【正文】 間建筑面積 m2 216 108 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 9 第 2 章 工藝設計與計算 芳烴抽提工藝主要是利用溶劑四乙二醇醚對烴類各組分的溶解度不同和對相對揮發(fā)度影響的不同從烴類混合物中分離出純芳烴。由于密度不同，使兩相能在抽提塔內(nèi)進行連續(xù)逆流接觸。所得溶劑相進人汽提塔，在該塔中 將重整脫戊烷油中 芳烴與非芳烴徹底分離，氣提塔頂?shù)椎玫交亓鞣紵N，回流芳烴返回抽提塔底，富溶劑則進入汽提塔下段進行汽提蒸餾后得到高純度的混合芳烴和貧溶劑 。 在抽提操作中，抽提速度與接觸面積成正比，抽提塔的結構，分散相和連續(xù)相的選擇，應有利于擴大兩相的接觸面積 ； 濃度差是推動抽提進行 的主要動力，采用逆流式抽提，加大溶劑比，有利于增加濃度差 。 我國第一套工業(yè)芳烴抽提裝置是在 60 年代中期運轉的， 40 年以來我國的芳烴抽提技術有了很大的發(fā)展。多數(shù)裝置改用四乙二醇醚和較完善的簡化流程，在三乙二醇醚的基礎上，近年又開始使用溶解能力強、選擇性好的四乙二醇醚溶劑進行抽提芳烴，僅做很少的設備改造便 可收到可觀的經(jīng)濟利益。 我國四乙二醇醚抽提技術的芳烴質量、芳烴回收率與現(xiàn)有的三乙二醇醚抽提技術相比有了明顯提高，與引進的環(huán)丁砜抽提水平相當。 但是，從裝置能耗來看，環(huán)丁砜抽提工藝具有更大的優(yōu)勢，因此，近年來一百多套新廠均采用環(huán)丁砜抽提技術，我國也引進多套，這一差距給四乙二醇醚的研究提出了挑戰(zhàn)。而且國內(nèi)生產(chǎn)四乙二醇醚 工藝原理 工藝路線的選擇 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 10 的質量和價格，將會隨四乙二醇醚抽提工藝的發(fā)展引起競爭，給用戶更多的選擇。 工藝流程簡述 工藝流程示意圖 催化重整車間工藝路線 如下圖： 圖 21 重整裝置總體框圖 預 分 餾 預 加 氫 輔助系統(tǒng) 抽提 精餾 汽油 二加氫來料 重 整 抽 提 精 餾 輕烴 苯 余油 汽油 進料 抽 提 塔 汽提塔 減壓塔 芳烴 脫水罐 氣提 水罐 回流 芳烴 脫水罐 非芳烴沉降塔 非芳烴水洗塔 非芳烴沉降罐 瓦斯 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 11 圖 22 抽提工藝流程示意圖 工藝流程簡述 抽提進料用抽提塔進料泵（泵 302）送入抽提塔（塔 302）的中下部，與塔頂進入的四乙二醇醚溶劑進行逆流接觸，抽提塔頂?shù)姆欠紵N（抽余油） 經(jīng)換 305冷卻后依次通過非芳烴沉降塔（塔 304）和非芳烴水洗塔（塔 305），然后經(jīng)非芳烴沉降罐（容 309）除去其中的含溶劑水后，去正己烷裝置，作為生產(chǎn)溶劑油的原料。被汽提出的芳烴和水與閃蒸罐頂出來的輕質非芳烴、部分苯和水相混合一起進入空冷 307/1～ 3 和換 307/1～ 5進行冷凝冷卻。從汽提塔（塔 303）中部第 21層側線抽出芳烴及水汽經(jīng)空冷 308和換 308/1～ 3冷凝冷卻后進入芳烴脫水罐（容303），分離出的芳烴送入芳烴中間罐（容 314）。 抽提 工 段 工藝參數(shù)如表 21 所示。 表 22 抽提工段物料狀態(tài)表 名稱 相態(tài) 溫度（℃） 壓力（ MPa） 總流量 (Kg∕ h) 脫戊烷油 液 80 9 750 抽余油 液 122 － 水洗水 液 40 1 500 非芳烴 液 40 － 芳烴 液 137 － 表 23 抽提工段物料組分表 ﹪ 名稱 ∕組分 脫戊烷油 抽余油 1 抽余油 2 水洗水 非芳烴 芳烴 烷烴 C5 C6 C7 C8 環(huán)烷烴 C6 C7 C8+ 芳烴 C6 C7 C8 C9+ 溶劑 水 合計 物料衡算 物料衡算 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 13 由于設計是以 30 萬噸∕年催化重整工段為基礎，所以到抽提工段的進料數(shù)據(jù)表 22可知為 9 750Kg∕ h 脫戊烷油。