年產(chǎn)135萬t的焦化廠粗苯回收工段設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 分壓可根據(jù)道爾頓定律計(jì)算： Pg=P?y 式中 P—煤氣的總壓力，kPa　　　　　　　y—煤氣中苯族烴的體積分?jǐn)?shù)(或摩爾分?jǐn)?shù))。　　 通常苯族烴在煤氣中的濃度以g/m3表示。若已知苯族烴在煤氣中的濃度為a g/m3，則換算為體積分得：　　 　　式中Mb粗苯的平均相對(duì)分子質(zhì)量。　　將此式代入式(21)，則得：　　 　　用洗油吸收苯族烴所得的稀溶液可視為理想溶液，其液面上粗苯的平衡蒸氣壓PL可按拉烏爾定律確定:　　 　 PL=P0?x 　　　　式中P0—在回收溫度下苯族烴的飽和蒸氣壓，kPa；　　x—洗油中粗苯的摩爾分?jǐn)?shù)　　 通常洗油中粗苯的含量以C%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))表示，換算為摩爾分?jǐn)?shù)得：　　 　　 　　式中 Mm—洗油的相對(duì)分子質(zhì)量。　　　　將此式代入式（24），則得：　　 　　當(dāng)煤氣中苯族烴的分壓Pg大于洗油液面上苯族烴的平衡蒸汽壓PL時(shí)，煤氣中的苯族烴即被洗油吸收。pg和pL之間的差值越大，則吸收過程的推動(dòng)力越大，吸收速率也越快。　　洗油吸收苯族烴過程的極限為氣液兩相達(dá)成平衡，此時(shí)Pg=PL，即：　　 　　 洗油中粗苯的濃度很小，式(27)可簡化為：　　 　　因此，在平衡狀態(tài)下a與C之間的關(guān)系式為：　　 　　或 (2)脫苯原理 　　脫苯原理實(shí)際是精餾原理，由揮發(fā)度不同的組分組成的混合液在精餾塔內(nèi)進(jìn)行部分汽化和部分冷凝，使其分離成幾乎純態(tài)的過程。在精餾過程中，當(dāng)加熱互不相溶的液體混合物時(shí)，如果此混合物的蒸汽分壓之和達(dá)到塔內(nèi)的總壓時(shí)，液體即行沸騰。所以。在脫苯蒸餾過程中通入大量直接水蒸汽，當(dāng)塔內(nèi)的總壓力一定時(shí)，若氣相中水蒸汽所占的分壓愈高，則粗苯和洗油的蒸汽分壓就愈低，這樣就可以在較低的脫苯蒸餾溫度（遠(yuǎn)比250～300℃的溫度低）下，便可將粗苯完全地從洗油中蒸出來。(3)影響脫苯的因素 ①、在塔底溫度下各組分在蒸汽壓。提高富油預(yù)熱溫度，則塔底貧油溫度也相應(yīng)提高。貧油中各組分的蒸汽壓增大，從而使粗苯的蒸出率也增加。 ②、脫苯塔內(nèi)操作壓力提高塔內(nèi)操作壓力時(shí)，各組分的蒸出率相應(yīng)減少。反之，則響應(yīng)增加。③、脫苯塔的塔板層數(shù)增多加料板以下的塔板數(shù)n，可使各組分的蒸出率增大，特別是對(duì)甲苯，二甲苯的蒸出率影響較大。④、直接蒸汽量、溫度。提高直接蒸汽量，可使各組分的蒸出率增加。反之則各組分的蒸出率減小。此外還有富油的預(yù)熱溫度和含苯量。 主要設(shè)備論證及選型 前面我們介紹了四種終冷洗萘工藝，它們各自使用的終冷塔也不同。煤氣終冷和機(jī)械化除萘工藝用金屬隔板塔。此塔局有傳熱，傳質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)，但在終冷塔后出口煤氣的含萘量較高，萘的脫除率低，終冷水和萘不能很好地分離。煤氣終冷和熱焦油洗萘工藝使用帶焦油洗萘器的煤氣終冷塔（篩板塔）。此塔雖然具有擴(kuò)散推動(dòng)力大的優(yōu)點(diǎn)，但操作不穩(wěn)定，對(duì)水質(zhì)的要求高。油洗萘和煤氣終冷工藝中使用的是橫管式終冷塔。此工藝洗萘與終冷分開，投資高，不易小廠借鑒。橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝使用橫管終冷洗萘塔。它的優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)耗；不需含酚污水處理。