【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 質(zhì)效率可大幅度提高，使塔能提供較多的理論級(jí)數(shù)，但其生產(chǎn)能力一般有所下降，在化工生產(chǎn)應(yīng)用中受到一定的限制。 將若干層篩板按一定的間距固定在中心軸上，由塔頂?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。無(wú)溢流篩板的周邊和塔內(nèi)壁之間保持一定的間隙。往復(fù)振幅一般為3到50毫米，頻率可達(dá)100 1/min。往復(fù)篩板的孔徑比脈動(dòng)篩板的要大，一般為7到16毫米。當(dāng)篩板向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，篩板下側(cè)的液體經(jīng)篩孔向上噴射；反之，篩板上側(cè)的液體向下噴射。為防止液體沿篩板與塔壁間的縫隙走短路，應(yīng)每隔若干塊篩板，在塔內(nèi)壁設(shè)置一塊環(huán)形擋板。往復(fù)篩板萃取塔的特點(diǎn)：可較大幅度地增加相接觸面積和提高液體的湍動(dòng)程度，傳質(zhì)效率高，流體阻力小，操作方便，生產(chǎn)能力大。 轉(zhuǎn)盤萃取塔的基本結(jié)構(gòu)：在塔內(nèi)壁面上按一定間距裝置若干個(gè)環(huán)形擋板（固定環(huán)），固定環(huán)使塔內(nèi)形成許多分開(kāi)的空間。在中心軸上按同樣間距安裝若干個(gè)轉(zhuǎn)盤，每個(gè)轉(zhuǎn)盤處于分割空間的中間。轉(zhuǎn)盤隨中心軸作高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)液體產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌作用，增加了相際接觸表面積和液體的湍動(dòng)。固定環(huán)在一定程度上抑制了軸向返混，因而轉(zhuǎn)盤塔的效率較高。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，傳質(zhì)效率高，操作彈性大。偏心轉(zhuǎn)盤萃取塔既保持原有轉(zhuǎn)盤萃取塔用轉(zhuǎn)盤進(jìn)行分散的作用，同時(shí)，分開(kāi)的澄清區(qū)又可以使分散相液滴反復(fù)進(jìn)行凝聚再分散，減小了軸向混合，從而提高了萃取效率。特點(diǎn)：對(duì)物系的性質(zhì)（如密度、黏度、界面張力等）適應(yīng)性很強(qiáng)，并適應(yīng)于含有懸浮固體或易乳化的物料。綜上所述，本設(shè)計(jì)萃取塔用于分離芳烴與非芳烴，所以選用篩板萃取塔，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，滿足設(shè)計(jì)的要求。精餾塔則選用F1重閥浮閥塔。溶劑選擇性:溶劑的加入能夠使原有組分的相對(duì)揮發(fā)度按照分離要求的方向改變,選擇性可以用相對(duì)揮發(fā)度表示。要求溶劑具有較高的選擇性,以提高溶劑的利用率。溶劑溶解性:要求溶劑與原有組分間有較大的相互溶解度,以防止液體在塔內(nèi)產(chǎn)生分層現(xiàn)象,但具有高選擇性的溶劑往往伴有不互溶性或較低的溶解性,因此需要通過(guò)權(quán)衡選取合適的溶劑,使其既具有較好的選擇性,又具有較高的溶解性。沸點(diǎn):溶劑的沸點(diǎn)應(yīng)高于原進(jìn)料混合物的沸點(diǎn),以防止形成溶劑 非溶劑共沸物；但也不能過(guò)高,以避免造成溶劑回收塔釜溫度過(guò)高其它:溶劑的粘度、密度、表面張力、比熱和蒸發(fā)潛熱等的大小都直接影響到塔板效率和熱量消耗,對(duì)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生影響。