【正文】 有效管板高度為 3 5 0 4 2 4 1 2 2 0 0 1 1 3 5 0H ? ? ? ? ? ? ?= 7988 mm 兩段噴灑高度共取 1m，煤氣出口 2m,煤氣入口 2m,底部油槽高 3m,則塔全高： H= +1+2+2+3= 則終冷塔高為 16m. 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 29 頁 洗苯塔的計算： 原始數(shù)據(jù)：塔前煤氣溫度 23℃，塔后煤氣溫度 23℃， 塔前煤氣壓力 8800Pa，塔后煤氣壓力 7300Pa， 從煤氣中吸收的粗 苯 量為： G? =G 煤粗 苯 回收率 =187600 %=出塔煤氣含粗苯量為 =入塔濕煤氣量：煤 氣 64722Nm3/h Kg/h 硫 化 氫 粗 苯 蒸汽 水 蒸 汽 共 計 出塔濕煤氣量：煤 氣 64722Nm3/h Kg/h 硫 化 氫 粗 苯 蒸汽 水 蒸 汽 共 計 煤氣的實際流量（塔前為 V1 ，塔后為 V2 ） V1 = （ 273+23） /273 101325/（ 101325+8800） = Nm3/h V2 =（ 273+23） /273 101325/(101325+7300)= V 的計算： V=（ V1 + V2 ） /2= Nm3/h 洗油循環(huán)量 W 的計算： 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 30 頁 油氣比取為 ，油密度取 γ油=,則 W=V油氣比γ油 = = Kg/h 貧油粗 苯 含量的計算 : (1)、塔前煤氣含粗 苯 量 。 由于沒側(cè)的管箱間距為 200mm，則每 根水管的 縱向傾斜距離為 100mm,如圖： 則有效管長為： X= 22 ?? （ 3）管箱數(shù)： 需要水箱數(shù) n F=nπ do 1 2 64 所以 n=( 2 2 64)= 因此，取 n=9 個水箱，每個水箱排列為 2個管程，第一層 32 個，第二層為 32 個，取管間距為 62mm 最外層換熱管中心至殼體為 30mm。組間距取 60mm,則一個管箱高度為 50 6+60+32 2＝ 424mm,箱間距取 200mm。 （ 2）計算有效管長： 塔兩側(cè)的管箱錯開半個管箱的高度，形狀如圖 。 由于沒側(cè)的管箱間距為 200mm，則每 根水管的 縱向傾斜距離為 100mm,如圖： 則有效管長為： 每排可布 每組管束含 4 排，則一組共有35 4＝ 140 根水管。組間距取 60mm,則一個管箱高度為 50 6+60+32 2＝ 424mm,箱間距取 200mm。 K ： （ 1）求平均溫差 mT? ： 煤 氣： 58℃ ?23℃ 冷卻水： 28℃ ?18℃ ——————————————— — △ T： 30℃ 5℃ 則平均溫差為： mT? =2121ln tttt????? = (2)算冷卻面積 F： 由公式 F=Q/（ mT? K/J 故： K=㎡ K/J 則：21111 ??? ????? SiSO SbRK =1/330+ 104? ++ 104? +1/ = 103? ㎡ K/J 管外壁污垢熱阻 RSO =11?? = 104? ㎡ K/J(管壁熱阻 ) 查手冊得：管內(nèi)壁污垢熱阻 RSI=22?? = 104? ㎡ K (3)、管壁厚 b=,鋼的傳熱系數(shù) /J m S K? ? ， b/λ= 105? ㎡ s K 2? =inr dp ? (由 于水被加熱故 n 取 ) 橫管終冷塔采用 ? 32 的無縫鋼管（鋼號為 20）管數(shù)為 185，根據(jù)前面計算得冷卻水量為 則： 管內(nèi)水速為 uS =SW =()2/185 4 =在冷卻水的平均溫度為： 21828? =23℃時水的物性參數(shù)如下： 比熱： Cp = K (2)、 2? 