10万吨年粗苯加氢精制工艺设计

1、毕业设计论文题目：10万吨/年粕茶加氢精制工艺设社系别：化学化工系专业：化学工程与工艺姓名：李燕飞学号：1114050131指导教师：翔河南城建学院2021年 05月 25日河南城建学院毕业设计河南城建学院毕业设计论文任 务 书题 目10万吨/年粗苯加氢精制工艺设计系 别 化学化工系 专业化学工程与工艺班 级11140501学 号1114050131学生姓名李燕飞指导教师 李翔发放日期2021年03月16号河南城建学院毕业设计河南城建学院本科毕业设计论文任务书河南城建学院毕业设计一、主要任务与目标：主要任务：本次设计的主要任务是10万吨/年粗苯加氢精制工艺设计.粗 苯为中间体产品,本身用途极为

2、有限,仅作为溶剂使用,但是精制 后的焦化苯、焦化甲苯、焦化二甲苯等产品,是有机化工、医药和 农药等的重要原料,在国内、国际上都有很好的市场,目前精苯产 品价格持续上涨,市场潜力巨大.业内专家认为,粗苯加氢精制技 术代表了粗苯加工精制的开展方向,这一技术在我国的推广使用, 不仅可使珍贵的苯资源得到充分利用,还可有效改善粗苯精制的面 貌,提升清洁生产的水平.本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、 非芳炫、重苯,其中最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯.设计目标：设计内容必须到达国家生产技术标准. 合成粗苯加氢工艺设计 的内容同时要符合国家的经济政策和技术政策, 此题目合理运用国 家的财富和资源,其中在工艺

3、上可靠,经济上合理；尽可能吸收最 新科技成果,力求技术先进,经济效益更大,不造成环境污染.同 时符合了国家工业平安与卫生要求.二、主要内容与根本要求：一主要内容：1、实地调研,查阅资料,书写开题报告河南城建学院毕业设计2、进行化工工艺设计(计算).化工工艺设计(计算)的主要内容有：(1)原料路线和技术路线的选择；(2)工艺流程设计；(3)物料计算；(4)能量计算；(5)工艺设备的设计和选型；(6)车间布置设计；(7)化工管道设计；(8)非工艺设计工程.；3、编制设计文件.设计文件包括：设计说明书,图纸,附表.(1)设计说明书要包括以下内容：1)设计依据2)设计指导思想和原那么；3)产品方案;4

4、)生产方法和工艺流程；5)全部工艺计算内容；6)主要原料和动力消耗定额及消耗量；7)生产限制分析；8)仪表和自动限制；9)车间布置；10)存在的问题及建议.(2)图纸包括以下内容：河南城建学院毕业设计1根据物料衡算作出物料衡算图；2作出带限制点的工艺流程图；3主设备图.3附表包括：1根据物料衡算作出原料用量、消耗定额；2工艺设备一览表3自动仪表一览表.二根本要求1、工艺设计要做到：充分运用国家资源,产出高纯度有价值 产品的原那么,力求符合国家的经济政策和技术政策,到达工艺上可 靠,经济上合理；要尽可能吸收最新科技成果,力求技术先进,经 济效益更大,不造成环境污染；符合国家工业平安与卫生要求.2

5、、既要考虑到技术可靠,经济合理,又要最大限度地保护环 境不受污染,且利于国民经济的全面开展.到达国家生产技术标准 并到达环保要求.河南城建学院毕业设计三、方案进度：1 .第5周：接受设计论文任务,根据任务书的要求,调查 和收集有关数据与资料,初步形成设计方案,2 .第6周：写出开题报告,由指导教师审核同意后开题.3 .第712周：进行工艺设计、工艺计算.4 .第13周：处理有关数据,书写设计说明书形成初稿,绘制 图纸.5 .第14周：设计初稿及图纸提交指导老师审阅,修改后形成 定稿并打印一式二份本人、存档各一份.6 .第15周：参加毕业辩论.四、主要参考文献：1、匡国柱,史启才主编 ?化工单元

