刘海洋毕业设计

1、毕业设计论文题目：焦炉煤气粗苯回收工艺设计（煤气的处理量：40000 m3/h）系别：化学与化学工程系专业：煤炭深加工与利用姓名：刘海洋学号：111307128指导教师：池吉安河南城建学院2010年05 月 20 日摘要用洗油吸收或活性炭吸附等物理方法从焦炉煤气中回收粗苯。其中洗油吸收粗苯法应用广泛。焦炉煤气中粗苯含量一般为2540g/m³，粗苯是有机化学工业的重要原料，回收粗苯具有较高经济效益。 洗油吸收粗苯法是德国人卡罗(H.Caro)在1869 年发明的。第一次世界大战期间得到发展，已被各国普遍采用。洗油吸收粗苯工艺由洗油吸苯和富油脱苯工序组成。洗油吸苯是用洗油洗涤煤气吸收苯族

2、烃，吸收了苯族烃的洗油称为富油。富油脱苯是用蒸汽蒸馏出溶解在富油中的苯族烃，因装置不同可以得到轻苯一种产品或轻苯和重苯两种产品，也可以得到轻苯、精重苯和萘溶剂油三种产品。富油脱苯后的洗油称为贫油，贫油送吸苯工序循环使用。活性炭吸附粗笨法是德国人恩格尔哈特( Engel- hardt)在1916年开发的，1918年应用于城市煤气厂，20年代后在英国、法国、荷兰和日本等国的一些小型煤气厂相继采用。与洗油吸收法相比，活性炭吸附法设备投资少，动力消耗低，粗苯回收率高;但在运行过程中活性炭微孔容易被煤气中的焦油雾、萘、树脂化合物和元素硫等杂质堵塞，使吸附能力下降。活性炭价格昂贵，50年代后工业上已很少采

3、用。AbstractWash oil with activated carbon adsorption or absorption of physical methods, such as coke oven gas from the crude benzene recovery. Wash oil which are widely used to absorb crude benzene Act. Crude benzene content in the coke oven gas is generally 25 40g / Bang, crude benzene is an importa

4、nt organic chemical industrial raw materials, crude benzene recovery with higher economic efficiency. Wash oil absorption of crude benzene is Carlo German (H. Caro) invented in 1869. Developed during the First World War, has been widely adopted countries. Crude benzol wash oil absorption process to

5、wash the oil absorption by benzene and benzene-rich oil from the composition process. Wash oil absorption of benzene is washed with wash oil group hydrocarbon gas absorption of benzene, benzene absorbed hydrocarbon group known as the wash oil-rich oil. Benzene-rich oil from steam distillation is dis

6、solved in the oil-rich family of benzene hydrocarbons, due to the different devices can be a product of light of benzene or benzene and re-light the two products of benzene, benzene can also be light, precise weight of benzene and naphthalene solvent oil three products. After the benzene-rich oil fr

7、om the wash oil as depleted oil and send the poor absorption of benzene oil recycling process. Activated carbon adsorption is a clumsy German Engelhardt (Engel-hardt) in 1916 developed the city gas used in 1918, after the age of 20 in the United Kingdom, France, the Netherlands and Japan and other c

8、ountries have adopted a number of small-scale gas. And wash oil absorption compared to activated carbon adsorption equipment, low investment and low power consumption, high crude benzene recovery; but running easily microporous activated carbon gas in the fog of tar, naphthalene, resin compounds and

9、 elemental sulfur impurities, such as plug to decrease the adsorption capacity. The high cost of activated carbon, 50 post-industrial era have been rarely used.目 录摘要2Abstract.31.总论61.1 概述61.2 文献综述62.设计方案.132.1 用洗油吸收煤气中的苯族烃.132.2 富油脱苯.133.生产流程说明.143.1 吸收苯族烃的工艺流程.143.2 富油脱苯工艺流程144.设计任务和操作条件.164.1 设计任务

