【導(dǎo)讀】、回收工藝論證。、主要設(shè)備計(jì)算和選型。和經(jīng)濟(jì)分析，這些都是生產(chǎn)順利進(jìn)行的必要條件。有阻力小，比表面積大，效率高，重量輕，裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。煉焦化學(xué)工業(yè)是煤炭綜合利用的專業(yè)。煤在煉焦時(shí)除了有75%左右變成焦炭。從荒煤氣重粗苯的含量來看，回收苯是十分必要的。前我國焦化工業(yè)生產(chǎn)的苯類產(chǎn)品仍占很重要的地位。主要成分是苯、二甲苯、甲苯及三甲苯等。此外，還含有一些不飽和化合物，硫化物及少量的酚類和吡啶堿類。在用洗油回收煤氣中的苯族烴時(shí)，則尚有。少量輕質(zhì)餾分摻雜在其中。粗苯是談黃色的透明液體，比水輕，不溶于水。在常溫下，粗苯的比重是～。成爆炸性的混合物。180℃后的餾出物則為溶劑油。粗苯易燃易爆，要求工段必須嚴(yán)禁煙火，并對電動(dòng)機(jī)加以防爆。

　　

【正文】 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 46 頁 第 46 頁 2020102 46 25179。 2 342 1300 32 △ 4 (五 )、貧富油換熱器的計(jì)算和選型： 貧油溫度較高，從換熱器中心進(jìn)入； 富油溫度較低，從換熱器邊緣進(jìn)入。 已知粗苯產(chǎn)量為 936t/h 設(shè)在塔內(nèi)全部蒸發(fā) 其 180176。 C 前蒸餾出量為 93％ 故實(shí)際粗苯量為 936/= t/h 粗苯含油量為 t/h 洗油量 20%179。 = t/h 萘 80%179。 = t/h 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 進(jìn)入貧富油換熱器貧油溫度 175℃ ，貧油 量為 ： = 其中含粗苯 ，洗油（含萘） 貧油進(jìn)口溫度為 175℃，出口溫度為 t(假設(shè) )。 進(jìn)貧富油換熱器的富油量為 ，其中含粗苯 ，水，洗油（含萘） 。 富油入口溫度 70℃，出口溫度 135℃。 熱量衡算： (1)、熱量輸入 Q入 : ①、冷 富油在 70℃時(shí)帶入熱量： Q1=(179。 ＋ 179。 ＋ 179。 1)179。 70179。 =式中 ， ， 1—— 分別為洗油，粗苯，水在 70下 的比熱， kcal/kg178?！? ②、熱貧油在 175℃時(shí)帶入的熱量： Q2 =(179。 ＋ 179。 )179。 175179。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 47 頁 第 47 頁 2020102 47 =式中 ， —— 洗油和粗苯在 175℃下的比熱， kcal/kg178?！? 故熱量輸入： Q入 = Q1 ＋ Q2 = （ 2）、熱量輸出 Q出 ①、 135℃富油帶走的熱量 Q3 =（ 179。 ＋ 179。 ＋ 179。 ）179。 135179。 =式中 ， ， —— 分別為洗油，粗苯，水在下的比熱， kcal/kg178。℃ ②、熱貧油在 t℃時(shí)帶走的熱量： Q4 =（ 12CC? ） t =（ 179。 1C +179。 2C ） t 式中 1C —— 洗油（含萘）在 t℃下的比熱， kcal/kg178。℃，可用此式計(jì)算： 1C =+。 2C —— 粗苯在 t℃下的比熱， kcal/kg178?！?，可用此式計(jì)算： 2C =+ 帶入公式，得： Q4 =(+55t) 179。 ③、設(shè)損失四周的熱量為所傳遞熱量的 %，則 Q5 =%（ ) =式中 76543—— 熱富油 175℃帶走熱量 Q3 ， kJ/h。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 48 頁 第 48 頁 2020102 48 76543—— 冷富油 70℃帶入熱量 Q1 ， kJ/h； 則輸出熱量 Q出 = Q3 ＋ Q4 ＋ Q5 =+(+55t) 179。 + 由熱量平衡，得： Q入 = Q出 解之得： t= ℃ ? Q4 = kJ/h 換熱器面積的確定： 換熱器內(nèi)貧富油呈逆流流動(dòng)，其溫度差為： 貧油 175℃ ? ℃ 富油 135℃ ? 70℃ t? 40℃ ℃ 則平均溫差 mt?， 為： mt?， = 40 ?℃ 取 mt? = t?? 178。 mt?， =179。 =℃ 式中 t?? —— 溫差調(diào)節(jié)系數(shù)，取 。 根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》上冊中 螺旋板油油換熱器的設(shè)計(jì)定額，取換熱系數(shù) K=400Kcal/㎡178。 h178?！?,則所需換熱面積為： F=mQKt? = 6 7 2 1 6 8 5 7 2 6 6 8 6 4 7 2 0 ?? = ㎡ 選用兩臺換熱面積為 70 ㎡的螺旋板換熱器。