根據(jù)本設(shè)計(jì)在第二章所確定選用的終冷除萘工藝、流程，可確定選用與該工藝相配套的終冷塔——橫管終冷洗萘塔。 (1)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。 (2)空噴塔 空噴塔一般為多段噴灑，沒段下部均設(shè)有煤氣分布器，相鄰兩段設(shè)有煤氣通過的錐性散罩，底部設(shè)有許多個(gè)噴嘴組成的洗油噴灑裝置，其上設(shè)有備用的中央噴嘴，從頂部灑下來的洗油經(jīng)降液管引到下段。洗油從第二段起來采用循環(huán)噴灑。用空噴塔洗苯具有以下優(yōu)點(diǎn)：投資省，處理能力大，阻力小，不堵塞等。缺點(diǎn)：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán)量大，動(dòng)力消耗大。 (3)板式塔（孔板塔） 板式塔主要有穿流式篩板塔。該塔容易實(shí)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(kuò)散阻力。這種塔結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，生產(chǎn)能力大，投資省，節(jié)約金屬材料，且安裝和維修簡便。其缺點(diǎn)是塔板的效率受負(fù)荷變動(dòng)的影響較大。 (4)填料塔 填料洗苯塔是應(yīng)用較早，較廣的一種塔。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。①、木格填料塔該塔型在我國焦化廠應(yīng)用較多，它具有阻力較小，操作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但也存在著生產(chǎn)能力小，設(shè)備龐大、苯重，投資和操作費(fèi)用高及木材耗量大等缺點(diǎn)。因此在一些國家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。②、鋼板網(wǎng)填料塔該塔型在國內(nèi)已被采用。該填料塔與木格填料塔相比，具有比表面積大，吸收率高，阻力小，動(dòng)力消耗小等優(yōu)點(diǎn)，但制造麻煩，價(jià)格昂貴，處理能力小。③、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(shí)間較長，又由于煤氣通過填料時(shí)攪動(dòng)激烈，因而吸收效率較高。但難于制造，價(jià)格昂貴。這種填料在蘇、美應(yīng)用較多。④、塑料花環(huán)填料塔 塑料花環(huán)填料是近年來又國外引進(jìn)的高效填料，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)證明，花環(huán)填料是一種具有比表面大，空隙來率高，阻力小，處理能力大，液體分布好，濕潤率高，投資省，占地少，節(jié)省能耗，制造安裝容易，操作方便等突出優(yōu)點(diǎn)的填料。國家有關(guān)部門鑒于該填料具有以上優(yōu)點(diǎn)，已要求推廣使用高效花環(huán)填料洗苯塔。根據(jù)以上的論述，本設(shè)計(jì)采用塑料花環(huán)填料洗苯塔。從以上兩表可以看出，幾乎在所有比較項(xiàng)目中，花環(huán)填料塔都優(yōu)于其它塔型（包括填料塔），它是當(dāng)前國內(nèi)最先進(jìn)的洗苯塔。采用花環(huán)填料塔代替木格子填料塔洗苯時(shí)，對(duì)于年產(chǎn)135萬噸焦炭的焦化廠，可節(jié)省100余萬遠(yuǎn)，價(jià)值9萬元，并可獲得節(jié)省占地，縮短基建周期等社會(huì)效益。 