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文档简介

1、河南城建学院毕业设计(论文) 5物料计算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a产40g/m3,依据粗苯组成,工程计算中取Mb二83kg/kmol,贝V22.4a,22.4x40a=1=b1000M1000 x83b二0.0108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。洗苯塔入口煤气粗苯含量a1=40g/m3,出口煤气含苯量a2二2g/m3,贝V二95.0%焦炉煤气中粗苯含量:常压操作取塔的平均压强为101.3kPa,故:煤气量二40000 x2731x273+2522.4二1635.91kmol/h煤气中粗苯含量二1635.91x0.0108=17

2、.668kmol/h二1466.43kg/h5.4循环洗油量计算:按理论最小量计算确定:_PMq耳q=bmv%22.4Pn1g式中qmmin理论最小循环洗油量,kg/hpb纯苯的饱和蒸汽压,kPa洗油相对分子质量,kg/kmol不包括苯族烃的入塔煤气体积,m3/hp1入塔煤气压力,kPa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an=12g1.1a1代入数据得:a2n=1=1g1.1a1.1x401二95.45%查手册,25C时,pb=12.881kPa;取M=180kg/kmolmq=V-G-申)=40000 x(l-0.0108)vb=39568m3/hp=101.3k

3、Pa;耳=95.0%将以上数据代入得:PMqnq=bmvmmin22.4Pn1g_12.881x180 x39568x0.95-22.4x101.3x0.9545二40239.85kg/h实际循环油量可取q的1.51.6倍:mminq二1.6q二1.6x40239.85mmmin二64383.76kg/h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q二65000kg/hm5.5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()701857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(

4、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:(kg/h)富油量1466.43+6500650000.4%二66726.43富油中水量66726.431%二667.26富油中萘量66726.43x5%二3336.32洗油量65000-3336.32二61663.685.7富油组成:组分kg/hkmol/h苯1033.0013.24甲苯315.963.43二甲苯151.321.43溶剂油225.631.88萘3336.3226.07洗油61663.68342.58水667.2637.07合计67393.17425.70河南城建学院

5、毕业设计(论文)河南城建学院毕业设计(论文) 5.8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:p查图1250C各组分的饱和蒸汽压如下:(KPa)iPo=333.43;Po=162.68;Po=74.14;BTXPo=36.86;Po=6.86;Po=2.04;SNm以ppppppp分别代表苯,甲苯,二甲苯,溶剂油,萘,洗油和水留在B,T,X,S,N,M,W液相中的质量含量(%):经分析和多次核算,先设p=0.760,代入公式计算余下各组分p值:BipTp-P0BBp-P0+(1-p)P0BB

6、BT0.760 x333.430.760 x333.43+(1-0.760)x162.68二0.866p-P0p二BBXp-P0+(1-p)P0BBBX0.760 x333.430.760 x333.43+(1-0.760)x74.14pSp-P0BBp-P0+(1-p)P0BBBS0.760 x333.430.9660.760 x333.43+(1-0.760)x36.86pNp-P0BBp-P0+(1-p)P0BBBN0.760 x333.430.760 x333.43+(1-0.760)x6.86二0.994p-P0p=BBmp-P0+(1-p)P0BBBm0760 x33343_099

7、80.760 x333.43+(1-0.760)x2.04进入管式炉的各组分的数量:组分kg/hkmol/h苯785.0810.07甲苯273.622.97二甲苯141.331.33溶剂油217.961.82萘3316.3025.91洗油61540.35341.89水66.733.71合计66341.37387.70为了验算申值,必须将上式计算值,按下式求A值:BP工比M工G丄也MMii数据代入上式得:A二12(k387.70二1224.32425.7-0787.70A则按申=验算申,即:BA+PBB1224.32二0.7861224.爭2333.43P二0.786与假设p二0.760接近相符

8、合,证明假设p二0.760合适,上述计BBB算结果成立。5.9管式炉出口富油温度180C,压力122.66kPa,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180C122.66kPa时,各组分的饱和蒸气压得:(kPa)Po=1016.58;BPo=477.29;TPo=270.11;XPo=106.66;SPo=39.33;NPo=14.67;m经分析和多次核算,先设申=0.85,B代入公式计算其余各组分申值:ip-P0Q二BBTp-P0+(1p)P0BBBT0.85X1016.58二0.9230.85X1016.58+(10.85)x477.29p-P0P二BBx

