【正文】 ，且循環(huán)氫在高溫高壓下有硫化氫腐蝕的問題，需要用單乙醇胺（MEA）脫硫，增加了投資和操作費(fèi)用。雖然增加了甲苯和二甲苯系統(tǒng)，但都是碳鋼材料，基建費(fèi)用增加較少。溶劑萃取低溫加氫法和萃取蒸餾低溫加氫法。前者工藝較復(fù)雜，粗苯先精餾成輕苯和重苯，然后對(duì)輕苯加氫，但產(chǎn)品質(zhì)量較高；后者工藝簡單，可對(duì)粗苯直接加氫，不需要先精餾分離成輕苯和重苯，但粗苯在預(yù)蒸發(fā)器和多級(jí)蒸發(fā)器中容易結(jié)焦堵塞。溶劑萃取低溫加氫法的加氫油先后經(jīng)液液萃取和萃取蒸餾分離掉非芳烴，再經(jīng)連續(xù)精餾得到高純度的苯、甲苯和混合三甲苯產(chǎn)品，%。綜上所述，低溫加氫法明顯優(yōu)于高溫加氫法，經(jīng)綜合比較考慮，本次設(shè)計(jì)采用溶劑萃取低溫加氫法。對(duì)于萃取塔的選擇，有填料萃取塔、篩板萃取塔、脈沖篩板萃取塔、往復(fù)篩板萃取塔、轉(zhuǎn)盤萃取塔及偏心轉(zhuǎn)盤萃取塔。 填料塔為連續(xù)接觸式的氣、液傳質(zhì)設(shè)備。液體由入口管進(jìn)入經(jīng)分布器噴淋至填料上，在填料的空隙中流過，并濕潤填料表面形成流動(dòng)的液膜。液體在填料層中有傾向于塔壁的流動(dòng)故填料層較高時(shí)，常將其分段，兩段之間設(shè)置液體再分布器，以利于液體的重新分布。填料層內(nèi)氣液兩相呈逆流流動(dòng)，相際間的傳質(zhì)通常是在填料表面的液體與氣象間的界面上進(jìn)行，兩相的組成沿塔高連續(xù)變化。通過填料材質(zhì)的選擇，可處理腐蝕性的物料。但是填料塔對(duì)于含有懸浮液的料液、易聚合的物系則不能使用，而且對(duì)于有側(cè)線出料的場合等也不大適合。工業(yè)上所用的孔徑一般是3到9毫米孔距為孔徑的3到4倍，板間距為150到600毫米。重液相經(jīng)降液管流至下層塔板，水平橫向流到篩板的另一端降液管。便構(gòu)成逐級(jí)接觸萃取。篩板萃取塔的特點(diǎn)：由于塔板的限制，減小了軸向返混，同時(shí)由分散相的多次分散和聚結(jié)，液滴表面不斷更新，使篩板萃取塔的效率比填料塔有所提高，再加上篩板塔結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，可處理腐蝕性料液。操作時(shí)，輕、重液體皆穿過篩板而逆向流動(dòng)，分散相在篩板之間不凝聚分層。近年來。在脈沖篩板塔內(nèi)，脈沖振幅的范圍為9到50毫米，頻率為30到200 1/min。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為較高的頻率和較小的振幅效果比較好。脈沖篩板萃取塔的特點(diǎn)：液體的脈動(dòng)增加了相際接觸面積和液體的湍動(dòng)程度，因而傳質(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。無溢流篩板的周邊和塔內(nèi)壁之間保持一定的間隙。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。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。 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)形成許多分開的空間。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)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力大，傳質(zhì)效率高，操作彈性大。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。精餾塔則選用F1重閥浮閥塔。要求溶劑具有較高的選擇性,以提高溶劑的利用率。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；但也不能過高,以避免造成溶劑回收塔釜溫度過高其它: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)過程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生影響。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。第3章 工藝詳述本設(shè)計(jì)通過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。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)氫氣冷卻來控制反應(yīng)器溫度。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。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,%的氫氣。kg1≯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/mg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=。