物-料-衡-算

物 料 衡 算目录一、原料的性质及规格- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2 1.1 工业糠醛- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 1.2 催化裂化油浆- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2 1.2.1催化裂化油浆饱和烃的含量- - - - - - - - - - - - - - - - -3 1.2.2催化裂化油浆芳香烃、胶质沥青质的含量- - - - - - - - - - 3 二、设计的规模及设计要求- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 三、技术工艺- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 3.1工艺条件- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 3.2萃取的选择性及萃取率- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 3.2.1选择性- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 3.2.2萃取率- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 33.3工艺的流程结构- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -4 四、萃取塔T-0101的物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -4 4.1萃取塔T-0101的温度确定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -4 4.2萃取塔T-0101的操作压力的确定- - - - - - - - - - - - - - - - - -5 4.3萃取塔T-0101进出料的状况- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 4.3.1萃取塔T-0101进料的状况- - - - - - - - - - - - - - - - - -5 4.3.2萃取塔T-0101顶出料的性质- - - - - - - - - - - - - - - - -5 4.3.3萃取塔T-0101底出料的性质- - - - - - - - - - - - - - - - -6 4.4 萃取过程中的物料损失- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -6五、蒸发塔T-102的物料衡算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -6 六、冷却水的用量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7七、燃料油的用量- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 8八、物料的损失- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -9 8.1糠醛的损失 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -9 8.2催化裂化油浆的损失- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -10 一、原料的性质及规格1.1 工业糠醛表1 原料糠醛的性质及规格项目指标项目指标相对密度（）1.1591.161馏程：初馏点， 150折射率（）1.5241.527158前馏份，ml 水分，% 0.02158164馏份, ml 92.0酸度，mol/L0.008总馏出量，% 98.5糠醛含量，% 98.5干点， 外观具有苦杏仁味的浅黄至琥珀色透明液体，贮存中色泽渐加深，直至变棕褐色残渣，% 1.5硫酸盐无水分的含量指标以原料加热前为准12 