6、过程及设备课程教材?,化学工业出版社,2005.12、天津大学化工学院柴诚敬主编?化工原理?上、下册,高等教育出版社,2006.13、谭天恩,李伟等编著?过程工程原理?,化学工业出版社,2004.84、汤金石等著?化工原理课程设计?,化学工业出版社,1990.65、?化学工业物性数据手册?,有机卷.6、国家医药治理局上海医药设计院编?化工工艺设计手册?第二版上、下河南城建学院毕业设计7、刁玉玮 等编 ?化工设备机械根底?大连理工大学出版社,19928、天津大学等合编?根本有机化工别离工程?化学工业出版社,19959、汤善哺,盛谷等编 ?化工制图? 高等教育出版社,196510、化工设备设计全书

7、编辑委员会?塔设备设计? 上海科学技术出版社,198811、上海化学工业设计院石油化工设备设计建设组?化工设备图集?IV,塔类,上海科技出版社,1974指导教师签名：年 月 日教研室审核意见：建议就任务书的标准性；任务书的主要内容和根本要求的明确具体性；任务书方案进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审核.河南城建学院毕业设计教研室主任签名:注：任务书必须由指导教师和学生互相交流后,由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生,最后同学生毕业论文等其它材料一起存档.成绩评定成绩评定说明一、辩论前每个学生都要将自己的毕业设计论文在指定的时间内交给指导,教师,由指导教师审阅,

8、写出评语并预评分.二、辩论工作结束后,辩论小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办法,在参考指导教师预评结果的根底上,评定每个学生的成绩.系对专业答辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计论文,要组织系级辩论,最终确定成绩,并向学生公布.三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律.四、具体评分标准和方法见 ?平顶山工学院毕业设计 论文工作条例?中附录2.毕业设计论文成绩评定班级 姓名 学号综合成绩： 分折合等级河南城建学院毕业设计辩论小组评定意见一、评语根据学生辩论情况及其论文质量综合评定、评分按下表要求评定评分项1辩论小组评分评阅教师评分合计卜0分FI完成任乡情况5分F毕业设计论文质量6分表

9、达情36分匕答复问是情况6分质量正确性、条理 创造性、实用恺 1阴成果的技: 伙平科. 性、系统,110分辩论小组成员签字10河南城建学院毕业设计毕业辩论说明论文,为辩论做好准备,1、辩论前,辩论小组成员应详细审阅每个辩论学生的毕业设计 并根据毕业设计论文质量标准给出实际得分.2、严肃认真组织辩论,公平、公正地给出辩论成绩.3、指导教师应参加所指导学生的辩论,但在评定其成绩时宜回避.4、辩论中要有专人作好辩论记录.指导教师评定意见一、对毕业设计论文的学术评语应具体、准确、实事求是：二、对毕业设计论文评分按下表要求综合评定1理工科评分表评分工程分值工作态度 与纪律 10 分毕业设计论文完 成任务

10、情况与水平 工作量与质量 20 分独 立工作水平10 分根底理论和 根本技能 10 分创新 水平 10 分合计60 分11河南城建学院毕业设计得分(2)文科评分表评分工程(分值)文献阅读与 文献综述(10 分)外文译(10 分),文撰写质量(10 分)学习态度(10 分)学术 水平 (20)论证水平 与创新 (40 分)合计(100 分)得分指导教师签字：年 月 日毕业论文(设计)正文及装祯根本要求：1、论文装祯顺序及要求(1)封面(2)封二(3)封三(封面、封二、封三利用前面已设计版面)(4)目录(5)内容摘要(其中英语摘要单词数量不少于 500个)(6)正文(7)参考文献(8)封底(9)全

11、部内容采取软包装形式进行装祯2、论文打印要求(1)统一 A4纸打印12河南城建学院毕业设计(2)论文主标题3#字黑体,居中(3)副标题4#字黑体,居中(4)论文内各标题4#黑体(5)正文宋体小4#字(6)参考文献楷体4#字(7)注释一律采用脚注,宋体5#13河南城建学院毕业设计目 录1410万吨/年粗苯加氢精制工艺设计 16、总论1.81.1、 设计指导思想和原那么 .181.2、 设计的意义 1.81.2.1、 纯苯1.91.2.2、 甲苯1.9.1.2.3、 二甲苯1.91.3、 国内外开展状况 1.91.4、 设计依据21、生产方法和工艺流程确实定 222.1、 工艺技术的比拟与选择 2

