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物料衡算PAGEPAGE1物料衡算目录一、原料的性质及规格-------------------------21.1工业糠醛---------------------------21.2催化裂化油浆--------------------------21.2.1催化裂化油浆饱和烃的含量-----------------31.2.2催化裂化油浆芳香烃、胶质沥青质的含量----------3二、设计的规模及设计要求-----------------------3三、技术工艺-----------------------------33.1工艺条件----------------------------33.2萃取的选择性及萃取率---------------------33.2.1选择性--------------------------33.2.2萃取率--------------------------33.3工艺的流程结构-------------------------4四、萃取塔T-0101的物料衡算----------------------44.1萃取塔T-0101的温度确定---------------------44.2萃取塔T-0101的操作压力的确定------------------54.3萃取塔T-0101进出料的状况--------------------54.3.1萃取塔T-0101进料的状况------------------54.3.2萃取塔T-0101顶出料的性质-----------------54.3.3萃取塔T-0101底出料的性质-----------------64.4萃取过程中的物料损失----------------------6五、蒸发塔T-102的物料衡算----------------------6六、冷却水的用量--------------------------7七、燃料油的用量--------------------------8八、物料的损失----------------------------98.1糠醛的损失---------------------------98.2催化裂化油浆的损失-----------------------103.3工艺的流程结构流程中的糠醛是循环使用的,利用蒸发系统将其汽化与产品分离,塔顶为糠醛蒸汽,糠醛蒸汽分别与原料油浆和水换热,使糠醛液化并了降温到80,再进入萃取系统,从而大大提高了糠醛的利用率。蒸发系统的塔顶温度为175,比糠醛沸点161.7高出13.3,并在蒸发塔中停留足够的时间,故糠醛绝大部分蒸出。整个系统中的糠醛损失有饱和烃中溶解的部分和产品芳香烃、胶质沥青质中溶解的部分。据多次分析损失量不大于0.65,平均损失量为0.601。四、萃取塔T-0101的物料衡算催化裂化油浆和糠醛同时进入萃取塔T-0101进行萃取操作,糠醛萃取油浆中的芳香烃、胶质沥青质等重组分,萃取率要达到92%,同时各种物料在萃取塔内的损失率不大于0.01%,在此目标下,寻求操作的最佳操作条件。4.1萃取塔T-0101的温度确定基于萃取的难易程度、萃取系统的安全性和萃取效果等,通过一系列对比试验得到萃取温度为80时的萃取效果最为理想,故工艺采用80的萃取温度。油浆和糠醛在进入萃取塔之前先加热到80,通过绝热管道进入萃取塔进入萃取操作。因为萃取过程采用绝热操作,塔外有绝热保温层,所以物料在塔内的热损失甚少,可忽略,故出料的温度同样是80。4.2萃取塔T-0101的操作压力的确定要达到萃取的要求、操作的可行及连续性操作,塔内必须充满液体,不能有气泡或气鼓阻碍液体间的传质。另一方面,为能够从塔顶抽出萃余相(饱和烃),塔顶不能有气柱,故塔顶的操作压力不低于80时糠醛的饱和蒸汽压9.35kPa。在保证产量和操作的安全等前提条件下,经过分析试验,最后确定塔顶的操作压力(表压)为30.0kPa。萃取塔的塔底压力可认为来自:一是塔顶的操作压力,二是塔内16.4m的液柱产生的液压172.66kPa。最后塔底的操作压力确定为202.66kPa。4.3萃取塔T-0101进出料的状况4.3.1萃取塔T-0101进料的性质80催化裂化油浆和糠醛的性质分别为表3:表3催化裂化油浆和糠醛的性质项目物料温度/密度/粘度/酸度/水分/油浆800.96523.21——糠醛801.09670.9000.0080.024.3.2萃取塔T-0101顶出料的性质催化裂化油浆与糠醛在萃取塔内经过充分的搅拌,使油浆中的芳香烃、胶质沥青质等重组分绝大部分溶解在糠醛中。在密度差的作用下,饱和烃逐渐上浮到塔顶,再通过澄清区进一步分离饱和烃和芳香烃等重组分,最终塔顶出料中芳香烃等重组分只有,质量分数为0.097%。萃取剂糠醛有小部分溶解于饱和烃中,经过多次取样分析,饱和烃在糠醛中的质量分数为2.7%。质量流量平均为570.28kg/h。