双炉双塔工业萘连续精馏工艺系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 双炉双塔工业萘连续精馏工艺系统设计 摘 要 精 萘是有机化学工业主要的芳香族原料 ，广泛应用于生产合成纤维、橡胶、树脂、染料以及制取炸药、农药等 工业部门 ，是一种重要的化工原料 。 而精萘又是经过对工业萘的精制得到的，目前，除少数厂家根据需要生产精萘外，大部分厂家均生产工业萘产品， 广泛的用途及用量使工业萘的 高效生产显得尤为重要。工业萘生产是采用精馏方法将含萘馏分进行分馏，提取出 工业萘 产品。精馏方式分为间歇式和连续式两种工艺流程。原料年处理量决定精馏方式， 本套设计将采用 与年 原料 处理量为 吨 已洗酚萘洗三混 馏分装置相配 套 的连续式生产工艺 ，即双炉双塔工业萘连续精馏工艺系统。下面的设计过程将对 工业萘的双炉双塔连续式精馏 工艺流程进行详细的叙述并对工艺系统中所使用的主体设备 工业萘初馏塔和工业萘汽化冷凝冷却器 进行全面的设计选型及校核计算。 关键词 ： 工业萘 ； 双炉双塔连续 精馏工艺 ； 工业萘初馏塔 ； 工业萘汽化冷凝冷却器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of of is in in of of as is by At in of a to of a of of it to is of of is of be by of of be 0,800 of on a of in a of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . I . 一章 引 言 . 1 述 . 1 计依据 . 6 术来源 . 6 计任务及要求 . 6 第二章 双炉双塔工业萘连续精馏工艺系统主体设备之 一 初馏塔 . 7 馏塔的选型 . 7 馏塔全塔物料衡算 . 7 料处理量 . 7 料组成及各组分的含量 . 7 馏塔物料平衡 . 8 馏塔操作条件的确定 . 9 作压力 . 9 作温度 . 10 料状态 . 13 热方式 . 13 馏塔所需理论塔板层数及回流比的确定 . 13 最小理论塔板数 . 13 最小回流比 . 14 实际塔板数 . 14 料板位置的确定 . 15 馏塔 阀）精馏塔主题工艺尺寸的计算 . 16 径 . 16 高 . 18 流装置 单溢流弓形降液管的堰长 . 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 弓形降液管的出口堰高 . 19 形降液管宽度和面积 . 20 液管底隙高度 . 20 板布置及浮阀数目与排列 . 21 板流体力学验算 . 23 板阻力 . 23 上充气液层阻力 . 23 体表面张力所造成的阻力 . 23 体通过浮阀塔板的压强降 (单板压降 ) . 23 塔（降液管液泛）校核 . 24 沫夹带验算 泛点率 . 25 重漏液校核 . 26 板负荷性能图 . 27 沫夹带线 . 27 泛线 . 27 相负荷上限线 . 28 液线 . 29 相负荷下限线 . 29 馏塔的塔板负荷性能图及操作弹性 . 30 馏塔（ 浮阀塔）工艺设计计算结果 . 30 馏塔塔体及裙座的强度和稳定校核 . 32 料的选择 . 32 体和封头壁厚计算 . 32 体 的强度和稳定校核 . 32 座 的强度和稳定校核 . 33 接管尺寸的确定及相应的开孔补强计算 . 34 料管 . 34 残液出料管 . 37 流液管 . 37 顶馏出物蒸气上升管 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 环热油蒸气进口管 . 38 第三章 双炉双塔工业萘连续精馏工艺系统主体设备之 二 工业萘汽化冷凝冷却器 39 业萘汽化冷凝冷 却器的工作原理 . 