3万吨每年粗苯精制工艺设计.docx

HenanUniversityofUrbanConstruction毕业设计论文题目：3万吨每年粗苯精制工艺设计学院：化学与材料工程学院专业：煤炭深加工与利用姓名：学号：指导老师：完成时间：2013隼5月27日设计说明粗苯精制工艺，是将粗苯经化学加工转换为气体，液体和固体产物，并将气体和液体产物进一步加工成一系列化学产品的过程。目前粗苯精制工艺过程有：酸洗精制法和加氢精制法。酸洗精制法工艺简洁，该法在我国焦化厂得到广泛应用。加氢精制法工艺困难，对设备材质和自动限制要求高，该法在我国也得到肯定的应用。本设计采纳酸洗精制对粗苯精制工艺进行了设计计算，着重设计计算了粗苯精制过程的关键设备。主要包括物料衡算，主要塔设备的工艺尺寸计算，并对关键设备进行了机械强度校核。通过物料衡算得到苯每小时产量为4.17t/h；按清楚分割计算得：轻苯进料量为5.796t/h；酸洗反应器进料量为5.723t/h；吹苯塔进料量为5.715t/h；按非清楚分割计算得：纯苯塔进料量为5.4863t/h甲苯塔进料量为1.3125t/h；二甲苯塔进料量为0.5302t/h。通过对关键设备工艺尺寸计算得到：吹苯塔塔高H=27.45m;纯苯塔塔高为17.966m,塔径为1.Im。通过对关键设备机械强度校核得到：纯苯塔质量载荷为7942.18Kg；风载荷：1-1截面为84503.059Nm。关键字：粗苯、精制、苯通过设计计算，得到以下主设备图纸DesignspecificationCrudebenzolrefiningprocess,isthechemicalprocessingofcrudebenzolisconvertedintoagas,liquidandsolidproducts,andthegasandliquidproductisfurtherprocessedintoaseriesofchemicalproducts.CrudeBenzolcurrentlyrefiningprocessare:Picklingandrefinedmethodofhydrogenation.Picklingrefinedmethodofsimple,butthereareliquidwaste.ThelawinChina,scokeplantiswidelyused.Hydrogenationprocessofcomplex,materialandequipmentforautomaticcontrolrequirements.ThelawinChinahasbeenapplied.Thisdesignusespicklingcrudebenzolrefiningprocessofrefiningadesign,thefocusondesignandcalculationoftheprocessofrefiningcrudebenzolkeyequipment.Includingmaterialbalance,themaintowerofthesizeofequipment,andkeyequipmenttocheckthemechanicalstrength.Getthroughthematerialbalancefortheproductionofbenzene4.17perhour;Calculatedinaccordancewithacleardivision:benzeneintothelightfeedtrafficto5.796;picklingreactorfeedtrafficto5.723;benzenetowerblownthefeedtrafficto5.715;Onnon-clearsegmentationinthecalculation:Refiningbenzenetowerintothefeedtrafficto5.4863toluenetapintofeedtrafficto1.3125;xylenetowerintothefeedtrafficto0.5302.Throughthekeyequipmentofsizecalculated:highwindsbenzenehightowerH=26.35m;Refiningbenzenehightoweras27.45m,TowerDrivefor1.1m.ThroughthemechanicalstrengthofkeyequipmentcheckbyRefiningbenzenetowerloadforthequalityof7942.18Kg;windload:across-sectionof84503.509Nm.Keywords:CrudebenzoRBenzene、Refining设计说明IDesignspecificationI主要符号说明ii引言11设计总论211概述21.1.1粗苯的主要组分及性质21.1.2 粗苯精制产品及用途21.1.3 粗苯精制的意义31.2 文献综述31.3 设计任务的依据31.3. 