10、.164.2 操作条件165.物料计算.175.1 煤气中苯族烃的的体积分数计算175.2 粗苯回收率计算.175.3 焦炉煤气中粗苯含量175.4 循环洗油量计算.185.5 计算依据.195.6进入脱苯工序的富油量.205.7 富油组成.205.8计算脱水后各组分留在液相中的分率215.9富油进入脱苯塔闪蒸后与闪蒸前液相中各组分的比率计算.235.10在脱苯塔进口处各组分的蒸发量.256.热量计算.266.1管式炉供给富油的热量.266.2 管式炉供给蒸气的热量.276.3 管式炉加热面积287.主要设备工艺计算.297.1 塔径计算.297.2 塔高计算.298.辅助设备的选型和计算30

11、8.1洗油再生器308.2 塔设备壁厚设计.328.3 封头、人孔选用及设计349.稳定性及机械强度的计算.359.1 圆筒的应力计算.359.2 塔设备的质量载荷.359.3 塔的风载荷.3610.设计体会和收获3811.主要符号说明.3912.主要参考文献41致谢421总论1.1概述苯族烃是宝贵的化工原料，焦炉气一般含苯族烃2540g/m3,因此。经过脱氨后的煤气需进行苯族烃的回收并制取粗苯。从焦炉煤气中回收苯族烃采用的方法有洗油吸收法，活性炭吸收法和深冷凝结法。其中洗油吸收法工艺简单，经济可靠，因此得到广泛应用。 洗油吸收法依据操作压力分为加压吸收法，常压吸收法和负压吸收法。加压吸收法的

12、操作压力为8001200kPa,此法可强化吸收过程，适于煤气远距离输送或作为合成氨厂的原料。常压吸收法的操作压力稍高于大气压，是各国普遍采用的方法。负压吸收法应用于全负压煤气净化系统。吸收了煤气中苯族烃的洗油称为富油。富油的脱苯按操作压力分为常压水蒸气蒸馏法和减压蒸馏法。按富油加热方式又分为预热器加热富油的脱苯法和管式炉加热富油的脱苯法。各国多采用管式炉加热富油的常压水蒸气蒸馏法。因此，该设计对于化工生产来说也是一个很重要的课题。通过毕业设计可以使我们初步掌握该工艺的基本原理，重要的工艺过程及设备的构造，使我们综合运用所学专业课知识独立解决实际问题的能力得到了提高，培养和提高我们的决策能力、计

13、算能力，结构设计与绘图能力。1.2 文献综述1.2.1粗苯的物理、化学性质 粗苯主要含有苯、甲苯、二甲苯、和三甲苯、等芳香烃。此外，还含有不饱和化合物、硫化物、饱和烃、酚类和吡啶碱类。当用洗油回收煤气中的苯族烃时，粗苯中尚含有少量的洗油轻质馏分。此外，粗苯中酚类的质量含量通常为0.1%1.0%，吡啶碱类的质量含量一般不超过0.5%。当硫酸铵工段从煤气中回收吡啶碱类时，则粗苯中吡啶碱类质量含量不超过0.01%粗苯的各主要组分均在1800C前馏出，1800C后的流出物称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算产量时，通常将1800C前的馏出量当作100%来计算，故以其1800C前的馏出量作为鉴别粗

14、苯质量的指标之一。粗苯在1800C前的馏出量取决于粗苯工段的工艺流程和操作制度。1800C前馏出量愈多，粗苯质量就愈好。一般要求粗苯的1800C前馏出量为93%95%。粗苯是黄色透明液体，比水轻，微溶于水。在贮存时，由于低沸点不饱和化合物的氧化和聚合所形成的树脂状物质能溶解于粗苯中，使其着色变暗。粗苯易燃，闪点为120C。粗苯蒸气在空气中的体积浓度为1.4%7.5%时，能形成爆炸性混合物。影响苯族烃吸收的因素1)吸收温度吸收温度系指洗苯塔内气液两相接触面的平均温度，它取决于煤气和洗油的温度，也受大气温度的影响。 吸收温度是通过吸收系数和吸收推动力的变化而影响粗苯回收率的。提高吸收温度，可使吸收