此外,溶劑使用安全、無(wú)毒性、不腐蝕、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜及來(lái)源豐富等也都是選擇溶劑時(shí)要考慮的因素。用于溶劑萃取精制的萃取劑有環(huán)丁砜、N一甲基吡咯烷酮、N，N二甲基甲酰胺、N甲酰嗎啉，由于環(huán)丁砜流動(dòng)性好、化學(xué)和熱穩(wěn)定性高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇環(huán)丁砜為萃取劑。 本設(shè)計(jì)采用溶劑萃取低溫加氫工藝對(duì)輕苯進(jìn)行加氫精制，主要設(shè)備選用篩板萃取塔和F1重閥浮閥塔，萃取劑為環(huán)丁砜。第3章 工藝詳述本設(shè)計(jì)通過(guò)低溫加氫工藝把粗苯中以噻吩為主的各種雜質(zhì)除去，其中硫化物轉(zhuǎn)換成硫化氫，氮化物轉(zhuǎn)變成氨氣，氧化物轉(zhuǎn)化成水，不飽和烴加氫飽和，從而得到較純凈的苯 甲苯和二甲苯。工藝相關(guān)反應(yīng)方程式：烯烴和其它不飽和碳?xì)湮锏霓D(zhuǎn)化環(huán)戊二烯+氫氣=環(huán)戊烯烴 C5H6+H2=C5H8 環(huán)己二烯+氫氣=環(huán)己烯烴 C6H8+H2=C6H10 其它二烯烴+氫氣=單烯烴 CnH2n2+H2=CnH2n苯乙烯+氫氣=乙基苯 C8H8+H2=C8H10茚+氫氣=二氫化茚 C9H8+H2=C9H10甲基苯乙烯+氫氣=甲基乙基苯 C9H10+H2=C9H12硫化物的加氫二硫化碳+氫氣=甲烷+硫化氫 CS2+4H2=CH4乙基硫醇+氫氣=乙烷+硫化氫 C2H6S+H2=C2H6+H2S 本設(shè)計(jì)選擇溶劑萃取低溫加氫法，具體工藝流程如下：粗苯經(jīng)預(yù)蒸餾塔分離成輕苯和重苯,然后對(duì)輕苯進(jìn)行加氫,除去重苯的目的是防止C9以上重組分使催化劑老化。輕苯與補(bǔ)充氫氣和循環(huán)氫氣混合,經(jīng)加熱器加熱后,以氣液兩相混合狀態(tài)進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器,一級(jí)反應(yīng)器的作用是使苯乙烯和二烯烴加氫飽和,一級(jí)反應(yīng)器中保持部分液相的目的是防止反應(yīng)器內(nèi)因聚合而發(fā)生堵塞。一級(jí)反應(yīng)器出來(lái)的氣液混合物在蒸發(fā)器中與管式爐加熱后的循環(huán)氫氣混合被全部氣化,混合氣體經(jīng)管式爐進(jìn)一步加熱后進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器,在二級(jí)反應(yīng)器中發(fā)生脫硫、脫氮、烯烴飽和反應(yīng)。一級(jí)反應(yīng)器催化劑為NiMo型,二級(jí)反應(yīng)器催化劑為CoMo型,二級(jí)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)是雙催化劑床層,使用內(nèi)床層循環(huán)氫氣冷卻來(lái)控制反應(yīng)器溫度。二級(jí)反應(yīng)器產(chǎn)物經(jīng)冷卻后被注入軟水, 然后進(jìn)入分離器, 注水的目的為溶解生成的NH4HS、NH4C等鹽類,防止其沉積。分離器把物料分離成循環(huán)氫氣、水和加氫油,加氫油經(jīng)穩(wěn)定塔排出NHH2S后進(jìn)入萃取塔。萃取塔的作用是以環(huán)丁砜為萃取劑把非芳烴脫除掉,汽提塔進(jìn)一步脫除非芳烴,回收塔把芳烴與萃取劑分離開(kāi),回收塔出來(lái)的芳烴經(jīng)白土塔,除去微量的不飽和物后,依次進(jìn)入苯塔、甲苯塔,最終得到苯、甲苯、二甲苯。