12、22.1.1、 主要生产工艺技术简介 22 .2.1.2、 工艺技术的比拟 242.1.3、 本设计采用的方法 2.5.2.2、 工艺加氢催化剂及萃取剂的选择 25.三、生产流程表达 27.3.1、 技术路线273.2、 流程表达27四、工艺计算与设备选型 294.1、 系统物料衡算294.1.1、 操作条件294.1.2、 原料粗苯处理量 294.1.3、 两苯塔进出料304.1.4、 预精储塔进出料 304.2、 纯苯塔的设计计算 304.2.1、 纯苯塔的作用 304.2.2、 操作条件314.2.3、 物料衡算314.2.4、 塔径354.2.5、 理论塔板数计算 384.2.6、 塔

13、内件设计 394.2.7、 塔板流体力学验算 .434.2.8、 塔板负荷性能图 464.2.9、 纯苯塔热量衡算 514.2.10、 常压塔主要尺寸确定 52.4.3、 辅助设备设计和选型 554.3.1、 再沸器55564.3.3、 储罐的选择 55五、设备一览表及公用工程14河南城建学院毕业设计5.1、 设备一览表附图 565.2、 公用工程规格 56六、原料及动力消耗量 586.1、设计原料消耗量 58七、存在 的 问题及建议 587.1、 萃取溶剂的选择 587.2、 三废治理和综合利用 597.2.1、 废气的处理技术 597.2.2、 废水597.2.3、 固体废弃物607.3、

14、 粗苯中的氯含量 .6.17.4、 总结.61八、设计的体会和收获 628.1、 结论.628.2、 谢辞.63.九、附图及附表649.1、 工艺图2氏649.2、 附表.64参考资料.6515河南城建学院毕业设计10万吨/年粗苯加氢精制工艺设计 (河南城建学院化学化工系河南平顶山 李燕飞)指导老师：李翔【摘要】粗苯为中间体产品,本身用途极为有限,仅作为溶剂使用,但是精 制后的焦化苯、焦化甲苯、焦化二甲苯等产品,是有机化工、医药和农药等的重 要原料,在国内、国际上都有很好的市场,目前精苯产品价格持续上涨,市场潜 力巨大.业内专家认为,粗苯加氢精制技术代表了粗苯加工精制的开展方向, 这 一技术在

15、我国的推广使用,不仅可使珍贵的苯资源得到充分利用, 还可有效改善 粗苯精制的面貌,提升清洁生产的水平.在本设计加氢工艺中,低温加氢工艺的 加氢温度、压力较低,产品质量好,低温加氢工艺包括萃取蒸储低温加氢工艺和 溶剂萃取低温加氢工艺,这两种工艺在国内外是比拟成熟的工艺, 已被广泛用于 石油重整油、高温裂解汽油、焦化粗苯为原料的加氢生产中,因此本粗苯精制采 用低温加氢精制工艺.纯苯精度可达 99.9蛆上,甲苯也在99蛆上,产品纯度 均优于其他方法.本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、非芳姓、重苯,其中最主要的产品是 纯苯、甲苯和二甲苯.【关键词】粗苯 加氢 苯 甲苯The Techenology D

16、esign for annual yield of 100 thousands ton crude benzene(Henan Institute of Urban Construction Department of Chemistry and Chemical Engineering, Henan Pingdingshan Li Yanfei)16河南城建学院毕业设计Teacher: Li XiangAbstract Crude Benzol for intermediate products, their uses are extremely limited, only use as a

17、 solvent, but after refining coking benzene, coke toluene, xylene and other coking products, organic chemicals, pharmaceuticals and pesticides, such as the important raw materials, in the domestic and international markets have a very good, the current prices of refined benzene product continued to

18、rise, the market has great potential. Industry experts believe that crude benzene hydrogenation technology for refining crude benzene represents the direction of development of this technology in China to promote the use of benzene is not only valuable resources can be fully utilized, can effectivel