15、系数略有增加，但不显著，而吸收推动力却显著减小。总的来说，吸收温度不宜过高，但液不宜过低。在低于150C时，洗油的黏度将显著增加，使洗油输送及其在塔内均匀分布和自由流动都发生困难。当洗油温度低于100C时，还可以从油中析出固体沉淀物。因此适宜的吸收温度为250C左右，实际操作温度波动于20300C之间。操作中洗油温度应略高于煤气温度，以防止煤气中的水汽冷凝而进入洗油中。一般规定洗油温度在夏季比煤气温度高20C左右，冬季高40C左右。为保证适 宜的吸收温度，自硫酸铵工序来的煤气进洗苯塔前，应在最终冷却器内冷却至18280C，贫油应冷却至低于300C。2)洗油的吸收能力及循环油量由式可见，式中 理

16、论最小循环洗油量，纯苯的饱和蒸汽压，洗油相对分子质量，不包括苯族烃的入塔煤气体积，入塔煤气压力，要求达到的苯族烃的实际回收率无限大吸收面积的苯族烃的回收率当其他条件一定时，洗油的相对分子质量减小将使洗油中粗苯含量C增大，即吸收能力提高。同类液体吸收剂的吸收能力与其相对分子质量成反比，吸收剂与溶质的相对分子质量愈接近，则愈易相互溶解，吸收得愈完全。在回收等量粗苯的情况下，如洗油的吸收能力强，使富油的含苯量高，则循环洗油量也可相应减少。 但洗油的相对分子质量也不宜过小，否则洗油在吸收过程中挥发损失较大，并在脱苯蒸馏时不易与粗苯分离。送往洗苯塔的循环洗油量可根据下式求得：式中 V煤气量，/,洗苯塔进

17、、出口煤气中苯族烃含量，/ L洗油量，/,贫油和富油中粗苯的含量，% 由上式可见，增加循环洗油量，可降低洗油中粗苯的含量，增加吸收推动力，从而可提高粗苯回收率。但循环洗油量也不宜过大，以免过多地增加电、蒸汽的耗量和冷却水用量。 在塔后煤气含苯量一定的情况下，随着吸收温度的升高，所需要的循环洗油量也随之增加。3)贫油含苯量贫油含苯量是决定塔后煤气含苯族烃量的主要因素之一。由式可见，当其他条件一定时，入塔贫油中粗苯含量愈高，则塔后损失愈大。如果塔后煤气中苯族烃含量为2/，设洗苯塔出口煤气压力p=107.19kPa,洗油相对分子质量M=160,300C时粗苯的饱和蒸气压=13.466kPa，将有关数

18、据代入上式，即可求出与此相平衡的洗油中粗苯含量： 计算结果表明，为使塔后损失不大于2/，贫油中的最大粗苯含量为0.22%.为了维持一定的吸收推动力，值应除以平衡偏移系数n,一般n=1.11.2。入取n=1.14，则允许的贫油含苯量。实际上，由于贫油中粗苯的组成里，苯和甲苯含量少，绝大部分为二甲苯和溶剂油，其蒸气压仅相当于同一温度下煤气中所含苯族烃蒸气压的20%30%，故实际贫油含粗苯量可允许达到0.4%0.6%，此时仍能保证塔后煤气含苯族烃在/以下。如进一步降低贫油中的粗苯含量，虽然有助于降低塔后损失，但将增加脱苯塔蒸馏时的水蒸气耗量，使粗苯产品的1800C前馏出率减少，并使洗油的耗量增加。

19、近年来，国外有些焦化厂，塔后煤气含苯量控制在4/左右，甚至更高。这一指标对大型焦化厂的粗苯回收是经济合理的。另外一般粗苯和从回炉煤气中分离出的苯族烃的性质可以看出，由回炉煤气中得到的苯族烃，硫含量比一般粗苯高 3.5倍，不饱和化合物含量高1.1倍。由于这些物质很容易聚合，会增加粗苯回收和精制操作的困难，故塔后煤气含苯量控制高一些也是合理的。4)吸收表面积 为了洗油充分吸收煤气中的苯族烃，必须使气液两相之间有足够的接触表面积（即吸收面积）。填料塔的吸收表面积即为塔内填料表面积。填料表面积愈大，则煤气与洗油接触的时间愈长，回收过程进行得也愈完全。 根据生产实践，当塔后煤气含苯量要求达到2/时，对于

