【正文】 6 塔設備計算 吹苯塔計算 吹苯塔塔徑的計算 吹苯塔實際上 只是 一個閃蒸塔，由物料衡算可得吹苯塔中原料液中氣相和液相產品質量流量及組成如下 ： 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 /( / )iF t h /( / )iD t h Dia /( / )iW t h Wia 查《化學工程手冊》得各組分相 對分子量如下表 ： 經單位換算后結果亦如下表： 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑 油及殘渣 /( / )iM kg kmol 78 92 106 108 /( / min)iD mol 1108 /( / )iW kg h 河南城建學院?？?畢業(yè)設計 塔設備計算 20 由設計條件可知氣體，液體均可按常 況下計算，查得各組分密度如下表： 序號 1 2 3 4 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 3/( / )kg m? 879 867 880 1030 由于物料在吹苯塔中共閃蒸 5 分鐘，以苯為例計算則 5 分鐘內共流過苯的體積為： 1 37 1 .2 15 0 .0 0 78 7 9 6 0WVm? ? ? ? 其余各組分計算結果如下表 ： 對氣相來說，可按標況下進行計算，以苯為例 。W = /th 39。 塔頂產品中 BTX 流量為 ： LD =?%= /th。輕苯初餾得到的未洗混合餾分先經預熱，然后與連洗泵前連續(xù)加入的濃硫酸混合，經泵送往混合器。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。 設計任務的依據(jù) 對混合餾分進行酸洗凈化的工藝操作，不僅要求盡可能除去其中所含的硫化物和不飽和化合物，而且要求硫酸含量低、苯族烴損失小，并使反應盡量向形成能溶解于已洗混合餾分中的聚合物方向進行。 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造成了環(huán)境的破壞；人口的增長勢必增加對能源的需求。本次設計中是利用粗 苯中分離出來的輕苯進行加工，最終得到所需產品。 粗苯的主要組分及性質 粗苯中的苯、 甲苯和二甲苯含量約占 90%以上，是粗苯精制的主要產品。焦化粗苯經初步預精餾得到的輕苯餾分中含有的不飽和化合物及硫化物的沸點與苯、甲苯的沸點相差很小，不能通過精餾法進行分離。主要包括物料衡算，主要塔設備的工藝尺寸計算，并對關鍵設備進行了機械強度校核。 關鍵字：粗苯 、 精制 、苯 通過設計計算，得到以下主設備圖紙 2河南城建學院專科畢業(yè)設計 設計說明 II Design specification Crude benzol refining process, is the chemical processing of crude benzol is converted into a gas, liquid and solid products, and the gas and liquid product is further processed into a series of chemical products . Crude Benzol currently refining process are: Pickling and refined method of hydrogenation. Pickling refined method of simple, but there are liquid waste. The law in China39。聚合物呈現(xiàn)黑褐色，簡稱酸焦油，密度較大，可從混合物中分離。粗苯中所含的不飽和化合物主要是帶有一個或兩個雙鍵的環(huán)烯烴和直鏈烯烴，它們、極易聚合，易和空氣中的氧形成深褐色的樹脂狀物質，并能溶于苯內產品，使之變成棕色。二甲苯廣泛用于有機溶劑和合成醫(yī)藥、涂料、樹脂、染料、炸藥和農藥等。而粗苯是煤造油中主要的附屬產品。 硫酸濃度 硫酸濃度的影響可用酸洗甲苯和二甲苯混合物的試驗數(shù)據(jù)說明：隨著硫酸濃度的增加，苯族烴與不飽和化合物的共聚反應與磺化反應加劇。在儲存時，由于低沸點不飽和化合物氧化和聚合所形成的樹脂狀物質能溶解于粗苯中，使其著色變暗。 帶微堿性的已洗混合餾分首先進行吹苯（簡單蒸吹），然后對吹出苯（苯族烴混合物）進行最終精餾。 即： i i iF D W?? 各組分在兩產品中組成分別為 ： iDi Da D? 及 iWi Wa W? 計算結果如下： 組成 BTX 溶劑油及殘渣 ? /( / )iF t h /( / )iD t h Dia /( / )iW t h Wia BTX 組成 序號 1 2 3 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 ia 吹苯塔塔頂初餾分組成 。 溶劑油及殘渣流量為 /th， 占 %。 計算結果列于下表 ： 假設的 ? 值 6 41ih Fii ihx???? ?? 由以上數(shù)據(jù)可知 ? = 最小回流比有下式計算，即 ： 4m i n 1 1 4 . 4 8 0 . 9 9 3 5 . 8 2 0 . 0 0 0 71 1 0 . 6 81 4 . 4 8 6 . 0 0 0 0 0 5 5 . 8 2 6 . 0 0 0 0 0 5ih D ii ih xR ???? ??? ? ? ? ? ?? ? ?? 則 R= minR =?= 塔板層數(shù)的確定 最小理論板層數(shù)由芬斯克方程式 [2]計算 minN ，即 ： m in 93 17[ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ] 002 21 1 10. 