制氫系統(tǒng)是以焦?fàn)t煤氣為原料,采用變壓吸附原理把焦?fàn)t煤氣中的氫分離出來(lái),%的氫氣。 具體工藝參數(shù)如下：表31 溶劑萃取工藝參數(shù)預(yù)反應(yīng)器主反應(yīng)器常壓塔操作溫度200℃330℃140180操作壓力3MPa催化劑NiMoCoMo表32 溶劑萃取低溫加氫苯、甲苯以及二甲苯收率幾總精制率苯/%甲苯/%二甲苯/%總精制率/%9898115表33 溶劑萃取低溫加氫苯質(zhì)量項(xiàng)目指標(biāo)外觀無(wú)色透明苯含量/%≮結(jié)晶點(diǎn)/℃≮含硫/mgkg1≯表34 溶劑萃取低溫加氫甲苯質(zhì)量項(xiàng)目指標(biāo)外觀透明甲苯含量/%≮含硫/mgkg1≮1表35 溶劑萃取低溫加氫二甲苯質(zhì)量項(xiàng)目0258/指標(biāo)餾程/℃≯5顏色 (鉑鈷)≯20第4章 工藝計(jì)算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：原料輕苯中，%，%，%,%，%。苯的摩爾質(zhì)量：甲苯的摩爾質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，年加工能力為25萬(wàn)噸/年輕苯加氫精制，全年生產(chǎn)時(shí)間為8000小時(shí)，則每小時(shí)處理量為:250000/8000=。為方便計(jì)算，工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，水，以及固體殘?jiān)雎圆挥?jì)。根據(jù)年加工25萬(wàn)噸輕苯，可知，從預(yù)蒸餾塔出來(lái)的輕苯料液流量為：31250kg/h。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，從預(yù)蒸餾塔出來(lái)的料液，直到進(jìn)入苯塔之前，流量均為31250kg/h。進(jìn)入苯塔的流量：苯塔出口流量：料液有苯塔進(jìn)入甲苯塔，在甲苯塔中采出甲苯，則甲苯塔進(jìn)口流量為：甲苯塔出口流量為： 精餾工段主要有四個(gè)塔，即預(yù)精餾塔、萃取精餾塔、純苯塔、二甲苯塔，本設(shè)計(jì)只對(duì)純苯塔進(jìn)行計(jì)算。流入純苯塔的組成為苯、甲苯、二甲苯，由于二甲苯的沸點(diǎn)較高。在純苯塔中忽略塔頂中二甲苯的含量，即在計(jì)算精餾塔塔板是不計(jì)入二甲苯流量。 塔頂。 進(jìn)料情況q=1，飽和液體進(jìn)料。 由下表可得塔頂、塔釜和進(jìn)料溫度分別為： t=80℃是塔頂蒸汽需被冷凝到的溫度，t=120℃是釜液需要被加熱的溫度。表41 苯和甲苯的蒸汽壓及汽液平衡數(shù)據(jù)76030085033395710784321204134455914956251659174876000表42 苯甲苯物系在某溫度t下的α值t/℃84889296100104108αx10表43 苯與甲苯的液體粘度溫度t/℃8090100110120表44 苯與甲苯的液相密度溫度t/℃8090100110120/815/870表45 液體表面張力溫度t/℃8090100110120//根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，料液的年加工能力為25萬(wàn)噸/年。全年生產(chǎn)時(shí)間為8000小時(shí)，每小時(shí)生產(chǎn)能力為：250000/8000=。為方便計(jì)算，工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，水，以及固體殘?jiān)雎圆挥?jì)。 根據(jù)年加工25萬(wàn)噸輕苯，可得，從預(yù)蒸餾塔出來(lái)的輕苯料液流量為：31250kg/h。 