催化裂化油浆表2 催化裂化油浆的性质及规格项目指标项目指标固体量/46环烷烃 / %34.87密度/1.102芳烃 / %22.69开口闪点/226胶质沥青质 / %5.54运动粘度（100）/13.2795残炭 / %7.135烷烃 / %36.90 1.2.1催化裂化油浆饱和烃的含量 饱和烃的含量 = 烷烃的含量+环烷烃的含量 =36.90% + 34.87% = 71.77%1.2.2催化裂化油浆芳香烃、胶质沥青质的含量芳香烃、胶质沥青质的含量 = 芳香烃的含量 + 胶质沥青质的含量 =22.69% + 5.54% = 28.23%二、设计的规模及设计要求设计规模：20万吨/年催化裂化油浆开发利用，按每年开工7200小时计算，产品的流量为28886.5kg/h。设计要求：产品芳香烃、胶质沥青质等重组分的收率达92.6% 。 循环糠醛 回收率98.5%，纯度 。三、技术工艺3.1工艺条件：本过程采取连续操作，萃取的条件：温度t =80，萃取塔顶、塔底压力的平均值（表压）：P=116.33 kPa，萃取在绝热条件下操作。3.2萃取的选择性及萃取率3.2.1选择性：用糠醛（S）作萃取剂，萃取催化裂化油浆的芳香烃、胶质沥青质等重组 ，该过程操作简单，无副产品生成，产品芳香烃、胶质沥青质等重组分中绝大部分都溶于糠醛，而饱和烃在饱和烃中的溶解度极小，选择性可达99.5% 。3.2.2萃取率：过程为萃取过程，催化裂化油浆中的烷烃和环烷烃微溶于糠醛，而芳香烃、胶质沥青质绝大部分都溶于糠醛中，油浆中的催化剂绝大部分溶于饱和烃中，萃取率达到92.67%。3.3工艺的流程结构流程中的糠醛是循环使用的，利用蒸发系统将其汽化与产品分离，塔顶为糠醛蒸汽，糠醛蒸汽分别与原料油浆和水换热，使糠醛液化并了降温到80，再进入萃取系统，从而大大提高了糠醛的利用率。蒸发系统的塔顶温度为175，比糠醛沸点161.7高出13.3，并在蒸发塔中停留足够的时间，故糠醛绝大部分蒸出。整个系统中的糠醛损失有饱和烃中溶解的部分和产品芳香烃、胶质沥青质中溶解的部分。据多次分析损失量不大于0.65，平均损失量为0.601。四、萃取塔T-0101的物料衡算催化裂化油浆和糠醛同时进入萃取塔T-0101进行萃取操作，糠醛萃取油浆中的芳香烃、胶质沥青质等重组分，萃取率要达到92%，同时各种物料在萃取塔内的损失率不大于0.01%，在此目标下，寻求操作的最佳操作条件。4.1萃取塔T-0101的温度确定基于萃取的难易程度、萃取系统的安全性和萃取效果等，通过一系列对比试验得到萃取温度为80时的萃取效果最为理想，故工艺采用80的萃取温度。油浆和糠醛在进入萃取塔之前先加热到80，通过绝热管道进入萃取塔进入萃取操作。因为萃取过程采用绝热操作，塔外有绝热保温层，所以物料在塔内的热损失甚少，可忽略，故出料的温度同样是80。4.2萃取塔T-0101的操作压力的确定要达到萃取的要求、操作的可行及连续性操作，塔内必须充满液体，不能有气泡或气鼓阻碍液体间的传质。另一方面，为能够从塔顶抽出萃余相（饱和烃），塔顶不能有气柱，故塔顶的操作压力不低于80时糠醛的饱和蒸汽压9.35kPa。在保证产量和操作的安全等前提条件下，经过分析试验，最后确定塔顶的操作压力（表压）为30.0kPa。萃取塔的塔底压力可认为来自：一是塔顶的操作压力，二是塔内16.4m的液柱产生的液压172.66kPa。最后塔底的操作压力确定为202.66kPa。4.3萃取塔T-0101进出料的状况4.3.1萃取塔T-0101进料的性质80催化裂化油浆和糠醛的性质分别为表3：表3催化裂化油浆和糠醛的性质 项目物料温度/密度/粘度/酸度/水分/油浆800.96523.21 糠醛 80 1.0967 0.900 0.008 0.02 4.3.2萃取塔T-0101顶出料的性质 催化裂化油浆与糠醛在萃取塔内经过充分的搅拌，使油浆中的芳香烃、胶质沥青质等重组分绝大部分溶解在糠醛中。在密度差的作用下，饱和烃逐渐上浮到塔顶，再通过澄清区进一步分离饱和烃和芳香烃等重组分，最终塔顶出料中芳香烃等重组分只有，质量分数为 0.097% 。萃取剂糠醛有小部分溶解于饱和烃中，经过多次取样分析，饱和烃在糠醛中的质量分数为2.7% 。 质量流量平均为570.28kg/h。 