【正文】 = =(＋) =＋——散熱系數(shù)則 =＋＋＋ =＋令=得：＋=＋則 = KJ/h故 =＋= KJ/h管式爐加熱面積：供給富油的熱量：=＋－ = KJ/h供給蒸氣的熱量：=－= KJ/h設(shè)的95%由輻射段供給，5%由對流供給，輻射段強度為25000Kcal/㎡h=104500KJ/㎡h,則輻射段加熱面積為： F=㎡取對流段加熱強度為5000 Kcal/㎡h=20900 KJ/㎡h，則對流段加熱面積為： F=㎡設(shè)管式爐加熱效率為75%，煤氣熱值為4250 Kcal/m,=17765KJ/Nm.則 煤氣消耗量為 ：V== = 根據(jù)《焦化設(shè)計參考資料》選熱負荷為420萬千卡/時的管式爐一臺，其各項參數(shù)如下：直徑:42025Φ114/Φ152直徑：4254mm總高：28564mm總熱負荷：420萬千卡/時，加熱面積：對流段油管50m2，輻射段油管：175㎡，設(shè)備總重：，耐火材料38t。 再生器的計算和選型進入再生器的富油中的各組分的蒸發(fā)率按下式計算：式中 ——組分蒸發(fā)率n ——提留段塔板層數(shù)K——組分平衡常數(shù)；K=——組分的飽和蒸氣壓力，mmHgP ——再生器內(nèi)總壓力，mmHgl ——油分子數(shù)與水分子數(shù)之比，；，——油量和水蒸氣量，Kg/h；，——油和水蒸氣的分子量，分別為160和18；再生器內(nèi)設(shè)7層多孔折流板，設(shè)其相當(dāng)于兩層泡罩塔板，n=2。油在再生器內(nèi)被加熱至200℃，該溫度下萘和洗油的飽和蒸氣壓力分別為 496 mmHg和200 mmHg。再生器油氣出口處油氣壓力為980 mmHg，則組分的平衡常數(shù)K為：萘 =496/980=洗油 =200/980=%，，，，， Kg/h。設(shè)在再生器內(nèi)粗苯全部蒸發(fā)，則油分子數(shù)與水蒸氣分子數(shù)之比為：L=18/(160)=將上述各值代入公式，得各組分蒸發(fā)率為：萘 洗油 從再生器進入脫苯塔的氣體數(shù)量如下：洗油 += Kg/h萘 += Kg/h粗苯 += Kg/h水蒸氣 += Kg/h從再生器排出殘渣數(shù)量如下：洗油 ()= Kg/h萘 ()= Kg/h則每小時180℃前粗苯排出殘渣量為:(+)/()= Kg殘渣/t粗苯再生器頂部氣體溫度為240℃，其直徑計算如下：經(jīng)過再生器頂部的氣體流量：V==取空塔氣速為1m/s，則直徑為D=m取D=2的塔徑，此再生器規(guī)格為：直徑（mm）全高（mm）塔 板形式 板數(shù)加熱面積（㎡）重 量設(shè)備 操作所用流程20007000弓形隔板521416管式爐脫苯 脫苯塔的計算和選型(1)提餾段：洗油與萘在提餾段的蒸發(fā)率：提餾段塔板數(shù)n=14，脫苯塔底壓力為970mmHg，塔底貧油溫度為178℃， mmHg，則組分的平衡常數(shù)為：萘 =洗油 =105/970= Kg/h，進入脫苯塔內(nèi)富油液相量如下：洗油 = Kg/h萘 = Kg/h粗苯 = Kg/h共計 則油分子數(shù)與水蒸氣分子數(shù)之比為：L=18/(160)=將上述各值代入公式，得洗油與萘蒸發(fā)率為：萘 =洗油 =洗油與萘在提餾段的蒸發(fā)量：洗油 = Kg/h萘 = Kg/h(2)精餾段： Kg/h，設(shè)在脫苯塔內(nèi)全部蒸發(fā)，其180℃前餾出量為93%，、= Kg/h。 = Kg/h，其中洗油占20%， Kg/h；萘占80%， Kg/h。 根據(jù)富油在脫苯塔進出的閃蒸量，再生器進入脫苯塔的氣體量，脫苯塔提餾段的閃蒸量以及塔頂粗苯帶走的油量，得到在精餾段冷凝而流到提餾段的洗油和萘： 洗油：()++= Kg/h 萘：()++= Kg/h 塔頂壓力為820mmHg，塔頂溫度為95℃， mmHg。