39 业萘汽化冷凝冷却器的结构及工作流程 . 39 业萘汽化冷凝冷却器的关键操作参数及设计条件 . 39 体校核 . 40 体的校核计算 . 40 压试验 . 41 箱的选型与校核 . 42 头的选型及校核计算 . 42 箱法兰的选型标准 . 43 片的选型及应力校核 . 44 头双头螺栓的选型 . 44 兰的选型及校核 (以管箱法兰为例 ) . 45 片的选型与校核 . 45 栓的选型与应力校核 . 46 兰的选型及应力校核计算（以管箱法兰为例） . 48 板及热管的选型与校核 . 53 板（管板的厚度及布管圆直径的确定） . 53 热管（管子的排列方式及管间距的确定） . 56 力校核 . 59 板组合应力校核 . 59 热管拉脱应力的校核计算 . 62 程圆筒轴向应力校核 . 64 业萘汽化冷凝冷却器附件（折流板）的选型 . 64 业萘汽化冷凝冷却器各接管的尺寸及相应的开孔补强结果 . 66 第四章 双炉双塔工业萘连续精馏工艺系统的其它主要 设备 转鼓结晶机、管式加热炉及酚油冷凝冷却器 . 67 鼓结晶机 . 67 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 式加热炉 . 67 油冷凝冷却器 . 68 第五章 双炉双塔生产工业萘的主要操作过程 . 69 炉双塔生产工业萘的开车操作过程 . 69 车前的准备 . 69 工和正常操作 . 69 炉双塔生产工业萘的停车操作过程 . 70 常停车 . 70 急停车与暂时停车 . 70 炉双塔生产工业萘的正常操作过程 . 71 炉双塔生产工业萘过程中的不正常现象及其处理办法（见表 5 . 72 结束语 . 73 参 考 文 献 . 74 致 谢 . 76 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 引 言 述 萘是有机化学工业主要的芳香族原料，广泛应用于生产合成纤维、橡胶、树脂 、染料以及制取炸药、农药等的工业部门。 萘的资源主要来自焦化萘和石油萘，就其质量来说石油萘 大大超过目前的焦化萘，但从资源量上来说，焦化萘具有优异条件。目前，除少数厂根据需要生产精萘外，大部分厂均生产工业萘产品。 工业萘一般是指结晶点不小于 ，萘含量不小于 ，其他指标符合国家质量指标 6700 86 的萘产品。我国生产的工业萘主要用于生产苯酐 ，再以苯酐为原料制取各种纤维 、塑料、增塑剂、树脂和油漆，例如，聚酯树脂和聚酯纤维、塑料薄膜形成物和橡胶增塑剂、清漆和磁漆的醇酸树脂等。 含萘馏分富集焦油中的萘是作为工业萘生产的原料。在原料馏分中含有极复杂的多种组分，有酸性（主要是酚类）中性及碱性（吡啶碱类），每类组分又都含有多种单一组分。为了提高工业萘产品质量及提取这些产品，原料馏分在精馏时，需要进行碱洗和酸洗。为了脱除酚类化合物，需要进行碱洗，为了脱除吡啶碱类需要用浓度为 15% 17%的硫酸进行酸洗。 由于目前工业萘大部分用于制取邻苯二甲酸酐（ 苯酐），随着苯酐生产工艺的改进，含有少量不饱和化合物的工业萘，对苯酐产品质量及催化剂性能均无不良影响。因此，现在许多焦化厂都用只经碱洗的原料馏分提取工业萘。 工业萘生产是采用精馏方法将含萘馏分进行分馏，提取出产品工业萘。精馏方式分为间歇式和连续式两种工艺流程。原料年处理量决定精馏方式，与年处理量 为 吨原料焦油馏分装置相配合的工业萘精馏装置采用连续式生产工艺。 以焦油蒸馏提取出的含萘馏分作为工业萘生产原料，到完成工业萘的生产过程，一般分为 3 个阶段，即原料的预处理，初馏和精馏。原料的预处理即将含萘馏分在馏分洗涤工段中用碱液或酸液进行化学洗涤处理，脱除原料中的酚类或吡啶类化合物，经化学处理后的馏分称为已洗萘油馏分 或已洗萘洗二混馏分或已洗酚萘洗三混馏分 。 这些已洗馏分 均可作为工业萘生产的原料 进入初馏装置进行精馏。 