9、p-P0+(1p)P0BBBX0.85X1016.580.85x1016.58+(10.85)x270.11p-P0P二B一BSp-P0+(1p)P0BBBS0.85X1016.580.85X1016.58+(10.85)X106.66p-P0p二BBNp-P0+(1p)P0BBBN0.85X1016.580.85X1016.58+(10.85)x39.33p-P0p二BBmpP0+(1p)P0BBBm0.85X1016.580.85X1016.58+(10.85)X14.67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kg/hkmol/h苯667.328.56甲苯252.5

10、52.75二甲苯134.971.27溶剂油214.041.78萘3293.0925.73洗油60857.23338.10合计65419.20378.19为了验算申值,必须将上式计算值,按下式求A值:BP工丄A=MVGy申GiiMi数据代入上式得:A二378.19x122.66387.70-378.19二4877.90A则按申=验算申,即:BA+PBB4877.90二0.844877.01016.58P二0.786与假设p二0.760接近相符合,证明假设p二0.760合适,上述计BBB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kg/h苯78.51甲苯13

11、.68二甲苯4.10溶剂油2.62萘13.27洗油622.08水66.73合计800.99河南城建学院毕业设计(论文)河南城建学院毕业设计(论文) 4 6热量计算加热面积的确定:在进行一般工艺计算时,可采用已知的热强度数据按下式确定所需要的加热面积:F二Q式中Q单位时间内炉管吸收的热量,KJ/hb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Q:m从脱水塔来的富油带入的热量Q1洗油(包括萘)Q二64856.65x2.056x125二16668159.05KJ/H1粗苯q二1417.99x

12、2.150 x125二381084.81KJ/H2水q=66.73x4.258x125=35517.04KJ/H3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/(kg-K)其中粗苯的比热容C=1.604+0.004367T二2.150KJ/(kgoC)得出,洗油和水的比热容查表得出。即:Q二q+q+q二17084760.90KJ/H11232)出管式炉18OoC的富油带出的热量Q2洗油(包括萘)q二64856.65x2.236x180二26103504.49KJ/h1粗苯q二1417.99x2.391x180二610274.54KJ/h2式中2.2

13、36,2.391分别依次为I8O0C时,洗油和粗苯的比热容,J/(kg-K)其中粗苯的比热容C二1.604+0.004367t二2.391KJ/(kgoC)得出,洗油和水的比热容查表得出。即:Q二q+q二26713779.03KJ/h2123)出管式炉粗苯蒸气和油气带出的热量Q3洗油蒸气(包括萘蒸气)q二635.35x565.2二359099.82KJ/h1粗苯蒸气q二98.91x665.7二65844.39KJ/h2水蒸气q二66.73x2834.5二189146.19KJ/h3式中565.2,665.7分别为洗油蒸气和粗苯蒸气的焓,KJ/Kg2834.50.12MPa,180oC时水蒸气质

14、量焓,KJ/Kg即:Q二q+q+q二614090.40KJ/h3123则管式炉供给富油的热量Q:mQ=Q+Q-Q=43184449.53KJ/hm123管式炉供给蒸气的热量Q:V1)入管式炉对流段低压蒸汽带入热量Q:蒸馏用直接蒸汽消耗量:G=1.5X1466.43=2199.65Kg/hQ=2747.8X2199.65=6044198.27KJ/h4式中2747.80.4MPa(表压)饱和蒸汽质量焓,KJ/Kg2)4OOoC过热蒸气带出热量Q:5Q=2199.65X3272=7197254.80KJ/h5式中32720.4MPa(表压)过热蒸汽质量焓,KJ/Kg则管式炉供给蒸气的热量Q:VQ二

15、Q-Q二1153O56.53KJ/hV546.3管式炉加热面积:1)取Q的95%由辐射段供给,5%由对流段供给,取辐射段热强度为m105000KJ/(m2.h),则辐射段炉管加热面积为:Q43184449.53x95%F=15105000=390.72m22)取对流段热强度为21000KJ/(m2.h),则对流段炉管加热面积为:Q1153056.53蒸汽部分:F=54.91m22521000富油部分:F3=543184449.53x5%21000=102.82m2对流段总加热面积:F+F=157.73m2233)设管式炉热效率为75%,煤气热值为17800KJ/m3,则煤气消耗量为:“Q+Q4

16、3184449.53+1153056.53g0.75x178000.75x17800=3321.16m3/h河南城建学院毕业设计(论文)河南城建学院毕业设计(论文) 7、主要设备工艺计算塔径计算:煤气处理量V=40000m3/h;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44m2/m3;油气比1.62.0L/m3;空塔气速0.8l.lm/s;煤气所需填料面积0.60.7m2/(m3-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:D二匹二4X40000二3.76m仆件3.14x1.0 x3600圆整塔径取D=4.0m2)核算气速:4Vu二一:兀