20、木格填料洗苯塔，每小时1煤气所需的吸收面积一般为1.01.1；对于钢板网填料塔，则为0.60.7。当减少吸收面积时，粗苯的回收率将显著降低。5)煤气压力和流速当增大煤气压力时，扩散系数将随之减少，因而时吸收系数有所降低。但随着压力的增加，煤气中的苯族烃分压将成比例地增加，使吸收推动力显著增加，因而吸收速率也将增大。 由式/s可见，增加煤气速度可提高气膜吸收系数，从而提高吸收速率，强化吸收过程。但煤气速度也不宜过大，以免使洗苯塔阻力和雾膜夹带量过大。对木格填料塔，空塔气速以不高于载点气速的0.8倍为宜。回收率和上述诸因素之间的关系，可用下列无因次式表示：式中回收率指数；P煤气的平均压力；kPa

21、F填料的表面积； V煤气量；/h K总吸收系数；/（） b指数；油气比；/ n系数；贫油中粗苯质量含量；%入洗苯塔煤气中苯族烃含量；/洗油的质量要求为满足从煤气中回收和制取粗苯的要求，洗油应具有如下性能：1)常温下对苯族烃有良好的吸收能力，在加热时又能使苯族烃很好地分离出来；2)具有化学稳定，即在长期使用中其吸收能力基本稳定；3)在吸收操作温度下不应析出固体沉淀物；4)易与水分离，且不生成乳化物；5)有较好的流动性，易于用泵送并能在填料上均匀分布。焦化厂用于洗苯的主要有焦油洗油和石油洗油。焦油洗油是高温煤焦油中2303000C的镏分，容易得到，为大多数焦化厂所采用。要求洗油的萘质量含量小于13

22、%，苊质量含量不大于5%，以保证在10150C时无固体沉淀物。萘因熔点较高，在常温下易析出固体结晶，因此，应控制其含量。但萘与苊、芴、氧芴及洗油中其他高沸点组分混合时，能生成熔点低于有关各组分的共熔点混合物。因此，在洗油总存在一定数量的萘，有助于降低从洗油中析出沉淀物的温度。洗油中甲基萘含量高，洗油粘度小，平均相对分子质量小，洗苯能力较大。所以，在采用洗油脱萘工艺时，应防止甲基萘成分随之切出。洗油含酚高易与水形成乳化物，破坏洗苯操作。另外，酚的存在还易使洗油变稠。因此，应严格控制洗油中的含酚量。 石油洗油系指轻柴油，为石油精馏时，在馏出汽油和煤油后所切取的馏分。生产实践表明：用石油洗油洗苯，具

23、有洗油耗量低、油水分离容易及操作简便等优点。 石油洗油脱萘能力强，一般在洗苯塔后，可将煤气中萘脱至0.15/以下。但洗苯能力弱，故循环油量比用焦油洗油时大，因而脱苯蒸馏时的蒸汽耗量也大。石油洗油在循环使用过程中会形成不溶性物质油渣，并堵塞换热设备，因而破坏正常的加热制度。另外，含有油渣的洗油与水还会形成稳定的乳化液，影响正常操作。故在洗苯流程中增设沉淀槽，控制含渣量不大于20/L。 洗油的质量在循环使用过程中将逐渐变坏，其密度、黏度和相对分子质量均会增大，3000C前馏出量降低。这是因为洗油在洗苯塔中吸收苯族烃的同时还吸收了一些不饱和化合物，如环戊二烯、古马隆、茚和丁二烯等，这些不饱和化合物在

24、煤气中硫醇等硫化物的作用下，会聚合成高分子聚合物并溶解在洗油中，因而使洗油质量变坏并析出沉淀物。此外，在循环使用过程中，洗油的部分轻质馏分被出塔煤气和粗苯带走，也会使洗油中高沸点组分含量增多，黏度、密度及平均相对分子质量增大。循环洗油的吸收能力比新洗油约下降10%，为了保证循环洗油的质量，在生产过程中，必须对洗油进行再生处理。2设计方案2.1用洗油吸收煤气中的苯族烃：洗油吸收煤气中粗苯蒸气的过程是物理吸收过程，当煤气中粗苯蒸气的分压大于洗油表面上粗苯蒸气时，煤气中的粗苯就被洗油吸收。而两者之间的差值就是吸收粗苯过程的推动力，故差值越大，则吸收过程进行的越容易，吸收的速率也越快。此外吸收过程的进