XF = PXW （ 22） 非芳烴的衡算 FYP + W 圖 24 抽提工段衡算圖 當使用四乙二醇醚時，一般維持溶劑比在 左右，一般選用回流比約 ~此計算取溶劑比為 ，回流比 ， 則 貧溶劑的流量為 F1 = 9 750 = 63 375 Kg∕ h 回流芳烴的流量為 F2= 9 750 = 7 800 Kg∕ h 對 T302 進行的物料衡算有： 抽提 裝置 T302 T304 T305 R309∕1 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 14 總的物料衡算 F＋ F1＋ F2 = P＋ W （ 2 4） 油的衡算 F＋ F1 = P XW （ 2 5） 水的衡算 F1 YP + W ZF = P ZW （ 2 7） 對 T30 T30 R309∕1進行衡算有： 油的衡算 P 由公式（ 2 4）、（ 2 5）、（ 2 6）、（ 27）、（ 28），可得抽余油 1P=6 545 Kg∕h，富溶劑 W=74 380 Kg∕h， Xw =％， Yw= ％， Zw=％。 XF = W （ 210） 水的衡算 F1 YD = P ZF ＋ D ZP （ 212） 根據(jù)表 23 可知 Xf =％， YF= ％， ZF=％， YD =％， ZD =％ 而水洗水 D=1 500 Kg∕ h，非芳烴 W=6 439Kg∕ h，由公式（ 29）、（ 210）、（ 211）、（ 212），可得抽余油 2F=6 467 Kg∕ h，水 P=1 528 Kg∕ h， YD =％， ZD =％。 物料衡算表 抽提工段物料平衡如下表所示。 表 25 戊烷 癸烷液體的比熱容 [ 14] KJ∕ （ KgK） 溫度， ℃ 20 40 60 80 100 120 環(huán)己烷 甲基環(huán)己烷 乙基環(huán)己烷 表 27 液態(tài)芳烴的比熱容 [14 ] KJ∕ （ KgK） 溫度， ℃ 20 40 60 80 100 120 水 液體混合物熱容的估算可據(jù) Cp， mix = ΣXi Cpi[15] （ 214） 式中： Xi───各純組分 i 的組分含量； Cpi───各純組分 i 的定壓比熱容。 表 29 抽提工段物料的比熱容 物料名稱 溫度 ， ℃ 流量， Kg∕ h 比熱容， KJ∕（ Kg Q 入 = Q 脫戊烷油 + Q 貧溶劑 + Q 回流芳烴 ， Q 出 = Q 富溶劑 + Q 抽余油 1， 由公式（ 215）有 Q 回流芳烴 = Q 抽余油 1 + Q 富溶劑 － Q 脫戊烷油 － Q 貧溶劑 = 74 380 111+ 6 545 122－ 9 750 80－ 63 375 120 = 216 603+19 253 411－ 1 790 880－ 18 153 135 = 1 475 700 KJ∕ h 對 E304 進行熱量衡算，其參考數(shù)據(jù)見表 210 所示。 表 211 E305 參考數(shù)據(jù) 項目 入口溫度， ℃ 出口溫度， ℃ 物料名稱 流量， Kg∕ h 管程 28 35 水 － 殼程 61 40 非芳烴 6 545 由公式（ 215），即有 Q = C 水 W 水 △ t ，則有 W 水 = ? ? 451 684 ?= 3 425 Kg∕ h 故冷卻水的流量為 23 425 Kg∕ h 熱量衡算表 熱量衡算表如表 212 所示。 