541,2二甲基萘1561,5二甲基萘1561,6二甲基萘156苊154苊烯152氧笏150笏135合計1008820 初餾塔物料衡算 按照表4—1，取四氫化萘為輕關鍵組分，萘為重關鍵組分，那么已洗餾分中四氫化萘摩爾分數(shù)X1f=％，；萘的摩爾分數(shù)X2f=％。 初餾塔底部已脫除酚油的萘洗油經(jīng)油循環(huán)泵抽出，一部分送入初餾塔管式爐加熱后，再返回初餾塔底部，以循環(huán)的方式進行加熱。由n組分混合物的氣相等溫線方程式可得： 等式兩邊各與塔頂溫度下的蒸汽壓PN相乘，即得。 上述方程式為n個組分的混合物的液相等溫線方程式。它的處理量大，比泡罩塔提高20％～40％，而且操作彈性大，且塔板效率高，一般比泡罩塔高15％左右?！?倍。Q4=（+4763）（190+）=3306262 KJ/h； ②塔底萘、洗油帶出的熱量，萘、洗油在20～250℃(2) 精餾段塔徑 按照上述計算方法計算精餾塔塔徑，經(jīng)過計算后，所以精餾段塔徑合適。 (2) 精餾段的塔板布置及浮閥數(shù)目 按照上面計算，將精餾段的數(shù)據(jù)代入，可得： 塔板流體學驗算 提餾段塔板流體學驗算(1) 氣相通過浮閥塔板的壓強降 可根據(jù)下述公式計算塔板壓強降，即： ①干板阻力，由下列公式計算，即： ②板上充氣液層阻力本設備對萘洗二混餾分進行初餾，液相為碳氫化合物，可取充氣系數(shù)=。 塔板負荷性能圖 提餾段的負荷性能圖(1) 霧沫夾帶線對于一定物系及一定的塔板結構，上述所選公式中ρV,ρL,Ab，K,CF及ZL均為已知值，相當于ρV=，將各個已知數(shù)代入上式，便可以得出VSLS的關系，據(jù)此可以得出負荷性能圖中的霧沫夾帶線。以Fo=5作為規(guī)定氣體最小負荷的標準，則 （4）(5) 液相負荷下限取堰上液層高度h0W=，依資料提供的計算計算出LS的下限值，依次作為液相負荷下限線，該線是與氣相流量無關的豎直線。表49 LS一VS 關系表（3） 液相負荷上限線 液體的最大流量應保證在降液管中停留時間不低于3～5s。 浮閥塔工藝設計計算結果 現(xiàn)將計算結果總匯列于表410中?！?，則： Q5=8379240=3782626 KJ/h； ③塔表面散失的熱量聯(lián)合給熱系數(shù)同餾分塔的計算，即K= KJ/m178。則： Q1=8556240=3862521 KJ/h ②回流代入的熱量，已知酚油在20～105℃之間的平均比熱，/h，之中17556為焦爐煤氣的熱值，KJ/m179。表5—1 管殼式換熱器的結構特點名稱優(yōu)點缺點固定板管式換熱器結構簡單而緊湊，制造成本低殼程不能用機械方法清洗，檢查困難浮頭式換熱器便于清洗，管束的熱變形不會受到殼體的約束，消除了熱應力結構復雜，金屬消耗量大，造價高U形管式換熱器彌補了浮頭式換熱器結構復雜的缺點管內的清洗較為困難 綜合上述，為了減少清洗管內所造成的損耗，所以選用一臺浮頭式換熱器。14酚油冷凝冷卻器F=100m178。/h，H=67m2一開一備12精餾塔循環(huán)泵150Y II—75，Q=200m179。220洗油槽D=3000mm，V=180m179。如自然環(huán)境，氣象條件（如風向、溫度），地理因素（如廠址選擇、交通便利與否），再如設備放在外面還是廠房內部等。 平面布置原則單位工程施工平面圖是單位工程施工組織設計中的重要組成部分，是對一個建筑物或構筑物的施工現(xiàn)場的平面規(guī)劃和空間布置。④要符合勞動保護、技術安全及防火的要求。