焦炉煤气中粗苯的回收工艺设计毕业论文

河南城建学院本科毕业设计（论文） 设计说明I设计说明本次毕业实习的地点是在中平能化集团河南京宝焦化有限公司，具体工作岗位是工艺技术部粗苯蒸馏工段。经过近两个月的岗位工作，作者对焦化厂粗苯回收工艺流程有了一定程度的了解和掌握，所以将毕业设计题目定为：15000 m3/h 焦炉煤气中粗苯的回收工艺设计。粗苯回收工艺主要分终冷洗苯和粗苯蒸馏两个过程，根据河南京宝焦化有限公司的粗苯回收工艺流程以及自己对粗苯回收相关内容的一些了解，本设计采用的是常压填料吸收塔进行焦炉煤气中粗苯的吸收，用管式炉加热富油生产一种苯的方法进行粗苯的蒸馏。主要流程为焦炉煤气首先自上而下经过横管式终冷塔，在此依次用 32C 的循环水和 18C 的低温水除去煤气中的萘，然后煤气自下而上进入洗苯塔，塔顶向下喷洒 27C 左右的吸油，气、液逆向接触，使洗油充分吸收煤气中的粗苯而成为富油。富油送往管式加热炉预热到 135C，之后从第 15 层塔板处进入脱苯塔，在此富油被加热到 180C，粗苯蒸汽由塔顶采出，塔底则为贫油。然后粗苯蒸汽依次经过油气换热器和冷凝冷却器后成为液体进入粗苯储槽。洗苯塔操作压力 0.1 ，填料塔高度 13 ，塔径为 ，入塔煤气中粗苯MPam2.含量 25 g/m3 40 g/m 3，出塔含量为 4 g/m3 以下。本设计中的计算内容主要有吸收塔中气液相的物料衡算和管式炉加热脱苯工序的热量衡算，以及吸收塔设备的相关工艺计算。完成的图纸有带控制点的粗苯回收工艺流程图、物料衡算图和主设备洗苯塔和脱苯塔的剖面图。关键词：焦炉煤气、粗苯回收、粗苯蒸馏、常压、洗苯塔、管式炉、河南城建学院本科毕业设计（论文） Design NotesIIDesign NotesThis is the place of graduation practice of the Group in Henan to Beijing Zhongping Bao Coking Co., Ltd., is a technology specific jobs distillation section in the Ministry of benzene. After nearly two months of post work, I have a coke plant crude benzene recovery process a degree of understanding and knowledge, so I put my graduate design topics as: 15000 m3 / h of coke oven gas in the crude benzene recovery process design. Crude benzene recovery process mainly consists of the final cold wash both benzene and benzene distillation process, according to King Po Coking Co, Ltd. Henan, crude benzene recovery of crude benzol recovery process and their relevant content on some idea, this design uses the atmospheric pressure packed absorption tower for absorption of benzene in coke oven gas with a tube furnace heated to produce a rich oil method of benzene benzene distillation. Operating pressure of 0.1, height of packed tower 13, tower diameter, the benzene content of the gas into the tower 25g/m3 40g/m3, the tower content 4g/m3 below.Calculation of the design content of the main absorber in the gas phase of the material balance and the tube furnace heating process from benzene heat balance, and the calculation of the absorber device related technology. The drawings are done with the control point flow chart of crude benzene recovery, material balance chart and the main equipment wash benzene tower profile. Key words: coke oven gas, crude benzene recovery, clumsy distillation, atmospheric pressure, benzene washing tower, tube furnace河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录i目 录设计说明 .IDesign Notes .II主要符号说明 .iii引 言 .11 设计总论 .21.1 粗苯的组成和性质 .21.1.1 粗苯的组成 .21.1.2 粗苯的性质 .31.2 回收苯族烃的方法 .31.3 影响粗苯回收的因素 .41.3.1 吸收温度 .41.3.2 洗油的吸收能力及循环油量 .41.3.3 贫油含苯量 .51.3.4 吸收表面积 .61.3.5 煤气压力和流速 .61.4 粗苯回收过程存在问题与改进措施 .71.4.1 存在问题 .71.4.2 改进措施 .72 设计方案的确定 .92.1 生产条件及参数 .92.2 工艺流程及工艺流程图 .92.2.1 工艺流程 .92.2.2 工艺流程图 .113 物料衡算与热量衡算 .133.1 物料衡算 .133.1.1 