19、y improve the appearance of refined crude benzene, improve hygieneThe middle level. During the design process of hydrogenation, the hydrogenation of low-temperature hydrogenation process temperature, low pressure, product quality, low-temperature hydrogenation process, including low-temperature hydr

20、ogenation of extractive distillation and solvent extraction process low-temperature hydrogenation process, these two processes in the domestic outside is a relatively mature technology, has been widely used in the oil re-oil, high temperature pyrolysis gasoline, coking17河南城建学院毕业设计crude benzene hydro

21、genation for the production of raw materials, so the use of low-temperature crude benzene hydrogenation refining process. Accuracy of 99.9% pure benzene than toluene are more than 99% purity of product are better than other methods.The design of the products are pure benzene, toluene, xylene, non-ar

22、omatics, heavy benzene, the most important products are pure benzene, toluene and xylene.【Key words Crude Benzene hydrogenation benzene Toluene一总论1.1、 设计指导思想和原那么本设计本着充分运用国家资源,产出高纯度有价值产品的原那么,力求符合国 家的经济政策和技术政策,到达工艺上可靠,经济上合理；要尽可能吸收最新科 技成果,力求技术先进,经济效益更大,不造成环境污染；符合国家工业平安与 卫生要求,到达国家生产技术标准并到达环保要求.既要考虑到技术可靠

23、,经济合理,又要最大限度地保护环境不受污染, 且利 于国民经济的全面开展.1.2、 设计的意义本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、非芳姓、重苯,其中最主要的产品是18河南城建学院毕业设计纯苯、甲苯和二甲苯.现将各种主要产品的重要作用介绍如下：1.2.1、 纯苯纯苯是重要的化工原料,广泛用作合成树脂、合成纤维、合成橡胶、染料、 医药、农药的原料,也是重要的有机溶剂.我国纯苯的消费领域主要在化学工业, 以苯为原料的化工产品主要有苯乙烯、苯酚、己内酰胺、尼龙 66盐、氯化苯、 硝基苯、烷基苯和顺酊等.在炼油行业中用作提升汽油辛烷值的掺和剂.1.2.2、 甲苯甲苯是一种无色有芳香味的液体,广泛应用于农药

24、、树脂等与群众息息相关 的行业中,国际上其主要用途是提升汽油辛烷值或用于生产苯以及二甲苯,而在我国其主要用途是化工合成和溶剂, 具下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化 苇、问甲酚、甲苯二异氟酸酯等,还可生产很多农药和医药中间体.另外,甲苯 具有优异的有机物溶解性能,是一种有广泛用途的有机溶剂.1.2.3、 二甲苯二甲苯的主要衍生物为对二甲苯,邻二甲苯等.混合二甲苯主要用作油漆涂 料的溶剂和航空汽油添加剂,此外还用于燃料、农药等生产.对二甲苯主要生产 PTA以及聚酯等.邻二甲苯主要用于生产苯酊等.1.3、 国内外开展状况生产芳香姓-苯、甲苯、二甲苯的主要原料是石油催化重整的重整油、石油 裂化的高

25、温裂解汽油和焦化粗苯.这 3种原料占总原料量的比例依次为：70%19河南城建学院毕业设计27% 3%以石油为原料生产芳香烂的工艺都采用加氢工艺,以焦化粗苯为原料 生产芳香烧的工艺有酸洗精制法和加氢精制法.酸洗法仍在开展中国家被大量采用, 具工艺落后、产品质量低、无法与石油 苯竞争,而且收率低、污染严重,产生的废液很难处理.早在上世纪 60年代发 达国家已经淘汰了酸洗精制法,用加氢精制取代,产品可到达石油苯的质量标准.国内有很多企业已建成投产或正在建设粗苯加氢装置.20世纪80年代上海宝钢从国外引进了第一套Litol法高温加氢工艺,90年代石家庄焦化厂从德国引 进了第一套K.K法低温加氢工艺,1