本套设计是 将 原料 已洗 酚萘洗买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 三混 馏分中比萘轻的较低沸点组分，如四氢化萘、 124， ， 三甲苯、对甲酚、茚等组分作为酚油馏分蒸出。初馏塔残油富集了萘及沸点比萘高的组分，如 硫杂茚、二甲酚、喹啉、 甲基萘、二甲基醇、苊等化合物。初馏残油作为精馏阶段的原料，在萘精馏段，采出工业萘产品，并将比萘重的组分作为精馏残油产品，称为低萘洗油。 随着焦油加工的集中化和大型化趋向，工业萘加工工艺也相应采用大型化和连续精馏工艺流程。我国大多采用双炉双塔式工业萘连续精馏工艺流程。 双炉双塔工业萘连续精馏工艺流程 （如图 1示） ： 图 1炉双塔工业萘连续精馏工艺流程 1 初馏塔管式炉； 2 精馏塔管式炉； 3 初馏塔； 4 精馏塔； 5 酚油冷 凝冷却器； 6 工业萘换热器； 7 工业萘汽化冷凝冷却器； 8 酚油油水分离器； 9 酚油回流槽； 10 工业萘回流槽；11 工业萘高置槽； 12 转鼓结晶机； 13 低萘洗油冷却器； 14 原料油泵； 15 酚油回流泵； 16 工业萘回流泵； 17 初馏塔循环油泵； 18 精馏塔循环油泵； 19 低萘洗油泵； 20 原料油槽；21 酚油槽； 22 低萘洗油槽； 23 残油（低萘洗油）冷却器 所谓双炉双塔，是指该流程中采用了两台管式炉、两座精馏塔（初馏塔和精馏塔）。 该工艺是以 经碱洗后温度为 8090 的 已洗酚萘洗三混馏分作为 原料，经静置脱水后，由原料 油 泵 14从原料 油 槽 20 中抽出，打入原料与工业萘换热器 6 ，与从精馏塔 4 顶部来的温度为 218 的萘蒸汽进行换热交换使温度升至 210 215 ，再进入初馏塔 3 。 原料在初馏塔中的初步分馏，是靠 初馏塔 管式炉 1 提供热量产生沿塔上升的蒸汽，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 原料中所含的酚油以 190 200 气态从初馏塔顶部逸出，进入酚油冷凝冷却器 5 被水冷凝冷却至 3035 ，再进入酚油油水分离器 8 ，冷凝液中的分离水从分离器 底部排入酚水槽（以待脱酚），冷凝液中的酚油则从分离器上部满流入酚油回流槽 9 ，由 酚油 回流泵15抽出，打入初馏塔 3 的顶部，以控制塔顶温度，其余酚油从回流槽上部满流入酚油槽21，送洗涤工序回收加工。 原料中所含的已洗酚萘洗三混 馏分以液态混入热循环油，一起流入初馏塔底储槽，再由初馏塔热油循环泵 17 抽出，一部分打入初馏塔管式炉 1 ，被燃料燃烧加热至270 275 部分气化后，再回到初馏塔下部，供做初馏的热量，另一部分则以230 235 的温度打入精馏塔 4 。 精馏塔中的已洗酚萘洗三混 馏分靠 精馏塔 管式炉 2 循环加热而进行分馏，其中的萘以 218 的气态从精馏塔顶部逸出，经 工业萘 换热器 6 进行热交换后，再进入工业萘 汽化冷凝冷却器 7 被水冷却至 100 110 ，以液态进入工业萘回流槽 10，部分工业萘由回流槽底部被工业萘回流泵 16抽出，打入精馏塔 4 的顶部，以控制塔顶温度，其余工业萘从回流槽上部满流入工业萘 高置 槽 11，再放入转鼓结晶机 12，便得到含萘 95% 的工业萘。 流入精馏塔底储糟的残油为 245 250 温度，被精馏塔热油循环泵抽出，一部分打入精馏塔管式炉 2 ，被加热至 275 282 部分气化后，又回入精馏塔内部，供做精馏的热量。多余的另一部分残油则打入 低萘 洗油冷却器 13， 被水冷却后的洗油放入油库 （流程简化图如图 1示） 。 图 1炉 双塔 工业萘 连续精馏工艺流程 简化 示意图 双炉双塔工业萘 实际 生产 流程中 典型 的 控制环节： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 分别为 对 通入 工业萘初馏管式炉和精馏管式炉煤气流量 的 调节，目的是控制管式炉物料 的 出口温度，同时也 为了 稳定 塔底温度 。 