型號： 總重 3580Kg (六 )、貧油冷卻器的計(jì)算： 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 49 頁 第 49 頁 2020102 49 貧油量 ,其中洗油 ，粗苯 ，進(jìn)貧油冷卻器溫度為 ℃，出來溫度為 30℃，水進(jìn)口溫度為 18℃，出口溫度為35℃。 30℃時(shí)，洗油比熱 XC =(+179。 30) =℃ =℃ 粗苯比熱 BC =+179。 30 =℃ = kJ/kg.℃ 112． 9℃時(shí)，洗油比熱 XC?′ 179。 (+179。 )179。 = kJ/kg.℃ 粗苯比熱 BC′ =(+179。 ) 179。 = kJ/kg.℃ 則熱負(fù)荷： Q=(179。 +179。 179。 (179。 +179。)179。 30 = kJ/kg.℃ 平均溫差 mt? 的計(jì)算： 12 ???mt℃ 貧油 ℃ ? 30℃ 冷卻水 35℃ ? 18℃ t? ℃ 12℃ 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 50 頁 第 50 頁 2020102 50 則所需換熱面積 F=mQKt? = 1 5 0 8 9 6 9 6 8 6 3 5 ?? ㎡ 選用固定管板換熱器 型號 G600IV16110 換熱面積為 112 ㎡ 圖號： JB114573B28 （七）、冷凝冷卻器的計(jì)算： 每小時(shí) 180℃前餾分產(chǎn)量為 936kg/h 根據(jù)《焦化設(shè)計(jì)參考資料》，取每噸 180℃前粗苯所需的傳熱面積為 150 ㎡，則所需冷凝冷卻面積為 179。 150= ㎡，可取以下規(guī)格的冷凝冷卻器： 可選兩臺換熱面積 ㎡列管式換熱器 型號 G500IV1670 第三節(jié) 管道計(jì)算 （一）、煤氣管徑計(jì)算： 按終冷后煤氣（包括苯萘等）量 計(jì)算則煤氣量： V=31824+++= /h 設(shè)煤氣流速為 20m/s，則管徑 D= 7 203 60 0 29 8 744v ????? ?? um 規(guī)格為Φ 792179。 14mm （二）、貧油管路計(jì)算： 貧油體積流量為 ? 3m /h 設(shè)貧油流速為 ，則貧油管管徑 D=20. 13360 055. 844????= 規(guī)格為Φ 133179。 5㎜ 則實(shí)際流速24 7 8 .8 3 7 1 .2 4 /3 6 0 0 0 .1 5u m s??? ???? 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 51 頁 第 51 頁 2020102 51 (三 )、富油管路計(jì)算： 富油體積流量為 ? 3m /h 設(shè)富油流速為 ，則富油管管徑 D= 1 203 60 0 5 7. 1 444v ????? ?? um 規(guī)格為Φ 133179。 ㎜ （四）、蒸汽管徑的計(jì)算： 已知蒸汽質(zhì)量流量 G=，表壓為 4Kgf/㎝ 2 ,該壓力下的飽和蒸汽密度為 ? = Kg/N 3m ，則蒸汽體積流量 V=G/? ==570Nm3/h 蒸汽在管內(nèi)流速可取為 18m/s，則蒸汽管管徑 D= 10 36 0018 57 044v ??? ?? ?? um 取規(guī)格為Φ 133179。 ㎜ 第五 章 主要設(shè)備的論證及選型 第一節(jié) 洗苯塔 空噴塔 一般為多段噴灑，每段下部均設(shè)有煤氣分布器，相鄰兩段煤氣通過錐形的傘罩，底部設(shè)有很多 噴嘴組成的洗油噴灑裝置，其上設(shè)有備用的中央噴嘴， 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 52 頁 第 52 頁 2020102 52 從頂端噴灑下來的洗油經(jīng)降液管引到下段，洗油從第二段起采用循環(huán)噴灑。 用空噴塔洗苯具有以下優(yōu)點(diǎn)：投資省、處理能力強(qiáng) ，阻力小，不堵塞；缺點(diǎn)：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán) 動(dòng)耗大。 2．篩板塔 穿流式的篩板塔，氣液兩相同時(shí)經(jīng)由塔板上的一些孔道穿流通過。結(jié)構(gòu)上可以省掉降液管，處理能力一般較大，壓降較小，但效率及操作彈性受到一定限制。 浮動(dòng)噴射噴 這種塔的洗滌效果也很好，但其阻力大，風(fēng)機(jī)要求高。 4．填料塔 這種塔是一種新型塔，洗滌的效果 好，與前兩種塔相比較，具有操作穩(wěn)定、效率高、投資低的特點(diǎn)。填料的形式較多，包括木格填料、鋼板網(wǎng)填料和新型的塑料花填料等。 在洗苯設(shè)備選型問題上，普遍是采用木格填料塔。