26、998年宝钢引进了第二套K.K法加氢工艺,还 有很多企业正在筹建加氢装置.随着对产品质量和环保的要求越来越高,粗苯加 氢工艺的应用是大势所趋.目前我国宝钢、石家庄焦化厂共有4套粗苯加氢装置, 产能约21万吨/年.目前有实力的焦化企业或化工企业都在争取建设大型精苯装置.?石家庄循环经济化工示范基地建设实施方案? 中规划的石家庄焦化集团粗苯精制工程将采 用具有国际先进水平的以N-甲酰吗咻为溶剂的粗苯加氢工艺技术,总投资 1.7 亿元,年生产粗苯精制10万吨.山西省“十一五期间,粗苯加工利用工程计 划投资就达78亿元,并且禁止新建并逐步淘汰现有酸洗法苯精制装置和工艺, 鼓励开展先进的粗苯加氢精制工艺

27、.日前,山西太化股份公司与上海宝钢化工有 限公司、山西太兴煤焦集团合资建设的全国最大的30万吨/年焦化粗苯加氢精制工程一期工程8万吨/年焦化粗苯加氢精制工程已成功试车.太化采用 的低温法反响温度在320 c以下,温度压力低,与酸洗法相比三苯收率增加20河南城建学院毕业设计8%-10%,产品硫含量小于1X10-6,资源利用率高,产品质量好,到达石油级纯苯产品标准.业内专家认为,粗苯加氢精制技术代表了粗苯加工精制的开展方向,这一技 术在我国的推广使用,不仅可使珍贵的苯资源得到充分利用, 还可有效改善粗苯 精制的面貌,提升清洁生产的水平.1.4、 设计依据焦化粗苯精制是煤化工的根底技术之一,粗苯通过

28、进一步加工精制后,可以 获得如纯苯、甲苯、二甲苯和重苯等多种产品.由于近年来油价大幅上涨,与以 石油为原料生产的石油苯相比,焦化苯有着很大的利润空间,因此粗苯精制产业 引起了业界的广泛关注.根据设计任务,粗苯的年生产水平为 100,000吨/年折算为100%Q.全年 生产时间为8000小时,剩余时间为大修、中修时间,那么每小时的生产水平为： 100000 B000=12,500kg/h工艺设计原料粗苯要求：甲苯含量：小于14.2%苯含量：大于70%二甲苯：小于4.0%三苯含量：大于88%蔡：小于3.0%密度：小于0.88521河南城建学院毕业设计纯苯塔塔顶温度80 C塔釜温度120 c二、生产

29、方法和工艺流程确实定2.1、 工艺技术的比拟与选择2.1.1、 主要生产工艺技术简介目前已工业化的粗苯加氢工艺有莱托Utol法、萃取蒸储低温加氢K.K法和 溶剂萃取低温加氢法,第一种为高温加氢,后两种为低温加氢.1、Litol法粗苯加氢高温催化加氢的典型工艺是 Litol工艺,在温度为600-650 C,压力6.0MPa 条件下进行催化加氢反响.主要进行加氢脱除不饱和烧,加氢裂解把高分子烷烧 和环烷姓转化为低分子烷烧,以气态别离出去；加氢脱烷基,把苯的同系物最终 转化为苯和低分子烷烧.故高温加氢的产品只有苯,没有甲苯和二甲苯,另外还 要进行脱硫、脱氮、脱氧的反响,脱除原料有机物中的S、N、O,

30、转化成H2S、NH3、H2O的形式除去,对加氢油的处理可采用一般精微方法,最终得到苯产 品.Litol法发生的主要反响脱硫反响 +4H2-C4H10+H2s可使嚷吩脱到0.3i0.2ppm脱烷基反响C6H5R+ H2 - C6H6 + RH饱和烧加氢裂解烷姓与环烷姓几乎全部裂解成低分子烷姓22河南城建学院毕业设计C6H12+3H2-3C2H6C7H16+2H2-2C2H6 + C3H8环烷始脱氢一 +3H2不饱和烧加氢 +H2 一 +H2 +C2H6脱氧和脱氮 C5H5N+5H2 - C5H12+NH3该法的工艺过程大致为：粗苯一预蒸储、获得轻苯一预加氢一主加氢一稳定 塔一白土塔一精储.可见,