25、行还与洗油和煤气的物理性质（黏度、密度）及吸收过程的条件（温度、洗苯塔形式、气体流速和喷洒密度等）有关。用洗油吸收煤气中的苯族烃所采用的洗苯塔虽有多种形式，但工艺流程基本相同。2.2富油脱苯：富油脱苯按其加热方式分为预热器加热富油的脱苯法和管式炉加热富油的脱苯法。前者是利用列管式换热器用蒸汽间接加热富油，使其温度达到1351450C后进入脱苯塔；后者是利用管式炉用煤气间接加热富油，使其温度达到1801900C后进入脱苯塔。该法由于富油预热温度高，与前者相比具有以下优点：脱苯程度高，贫油中苯质量含量可达0.1%左右，粗苯回收率高；蒸汽耗量低，每生产1t1800C前粗苯为11.5t，仅为预热器加热

26、富油脱苯蒸汽耗量的1/3；产生的污水量少；蒸馏和冷凝冷却设备的尺寸小。因此，目前广泛采用管式炉加热富油的脱苯工艺。3 生产流程说明3.1吸收苯族烃的工艺流程（填料吸收苯族烃的工艺流程）：1洗苯塔；2新洗油塔；3贫油槽；4贫油泵；5半富油泵；6富油泵 煤气经最终冷却器冷却到25270C后，依次通过两个洗苯塔，塔后煤气中苯族烃含量一般为2g/m3,温度为27300C的脱苯洗油（贫油）用泵送至顺煤气流向最后一个洗苯塔的顶部。与煤气逆向沿着填料向下喷洒，然后经过油封流入塔底接收槽，由此用泵送至下一个洗苯装置，脱苯后的贫油经冷却后回到贫油槽循环使用。3.2富油脱苯工艺流程：来自洗苯工序的富油依次与脱苯塔

27、顶的油气和水汽混合物，脱苯塔底排除的热贫油换热后温度达1101300C进入脱水塔，脱水后的富油经管式炉加热至1801900C进入脱苯塔。脱苯塔顶逸出的90900C的粗苯蒸气与富油换热后降温到730C左右进入冷凝冷却器，冷凝液进入油水分离器，分离出水后的粗苯流入回流槽，部分粗苯送至塔顶作为回流，其余作为产品采出，脱苯塔底部排除的热经贫油换热器换热进入热贫油槽，再用泵送贫油冷却器冷却至25300C后去吸苯工序循环利用，脱水塔顶逸出的含有萘和洗油的蒸气进入脱苯塔精馏段下部，在脱苯塔精馏段切取奈油，以脱苯塔上部断塔板引出液体至油水分离器分出水后返回塔内、脱苯塔用的直接蒸气是经管式炉加热至4004500

28、C后经由再生器进入的，以保持再生器顶部温度高于脱苯塔底部温度。为了保持循环洗油质量，将循环油量的1%1.5%由富油入塔前的管路引入再生器再生，在此用蒸汽间接将洗油加热至1601800C，并用蒸汽直接蒸吹，其中大部分洗油被蒸发并随直接蒸汽进入脱苯塔低，残留于再生器底部的残渣油，靠设备内部的压力间歇或连续地排至残渣油槽，残渣油中3000C前的馏出量要求低于40%，洗油再生器的操作对洗油消耗量有较大影响，在洗苯塔补雾及再生操作正常时，每生产1t1800C前粗苯的焦油洗油消耗量应在100Kg以下。生产一种苯的流程1脱水塔；2管式炉；3再生器；4脱苯塔；5热贫油槽；6换热器；7冷凝冷却器；8冷却器；9分

29、离器；10回流槽4 设计任务和操作条件4.1 设计任务1） 设计题目：焦炉煤气粗苯回收工艺设计2） 焦炉煤气处理量：40000 m³h3） 煤气中粗苯初始量：40 gm³4） 经回收后出塔煤气中粗苯含量： 2.0 gm³5） 贫油洗油中粗苯含量0.34.2 操作条件1）操作温度：进塔煤气温度25进塔洗油温度272） 操作压力：常压操作3） 操作目标： 粗苯回收率达到90965 物料计算5.1 煤气中苯族烃的的体积分数计算： 已知苯族烃在煤气中的含量为，依据粗苯组成，工程计算中取 ，则5.2 粗苯回收率计算： 焦炉煤气中苯族烃在洗苯塔内被吸收的程度称为回收率。洗苯塔