稳定的连续操作之后萃取塔顶的出料性质及含量稳定,出料性质见表4,塔顶出料的流量及含量见表4:表4、萃取塔顶出料的性质物料流量/(kg/h)密度粘度压强/kPa开口闪点/固体含量/g芳香烃、胶质沥青质/%糠醛/%水/%205200.93327.79202133~50.092.70.024.3.3萃取塔T-0101底出料的性质芳香烃、胶质沥青质等重组分和糠醛的密度大于饱和烃的密度,故糠醛和重组分从塔底抽出。饱和烃在糠醛中的溶解度甚小,塔底饱和烃极少,仅占质量流量的0.73%。物料以糠醛和芳香烃等重组分为主。表5、萃取塔底出料的性质物料流量/(kg/h压强/kPa糠醛/%芳香烃等重组分/%饱和烃/%水/%密度粘度固体含量/%69783.9192.6689.5710.430.730.041105.75.0231~24.4萃取过程中的物料损失因为整个萃取采用绝密、绝热操作,并且塔内的操作压强并不是太大,物料不会发生溢出或泄漏而造成损失。另一方面,操作温度只有80,物料在这温度不会结焦,所以不会因为结焦而损失。所以,整个的萃取操作过程的各物料的损失率为零。满足各种物料在萃取塔内的损失率不大于0.01%的要求,设计合理。五、蒸发塔T-0102的物料衡算糠醛和芳香烃、胶质沥青质等重组分的密度都比油浆中的饱和烃大,故从萃取塔的塔抽出。为了充分萃取催化裂化油浆的芳香烃、胶质沥青质等重组分,采用了剂油比为2:1的萃取操作,故萃取塔底产品中糠醛占了大部分,并且萃取剂糠醛要进行回收循环。因为芳香烃、胶质沥青质等重组分的密度、沸点都比糠醛大,所以采用简单的蒸发方法就可以把混合物中的糠醛蒸出来,再进行液化冷却到80再次进入萃取塔进行萃取操作。萃取塔T-0101塔底出料经过加热炉加热到220,1.60MPa后,物料进入蒸发塔,蒸出糠醛。因为糠醛的流量大、汽化热大,要其完全蒸出需要加入足够的热量,所以在蒸发塔底增加加热炉,补充糠醛蒸发所需的热量。糠醛蒸汽以165,0.42MPa从塔顶排出冷却循环,芳香烃、胶质沥青质在175,0.57MPa,从塔底排出。蒸发塔的进出料状况如表6:表6、蒸发塔T-102的物料进出状况项目主要组分温度/压强/MPa糠醛/%芳香烃等重组分/%流量/(kg/h)进料糠醛、芳香烃等重组分2201.689.5710.4369783.9塔顶出料糠醛1650.4299.980.01662511.9塔底出料芳香烃等重组分1750.571.298.87272.0六、冷却水的用量1)、把油浆从23加热到80所需的热量:=(38.4-14.4)28.81.0214.187KJ=2.955106KJ2)、从蒸发塔出来的165的糠醛(气态)降温到80的糠醛(用于循环)所放出的热量:=(117.1-34.3)62511.94.187KJ=2.17107KJ3)、利用糠醛的余热加热油浆(换热),粗略估计其热损失量为20%,则=2.17107KJ80%-2.955106KJ=1.44107KJ4)、糠醛的余热用冷却水降温(水的温度从230C升高到=1.44107/(4.2103(70-23))=8.16103Kg所以,冷却水的用量为8.16吨每小时,为了保证冷却水的水量充足、温度稳定,应对不同季节水温不同而冷却水量不同,在凉水塔多储备10吨的水,以应对特发性的温度改变。另外,冷却水循环使用,在循环过程中损失5%,故为保证水量的稳定,每小时要加入8.16*5%=0.408吨新鲜水。一年按7200小时计算,整年需水量为:水量=一次性加入的水量+循环损失的水量=(8.16+10)+0.408*7200=2955.76(吨)——催化裂化油浆的体积流量,——80时催化裂化油浆的密度,——165的糠醛蒸气的质量,kg/h=34.4——糠醛在80时的焓值(液体)=117.1——糠醛在220时的焓值(气体)=14.4——油浆在23时的焓值(液体)=38.4——油浆在80时的焓值(液体)七、燃料油的用量从能量衡算的数据得知:1)把油浆从23加热到80所需的热量为=2.955106KJ,加热炉F-0101中燃料油的转化率为87.3%。2)把从萃取塔萃取出来的糠醛和芳烃、胶质沥青质混合物从80加热到220所需的热量为=1.716107KJ,加热炉F-0102中燃料油的转化率为89.3%。3)要把萃取塔萃流出的糠醛和重组分混合物中的糠醛完全蒸出,需要向蒸发塔补充热量为=1.597107KJ,蒸发塔塔底加热炉的中的燃料油的转化率为85.5%。由燃料油生产商提供的燃料油的热值平均为3.65107J/kg,则各炉每小时需要燃料油质量分别为:=92.73(kg/h)=521.56(kg/h)=511.73(kg/h)按一年开工7200小时计算,则需要燃料油的质量为:=(92.73+521.56+511.73)7200=8107.34(吨/年)八、物料的损失8.1糠醛的损失整个流程都采用密封设计,管道和设备都严格地密封,物料不会与空气接触另一方面,由于糠醛中加入抗氧化剂D,所以被氧化的糠醛可忽略。因而糠醛的损失可分为两部分:一是饱和烃中溶解的部分,占了饱和烃的2.7%,为570.28kg/h,二是蒸发塔塔底出的芳香烃、胶质沥青质等重组分中没有蒸出的部分,占塔底出料质量百分数为1.2%,为87.74kg/h。故糠醛的损失量为:循环糠醛的体积流量为,则故糠醛的质量流量为:

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