31、加氢用原料实质上是轻苯,这里的预蒸储相当于国内 的两苯塔.国内回收苯族姓广为采用生产两苯轻苯与重苯的工艺,因此,Utol 加氢技术应用于我国,应以轻苯直接作为加氢原料比拟合理.Litol加氢工艺的特 点是能够将苯环上的烷基脱除,故只能获得一种产品：纯苯,但产率高达114%预蒸储采用减压操作,旨在降低温度,以预防不饱和化合物在蒸储过程中发 生聚合.预加氢采用Co-Mo系催化剂,但必须先硫化,以适当降低催化剂的活 性、并提升不饱和化合物加成反响的选择性. 该工序的作用是先将易发生聚合的 物质除去,有利于后续主加氢的操作.主加氢采用C2O3 AI2O3系催化剂,反响温度为610630C、操作压力 5

32、.88MPa.能将轻苯中的不饱和化合物与含硫化合物几乎全部加氢脱除,获得的 加氢油只需要采用普通的精储方法就能别离,稳定塔实质是一个精储塔,且采用加压操作,旨在提升苯的沸点、以减少苯的损失；同时使具有不同沸点的饱和姓 与苯别离.白土塔是起吸附作用的装置,能将尚未反响的微量不饱和烧除去, 为 后续精储工序获得优质苯创造条件.为了循环利用氢气,粗苯加氢后的尾气必须经过一系列处理,包括脱硫MEA 法、甲苯洗净、改质变换与变压吸附等工序,最终获得99.9%勺氢气返回系统供加氢之用.2、萃取蒸储低温加氢K.K法和溶剂萃取低温加氢法低温催化加氢的典型工艺是萃取蒸储加氢K.K法和溶剂萃取加氢.在温度为 30

33、0-370 C ,压力2.5-3.0MPa条件下进行催化加氢反响.主要进行加氢脱除不 饱和烧,使之转化为饱和姓；另外还要进行脱硫、脱氮、脱氧反响,与高温加氢23河南城建学院毕业设计类似,转化成H2S、NH3、H2O的形式.但由于加氢温度低,故一般不发生加 氢裂解和脱烷基的深度加氢反响.因此低温加氢的产品有苯、甲苯、二甲苯.对于加氢油的处理,萃取蒸储低温加氢工艺采用萃取精储方法, 把非芳姓与 芳姓别离开.而溶剂萃取低温加氢工艺是采用溶剂液液萃取方法,把非芳姓与芳 姓别离开,芳姓之间的别离可用一般精微方法实现, 最终得到苯、甲苯、二甲苯.萃取蒸储低温加氢法是石家庄焦化厂于 20世纪90年代由国外引

34、进的第一套粗苯低温加氢工艺,并在国内得到推广应用.萃取蒸储低温加氢法可生产苯、甲苯、二甲苯,3种苯对原料中纯组分的收率及总精制率设计值见下表：萃取蒸储低温加氢苯、甲苯、二甲苯收率及总精制率苯/%甲苯/%二甲苯/%总粗制率/%98.598.011799.8二甲苯收率超过100吠由于在预反响器中,苯乙烯被加氢转化成乙苯,而二甲苯中含有乙苯,总精制率达 99.8%比莱托法的要高.2.1.2、 工艺技术的比拟Utol法粗苯加氢工艺的加氢反响温度、 压力较高,又存在氢腐蚀,对设备 的制造材质、工艺、结构要求较高,设备制造难度较大,只能生产 1种苯,制氢 工艺较复杂,采用转化法,以循环气为原料制氢,总精制

35、率较低.与Litol法相比,萃取蒸储低温加氢方法和溶剂萃取低温加氢方法的优点是 以粗苯或焦油蒸储的脱酚轻油为原料,氢耗较低,加氢反响温度、压力较低,设24河南城建学院毕业设计备制造难度小,很多设备可国内制造,能耗也较少,能够生产 3种苯一纯苯、甲 苯、二甲苯,生产操作容易.制氢工艺采用变压吸附法,以甲醇为原料制氢,制 氢工艺简单,产品质量好.2.1.3、 本设计采用的方法在本设计加氢工艺中,低温加氢工艺的加氢温度、压力较低,产品质量好,低温加氢工艺包括萃取蒸储低温加氢工艺和溶剂萃取低温加氢工艺, 这两种工艺 在国内外是比拟成熟的工艺,已被广泛用于石油重整油、高温裂解汽油、焦化粗 苯为原料的加氢