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，從預(yù)蒸餾塔出來(lái)的料液，由于忽略廢氣，水，所以直到進(jìn)入苯塔之前，流量均為31250kg/h。具體工藝參數(shù)如下： 料液組成： % 苯，%甲苯（質(zhì)量分率，下同）產(chǎn)品組成（純苯塔)： %苯， 釜液1%甲苯 操作壓力：常壓（塔頂： 進(jìn)料：123KPa 塔底：158KPa ）進(jìn)料溫度：泡點(diǎn)進(jìn)料狀況：泡點(diǎn) 加熱方式：間接蒸汽加熱 回流比： 純苯塔的原料處理量：原料中苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 則其摩爾分?jǐn)?shù)為： 塔頂產(chǎn)品苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 則其摩爾分?jǐn)?shù)為： 塔底產(chǎn)品苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 則其摩爾分?jǐn)?shù)為：總物料衡算：苯的物料衡算：帶入數(shù)據(jù)解得： 已知產(chǎn)品中的甲苯的摩爾分率，可求出產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量：原料液的平均摩爾質(zhì)量：塔頂液的平均摩爾質(zhì)量：塔底液的平均摩爾質(zhì)量：得： 2平均相對(duì)揮發(fā)度：80℃時(shí)，苯的飽和蒸汽壓 甲苯的飽和蒸汽壓112℃時(shí)，苯的飽和蒸汽壓 甲苯的飽和蒸汽壓由得：80℃時(shí)， 112℃時(shí)，所以平均相對(duì)揮發(fā)度： 由于泡點(diǎn)進(jìn)料，則 回流比精餾塔的氣、液相負(fù)荷：精餾段：液相流量： 氣相流量：提餾段：液相流量： 氣相流量： 求最小理論塔板數(shù)根據(jù)芬斯克公式： 求實(shí)際理論板數(shù) 由 查圖得： 則 得 操作線方程 精餾段操作線方程 提餾段操作線方程 逐板計(jì)算如下表：表46 精餾塔各塔板數(shù)氣液相組成板數(shù)溫度（℃）xy1234567891011121314151617181920 由上表知：在第17塊板時(shí),則第17塊板是理論加料板，所以精餾段一共有16塊板，提餾段一共有10塊板全塔效率 全塔平均溫度查表43得：，所以精餾段的實(shí)際板 (不含冷凝器）提餾段的實(shí)際板數(shù)為： （不含再沸器）實(shí)際加料板是第31層，全塔一共是層板，不含再沸器和冷凝器。 塔頂壓強(qiáng)： 取每層塔板的壓降為 進(jìn)料板： 塔底壓強(qiáng)： 平均壓強(qiáng)： 精餾段平均壓強(qiáng)： 提餾段平均壓強(qiáng)： 塔頂： 加料板：， 塔釜：， 精餾段平均分子量： 提餾段平均分子量： 液體的平均粘度：由表43知：表47 對(duì)應(yīng)溫度下的黏度表 溫 度℃物 質(zhì)塔頂80℃進(jìn)料83℃塔釜112℃ 塔頂液體的平均粘度： 進(jìn)料板液體的平均粘度： 塔釜液體的平均粘度： 精餾段液體的平均粘度： 提餾段液體的平均粘度： 液相平均密度由表44得：表48 相應(yīng)溫度的密度 溫 度℃物 質(zhì)塔頂80℃進(jìn)料83℃塔釜112℃（）815819778870850778 塔頂： 得進(jìn)料板： 得塔釜： 得所以精餾段液相平均密度：提餾段液相平均密度：氣相平均密度 塔頂： 進(jìn)料板： 塔釜： 所以精餾段的平均氣相密度： 則提留段的平均氣相密度： 精餾段： 液相體積流量： 氣體體積流量： 提餾段： 液相體積流量： 氣相體積流量：表49 氣液負(fù)荷計(jì)算列表液相氣相分子量密度體積流量分子量密度體積流量精餾段 提留段 初設(shè)塔板間距： 板上液層高度：計(jì)算得到：精餾段的氣、液相體積流量為：