粗苯精制毕业设计正文

一、总论11粗苯的组分简介粗苯是由多种芳烃和其他化合物组成的复杂混合物。粗苯的主要组分是苯、甲苯、二甲苯及三甲苯等。此外，还含有一些不饱和化合物、硫化物及少量的酚类和吡啶碱类。当用洗油回收煤气中的苯族烃时，在所得粗苯中尚含有少量的洗油轻质馏分。粗苯中各组分的含量常因配煤质量和组成以及炼焦工艺条件的不同而有较大的波动。12粗苯的性质粗苯是淡黄色的透明液体，比水轻，不溶于水。在贮存时，由于轻质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，使其着色并很快地变暗。粗苯易燃，闪点为111。粗苯蒸汽在空气中的浓度在1270（体积）范围内时，能形成爆炸性混合物。粗苯是易流动、不溶于水的淡黄色色透明液体混合物，极易燃烧，其蒸汽与空气混合能生成爆炸性混合物。二、精制原理与方法选择21粗苯的质量指标粗苯的各主要组分均在180前馏出，145180的馏出物称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算产量时，通常将180前的馏出量来计算，故以其180前的馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。粗苯在180前的馏出量取决于粗苯工段的工艺流程和操作制度。180前馏出量越多，粗苯的质量就越好。一般要求粗苯的180前馏出量为9395（生产一种粗苯时）。22粗苯精制的目的粗苯精制的目的是将粗苯加工成苯、甲苯、二甲苯等产品，这些产品是宝贵的化工原料。23精制的方法粗苯精制的方法主要有酸洗精制法和加氢精制法。目前我国焦化厂广泛采用酸洗精制法，加氢精制法也将得到采用。24精制原理粗苯主要是由苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等苯族烃所组成，此外，还有不饱和化合物及少量含硫、氮、氧的化合物。粗苯中各组分的含量常因配煤质量和组成以及炼焦工艺条件的不同而有较大的波动。粗苯精制的主要产品为苯、甲苯、二甲苯及三甲苯（溶剂油）。为了得到合格的苯类产品，首先需将粗苯分离为轻苯和重苯。苯、甲苯和二甲苯的绝大部分（约95以上），硫化物的大部分和近50的不饱和化合物都集中于轻苯中；苯乙烯、古马隆及茚等高沸点不饱和化合物则集中于重苯中。轻苯和重苯须分别进行加工。轻苯需经初步精馏，把初馏分与苯、甲苯、二甲苯的混合馏分分离开来，然后对混合馏分进行净化处理。经过净化的混合馏分用碱中和，再进行最终精馏，以制取各类产品。为净化轻苯，首先要尽量清除轻苯中的低沸点不饱和化合物及硫化物。轻苯中低沸点的二硫化碳、环戊二烯、戊烯等化合物与苯族烃的沸点相差较大，可通过初步精馏加以分离。将原料轻苯连续送入初馏塔系统，由塔顶连续提取初馏分，塔底则连续排出混合馏分送去酸洗。初馏塔底部温度控制在9095，塔底压力低于035公斤。由塔底排出的混合馏分经冷却器冷却至2535后，自流入混合馏分中间槽，作为酸洗净化的原料。轻苯经初步精馏后所得的苯、甲苯，二甲苯的混合馏分中，含有的不饱和化合物及硫化物的沸点与苯类的沸点相差甚小，不能用精馏方法将其分开，因此在提取纯产品之前，需加以净化处理，以除去其中的不饱和化合物及硫化物。混合馏分在用浓硫酸洗涤时，其中所含的不饱和化合物及硫化物会生成很复杂的产物。其中呈黑褐色的深度聚合物称为酸焦油，比重较大，可从混合物中分离出来；聚合程度较轻的产物，可溶于混合馏分及硫酸中，在对已洗混合馏分精馏时，可与苯类产品分开。在酸洗过程中，混合馏分中的吡啶碱类呈硫酸吡啶分离出来，而酚类则在以碱液中和的过程中呈酚盐分离出来。带微碱性的已洗混合馏分首先需进行吹苯（简单蒸吹），然后对吹出苯（苯族烃混合物）进行最终精馏。大、中型焦化厂的精苯车间按生产规模的不同采用半连续或全连续精馏系统进行已洗混合馏分的最终精馏对年处理轻苯2万吨以上的精苯车间，可采用连续精馏系统。即以吹出苯为原料一直连续精馏到提取出二甲苯，对于较大规模的精苯车间，还可以从二甲苯残油再提取三甲苯。全连续流程具有产品产率高、质量好、操作简单、投资省、便于自控等优点。我国大型焦化厂目前采用的全连续精制轻苯的系统主要有两种热油连料连续精馏是将未经冷却的纯苯残油和甲苯残油直接用热油泵送到下一精馏塔作精馏原料。吹出苯经纯苯塔开停工槽用泵连续送入纯苯塔，塔顶纯苯蒸汽经冷凝冷却、油水分离后，一部分用泵送至塔顶作回流，其余作产品采出。在各塔正常运转情况下，纯苯残油不经冷却而直接用热油泵送至甲苯塔。甲苯残油同样直接用热油泵送至二甲苯塔。二甲苯残油则经套管冷却器后入二甲苯残油贮槽。热油连续工艺要求各塔的原料组成、进料量、回流比、蒸汽压力、塔顶温度及塔底液面相对稳定。若三塔中出现一个产品不合格时，须进行大循环重蒸，同时适当减少吹苯塔进料量或停塔，以免造成物料不平衡。气相串联连续精馏目前，国内一些焦化厂已实现了吹苯塔和纯苯塔之间的汽相串联生产，即从吹苯塔出来的吹出苯蒸汽直接进入纯苯塔作为精馏原料，纯苯塔以后仍按热油连料进行连续精馏。汽相串联精馏操作尚存在一些有待解决的问题，但具有操作稳定简单、设备少及水、电、蒸汽消耗省等优点。