72hLg D w gwhLg ih gxxl lxxNl l?? ? ? ? ? 理論板層數(shù) ： m i n 1 .0 2 0 .6 8 0 .1 6 81 1 .0 2 1RRR? ????? 由吉利蘭圖 [2]查得 m in 1 .7 0 2 0 .4 822NN N? ????? 解得 N=（不包括再沸器） 精餾段理論板層數(shù)用 ? 及1 ? ??代入芬斯克方程 [2]便可求得精餾段所需最小理論板層數(shù)。則由上述可列質量守恒方程 ： (0 . 0 0 5 0 . 0 0 1 1 ) (0 . 0 2 0 . 0 0 1 1 ) 0 . 3 3 4x x x x x? ? ? ? ? 解得 x= /th 所以酸洗塔進料 ， 即初餾塔出料塔底產品組成如下： 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 流量 i? 河南城建學院?？飘厴I(yè)設計 物料衡算 14 初餾塔產品產量核算 由以上數(shù)據(jù)可求得初餾塔進料量 ， 組成及各組分含量如下表： 序號 1 2 3 4 5 ? 組成 初餾分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及 殘 渣 /( / )iF t h Fia /( / )iD t h 0 0 0 Dia 0 0 0 /( / )iW t h 0 Wia 0 所以由上可知，每年欲得 3萬噸苯，則 ： 輕苯的進料量及組成如下： F= /th 序號 1 2 3 4 5 ? 組成 初餾分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 i? 甲苯塔物料衡算 在此進料時，純苯塔塔底出料量及組成 ， 即 ： 甲苯塔進料量如下表 ： 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 /( / )iW t h 0． 7665 0． 1536 0． 3714 1． 3125 Wia 甲苯塔在 110℃ 時各組分相對揮發(fā)度如下： 序號 1 2 3 4 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油 i? 1 河南城建學院?？飘厴I(yè)設計 物料衡算 15 即： 甲苯塔進料量組成相關數(shù)據(jù)如下表 : 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 /( / )iF t h i? 平均相對揮發(fā)度 iha 1 其中塔頂甲苯收率大于 %， 二甲苯含量小于 %。 0673 /th 塔底產品中甲苯流量為 ： h h hW F D??=? = /th 非清晰分割的初餾分流量在兩產品中的組成由上面計算可得 ： ()LDW = 025 679 ? 0 .0 6 7 3( ) 0 .0 0 51 3 .3 9 0 7hDW ?? 將有關數(shù)據(jù)代入式 ： ( ) ( ) ( ) ( )g L g h g i g hg L h g h h g ih g h hD D D Dl l l lW W W Wl a l a l a l a??? 得 ： ( ) ( ) 1 9 8 . 9 8 0 . 0 0 5 5 . 8 9 01 4 . 4 9 2 . 4g L g h ggg L h g h h g gDDll llWWl a l a l l? ????? 對于組分 3（二甲苯）可求 ： 3( ) 5 . 8 9 0 ( 2 . 4 5 . 8 2 ) 0 . 0 0 5 2 4 . 5 6 6 9g g g gDl l l lW ? ? ? ? ? 則3()DW= 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 ia ih? 1 河南城建學院專科畢業(yè)設計 物料衡算 11 其它各組分的 ()iDW值列于下表 ： 產品中各組分流量 iD 和 iW 可根據(jù)分配比和物料衡算求得，計算結果亦列于下表，以苯為例計算如下： ()DW苯 = F=D+W=?= t/h 聯(lián)立上式解得 ： D苯 = /th W苯 = /th 序號 1 2 3 4 ? 組分 苯 甲苯 二甲苯 溶劑油及殘渣 /( / )iF t h iha 1 ( / )jDW 75 10?? /( / )iD t h 0 Dia 0 0 /( / )iW t h Wia 純苯塔產品產量核算 年產苯 3萬噸，一年按 300 天計算 ,則每小時苯產量為 ： 39。有精餾塔初餾分為 %可知，在精餾后初餾分完全為塔頂產品。因此，此次設計采用第二種方法，即酸洗精制。一般反應時間為 10min 左右。酸洗精制法具有工藝流程簡單、操作靈活、設備投資少、材料易得，常溫、常壓下運行，但有液體廢物產生。古馬隆和茚制取的樹脂可用于制造油漆、塑料和絕緣材料。粗苯中尚含有吡啶堿類和酚類，因含量甚少，不作為產品提取。目前粗苯精制的方法主要有酸洗精制法和加氫精制法。 xylene tower into the feed traffic to . Through the key equipment of size calculated: high winds benzene high tower H = 。 畢 業(yè) 設 計 [論 文 ] 題 目： 3 萬噸每年粗苯精制工藝設計 學 院： 化學與材料工程學院 專 業(yè)： 煤炭深加工與利用 完成時間： 2020 年 5 月 27 日 河南城建學院專科畢業(yè)設計 設計說明 I 設計說明 粗苯精制工藝，是將粗苯經化學加工轉換為氣體，液體和固體產物，并將氣體和液體產物進一步加工成一系列化學產品的過程。 On nonclear segmentation in the calculation: Refining benzene tower into the