36、生产中,因此本粗苯精制采用低温加氢精制工艺.纯苯精度可达 99.9犯上,甲苯也在99蛆上,产品纯度均优于其他方法.K-K法粗苯加氢属于中温、中压、不脱烷基的加氢技术,其操作温度为340 370C、压力为2.83.0MPa.显然,该技术对加氢设备的材质要求相应较低.萃取蒸储低温加氢方法和溶剂萃取低温加氢方法两种低温加氢方法相比拟,前者工艺简单,可对粗苯直接加氢,不需先精微别离成轻苯和重苯,但粗苯在预 蒸发器和多级蒸发器中容易结焦堵塞； 后者工艺较复杂,粗苯先精微分成轻苯和 重苯,然后对轻苯加氢,但产品质量较高.经过综合比拟考虑,本设计采用溶剂萃取低温加氢工艺2.2、 工艺加氢催化剂及萃取剂的选择

37、：1、加氢催化剂的选择加氢系统的核心为选择反响器中的催化剂, 无论采取何种低温加氢技术,催25河南城建学院毕业设计化剂一般都采用以A12O3为载体的Ni-Mo、Co-Mo系列金属催化剂.装填量主 要和原料粗苯的全硫含量有关,由工艺计算核定.2、萃取溶剂的选择目前,国外常用催化加氢法转化苯中微量硫化物和烯姓,再用萃取精微法除去微量烷烧.在工业上有使用价值的萃取精储溶剂应该具有以下特性：(1)选择性好.参加溶剂后,必须使待别离组分的相对挥发度提升,且用量 少.(2)溶解性好.萃取溶剂应是别离组分的良好溶剂,在精储时不会产生相分 裂,也不与其形成共沸物.(3)沸点高.以便于用精储法回收溶剂,循环使用

38、.(4)热稳定性好,无腐蚀性和毒性,不会与别离组分反响.(5)价廉易得.目前在萃取工艺中应用最广的溶剂有环丁碉和 N-甲酰吗咻,二者都具有相 同的优点,都可以很好地改变非芳姓和芳姓之间的相对挥发度,使芳姓的别离更容易,苯纯度可以到达99.9%以上,无毒、无腐蚀和化学稳定性好,对设备和环 境影响较小.采用环丁碉气液相萃取蒸储工艺时, 参加少量水作为助溶剂,以提 高萃取的选择性,参加单乙醇胺调节循环溶剂的 pH值.相对而言,工艺流程较 为烦琐,对自动化限制、操作维护的要求较高.综合评价,本设计选用N-甲酰吗咻26河南城建学院毕业设计三、生产流程表达3.1、 技术路线：本设计通过低温加氢工艺把粗苯中

39、以曝吩为主的各种杂质除去,其中硫化物转换成硫化氢,氮化物转变成氨气,氧化物转化成水,不饱和烂加氢饱和,从而 得到较纯洁的苯 甲苯和二甲苯.其中：原料粗苯经过两苯塔实现轻重组分别离, 其中塔釜重质苯做为产品回 收,塔顶轻苯在加氢反响器中进行加氢反响后进入脱轻塔脱除硫化氢,氨气等低沸物,然后依次进入预精储塔 萃取精储塔 纯苯塔和二甲苯塔,最终得到纯洁合 格的产品.3.2、 流程表达粗苯首先经原料输送泵进入两苯塔, 在其中实现轻重苯别离,重质苯作为产 品输送至罐区,塔顶轻苯被送至加氢工序,在加氢工序中,轻苯与高纯氢气混合 后进入预反响器,预反响器的作用主要是除去二烯姓和苯乙烯, 催化剂为Ni-Mo