三、设计题目与要求31设计题目五万吨/年粗苯精制纯苯塔设计32经过初馏、酸洗、吹苯后原料的组成序号123456组分初馏分苯甲苯二甲苯三甲苯溶剂油含量001075013900330020048表31原料组成序号12345组分二硫化碳环戊二烯不饱和化合物苯饱和化合物质量分数352025155表32其中初馏分组成33质量要求要求精苯塔塔顶苯含量大于995，塔底甲苯含量大于990（摩尔分数）。34操作条件确定操作温度料液经过预热至95时进料。操作压力有设计经验知芳烃混合物操作压力一般低于70KPA，所以选择常压101325KPA为操作压力。进料热状况选择由进料温度及压力确定进料热状况为气液混合进料。加热剂选择由给定的条件用04MPA的过热蒸汽作为加热剂。冷却剂选择循环冷却水作为冷却剂。四、全塔的物料衡算41轻重关键组分的确定由所给的原料组成及分离要求，按多组分精馏确定关键组分。可分析出挥发度高的苯为轻关键组分，挥发度低的甲苯为重关键组份从塔底馏出。42摩尔组成计算此设计按年运行330天进行设计，留一个月时间进行规划检修和进行意外检修。由NM/M得组分名称苯甲苯二甲苯三甲苯溶剂油分子量7892106120质量分数075013900330020048摩尔分数08294013820026800143进料量（MOL）6693261115272162811616表41物料组成进料量M/33050000（3024）0012784807KMOL/H43塔顶塔底物料组成及塔顶塔底温度确定。1K值的计算因为操作压力取为标准大气压101325KPA，所以可按理想流体计算平衡常数K。由和0IP（安托尼方程）0LGIBATC由化工热力学附表查出相关参数如下表组分ABC苯60683212360344899甲苯60504313276255526二甲苯609789145807660109三甲苯6171115982416553二氧化碳75216113848617484表42安托尼方程参数2塔顶塔底物料组成的确定苯甲苯二甲苯三甲苯ZI0829401382002080FI6693261115271678609966DI6659790547600XDI099540004600WI0334611096916786001235XWI002560907401273000937表43由上表可知0601MPAP水力学试验压力所以，采用15MM厚的钢板制造是合适的十一、设计结果总结及表示符号说明项目符号单位计算数据操作压力PKPA101325处理量FT50000进料温度TFK37015塔顶温度TDK3535塔低温度TWK3765实际塔板数N块29塔径DM14塔高HM1639塔板间距HTM041堰长LWM184堰高HWM0046堰宽WDM01372溢流装置塔底与受液盘距离H0M0037757板上清液层高度HLM006孔径D0MM5孔间距TMM20孔数N个3681开孔面积M2007207筛孔气速U0M/S162862降液管中停留时间S116138降液管中清液层高度HDM01588雾膜夹带EVKG液/KG气00116负荷上限雾膜夹带控制负荷下线漏液控制气相最大负荷VS，MAXM3/S14275气相最小负荷VS，MINM3/S03609操作弹性185塔体壁厚MM15参考文献1张顺泽、刘丽华、徐辉、李翔编分离工程讲义，20022柴诚敬，刘国维，李阿娜编化工原理课程设计天津科学教育出版社20013熊洁羽主编化工制图北京化学工业出版社20084谭天恩，窦梅，周明华化工原理第二版北京化学工业出版社，20065杨晓涛主编炼焦化工产品回收利用及质量检测（控制）标准实用手册19986刘启光、马莲湘主编化工工艺算图手册北京中国标准出版社，19967秦仲达、潘连生、贺永德等编代煤化工技术手册山西山西教育出版社，20038何铭新、钱可强主编机械制图天津天津大学出版社，20029陈国恒主编化工机械基础北京化学工业出版社，199910侯文顺主编化工设计概论北京化学工业出版社，1999设计心得经过三个多月的生产实践，我觉得在化工生产一线工作，理论和实践同等重要。只有将理论同实践结合起来，才能真正在工作中游刃有余，把所学的知识应用到生产实践中去。在工作之余，我综合目前山西省煤化工行业的发展方向，结合我厂实际情况做了关于粗苯深加工的设计，经过对粗苯进行精制，综合利用了焦化企业煤气中有害物质，变废为宝，对环境也有一定的保护，同时提高企业综合竞争力，也为周围村民提供了近百个工作岗位。在设计过程中，在我公司厂长的帮助下，查阅了相关专业设计手册，结合我厂目前实际情况及气候，水源等设计过程的影响因素，对粗苯精制过程设计进行合理规划，综合考虑，使其真正接近实际生产，也为以后的工作做好基础。通过本次设计，使我在工作实践的基础上，结合在大学三年所学基础理论基础知识，巩固了所学专业知识，提高了绘图和查阅资料的能力，也对设备内部构件及辅助设备，管线布置等化工基础理论和通用设备有所了解。对在生产中可能发生的问题和容易发生的事故有所认识。短暂的设计时间即将过去，通过此次设计，使我对工程设计有更加详尽的认识，能够考虑到更多方面在设计中的影响因素。对粗苯精制方面的知识有了一个比较深刻的了解，为以后在此方面工作有一个更深刻的认识。致谢我的这篇毕业设计的完成，首先应当归