进塔焦炉煤气中各组分的含量 .133.1.2 进塔焦炉煤气中粗苯的摩尔组成 .133.1.3 气、液量计算 .143.1.4 粗苯蒸馏工段物料横算 .143.2 热量衡算 .183.2.1 管式炉供给富油的热量 Qm .183.2.2 管式炉供给蒸气的热量 QV.193.2.3 管式炉加热面积 .194 主要设备的工艺计算 .204.1 吸收塔塔径计算 .20河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录ii4.2 吸收塔高度计算 .214.2.1 传质单元高度 .214.2.2 传质单元数 .224.2.3 填料层高度 .234.2.4 塔附属高度 .234.3 填料塔的压力降 .234.3.1 气体进出口压力降 .234.3.2 填料层压力降 .244.3.3 填料塔的总压力降 .245 主要设备的强度校核 .255.1 壁厚设计及校核 .255.2 封头设计 .265.3 圆筒的应力 .265.4 塔裙座高度 .266 辅助设备的选型 .276.1 洗苯塔附属设备 .276.1.1 填料支撑装置 .276.1.2 液体分布器 .286.1.3 液体再分布器 .296.1.4 气体的进口与出口装置 .306.2 管式加热炉 .316.3 洗油再生器 .326.4 脱苯塔 .356.5 泵 .356.6 工艺管道 .366.7 换热器 .367 设计结果 .378 参考文献 .389 附 录 .3910 致 谢 .40河南城建学院本科毕业设计（论文） 主要符号说明iii主要符号说明符号 单位 备注U)/(23hm液体喷淋密度QkJ/h 单位时间内炉管吸收的热量1 水密度和液体密度之比m填料因子VG2kgs液泛条件下气体质量流速k2/olhpa气膜传质系数L/m液膜传质系数wa23/单位体积填料润湿表面积填料比表面积GW2/(.)kgmh气相质量流率L.液相质量流率TK气体温度RkJmol气体常数GD2h溶质在气相中的扩散系数L溶质在液相中的扩散系数Pah液体粘度L3/kgm液体密度河南城建学院本科毕业设计（论文） 主要符号说明iv符号 单位 备注G3/kgm气体密度N液体表面张力C填料材质的临界表面张力Pad1 填料结构特性的形状系数，无因次1 关联系数，这里取 C 为 5.23河南城建学院本科毕业设计（论文） 引言1引 言粗苯是炼焦化学产品回收中最重要的两类产品之一。在石油工业中曾被称为基础化工原料的八种烃类有四类（苯、甲苯、二甲苯和萘）是从粗苯和煤焦油产品中制取的，目前，中国年产焦炭达到两亿多吨，可回收的粗苯资源达 200 多万吨。虽然从石油化工中可生产这些产品，但焦化工业仍然是苯类产品的重要来源，因此，从焦炉煤气中回收苯族烃具有重要的意义。粗苯是宝贵的化工原料，焦炉煤气中一般含有粗苯 25 g/m3 40 g/m3，出塔焦炉煤气中粗苯的含量一般为 2 g/m34 g/m 3。粗苯是各焦化企业回收的主要对象。粗苯主要含有苯，甲苯，二甲苯，三甲苯等芳香烃。随着原油价格不断上涨，粗苯的价格也在不断增长，而焦炭的价格稳中有降。因此各焦化企业对焦炉煤气中的苯回收更加重视，粗苯的销售已成为一些企业的主要经济来源。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。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。活性炭吸附粗苯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用。当前,在各化工企业逐渐走向深加工渠道的同时,众多焦化厂对粗苯产量的追求也日趋提升。而粗苯产量的高低,关键取决于工艺设备的效率。河南城建学院本科毕业设计（论文） 设计总论21设计总论1.1粗苯的组成和性质1.1.1 粗苯的组成粗苯是由多种芳烃和其他化合物组成的复杂混合物，粗苯中主要含有苯、甲苯、二甲苯和等芳香烃。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。粗苯各组分的平均含量见下表表 1.1 粗苯主要组成含量（%）组分 含量 组分 含量苯 5580 古马隆 0.61.0甲苯 1222 茚 1.52.5二甲苯 26 硫化氢 0.10.2三甲苯 26 二硫化碳 0.31.5乙基苯 0.51 噻吩 0.21.0丙基苯 0.030.05 甲基噻吩 0.10.2乙基甲苯 0.080.10 吡啶及其同系物 0.10.5戊烯 0.50.8 苯酚及其同系物 0.10.6环戊二烯 0.51.0 萘 0.52.0C6C8 直链烯烃 0.50.6 脂肪烃 C6C8 0.51.0苯乙烯 0.51.0 粗苯的组成取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内热解的温度。在炼焦配煤质量稳定的条件下，在不同的炼焦温度下所得粗苯中苯、甲苯、二甲苯和不饱和化合物在 180C 前馏分中含量见下表表 1.2 不同炼焦温度下粗苯中主要组分的含量粗苯中主要组分的含量质量分数/%炼焦温度/C苯 甲苯 二甲苯 不饱和化合物950 5060 1822 67 10121050 6575 1316 34 710此外，粗苯中酚类的含量通常为 0.1%1.0%，吡啶碱类的含量一般不超过0.5%。当硫酸铵工段从煤气中回收吡啶碱时，则粗苯中吡啶碱类含量不超过 0.01%。河南城建学院本科毕业设计（论文） 设计总论3粗苯中的各主要组分均在 180C 前馏出，180C 后的流出物称为溶剂油。在测河南城建学院本科毕业设计（论文） 设计总论4定粗苯中各组分的含量和计算产量时，通常将 180C 前的馏出量当作 100%来计算，故以其 180C 前的馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。粗苯在 180C 前的馏出量取决于粗苯工段的工艺流程和操作制度。180C 前馏出量愈多，粗苯质量就愈好。一般要求粗苯的 180 C 前馏出量为 93%95%。1.1.2 粗苯的性质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 12C。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。粗苯的热性质依其组成而定，一般可用下列近似