根據(jù)年加工25萬噸輕苯，可知，從預(yù)蒸餾塔出來的輕苯料液流量為：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。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。 進(jìn)料情況q=1，飽和液體進(jìn)料。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25萬噸/年。為方便計(jì)算，工藝過程中產(chǎn)生的廢氣，水，以及固體殘?jiān)雎圆挥?jì)。 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，從預(yù)蒸餾塔出來的料液，由于忽略廢氣，水，所以直到進(jìn)入苯塔之前，流量均為31250kg/h。 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： 查氣相負(fù)荷系數(shù)關(guān)系圖得：則所以，則空塔氣速為： 塔徑按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為： 塔截面積為： 根據(jù)塔徑和液體流量，選用雙溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，各項(xiàng)計(jì)算如下。 查圖得, 則 依驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即 停留時(shí)間，故降液管尺寸合理。取 本設(shè)計(jì)選用F1重閥浮閥，閥片直徑48mm，閥片質(zhì)量32g，閥孔直徑39mm。取同依橫排的孔心距，則排間距： 為控制霧沫夾帶量過大，應(yīng)使泛點(diǎn)浮閥塔板泛點(diǎn)率 查表得 , 精餾段： 取較大值， 提餾段： 取較大值 干板阻力： 精餾段： 干板阻力 提餾段： 干板阻力 所以。 此阻力很小，忽略不計(jì)。 與氣體通過塔板的壓力降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋呵耙阉愠? 液體通過降液管的壓頭損失：因不設(shè)進(jìn)口堰，故 板上液層高度：前已選定板上液層高度為 則 取，又已選定。 及 板上液體流徑長度板上液體面積苯和甲苯為正常系統(tǒng)，取物性系數(shù),查圖得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)求得 根據(jù)上式計(jì)算出的泛點(diǎn)率均在80%以下，故可知霧沫夾帶能量能夠滿足的要求。表410 霧沫夾帶線相應(yīng)值 代入得：因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則及等均為定值，而與又有如下關(guān)系,即 式中閥孔數(shù)與孔徑亦為定值，因此可將上式化簡為： 代入得： 在操作范圍內(nèi)取若干值，得表411 液泛線相應(yīng)值 對(duì)于型重閥，依計(jì)算，則。 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中的停留時(shí)間不低于35s。 由塔板負(fù)荷性能圖可以看出： (1)任務(wù)規(guī)定下的氣、液負(fù)荷操作點(diǎn)P處于適宜操作區(qū)的適中位置, (2)塔板的氣液負(fù)荷上限由液沫夾帶控制，操作下限由漏液控制, (3)按固定的液氣比，可知?dú)庀嘭?fù)荷上限. 純苯塔的工藝計(jì)算如下表：表412 純苯塔工藝計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目數(shù)值及說明 備注塔徑 分塊式塔板板間距塔板形式單溢流弓形降液管空塔氣速堰長堰高板上液層高度 等腰三角形叉排降液管底隙高度浮閥數(shù)N/個(gè)695閥孔氣速閥孔動(dòng)能因數(shù)續(xù)表412臨界閥孔氣速孔心距指同一橫排的孔心距排間距指相鄰兩橫排的中心線距離單板壓降700霧沫夾帶控制漏液控制液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間降液管內(nèi)清液層高度泛點(diǎn)率/%氣相負(fù)荷上限氣相負(fù)荷下限操作彈性 塔頂壓力是 塔底苯蒸汽的汽化熱 塔底甲苯蒸汽的汽化熱則塔底上升蒸汽的汽化熱： 上升蒸汽量為：則再沸器的熱流量： 又加熱蒸汽的潛熱為： 需要加熱蒸汽的質(zhì)量流量： 塔頂上升苯蒸汽的汽化熱塔頂上升甲苯蒸汽的汽化熱則塔頂上升蒸汽的汽化熱 精餾段上升蒸汽量為： 則冷凝器的熱流量為： 又水的定壓比熱容，冷卻水進(jìn)口溫度， 冷卻水出口溫度， 則需要的冷卻水的質(zhì)量流量： 蒸汽溫度，釜液進(jìn)口溫度，釜液出口溫度。（8）塔頂空間：，所以取塔頂空間（9)塔底空間：一般塔底空間要儲(chǔ)存一定量的液體，由于流量比較大這里取液體的停留時(shí)間為5min?？偹撸? 圓整得 (1)塔頂蒸汽出口管塔頂上升蒸汽的體積流量：取流速，則經(jīng)圓整后選取熱軋無縫鋼管(GB8163—87),規(guī)格（2）回流液進(jìn)口管 回流液體積流量