30、入口煤气粗苯含量，出口煤气含苯量，则5.3 焦炉煤气中粗苯含量：常压操作取塔的平均压强为101.3kPa，故：煤气量煤气中粗苯含量5.4 循环洗油量计算：按理论最小量计算确定：式中 理论最小循环洗油量，纯苯的饱和蒸汽压，洗油相对分子质量，不包括苯族烃的入塔煤气体积，入塔煤气压力，要求达到的苯族烃的实际回收率无限大吸收面积的苯族烃的回收率 其中 代入数据得：查手册，25时，；取； 将以上数据代入得：实际循环油量可取的倍：为了方便操作，同时提高粗苯的回收率，可使洗油量略大一些，则实际循环油量取5.5 计算依据如下：其组分质量含量：组 成苯（B）甲 苯(T)二甲苯(X)溶剂油(S)含量（）70185

31、7贫油中粗苯质量含量取0.4%。贫油中粗苯组成质量含量：组 成苯（B）甲 苯(T)二甲苯(X)溶剂油(S)含量（）2.5203047.5富油中萘（N）质量含量5%，水(W)质量含量1%。5.6进入脱苯工序的富油量：富油量 富油中水量 富油中萘量 洗油量 5.7 富油组成：组 分 苯 甲 苯 二甲苯 溶剂油 萘 洗 油 水 1033.00 315.96 151.32 225.63 3336.32 61663.68 667.2613.243.431.431.88 26.07 342.5837.07 合 计 67393.17425.705.8进入脱苯工序的富油被预热到1250C后进入脱水塔，在脱水塔

32、顶压力P=120Kpa。水的汽化率为90%，在此条件下计算脱水后各组分留在液相中的分率：查图1250C各组分的饱和蒸汽压如下：（KPa）=333.43;=162.68;=74.14;=36.86;=6.86;=2.04;以分别代表苯，甲苯，二甲苯，溶剂油，萘，洗油和水留在液相中的质量含量（%）:经分析和多次核算，先设=0.760，代入公式计算余下各组分值：进入管式炉的各组分的数量：组 分 苯 甲 苯 二甲苯 溶剂油 萘 洗 油 水 785.08 273.62 141.33 217.96 3316.30 61540.3566.7310.072.97 1.33 1.82 25.91 341.89

33、3.71 合 计66341.37387.70为了验算值，必须将上式计算值，按下式求A值：数据代入上式得：则按验算 ，即：与假设接近相符合，证明假设合适，上述计算结果成立。5.9 管式炉出口富油温度180，压力122.66 kPa，在此条件下，富油进入脱苯塔闪蒸后与闪蒸前液相中各组分的比率计算如下：查180 122.66 kPa时，各组分的饱和蒸气压得：（kPa）=1016.58;=477.29;=270.11;=106.66;=39.33;=14.67;经分析和多次核算，先设，代入公式计算其余各组分值：闪蒸后留在液相中各组分的数量（包括进入再生器的油量）如下：组 分 苯 甲 苯 二甲苯 溶剂油

34、 萘 洗 油 667.32 252.55 134.97 214.04 3293.09 60857.238.562.75 1.27 1.78 25.73338.10 合 计65419.20378.19为了验算值，必须将上式计算值，按下式求A值：数据代入上式得：则按验算 ，即：与假设接近相符合，证明假设合适，上述计算结果成立。5.10在脱苯塔进口处各组分的蒸发量（包括进入再生器的蒸发量）如下：组 分 苯 甲 苯 二甲苯 溶剂油 萘 洗 油 水 78.51 13.68 4.10 2.62 13.27 622.0866.73 合 计800.996 热量计算加热面积的确定:在进行一般工艺计算时，可采用已