Aspen 過程模擬 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 19 圖 27 Aspen 模擬流程圖 一、 抽提塔 T302 進行模擬： （ 1）選擇合適的模塊后，進行物料流股的鏈接 。塔頂壓力為 ，塔底壓力為 ，塔頂采用部分蒸汽部分液體出料，產(chǎn)品回收率為 。 （ 8） 做抽提塔的效率，塔板效率為 ，塔板數(shù) 17 號、 27 號、 37 號進料，進行核算后總的塔板數(shù)為 60。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 20 （ 10） 做抽提塔的核算，初步輸入的塔徑為 2400mm。 針對上述的兩個原因，主要有以下兩個措施加以改正，第一：重新對物料進行衡算，尤其是對抽提塔 T302 的出方計算，爭取把誤差降到最低，第 二：在 Aspen 模擬抽提塔T302 時，對第一液相富溶劑中關鍵組分的選取做到有代表性，且含量超過 50％ 。c = 103Pa 孔間距一般要求是孔徑的 ~ 倍，故取孔間距 t = 2．孔速 V0 0pdd = [ 1－ （ ???gd 20 ） ] （ 31） 式中： dp───連續(xù)相帶走的液滴直徑， m ； d0───篩孔直徑， m ； 關鍵設備選擇 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 25 g ───重力加速度， 980m∕ s2 ； Δρ───分散相與連續(xù)相密度差 ； σ ───表面張力， N∕ m 。 s 。 t2AF = = ，查降液區(qū)設計圖表可得 DLH = 則 LH = = 故 降液區(qū)堰寬： LH = + = 實際降液區(qū)面積 F2： DLH = 600 = ， 查降液區(qū)設計圖表可得t2AF = 則 F2 = = 2 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 27 降液管中連續(xù)相的流速為： Vdc = 600 670750 9753800 7 ?? = m∕ s 8．級效率 根據(jù) Krishnamurty[16]和 Rao[17]對 Treybal[18]經(jīng)驗方程的修正，有 ?0 = 104（ ? ）（CDUU ）（0d1 ） （ 38） 式中： ?0───級效率。 由公式（ 39）有 N = ? ? 0 . 0 0 LnLn ?????? ??????? = 12 10．實際級數(shù) 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 28 n=0?N （ 310） 式中： n───實際級數(shù)。 11．塔高 板間距根據(jù)經(jīng)驗取為 [20]， 則 L=（ n－ 1） HT =（ 60－ 1） = 塔的切線高度 H = + + + 3 = 12．塔厚 δ = ? ?ctiP2? DPC （ 311） 式中：δ ─── 計算壁厚， mm ； Pc ─── 設計壓力， MPa ； [σ ]t───許用應力， MPa ； φ ─── 安全系數(shù)。由公式（ 311）有δ = ? ?ctiP2? DPC = 600 ?? ? = 設計厚度為：δ d=δ + C2 = +2 = mm 查（化工原理）鋼板厚度負偏差表知 C1= mm。 ℃ 則估算的面積為： A = m1tQ?K = 18400451 684? = 95m2 考慮到估算性質的影響，故實際傳熱面積為估算 的 倍 ，那么實際的傳熱面積為： A0 = 95 = 100m2 （ 4）初選換熱器規(guī)格 由上述數(shù)據(jù)分析，從換熱器系列標準中選定 F60010025