焦炉煤气粗苯回收工艺设计煤炭深加工毕业设计

毕 业 设 计 论 文 题 目：焦炉煤气粗苯回收工艺设计（煤气的处理量：40000 m3/h）系 别： 化学与化学工程系专 业： 煤炭深加工与利用姓 名： 刘海洋学 号： 111307128指导教师： 池吉安河南城建学院2010 年 05 月 20 日河南城建学院毕业设计(论文)2摘 要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。焦炉煤气中粗苯含量一般为 2540g/m，粗苯是有机化学工业的重要原料，回收粗苯具有较高经济效益。 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。活性炭吸附粗笨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。河南城建学院毕业设计(论文)3AbstractWash oil with activated carbon adsorption or absorption of physical methods, such as coke oven gas from the crude benzene recovery. Wash oil which are widely used to absorb crude benzene Act. Crude benzene content in the coke oven gas is generally 25 40g / Bang, crude benzene is an important organic chemical industrial raw materials, crude benzene recovery with higher economic efficiency. Wash oil absorption of crude benzene is Carlo German (H. Caro) invented in 1869. Developed during the First World War, has been widely adopted countries. Crude benzol wash oil absorption process to wash the oil absorption by benzene and benzene-rich oil from the composition process. Wash oil absorption of benzene is washed with wash oil group hydrocarbon gas absorption of benzene, benzene absorbed hydrocarbon group known as the wash oil-rich oil. Benzene-rich oil from steam distillation is dissolved in the oil-rich family of benzene hydrocarbons, due to the different devices can be a product of light of benzene or benzene and re-light the two products of benzene, benzene can also be light, precise weight of benzene and naphthalene solvent oil three products. After the benzene-rich oil from the wash oil as depleted oil and send the poor absorption of benzene oil recycling process. Activated carbon adsorption is a clumsy German Engelhardt (Engel-hardt) in 1916 developed the city gas used in 1918, after the age of 20 in the United Kingdom, France, the Netherlands and Japan and other countries have adopted a number of small-scale gas. And wash oil absorption compared to activated carbon adsorption equipment, low investment and low power consumption, high crude benzene recovery; but running easily microporous activated carbon gas in the fog of tar, naphthalene, resin compounds and elemental sulfur impurities, such as plug to decrease the adsorption capacity. The high cost of activated carbon, 50 post-industrial era have been rarely used.河南城建学院毕业设计(论文)4目 录摘 要 2Abstract.31. 总论61.1 概述61.2 文献综述62. 设计方案.132.1 用洗油吸收煤气中的苯族烃.132.2 富油脱苯.133. 生产流程说明.143.1 吸收苯族烃的工艺流程.143.2 富油脱苯工艺流程144. 设计任务和操作条件.164.1 设计任务.164.2 操作条件165. 物料计算.175.1 煤气中苯族烃的的体积分数计算175.2 粗苯回收率计算.175.3 焦炉煤气中粗苯含量175.4 循环洗油量计算.185.5 计算依据.195.6进入脱苯工序的富油量.205.7 富油组成.205.8计算脱水后各组分留在液相中的分率21河南城建学院毕业设计(论文)55.9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.235.10在脱苯塔进口处各组分的蒸发量.256. 热量计算.266.1管式炉供给富油的热量 .26mQ6.2 管式炉供给蒸气的热量 .27V6.3 管式炉加热面积287. 