该环节采用串级控制，炉膛温度为内环，物料出口温度为外环 （如图 1示 ） 。 图 1式炉出口温度控制原理 方 框图 分别为初馏塔顶温度调节和精馏塔顶温度调节，通过调节塔顶回流量 来调节顶部温度， 合适的塔顶和塔底温度有利于塔内传质和传热过程的顺利进行。 分别为初馏塔低液位调节和精馏塔底液位调节，通过合适的液位调节，可 防止塔底液位过高而淹塔或液位过低中断蒸馏过程的进行 （如图 1示） 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 图 1炉双塔工业萘 实际 生产 流程 中 的主控画面 该 工艺流程的特点是 ： 采用两座管式炉分别为初馏塔和精馏塔循环油加热， 以控制塔底的温度。 两 座 塔的塔顶温度均 靠调节其回流量来控制，有各自独立的温度制度，故操作方便，易控制， 初馏、精馏操作相互 不干扰。但原料质量与组分的稳定性，初馏和精馏过程中物料流动的稳定性及平衡和温度控制的稳定是工业萘双炉双塔工艺正常运行的重要条件。当因某一因素不稳定而造成两塔操作紊乱时，需要花上几个小时的时间进行调整，建立双炉、双塔的物流平衡和使温度稳定。 为了稳定管式炉的操作和工业萘的质量，需注意以下几点： 进料量要均匀稳定。 原料水分稳定并小于 ，为了减少水分，操作中 尽量避免停泵换槽。 初馏塔和精馏塔残液应连续稳定排放，保持塔底液位稳定，排放量不宜频繁改变，一般为原料量的 20% 25% 。若排放量过少，塔底液位上升，会造成物料和热量不平衡；反之亦然。 严格控制初馏塔温度。若塔顶、塔底 温度偏低，则酚油切割不尽，影响精馏塔操作，若塔顶、塔底温度偏高，则酚油中含萘量增加，既降低了萘的精制率，又容易堵买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 塞酚油管道，一般由初馏塔切割的酚油含萘量应小于 10% 15% 。 严格控制精馏塔温度。从塔顶 切割工业萘中萘含量应大于 95% ，从塔底侧线切割而得低萘洗油中含萘量应小于 5% ，从塔底排出的残油含萘量应小于 2% 。 计依据 本设计依据于教科书 及 煤化工 专业相关参考文献 的设计实例，对所提出的题目进行实际 工艺 分析并做出 相应的 理论 校核 计算。 术来源 目前， 双炉双塔工业萘连续精馏工艺系统的 设计方法 大多 以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对 于连续精馏是最常采用的，我们此次所做的 校核 计算也采用严格计算法。 计任务及要求 将已洗酚萘洗三混馏分作为精馏工业萘的原料。 按年工作日 300 天，每天开动设备24 小时计算，年原料处理量为 吨 年 。 具体工艺过程为 饱和液体进料 （泡点进料）下 的 双炉双塔连续精馏工艺系统。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第二章 双炉双塔工业萘连续精馏工艺系统主体设备之一 初 馏塔 馏塔的选型 根据 设计要求 下 的 生产任务，若按年工作日 300 天，每天开动设备 24 小时计算，年原料处理 量为 年 ，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率， 则 工业萘初馏塔和精馏塔宜 选用浮阀塔 （ 浮阀（重阀）塔 ） 。 馏塔 全塔 物料衡 算 料处理量 已洗酚萘洗三混馏分 15000 /kg h 。 料组成及各组分的含量 为计算塔板数，根据相关资料确定的，非现场实际分析数据 ， 列于表 2： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 表 2洗酚萘洗三混馏分的组成 组 分 分子式 沸点 / 相对分子质量 含 量 /% 质量