這種塔具有阻 力小、耐用、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。但是它和鋼板網(wǎng)填料塔一樣體積龐大笨重、占地大、投資高，而且生產(chǎn)中往往需要三個(gè)洗苯塔。近二十年來，我國木材供不應(yīng)求，尤其作木格填料用的紅松更不易得。而且價(jià)格大浮上漲，影響投資、占地和建設(shè)速度。在舊廠改造和新建廠中必須考慮新型塑料花環(huán)填料。 現(xiàn)將國內(nèi)使用過的較成熟的洗苯塔和由國外引進(jìn)的新塔型進(jìn)行 比較，比較 結(jié)果列于表 23 表 23 各種形式洗苯塔比較 塔形 使用廠家 規(guī)模 萬噸/年 塔徑m 塔高 m 臺數(shù) 每臺重量 t 泵數(shù) 閥門個(gè)數(shù) 總?cè)莘e比 總占地出 總投資出 總重量比 總阻力 pa 木格填 邯鋼 60 27 3 83 3 9 73 8 2020 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 53 頁 第 53 頁 2020102 53 料 浮動(dòng)噴射板 濟(jì)鋼 60 23 1 35 1 3 71 7000 鋼板網(wǎng)填料 新余 60 35 2 54 2 6 72 1000 日本空噴塔 寶鋼 108 44 3 210 12 9 7 73 7 1500 西德鋼板閥 宣鋼 90 51 1 198 1 3 71 1200 日本花環(huán)填料 戶煙 60 27 2 ____ 2 6 ___ 72 ____ 1100 國產(chǎn)花環(huán)填料 濟(jì)鋼 60 1 31 1 ___ 1 1 1 1 6000 采用花環(huán)填料代替木格填料時(shí)，對于年產(chǎn)焦炭 60 萬噸的的焦化廠，可節(jié)省投資 80余萬元，泵節(jié)電 萬 kwh，約 9 萬元。所以本設(shè)計(jì)采用塑料填料塔進(jìn)行。 花環(huán)填 料洗苯塔與其他填料洗苯塔的經(jīng)濟(jì)比較如下：表 32 各種填料塔與濟(jì)鋼花環(huán)調(diào)料塔相比 木格子調(diào)料塔 鋼板網(wǎng)填料塔 日本花環(huán)塔 西德鋼板網(wǎng)塔 日本空噴塔 泵用多用電萬 kwh 30 15 15 30 275 多用塔數(shù) 臺 2 1 1 1/3 2 多占地 2/3 1/2 1/2 1/2 多用煤氣閥門個(gè) 6 3 3 6 多用泵 臺 2 1 1 11 增加投資 2/3 2/5 1/2 3/5 2/2 中國礦業(yè)大學(xué) 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 54 頁 第 54 頁 2020102 54 增大阻力 pa 1300 400 200~600 600 900 包括鼓風(fēng)機(jī)電耗 以上兩表可以看出，幾乎在所有比較項(xiàng)目中，花環(huán)填料塔都優(yōu)于其他塔型（填料塔） 。 國內(nèi)生產(chǎn)的三種型號的花環(huán)調(diào)料規(guī)格如下：表 33 型號 外徑cm 內(nèi)厚 環(huán)數(shù) 高 cm 容量kg/m3 空隙率 % 比表面積 填充數(shù)179。 10m3 使用溫度℃ Hx1 47 3179。 3 9 19 111 88 185 120 HZ1 73 3179。 4 12 102 89 127 8 120 HD1 95 3179。 6 12 37 88 90 94 120 2 脫苯塔 我國焦 化廠采用的脫苯塔有圓形泡罩塔，條形泡罩塔以及浮閥塔等，以條形泡罩塔應(yīng)用最廣。 泡罩塔是工業(yè)應(yīng)用最久的一種塔板形式，該種塔型的優(yōu)點(diǎn)是：不易發(fā)生漏液現(xiàn)象，有較好的操作彈性，即當(dāng)氣，液負(fù)荷有較大波動(dòng)時(shí)，仍能維持幾乎恒定的板效率，塔板不易堵塞，對各種物料的適應(yīng)性強(qiáng)，操作經(jīng)驗(yàn)豐富，缺點(diǎn)是：塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量打，造價(jià)高，板上液層厚、氣體流徑曲折，塔板壓降大，兼因霧沫夾帶現(xiàn)象較為嚴(yán)重，限制了氣速提高，故生產(chǎn)能力不大，而且，板上液流遇到阻力大，致使 頁面落差大，氣體分布不均也影響了塔板效率的提高 。 本設(shè)計(jì)所選用的脫苯塔 為 泡罩塔。 3 終冷塔 通常終冷塔有金屬板式直接冷卻塔，帶焦油洗萘器的煤氣終冷塔及橫管終冷塔。根據(jù)本設(shè)計(jì)在第二章所確定的終冷除萘工藝流程，可確定選用與該終冷工藝流程相配套的終冷塔一橫管終冷塔，該塔型具有以下優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)阻 中國礦業(yè)大學(xué)