主要设备工艺计算.297.1 塔径计算.297.2 塔高计算.298. 辅助设备的选型和计算308.1洗油再生器308.2 塔设备壁厚设计.328.3 封头、人孔选用及设计349.稳定性及机械强度的计算.359.1 圆筒的应力计算.359.2 塔设备的质量载荷.359.3 塔的风载荷.3610.设计体会和收获3811.主要符号说明.3912.主要参考文献41致谢42河南城建学院毕业设计(论文)61 总论1.1 概述苯族烃是宝贵的化工原料，焦炉气一般含苯族烃 2540g/m 3,因此。经过脱氨后的煤气需进行苯族烃的回收并制取粗苯。从焦炉煤气中回收苯族烃采用的方法有洗油吸收法，活性炭吸收法和深冷凝结法。其中洗油吸收法工艺简单，经济可靠，因此得到广泛应用。洗油吸收法依据操作压力分为加压吸收法，常压吸收法和负压吸收法。加压吸收法的操作压力为 8001200kPa,此法可强化吸收过程，适于煤气远距离输送或作为合成氨厂的原料。常压吸收法的操作压力稍高于大气压，是各国普遍采用的方法。负压吸收法应用于全负压煤气净化系统。吸收了煤气中苯族烃的洗油称为富油。富油的脱苯按操作压力分为常压水蒸气蒸馏法和减压蒸馏法。按富油加热方式又分为预热器加热富油的脱苯法和管式炉加热富油的脱苯法。各国多采用管式炉加热富油的常压水蒸气蒸馏法。因此，该设计对于化工生产来说也是一个很重要的课题。通过毕业设计可以使我们初步掌握该工艺的基本原理，重要的工艺过程及设备的构造，使我们综合运用所学专业课知识独立解决实际问题的能力得到了提高，培养和提高我们的决策能力、计算能力，结构设计与绘图能力。1.2 文献综述1.2.1粗苯的物理、化学性质粗苯主要含有苯、甲苯、二甲苯、和三甲苯、等芳香烃。此外，还含有不河南城建学院毕业设计(论文)7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。此外，粗苯中酚类的质量含量通常为 0.1%1.0%，吡啶碱类的质量含量一般不超过 0.5%。当硫酸铵工段从煤气中回收吡啶碱类时，则粗苯中吡啶碱类质量含量不超过 0.01%粗苯的各主要组分均在 1800C前馏出，180 0C后的流出物称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算产量时，通常将 1800C前的馏出量当作 100%来计算，故以其 1800C前的馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。粗苯在 1800C前的馏出量取决于粗苯工段的工艺流程和操作制度。180 0C前馏出量愈多，粗苯质量就愈好。一般要求粗苯的 1800C前馏出量为 93%95%。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 120C。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。1.2.2影响苯族烃吸收的因素1)吸收温度吸收温度系指洗苯塔内气液两相接触面的平均温度，它取决于煤气和洗油的温度，也受大气温度的影响。吸收温度是通过吸收系数和吸收推动力的变化而影响粗苯回收率的。提高吸收温度，可使吸收系数略有增加，但不显著，而吸收推动力却显著减小。总的来说，吸收温度不宜过高，但液不宜过低。在低于 150C时，洗油的黏度将显著增加，使洗油输送及其在塔内均匀分布和自由流动都发生困难。当洗油温度低于 100C时，还可以从油中析出固体沉淀物。因此适宜的吸收温度为250C左右，实际操作温度波动于 2030 0C之间。操作中洗油温度应略高于煤气温度，以防止煤气中的水汽冷凝而进入洗油中。一般规定洗油温度在夏季比煤气温度高 20C左右，冬季高 40C左右。为保证适 宜的吸收温度，自硫酸铵工序来的煤气进洗苯塔前，应在最终冷却器内冷却至 1828 0C，贫油应冷却至低于 300C。河南城建学院毕业设计(论文)82)洗油的吸收能力及循环油量由式 可见，02.4mapCM式中 理论最小循环洗油量，inq hkg/纯苯的饱和蒸汽压，bpPa洗油相对分子质量，m /mol不包括苯族烃的入塔煤气体积，vq h/3入塔煤气压力，1pkPa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当其他条件一定时，洗油的相对分子质量减小将使洗油中粗苯含量 C增大，即吸收能力提高。同类液体吸收剂的吸收能力与其相对分子质量成反比，吸收剂与溶质的相对分子质量愈接近，则愈易相互溶解，吸收得愈完全。在回收等量粗苯的情况下，如洗油的吸收能力强，使富油的含苯量高，则循环洗油量也可相应减少。但洗油的相对分子质量也不宜过小，否则洗油在吸收过程中挥发损失较大，并在脱苯蒸馏时不易与粗苯分离。送往洗苯塔的循环洗油量可根据下式求得：1221()0aVLC式中 V煤气量， /3mh, 洗苯塔进、出口煤气中苯族烃含量， /1a2 g3mL洗油量， /kg, 贫油和富油中粗苯的含量，%1C2由上式可见，增加循环洗油量，可降低洗油中粗苯的含量，增加吸收推动力，从而可提高粗苯回收率。但循环洗油量也不宜过大，以免过多地增加电、河南城建学院毕业设计(论文)9蒸汽的耗量和冷却水用量。在塔后煤气含苯量一定的情况下，随着吸收温度的升高，所需要的循环洗油量也随之增加。3)贫油含苯量贫油含苯量是决定塔后煤气含苯族烃量的主要因素之一。由式可见，当其他条件一定时，入塔贫油中粗苯含量愈高，则塔后02.4mapCM损失愈大。如果塔后煤气中苯族烃含量为 2 / ，设洗苯塔出口煤气压力g3mp=107.19kPa,洗油相对分子质量 M=160,300C时粗苯的饱和蒸气压=13.466kPa，将有关数据代入上式，即可求出与此相平衡的洗油中粗苯含量0p：1C12107.9.4.2%63C计算结果表明，为使塔后损失不大于 2 / ，贫油中的最大粗苯含量为g3m0.22%.为了维持一定的吸收推动力， 值应除以平衡偏移系数 n,一般1Cn=1.11.2。入取 n=1.14，则允许的贫油含苯量 。实际上，10.2%.1394由于贫油中粗苯的组成里，苯和甲苯含量少，绝大部分为二甲苯和溶剂油，其蒸气压仅相当于同一温度下煤气中所含苯族烃蒸气压的 20%30%，故实际贫油含粗苯量可允许达到 0.4%0.6%，此时仍能保证塔后煤气含苯族烃在 / 以g3m下。如进一步降低贫油中的粗苯含量，虽然有助于降低塔后损失，但将增加脱苯塔蒸馏时的水蒸气耗量，使粗苯产品的 1800C前馏出率减少，并使洗油的耗量增加。近年来，国外有些焦化厂，塔后煤气含苯量控制在 4 / 左右，甚至更g3m高。这一指标对大型焦化厂的粗苯回收是经济合理的。另外一般粗苯和从回炉煤气中分离出的苯族烃的性质可以看出