17、D24x400003.14x(4.0 x3600二0.88m/s塔高计算:经分析取填料层高度Z二10m;封头和裙座等辅助设备高度大约共取h=6m,则塔高为:H=Z+h=16m8辅助设备的选型和计算洗油再生器: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

18、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rii、nrli21-式中耳i组分的蒸出率i提馏段塔板层数ki组分的平衡常数,按下式计算:i式中Poi组分的饱和蒸气压,kPaiP再生器内总压力,kPal洗油和水蒸气摩尔量之比,按下式计算:_GUMl=msGUM式中G,G洗油量和水蒸气量,kg/hmsM,M洗油和水蒸气的相对分子质量分别为180和18ms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200oC。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k为

19、:i-66.128-0.5061130.656洗油-26.664-0.2041130.656进入再生器内的油量G为脱水塔后富油量的1%,即663.4137kg/h,其中气m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G=2199.65kg/hS液相油与水蒸气摩尔量之比为:1-00298将上式各值代入式,得组分蒸出率为:0.029810.5061_-0.944

20、20.0298、0.5061丿洗油0.02980.2041_=0.87220.0298、0.2041丿河南城建学院毕业设计(论文)河南城建学院毕业设计(论文) 从再生器进入脱苯塔的气体数量:洗油萘6.2208+608.5723X0.872=536.90kg/h0.1327+32.9309X0.944=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608.5723X(10.872)=77.90kg/h32.9309X(10.944)=1.84kg/h共计77.90+1.84=79.74kg

21、/h对每吨1800C前粗苯为:79.74x10001466.43二54.38kg8.2塔设备壁厚设计:1)筒体的设计壁厚:式中5d一圆筒设计厚度,mm一容器设计压力,MpaD圆筒内径,mmitt设计温度下筒体材料的许用应力,Mpa0焊接接头系数C腐蚀裕量,mm2依据上式,塔体材料选用16MnR,查p=O.llMpaD=4000mmb=170Mpa0=0.85C=1.0mm代入得:ci28=pDIc8ci十Cd21t0p2c0.1x14000十1.02x1700.50.11=2.52mm考虑到钢板厚度负偏差C=0.22mm,圆整后,取圆筒名义厚度8=3.0mm1n2)用水压试验进行强度校核:水压

22、试验时要求满足的强度条件为:bT=呼20.9s0e代入数据:p=1.25pJ1=1.25x0.11xl=0.14MPaTL=8CC=30.221=1.78mmnl2则:2xl.78=4*(400一E=157.24MPa材料16MnR的屈服极限b=345MPa则:0.90b=0.9x0.8x345=248MPas即:0.90,因此水压试验时满足强度要求。Ts8.3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0二1.0,则椭圆封头壁厚:其中p=O.llMPa,D=4000mm,tt=170MPa,0=1.0,C=1.0mm,ci2代入得:o.1114000+

23、1.0d2X170X1.0-0.5X0.11=2.3mm考虑到钢板厚度负偏差,取C=0.22mm,圆整后用8二3mm钢板。1n2)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400mmX300mmo根据本次塔设备设计压力为p=0.11MPa,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500mmX400mmo河南城建学院毕业设计(论文)河南城建

24、学院毕业设计(论文)5l95l99稳定性及机械强度计算圆筒的应力计算:由塔设备由内压或外压引起的轴向应力:pDC=+c_i45ei式中b由内压或外压引起的轴向应力,MPalp计算压力,MPacD筒体直径,mmi5i-i截面处筒体有效壁厚,mmei由p二O.llMPaD二4000mm5二3mm代入上式得:ciei,pD,O.llx4000厂b=ci=36.67MPa454x3ei塔设备的质量载荷:设备操作时的质量:M=m+m+m+m+m+m+ml2345ae式中m塔体和裙座质量,kglm内件质量,kg2m保温材料质量,kg3m平台、扶梯质量,kg4m操作时塔内物料质量,kgm人孔、接管、法兰等附件质量,kgam偏心质量,kg河南城建学院毕业设计(论文)河南城建学院毕业设计(论文) 以上质量估算取m二1800kgm二160kgm二200kgm二180kg1234m二67000kgm二600kgm二300kg5ae代入数据得:M二m+m+m+m+m+m+m12345ae二180416020048067000b6

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