35、知的热强度数据按下式确定所需要的加热面积：式中 Q单位时间内炉管吸收的热量，KJ/h炉管的表面热强度，辐射段单排管可取为84000105000KJ/(m2.h)；对流段可取为2100050000KJ/(m2.h)6.1管式炉供给富油的热量：1）从脱水塔来的富油带入的热量洗油（包括萘）粗苯 水 式中 2.056，2.150，4.258分别依次为1250C时，洗油、粗苯和水的比热容，KJ/()其中粗苯的比热容得出，洗油和水的比热容查表得出。即：2）出管式炉1800C的富油带出的热量洗油（包括萘）粗苯 式中 2.236，2.391分别依次为1800C时，洗油和粗苯的比热容，KJ/()其中粗苯的比热容

36、得出，洗油和水的比热容查表得出。 即：3）出管式炉粗苯蒸气和油气带出的热量洗油蒸气（包括萘 蒸气）粗苯蒸气 水蒸气 式中 565.2，665.7分别为洗油蒸气和粗苯蒸气的焓，KJ/Kg 2834.50.12MPa, 1800C时水蒸气质量焓，KJ/Kg 即：则管式炉供给富油的热量：6.2 管式炉供给蒸气的热量：1）入管式炉对流段低压蒸汽带入热量:蒸馏用直接蒸汽消耗量:=1.5×1466.43=2199.65 Kg/h=2747.8×2199.65=6044198.27 KJ/hPa(表压)饱和蒸汽质量焓，KJ/Kg2）4000C过热蒸气带出热量:=2199.65×

37、3272=7197254.80 KJ/h式中 3272-0.4MPa(表压) 过热蒸汽质量焓，KJ/Kg则管式炉供给蒸气的热量：6.3管式炉加热面积:1）取的95%由辐射段供给，5%由对流段供给，取辐射段热强度为105000KJ/(m2.h),则辐射段炉管加热面积为：2）取对流段热强度为21000KJ/(m2.h),则对流段炉管加热面积为： 3) 设管式炉热效率为75%，煤气热值为17800KJ/m3,则煤气消耗量为：7、主要设备工艺计算7.1塔径计算：煤气处理量；在进行钢板网填料塔计算时，可采用下列数据：填料比表面积44/；油气比1.62.0L/；空塔气速0.81.1m/s；煤气所需填料面积

38、0.60.7/(h)1）在进行填料计算时，可取空塔气速0.81.1m/s，这里取1.0m/s，则塔径：圆整塔径取D=4.0 m2）核算气速:7.2 塔高计算：经分析取填料层高度；封头和裙座等辅助设备高度大约共取，则塔高为：8 辅助设备的选型和计算8.1洗油再生器：1） 构造介绍：洗油再生器为钢板制的直立圆筒，带有锥形体底。中部设有带再分布装置的进料管，下部设有残渣排出管。蒸汽法加热富油脱苯的再生器下部设有加热器，管式炉法加热富油脱苯的再生器不设加热器。为了降低洗油的蒸出温度，再生器底部设有直接蒸汽管，通入脱苯蒸馏所需的绝大部分或部分蒸汽。在富油入口管下面设两块弓形隔板，以提高再生器内洗油的蒸出

39、程度。在富油入口管的上面设三块弓形隔板，以捕集油滴。2） 富油中各组分的蒸出率计算：进入再生器的富油中各组分蒸出率按下式计算： 式中组分的蒸出率提馏段塔板层数组分的平衡常数，按下式计算:式中 组分的饱和蒸气压，kPa 再生器内总压力，kPa洗油和水蒸气摩尔量之比，按下式计算:式中 洗油量和水蒸气量，kg/h 洗油和水蒸气的相对分子质量分别为180和18再生器内设5层多孔折流板，设其相当于两层泡罩塔板，即n=2洗油在再生器内被加热到2000C。该温度下萘和洗油的饱和蒸汽压力分别为66.128Kpa和26.664Kpa。再生器出口油气压力为130.656KPa,则组分的平衡常数为:萘 洗油 进入再

40、生器内的油量为脱水塔后富油量的1%，即663.4137kg/h,其中气相为8.0099kg/h，液相为655.4038kg/h。气相包括洗油6.2208kg/h,萘0.1327kg/h，粗苯0.9891kg/h，水蒸气0.6673kg/h。液相包括洗油608.5723kg/h，萘32.9309kg/h，粗苯12.6888kg/h。进入再生器内的水蒸气量GS=2199.65kg/h液相油与水蒸气摩尔量之比为：将上式各值代入式，得组分蒸出率为：萘洗油从再生器进入脱苯塔的气体数量：洗油 6.2208 + 608.5723×0.872 =536.90kg/h萘0.1327 + 32.9309