1反应温度31.3.2硫酸浓度4酸化反应时间41.4主要原材料及公用工程状况42生产流程确定53生产流程说明64物料衡算74.1初储塔物料衡算74.2酸洗反应器物料衡算84.3吹苯塔物料衡算84.4纯苯塔物料衡算104.4.1纯苯塔产品产量核算114.4.2吹苯塔产品产量核算124.4.3酸洗塔产品产量核算134.5甲茉塔物料衡算144.6二甲苯塔物料衡算165能衡算196塔设备计算196.1 吹茉塔计算191 .1.1吹苯塔塔径的计算196 .1.2吹茉塔塔高的计算206.2纯苯塔的计算206.2.1回流比的计算206.2.2塔板层数的确定226.3精僧塔的工艺条件及有关物性数据的计算236.3.1操作压力计算236.3.2操作温度计算236.3.3平均摩尔质量的计算236.3.4进料板平均摩尔质量计算236.3.5平均密度计算246.3.6液体平均表面张力计算256.3.7液相平均粘度的计算266.4精储塔的塔体工艺尺寸计算266.4.1塔径计算266.4.2精微塔有效高度得计算276.5塔板主要工艺尺寸的计算286.5.1溢流装置计算286.5.2塔板布置296.6筛板的流体力学验算：306.6.1塔板压：306.6.2液面落差306.6.3液沫夹带306.6.4漏液316.6.5液泛316. 7塔板负荷性能图316. 7.1漏液线317. 7.2液沫夹带线328. 7.3液相负荷下限线329. 7.4液相负荷上限线3310. 7.5液泛线337设备稳定性及机械强度校核计算377.1塔高估算377. 2筒体强度计算3711. 2.1精微塔壁厚377. 2.2封头的选取387. 3塔设备所承受的各种载荷计算387. 3.1质量载荷388. 3.2风载荷39设计结果41主要参数一览表41物料衡算数据一览表41塔设备计算数据一览表42附录44主要参考文献44致谢45主要符号说明项目符号单位平均压强PmmmHg平均温度Te流量气相VsKmo1/s液相Um3s实际塔板数N块板间距Htm塔的有效高度Zm塔径Dm空塔气速Um/s堰长1.m堰高hwm溢流堰宽度Wdm管底与受液盘距离hom板上清液层高度him孔径domm孔间距tnun孔数n个开孔面积Aam2筛孔气速U0m/s塔板压降hpKPa液体在降液管中停留时间S降液管内清液高度m雾沫夹带3kg液kg气气相最大负荷1.*S.11axm3s液相最大负荷1.s.3m/s引言粗苯是煤炼焦过程的副产品，其中含有苯、甲苯、二甲苯等工业原料和大量杂质，粗苯精制就是通过物理或化学方法去除这些杂质，得到高纯度的苯类产品的过程。我国传统的粗苯精制的方法是酸洗法，由于酸洗精制法工艺简洁，该法在我国焦化厂得到广泛应用。焦化粗苯加工和分别是一个极其困难的工艺过程，粗苯中除含有苯、甲苯、二甲苯等主要成格外，可定量的其余组分就有九十多种。焦化粗苯经初步预精储得到的轻苯馈分中含有的不饱和化合物及硫化物的沸点与苯、甲苯的沸点相差很小，不能通过精馄法进行分别。当前脱除不饱和化合物及硫化物的主要方法有硫酸精制法和催化加氢精制法。硫酸精制法的优点是试剂便宜、过程设备简洁和操作便利等，在早期的国内外焦化粗苯加工中应用特别广泛，工艺比较成熟。酸洗法就是混合像分（BTX）用含量为93%95%的硫酸洗涤时不饱和化合物及硫化物发生化学反应，生成困难的产物。不饱和烧在硫酸作用下发生聚合反应，生成酸式酯，此反应还可以深度进行，生成三聚物和和深度聚合物。聚合物呈现黑褐色，简称酸焦油，密度较大，可从混合物中分别。唾吩能与硫酸发生磺化反应，但是苯，甲苯，二甲苯的磺化反映速率很慢。同时嚷吩还能与其他不饱和化合物反应生成稳定的烷基化哩吩，其沸点毕本的沸点高6070。睡吩主要集中在苯储分中，其中不饱和化合物较少，故其中噬吩很难除去。这时可以对苯、甲苯、二甲苯的混合储分进行酸洗，其中不饱和化合物的含量为4%6队已将哩吩及其同系物除去，切硫酸耗量少，焦油生成量也少。1设计总论11概述粗苯精制的生产工艺，是以粗苯为原料，经化学加工转换为气体，液体和固体产物，并将气体和液体产物进一步加工成一系列化学产品的过程。目前粗苯精制的方法主要有酸洗精制法和加氢精制法。酸洗精制法工艺简洁，但有液体废物产生。该法在我国焦化厂得到广泛应用。加氢精制法工艺困难，对设备材质和自动限制要求高，所得产品质量好，没有液体废物产生，有利于环境爱护。该法在我国也得到了应用。粗苯的主要组分及性质粗苯中的苯、甲苯和二甲苯含量约占90%以上，是粗苯精制的主要产品。此外,还有不饱和化合物及少量含硫、氮、氧的化合物。苯类产品是易流淌，几乎不溶于水，而溶于乙醇、乙醛等多种有机溶剂的无色透亮液体，极易燃烧，其蒸汽与空气能形成爆炸性混合物。粗苯中所含的不饱和化合物的含量主要取决于炭化温度，温度越高，不饱和化合物的含量就越低。不饱和化合物在粗苯储分中的分布不匀称。粗苯中所含的不饱和化合物主要是带有一个或两个双键的环烯煌和直链烯烧，它们、极易聚合，易和空气中的氧形成深褐色的树脂状物质，并能溶于苯内产品，使之变成棕色。故在生成过程中，需将不饱和化合物除去。粗苯中的硫化物主要是二硫化碳、睡吩及其同系物。此外还有硫醇、硫化氢等，但含量一般很少。硫化氢在粗苯储存过程中，渐渐被氧化成单体硫。硫化物在粗苯精制过程中作为有害杂质脱除。粗苯中尚含有毗陡碱类和酚类，因含量甚少，不作为产品提取。粗革精制产品及用途为了得到合格的苯类产品，首先将粗苯分别为轻苯和重苯。苯、甲苯、二甲苯的绝大部分、硫化物的大部分和近一半的不饱和化合物则集中于轻苯中。苯乙烯、古马隆及苗等高沸点不饱和化合物则集中于重苯中。轻苯和重苯需分别加工。本次设计中是利用粗苯中分别出来的轻苯进行加工，最终得到所需产品。苯的最大用途