精餾段的物料橫算如下：輸 入管式爐來的氣相（Kg/h）提餾段來的氣相（Kg/h）洗 油=+=萘=+=粗 苯(11%)==水蒸氣(11%)=共 計輸 出塔頂出來的氣相（Kg/h）流回提餾段來的氣相（Kg/h）洗 油萘粗 苯=水蒸氣+=共 計4495脫 苯 塔 總 物 料 平 衡 表進 料（Kg/h）管式爐油氣再生器油氣提餾段蒸發(fā)粗苯萘洗油水蒸氣洗油萘粗苯水蒸氣洗油粗苯萘小計粗苯洗油萘水蒸氣 中國礦業(yè)大學(xué)2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 89 頁脫苯塔塔徑的計算：(1)提餾段塔徑：根據(jù)上表，進入提餾段上部的氣相質(zhì)量流量為：成 分 氣相質(zhì)量流量 Kg/h粗 苯 萘 洗 油 水蒸氣 共 計 則提餾段上部氣相體積流量為： = Nm3/h氣相密度為液相洗油密度（180℃）為：為了不產(chǎn)生大量霧沫夾帶，保證塔板效率，選取塔板間距為H=，從板式塔允許速度系數(shù)與板間距關(guān)系圖查出C=,得最大允許空塔氣速為：選用空塔氣速為：=則 塔徑取塔徑D=1800mm，其規(guī)格如下：塔徑mm塔高mm塔板層數(shù)板間距mm泡罩形式設(shè)備操作捕霧形式18001665016600條形2627035二層泡罩本設(shè)計選取提餾段塔徑為脫苯塔塔徑。 貧富油換熱器貧油溫度較高，從換熱器中心進入；富油溫度較低，從換熱器邊緣進入。 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：進入貧富油換熱器貧油溫度175℃，貧油量為 ：= kg/h 其中， kg/h，洗油（含萘） kg/h貧油進口溫度為175℃，出口溫度為t(假設(shè))。，，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:①冷富油在70℃時帶入熱量：=(++) = KJ/h，1——分別為洗油，粗苯，水在70℃下的比熱，kcal/kg℃②熱貧油在175℃時帶入的熱量：=(+) = KJ/h，——洗油和粗苯在175℃下的比熱，kcal/kg℃故 熱量輸入：= + =+ = KJ/h(2)熱量輸出 ①135℃富油帶走的熱量 =(++) = KJ/h，——分別為洗油，粗苯，水在下的比熱，kcal/kg℃ ②熱貧油在t℃時帶走的熱量： =（）t =（+）t式中——洗油（含萘）在t℃下的比熱，kcal/kg℃，可用此式計算：=（+）。——粗苯在t℃下的比熱，kcal/kg℃，可用此式計算：=+帶入公式，得：=(+)t kcal/h=(+)t kJ/h ③%，則 =%（)= kJ/h式中76543——熱富油175℃帶走熱量Q，kJ/h。76543——冷富油70℃帶入熱量Q ，kJ/h；則輸出熱量=++ =+(+)t +由熱量平衡，得：=解之得：t= ℃ Q= kJ/h熱量平衡如下：名 稱輸入（kJ/h）輸出（kJ/h）富 油熱貧油損 失共 計 換熱器面積的確定：換熱器內(nèi)貧富油呈逆流流動，其溫度差為：貧油 175℃℃富油 135℃ 70℃ 40℃ ℃則平均溫差為：=℃取== =℃式中——溫差調(diào)節(jié)系數(shù)。