41、×0.944 =31.22kg/h粗苯 0.9891 + 12.6888 =13.68kg/h水蒸气 0.6673 + 2199.65 = 2200.32kg/h从再生器排除残渣数量：洗油 608.5723×（1-0.872）= 77.90kg/h萘32.9309×(1-0.944)=1.84kg/h共计 77.90 + 1.84 = 79.74kg/h对每吨1800C前粗苯为：8.2 塔设备壁厚设计：1）筒体的设计壁厚：式中 圆筒设计厚度，mm容器设计压力，Mpa圆筒内径，mm设计温度下筒体材料的许用应力，Mpa焊接接头系数腐蚀裕量，mm依据上式，塔体材料选用1

42、6MnR，查代入得：考虑到钢板厚度负偏差=0.22mm，圆整后，取圆筒名义厚度3.0mm2）用水压试验进行强度校核：水压试验时要求满足的强度条件为：代入数据：则：材料16MnR的屈服极限则：即：，因此水压试验时满足强度要求。8.3 封头、人孔选用及设计：1）封头设计： 采用标准椭圆形封头，双面对接焊缝100%无损探伤，则椭圆封头壁厚：其中 =，=170，=1.0，=1.0mm,代入得：考虑到钢板厚度负偏差，取=0.22mm，圆整后用3mm钢板。2)人孔设计：压力容器设备开设人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔的形状有圆形和椭圆形两种。椭圆形人孔的短轴应与受压容器的筒身

43、轴线平行，圆形人孔的直径一般为400600mm，容器压力不高或特殊需要时，直径可以大一些，椭圆形人孔的最小尺寸为400mm×300mm。根据本次塔设备设计压力为，即常压操作设备，为了方便检修、安装和拆卸设备的内部构件，则人孔采用椭圆形人孔尺寸为500mm×400mm。9稳定性及机械强度计算9.1 圆筒的应力计算：由塔设备由内压或外压引起的轴向应力：式中 由内压或外压引起的轴向应力，MPa计算压力，MPa筒体直径，mmi-i截面处筒体有效壁厚，mm由 代入上式得：9.2 塔设备的质量载荷：设备操作时的质量：式中塔体和裙座质量，kg内件质量，kg保温材料质量，kg平台、扶梯质量

44、，kg操作时塔内物料质量，kg人孔、接管、法兰等附件质量，kg偏心质量，kg以上质量估算取 代入数据得：9.3塔的风载荷：1）水平风力的计算：式中 水平风力，N基本风压，N/m2第i段计算长度，mm风压高度变化系数体型系数，圆柱直立设备取0.7塔设备各计算段的风振系数，当塔高H20m时，取=1.7塔设备各计算段的有效直径，mm由于塔高为16m，分为四段计算水平风力，则取代入数据则：2）风弯矩的计算：代入数据计算得：10设计体会与收获一个多月的认真查阅资料和耐心的计算后，我终于成功的完成了毕业设计的任务。本次设计历时较长，参考资料颇多，运用的知识点也较繁琐。与以往的几次设计均不同，这是我们离开大

45、学校园迈向社会的一次实践与理论的结合，它不仅涵盖了大学里所学的基本理论知识，同时也考查了我们的学习实践能力。自主的完成本次设计，不仅是对自己查阅资料能力的一次考验，同时也是自己学以致用能力的一次锻炼。焦炉煤气中粗苯回收工艺设计，属于煤化工工艺学的范畴，众所周知，焦炉煤气中含有多种可回收成分，苯在焦炉煤气中主要以苯、甲苯、二甲苯等形式存在，是化工生产中不可或缺的材料，同时也属有害的污染物。故回收粗苯不仅有效利用资源，还达到了环境保护的要求。通过做设计，把学习的知识又进行了一次系统的温故总结，对所学的知识又有了新的理解。完成设计后，心里有一种成功的喜悦，同时也有一种将要离开校园的眷恋和不舍。对于在此学习生活三年的大学校