是管內(nèi)壁至冷卻水對流傳熱系數(shù) J/㎡ 2 = (%) ㏑ 1? =＋ = ＋ 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 25 頁 = 故： 1? =330 J/㎡ S 終冷洗苯部分的工藝計算及設(shè)備選型 計算依據(jù)： 煤氣密度 SH2 產(chǎn)率 (占裝煤量 ) % SH2 密度 粗 苯 的回收率 (占裝煤量 ) % 洗苯塔后煤氣含苯 2g/ 3Nm 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 粗苯蒸汽密度 kg/ 3Nm 硫銨工段來的煤氣溫度 /飽和溫度℃ 58/53℃ 終 冷溫度℃ 23℃ 炭化室有效容積 結(jié)焦時間（周轉(zhuǎn)時間） 根據(jù)公式 ： G 煤 =nNV 炭化室 γ 干煤 /? （ t/h） 裝爐干煤量： G 煤 =2 2 25 式中： n— 每個焦爐組的焦爐個數(shù)； N— 每座焦爐的炭化室孔數(shù)； V 炭化室 — 炭化室有效容積， m3； γ 干煤 — 干煤堆積密度， t/m3 （取 0。 下面是主要設(shè)備的工藝計算及選型。另外，該工段大部分是定型設(shè)備計算只能作為選擇的參考。 6 主要設(shè)備的工藝計算和選型 概述 設(shè)備的選型和計算是根據(jù)前述的粗 苯 工段工藝流程中提出的要求進行的。 廠房 廠房包括泵房，工具室，更衣室，配電室等，布置在平行或側(cè)風(fēng)向，盡量考慮到所連接的設(shè)備管線連接，泵之間的距離為 2 米，與墻壁的距離也大于 米。 蒸餾部分 這部分設(shè)備包括：貧油冷卻器，貧富油換熱器、脫苯塔、再生器、殘渣槽，分縮器，冷凝冷卻器，油水分離器及產(chǎn)品槽等。這就決定了洗滌部分的煤氣走向是由南至北。 粗 苯 工段設(shè)備工藝布置 根據(jù)徐州地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向（東、東北風(fēng)）和該工段易燃易爆兩特點，按照上述 14 條原則，考慮到焦化廠的規(guī)模，本設(shè)計為 焦化廠 10000 m3/h 煤氣中粗苯回收工段，設(shè)備工藝布置的具體情況見設(shè)備平面布置圖。 （ 5）、連接各塔的水平煤氣管道上應(yīng)設(shè)連通的操作平臺。產(chǎn)品應(yīng)單獨布置在產(chǎn)品泵房中，配以防爆型電動機。塔區(qū)與泵房間凈距離不少 于 5米。 （ 2）、洗滌部分包括橫管終冷塔，下苯塔，旋風(fēng)捕霧器等塔類， 設(shè)備。含萘≦ 7%，水分≦%； （ 3）、蒸餾試驗： 230℃前≦ 15%， 300℃前≧ 85%； （ 4）、再生器殘渣質(zhì)量： 300℃前餾出兩 2530% （ 5）、貧油含苯量 % （ 6）、富油含苯量 23% （ 7）、塔后煤氣含萘≦ 179。 其它控制指標： 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 （ 1）、入脫苯塔直接蒸汽量 ℃前粗 苯 ； （ 2）、循環(huán)洗油質(zhì)量：黏度 176。 （ 6）、管式爐阻力（表） 2kg/cm178。低壓蒸汽壓力（表） 4 kg/cm178。,頂部壓力（表）≦ 178。煤氣 富油含苯量 % 貧油含苯量 % 塔后煤氣含苯量≯ 2g/N m179。/h 輕質(zhì)焦油洗萘阻力≮ 150mmH2O 循環(huán)輕質(zhì)焦油含萘 1014% 洗苯工藝 終冷塔后煤氣溫度 21℃ 入洗苯塔貧油溫度 273021℃ 循環(huán)洗油兩 m179。器頂排出溫度為190200℃的水汽，油汽與粗 苯 汽一起進入脫苯塔，再生器底部殘渣定期排放。 為保證洗油質(zhì)量，從管式爐加熱后的富油管線引出 12%的富油進再生器。輕、重分縮器進一步分離，分離水送至酚水井。 從脫被呢塔頂出來的粗 苯 蒸汽，送入分縮器，部分水蒸氣被冷凝下來，然后進入冷凝冷卻器，粗 苯 和水從冷凝冷卻器下部流入油水分離器進行分離。熱貧油從脫苯塔底部靠液位差送汝貧富油換熱器，被冷卻到 75℃左右，再流回塔底油槽。 從洗滌工序來的壺油先進入份縮器換熱，被從脫苯塔來的汽體加熱到7080℃，然 后進入貧富油換熱器，溫度升到 120℃左右，仁厚送到管式爐加熱到 180190℃。 當塔底油槽液位降低時，用貧油泵從新鮮洗油槽中抽新洗油補充，以維持液位穩(wěn)定。再用富油泵從油槽底部抽出，送往脫苯工序。