根據(jù)《化工工藝設(shè)計手冊》上冊中螺旋板油油換熱器的設(shè)計定額，取換熱系數(shù)K=400Kcal/㎡h℃,則所需換熱面積為：F= = =㎡選換熱面積為100㎡的換熱器兩臺規(guī)格如下：PNFNDNbδHFVdNltfdMpa㎡mmmmmmm㎡mmm㎡mm≤1001400104135100300 貧油冷卻器（螺旋板式換熱器）計算依據(jù)：成分進口（℃）出口（℃）貧油27冷卻水1835取螺旋板換熱器的換熱系數(shù)為K=600℃熱量橫算：貧油輸入熱量：= kJ/h貧油輸出熱量：=(+) = kJ/h式中：——27℃時洗油的比熱，℃ ——27℃時粗苯的比熱，℃ === kJ/h貧油 ℃ 27℃冷卻水 35℃ 18℃ ℃ 9℃℃S== 管徑的計算一、煤氣管徑計算： 按終冷后煤氣（包括苯萘等）量計算則煤氣量：=據(jù)《煉焦化產(chǎn)品回收與加工》，取煤氣速度為=12m/s則管徑： D=m圓整，取煤氣管徑為D=1400mm，規(guī)格為Φ9168mm二、貧富油管路計算： kg/h，即=，則 貧油管管徑：D=m圓整，取貧油管管徑D=150mm,規(guī)格為Φ159㎜的無縫鋼管，同樣富油管也可選用Φ159㎜的無縫鋼管。三、蒸氣管徑的計算：已知，蒸氣質(zhì)量流量G=，表壓為4Kgf/㎝,該壓力下的飽和蒸氣密度為= Kg/N則 蒸氣體積流量V=G/==蒸氣在管內(nèi)流速可取為18m/s，則蒸氣管管徑D= 根據(jù)《化工工藝設(shè)計手冊》，≤ MP，則可選用Φ=159㎜的無縫鋼管做蒸氣管。 貧油泵的計算和選型一、泵的壓頭計算：貧油泵：計算依據(jù)：貧油流量： kg/ 脫苯塔底貧油槽出口標高：=洗苯塔塔頂噴嘴高：=25m噴嘴要求壓力：= Pa脫苯塔底部與大氣相通，取=1atm=101325 Pa脫苯塔底油槽與大氣相通，故P=10 P.在噴嘴高處和脫苯塔底油槽內(nèi)液面上列伯氏方程，得：式中===雷諾準數(shù)R=取管壁的絕對粗糙度，則，由此可查《化工原理》上冊P圖126得：取則=+ =(80+113) /(2) =由《化工原理》上冊圖129可查的管件、閥門的當(dāng)量長度如下： 止回閥：121=12m 閘閥（全開）：7=7m 標準彎頭：510=50m Le=12+7+50=69m所以，=2100+= /g=設(shè)為脫苯塔底液面處流速，由于液面大約保持不變，故取=0，為洗苯塔噴頭內(nèi)側(cè)流速將已知數(shù)據(jù)代入上式得：解得：He=選用80Y100A型泵并聯(lián)操作流量：50 揚程：85 轉(zhuǎn)速：1950r/min 功率：軸 ；電機 25kw 泵殼許用應(yīng)力：1961/2942結(jié)構(gòu)形式：單級懸臂4 主要設(shè)備的論證及選型 洗苯塔空噴塔空噴塔具有投資省、處理能力強、阻力小，不堵塞及制造安裝方便等。但單段空噴效率低，多段空噴動力消耗大。2．篩板塔偶爾可見到穿流式的篩板塔，氣液兩相同時經(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。浮動噴射塔這種塔的洗滌效果也很好，但其阻力大，風(fēng)機要求高。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。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)性強的特點。但是它和鋼板網(wǎng)填料塔一樣體積龐大苯重、占地大、投資高，而且生產(chǎn)中往往需要三個洗苯塔。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的新塔型進行比較，比較結(jié)果列于表41表41 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木格填料邯鋼6027383397382000浮動噴射板濟鋼602313513717000鋼板網(wǎng)填料新余603525426721000日本空噴塔寶鋼10844321012977371500西德鋼板閥宣鋼90