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)上應(yīng)用最久的一種塔板型式，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)荷有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能維持幾乎恒定的板效率，塔板不易堵塞，對(duì)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，金屬耗量大，造價(jià)高，板上液層厚，氣體流動(dòng)曲折，塔板壓降大，兼因霧沫夾帶現(xiàn)象較嚴(yán)重，限制氣速的提高，故生產(chǎn)能力不大。而且板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，氣體分布不均勻，也影響了板效率的提高。根據(jù)目前的使用證明泡罩塔的操作，運(yùn)行更為穩(wěn)定。雖然浮閥塔具有很多優(yōu)點(diǎn)，但因其防腐較差，操作不易穩(wěn)定，故選用條形泡罩塔作為本設(shè)計(jì)的脫苯塔。 蒸汽加熱法生產(chǎn)一種苯　　。由圖可見，洗苯工序來的富油在分縮器下面的三格中被脫塔頂逸出的蒸汽加熱，然后進(jìn)入到貧油換熱器，被脫塔底排出的熱貧油加熱，再進(jìn)入富油預(yù)熱器中，富油被間接蒸汽加熱至135～145℃后，從脫塔的上部進(jìn)入塔內(nèi)。　　從脫苯塔頂部溢出的粗苯，洗油蒸汽和水蒸氣的油汽和水汽混合物進(jìn)入分縮器下面三格中與富油換熱，并在分縮器頂上的一格用冷水冷卻，從而之大部分洗油汽和水汽冷凝下來，從分縮器頂部溢出的即是粗苯蒸汽。為得到合格的粗苯產(chǎn)品，可用冷卻水水量控制分縮器頂部蒸汽溫度，之其在86～90℃的范圍內(nèi)。　　由分縮器頂部溢出的粗苯蒸汽進(jìn)入冷凝冷卻器，在此用冷水冷凝冷卻到25～30℃，做經(jīng)粗苯分離器將水分出后計(jì)量槽進(jìn)入粗苯儲(chǔ)槽。　　進(jìn)入分離器的油氣和水汽混合物，在分離器底部兩格所形成的冷凝液為重分縮油，在分縮器頂部兩格所形成的冷凝液為輕分縮油。輕、重分縮油分別進(jìn)入油水跟力氣，與水分離后與富油混合并送往脫苯塔。　　從粗苯、輕分縮油、重分縮油油水分離器排出的分離水均進(jìn)入控制分離器進(jìn)一步分離，以減少洗油損失。　　從脫苯塔底部排出的貧油溫度比富油溫度低3～5℃，自流入貧富油換熱器，與富油換熱并冷卻至110～120℃后，再回到脫苯塔底熱貧油槽，在此用貧油泵送到貧油冷卻器冷卻至25～30℃后，送往洗苯塔循環(huán)噴灑。　　由于洗油在循環(huán)使用當(dāng)中質(zhì)量變壞。為保持循環(huán)洗油量的1～2%由富油入塔的管路引入洗油再生器，在此，洗油被間接蒸汽加熱至160～180℃，并用過熱蒸汽直接蒸吹，從再生器頂部蒸吹出來的溫度為135～175℃ 的油氣和水汽的混合蒸汽進(jìn)入脫苯塔的底部。再生器底部的殘?jiān)涂煽吭O(shè)備內(nèi)的蒸汽壓力間歇地或連續(xù)地排至殘?jiān)筒邸?管式爐加熱法生產(chǎn)一種苯的工藝　　。 　　 來自洗苯塔的富油先進(jìn)入分縮器，被從脫苯塔來的粗苯油氣加熱到70～80℃，然后入貧富油換熱器，被熱貧油加熱到130～140℃后進(jìn)入管式爐。加熱到180～190℃的富油，從第14層板進(jìn)入脫苯塔。熱貧油從脫苯塔底部經(jīng)貧富油換熱器自流入脫苯塔下部的熱貧油槽，溫度120℃左右，然后用泵送到貧油冷卻器到25～30℃送回洗苯塔循環(huán)使用。　　從脫苯塔頂出來的粗苯蒸汽，進(jìn)入分縮器，溫度從170～180℃，降到90℃左右，部分水蒸汽被冷凝下來，然后進(jìn)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(jìn)行分離。從油水分離器出來的粗苯進(jìn)入粗苯儲(chǔ)槽。輕、重分縮器分別進(jìn)入油水分離器分離。　　