在塔內(nèi)與逆流流動的洗油接觸后，出塔煤氣中含苯族烴低于 2 克/標米179。（采用一個洗苯塔） 煤氣經(jīng)最終冷卻器至約 21℃進入洗苯塔。 18℃冷凝水由塔下部橫管冷卻器進入，向上經(jīng)串聯(lián)著的歌橫管器與塔內(nèi)循環(huán)油，煤氣間接換熱升溫后 塔的上部外排。循環(huán)到一定含萘量時，用泵送至焦油工段或冷鼓工段。由終冷塔下來的輕質(zhì)焦油經(jīng)過 U 型管自流入塔底循環(huán)油槽。 工藝流程詳述 輕質(zhì)焦油終冷洗萘 由硫銨工段來的煤氣，溫度為 5060℃，進入終冷塔頂空噴塔，與從循環(huán)油槽來的連續(xù)噴灑的輕質(zhì)焦油同流差速接觸速冷，再進入橫管段繼續(xù)冷至2125℃，同時脫萘至 克 /標米179。 貧富油換熱器 同樣由于螺旋板換熱器所具有的優(yōu)點，本設(shè)計選用螺旋板換熱器作為貧富油換熱器。 另外，它還有鋼材耗量少，成本低等優(yōu)點，但它阻力較大。因螺旋板的通道是單通道，如果通道內(nèi)處沉積了污垢，此處的通道截面積就會減少，流速就相應(yīng)增高，污垢易被沖刷掉。所需面積只為列管式換熱器的 1/21/4。最突出的特點是對低溫熱源進行熱交換時，有極好的效果。螺旋板換熱器與普通換熱器相比較，具有以下優(yōu)點： 傳熱效率高。近年來，螺旋板換 熱器在我國焦化廠得到廣泛應(yīng)用。 貧油冷卻器和貧富油換熱器 貧油冷卻器 我國焦化廠應(yīng)用貧油冷卻器主要有：空氣 — 水噴淋式冷卻器，浮頭管殼冷卻器和螺旋板換熱器三種。 根據(jù)目前的使用證明泡罩塔的操作，運行更為穩(wěn)定。缺點是：塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價高， 板上液層厚，氣體流動曲折，塔板壓降大，兼因霧沫夾帶現(xiàn)象較嚴重，限制氣速的提高，故生產(chǎn)能力不大。 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。 從以上兩表可以看出，幾乎在所有比較項目中，花環(huán)填料塔都優(yōu)于其它塔型（包括填料塔），它是當前國內(nèi)最先進的洗苯塔。國家有關(guān)部門鑒于該填料具有以上優(yōu)點，已要求推廣使用高效花環(huán)填料洗苯塔。這種填料在蘇、 美應(yīng)用較多。 金屬螺旋填料塔 金屬螺旋填料塔采用鋼帶和鋼絲繞成，其比表面積大，重度小 由于形狀復(fù)雜，填料層的持液量大，因此吸收劑與煤氣接觸時間較長，又由于煤氣通過填料時攪動激烈，因而吸收效率較高。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 鋼板網(wǎng)填料塔 該塔型在國內(nèi)已被采用。但也存在著生產(chǎn)能力小，設(shè)備龐大、 苯 重，投資和操作費用高及木材耗量大等缺點。塔內(nèi)填料了用木格，鋼板網(wǎng)，金屬螺旋，帖拉累托填料，鮑爾環(huán)，鞍形填料以及塑料花環(huán)填料等。其缺點是塔板的效率受負荷變動的影響較大。該塔容易實現(xiàn)最佳流體力學(xué)條件，即增加氣液兩相的接觸面積，提高兩相的湍流程度，迅速更改兩相界面以減小其擴散阻力。缺點：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán)量大，動力 消耗大。洗油從第二段起來采用循環(huán)噴灑。 洗苯塔 目前，我國焦化廠采用的洗苯塔主要有空噴塔，板式塔和填料塔，下面分別加以介紹。它的優(yōu)點：不僅終冷效果好，除萘效果也好；系統(tǒng)阻力小，操作維修簡便，節(jié)約點耗；不需含酚污水處理。此工藝洗萘與終冷分開，投資高，不易小廠借鑒。此塔雖然具有擴散推動力大的優(yōu)點，但操作不穩(wěn)定，對水質(zhì)的要求高。此塔局有傳熱，傳質(zhì)好的優(yōu)點，但在終冷塔后出口煤氣的含萘量較高，萘的脫除率低，終冷水和萘不能 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 很好地分離。 4 主要設(shè)備論證及選型