稳定的连续操作之后萃取塔顶的出料性质及含量稳定，出料性质见表4，塔顶出料的流量及含量见表4： 表4、萃取塔顶出料的性质物 料流量/（kg/h）密度粘度压强 /kPa开口闪点/固体含量 / g芳香烃、胶质沥青质/ %糠醛 / %水 / %205200.93327.7920213350.092.70.024.3.3萃取塔T-0101底出料的性质 芳香烃、胶质沥青质等重组分和糠醛的密度大于饱和烃的密度，故糠醛和重组分从塔底抽出。饱和烃在糠醛中的溶解度甚小，塔底饱和烃极少，仅占质量流量的0.73% 。物料以糠醛和芳香烃等重组分为主。表5、萃取塔底出料的性质物料流量/（kg/h压强 /kPa糠醛 / %芳香烃等重组分/ %饱和烃 / %水 / %密度粘度固体含量 / %69783.9192.6689.5710.430.730.041105.75.02312 4.4 萃取过程中的物料损失 因为整个萃取采用绝密、绝热操作，并且塔内的操作压强并不是太大，物料不会发生溢出或泄漏而造成损失。另一方面，操作温度只有80，物料在这温度不会结焦，所以不会因为结焦而损失。所以，整个的萃取操作过程的各物料的损失率为零。满足各种物料在萃取塔内的损失率不大于0.01%的要求，设计合理。 五、蒸发塔T-0102的物料衡算糠醛和芳香烃、胶质沥青质等重组分的密度都比油浆中的饱和烃大，故从萃取塔的塔抽出。为了充分萃取催化裂化油浆的芳香烃、胶质沥青质等重组分，采用了剂油比为2：1的萃取操作，故萃取塔底产品中糠醛占了大部分，并且萃取剂糠醛要进行回收循环。因为芳香烃、胶质沥青质等重组分的密度、沸点都比糠醛大，所以采用简单的蒸发方法就可以把混合物中的糠醛蒸出来，再进行液化冷却到80再次进入萃取塔进行萃取操作。萃取塔T-0101塔底出料经过加热炉加热到220，1.60MPa后，物料进入蒸发塔，蒸出糠醛。因为糠醛的流量大、汽化热大，要其完全蒸出需要加入足够的热量，所以在蒸发塔底增加加热炉，补充糠醛蒸发所需的热量。糠醛蒸汽以165，0.42MPa从塔顶排出冷却循环，芳香烃、胶质沥青质在175， 0.57MPa，从塔底排出。蒸发塔的进出料状况如表6：表6、蒸发塔T-102的物料进出状况项目主要组分温度/压强 / MPa糠醛/ %芳香烃等重组分/%流量/（kg/h）进料糠醛、芳香烃等重组分2201.689.5710.4369783.9塔顶出料糠醛1650.4299.980.01662511.9塔底出料芳香烃等重组分1750.571.298.87272.0六、冷却水的用量1）、把油浆从23加热到80所需的热量： （38.414.4）28.81.0214.187KJ2.955106KJ2)、从蒸发塔出来的165 的糠醛（气态）降温到80 的糠醛（用于循环）所放出的热量： （117.134.3）62511.9 4.187KJ = 2.17 107 KJ3）、利用糠醛的余热加热油浆（换热），粗略估计其热损失量为20，则 2.17 107 KJ802.955106 KJ 1.44107 KJ4）、糠醛的余热用冷却水降温（水的温度从230C升高到700C） 1.44107 /（4.2103（7023）8.16103 Kg所以，冷却水的用量为8.16吨每小时，为了保证冷却水的水量充足、温度稳定，应对不同季节水温不同而冷却水量不同，在凉水塔多储备10吨的水，以应对特发性的温度改变。另外，冷却水循环使用，在循环过程中损失5%，故为保证水量的稳定，每小时要加入8.16 * 5%=0.408吨新鲜水。一年按7200小时计算，整年需水量为： 水量 = 一次性加入的水量 + 循环损失的水量 = （8.16+10）+0.408 * 7200 = 2955.76（吨）催化裂化油浆的体积流量，80时催化裂化油浆的密度， 165的糠醛蒸气的质量，kg/h34.4 糠醛在80 时的焓值（液体）117.1糠醛在220 时的焓值（气体）14.4油浆在23 时的焓值（液体）38.4油浆在80 时的焓值（液体）七、燃料油的用量从能量衡算的数据得知：1）把油浆从23加热到80所需的热量为=2.955106KJ，加热炉F-0101中燃料油的转化率为87.3%。2）把从萃取塔萃取出来的糠醛和芳烃、胶质沥青质混合物从80加热到220所需的热量为=1.716 107KJ，加热炉F-0102中燃料油的转化率为89.3%。3）要把萃取塔萃流出的糠醛和重组分混合物中的糠醛完全蒸出，需要向蒸发塔补充热量为=1.597 107KJ，蒸发塔塔底加热炉的中的燃料油的转化率为85.5%。由燃料油生产商提供的燃料油的热值平均为3.65107 J/kg，