為保證洗油質(zhì)量，從管式爐加熱后的富油管線引出1～2%的富油進(jìn)再生器，于此用管式爐過熱至400～450℃的蒸汽進(jìn)行蒸吹。再生器頂排出溫度為190～200℃的水汽，油汽與粗苯汽一起進(jìn)入脫苯塔，再生器底部殘?jiān)ㄆ谂欧拧Ｔ谡羝摫降纳a(chǎn)系統(tǒng)中，由于存在著蒸汽耗量大，貧油含苯量偏高等缺點(diǎn)。因此，焦化廠采用了管式爐加熱富油來制取粗苯，管式爐加熱法生產(chǎn)一種苯與蒸汽加熱法生產(chǎn)一種苯相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：(管式爐法脫苯可以提高粗苯回收率。由于富油在管式爐內(nèi)的加熱溫度高（可達(dá)180～200℃），故脫苯效果好，%左右，從而使洗苯塔塔后煤氣含苯大為降低，粗苯回收率可達(dá)95%以上。(1) 管式爐法脫苯可以降低直接蒸汽耗量，每生產(chǎn)1180℃前粗苯所耗蒸汽量為1～，僅為蒸汽法脫苯的30%～40%。(2) 管式爐法脫苯可減少水量，每生產(chǎn)1180℃前粗苯生產(chǎn)的酚水量僅為1～，而蒸汽法脫苯可以生產(chǎn)酚水3～4。(3) 管式爐法脫苯由于蒸汽耗量低，體積小，可大大降低蒸餾及冷凝冷卻設(shè)備尺寸，從而降低了設(shè)備費(fèi)用。(4) 管式爐脫苯蒸餾有多種流程，有只設(shè)一座蒸餾塔的；有設(shè)脫苯塔和兩本塔兩座塔的；有設(shè)有脫苯塔和脫萘氣提塔的；有設(shè)分縮器，有不設(shè)分縮器的；有生產(chǎn)一種苯的，有生產(chǎn)兩種苯的；有一塔生產(chǎn)三種產(chǎn)品的，有兩塔產(chǎn)品三種產(chǎn)品的。　　生產(chǎn)粗苯一種產(chǎn)品主要操作控制指標(biāo)如下：　　貧富油換熱器富油出口溫度／℃ 100～130　　入脫苯塔富油溫度／℃ 180～200　　脫苯塔頂部油氣溫度／℃ 90～93 　　萘油側(cè)線切取溫度／℃ 125～135　　再生器頂部溫度／℃ ＞180　　進(jìn)再生器直接蒸汽溫度／℃ 400～450　　再生器頂部壓力（表壓）／ ≤49　　脫苯塔底部壓力（表壓）／ ≤39　　入脫苯塔直接蒸汽量／（180℃前粗苯） 　　萘油采出量／（180℃前粗苯） 80～100再生器處理量占循環(huán)洗油量／％ 1～2 對(duì)粗苯產(chǎn)率的影響 粗苯產(chǎn)率隨配煤中碳?xì)浔鹊脑黾佣黾樱遗涿褐袚]發(fā)分含量愈高，所得粗苯中甲苯含量就越少；反之，情況就相反。一般情況下，%～%　　當(dāng)配煤中干燥無灰基揮發(fā)分為=20%～30%時(shí)，可由下式求得粗苯的產(chǎn)率（%）：　　　　式中 —粗苯產(chǎn)率的影響 第三章 主要設(shè)備論證及選型 　　橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝使用橫管終冷洗萘塔。它的優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)耗；不需含酚污水處理。　　根據(jù)本設(shè)計(jì)在第二章所確定選用的終冷除萘工藝、流程，可確定選用與該工藝相配套的終冷塔——橫管終冷洗萘塔。 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。 空噴塔　　空噴塔一般為多段噴灑，每段下部均設(shè)有煤氣分布器，相鄰兩段設(shè)有煤氣通過的錐性散罩，底部設(shè)有許多個(gè)噴嘴組成的洗油噴灑裝置，其上設(shè)有備用的中央噴嘴，從頂部灑下來的洗油經(jīng)降液管引到下段。洗油從第二段起來采用循環(huán)噴灑。　　用空噴塔洗苯具有以下優(yōu)點(diǎn)：投資少，處理能力大，阻力小，不堵塞等。缺點(diǎn)：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán)量大，動(dòng)力消耗大。 板式塔（孔板塔）