40、, 预反响器产物经管式炉加热后,进入主反响器,在此发生脱硫、脱氮、脱氧、烯 姓饱和等反响,催化剂为Co-Mo ,预反响器和主反响器内物料状态均为气相. 从主反响器出来的产物经一系列换热器、 冷却器被冷却,在进入别离器之前,被 注入软水,软水的作用是溶解产物中沉积的盐类. 别离器把主反响器产物最终分 离成循环氢气、液态的加氢油和水,循环氢气经预热器,补充局部氢气后,由压 缩机送到预蒸发器前与原料粗苯混合.加氢油经预热器预热后进入脱轻塔,脱轻塔由中压蒸汽进行加热,脱轻塔实27河南城建学院毕业设计质就是精微塔,把溶解于加氢油中的氨、硫化氢以尾气形式除去,含H2s的尾气可送入焦炉煤气脱硫脱氟系统, 脱

41、轻塔出来的苯、甲苯、二甲苯混合储分进入 预蒸储塔,在此别离成苯、甲苯储分BT微分和二甲苯储分XS储分,二甲苯储 分进入二甲苯塔,塔顶采出少量 C8非芳姓和乙苯,侧线采出二甲苯,塔底采出 二甲残油即C9微分,由于塔顶采出量很小,所以通常塔顶产品与塔底产品混合 后作为二甲残油产品外卖.苯、甲苯储分与局部补充的甲酰吗咻溶剂混合后进入萃取蒸储塔,萃取蒸储塔的作用是利用萃取蒸储方式,除去烷烧、环烷姓等非芳姓,塔顶采出非芳姓作 为产品外卖,塔底采出苯、甲苯、N-甲酰吗咻的混合储分,此混合储分进入溶 剂再生塔.溶剂再生塔在真空下操作,把苯、甲苯储分与溶剂N-甲酰吗咻别离开,溶剂再生塔顶部采出苯、甲苯储分,苯

42、、甲苯储分进入纯苯塔精储别离成苯、 甲苯产品.溶剂再生塔底采出的贫 N-甲酰吗咻溶剂经冷却后循环回到萃取精储 塔上部,一局部贫溶剂被间歇送到溶剂再生器, 在真空状态下排出高沸点的聚合 产物,再生后的溶剂又回到萃取蒸储塔.工艺流程图见CAD附图28河南城建学院毕业设计四、工艺计算与设备选型4.1、 系统物料衡算 u kLT4.1.1、 操作条件生产水平：10万吨/年料液年工作日：8000小时计原料中含有：苯70.8%,甲苯14.2% ,二甲苯 3.5 %苯乙烯1.5% 重质苯10% 质量分率,下同4.1.2、 原料粗苯处理量根据工艺的操作条件可知：根据设计任务,料液的年生产水平为100,000吨

43、/年折算为100%Q.全年生产时间为8000小时,剩余时间为大修、中修时间,那么每小时的生产水平 为：100000/8000=12,500kg/h29河南城建学院毕业设计4.1.3、 两苯塔进出料由图可知,进入两苯塔的料液量即为 12,500kg/h两苯塔塔顶出料为轻苯(BTXS),其流量为：W1=W*(70.8%+14.2%+3.5%+1.5%)=12500*90%=11250 kg/h两苯塔塔底出料为重苯,其流量为：W1' =W*10 %=1250 kg/h4.1.4、 预精储塔进出料从两苯塔出来的BTXS经过加氢脱轻后直接进入预精储塔,所以进入预精储塔的流量就是 W1=11250

44、kg/h预精储塔顶出料为BT,其流量为：W2=W*(70.8 %+14.2 %)=12500*85 %=10625 kg/h预精储塔塔底出料为XS,其流量为：W2' =W*(3.5%+1.5%)=12500*5%=625kg/h4.2、 纯苯塔的设计计算精储工段主要有四个塔,即预精储塔,萃取精储塔,纯苯塔,二甲苯塔.这 里只对纯苯塔进行计算.4.2.1、 纯苯塔的作用：别离产品苯甲苯使产品纯度到达99.9wt%,同时,产 品回收率到达99.0%.在此目标下对该塔进行计算,寻找到达该别离要求的最正确 操作条件.30河南城建学院毕业设计4.2.2、 操作条件具体工艺参数如下：料液组成：70

45、.8%苯,14.2%ff苯质量分率,下同产品组成纯苯塔：储出液99.9%f,釜液1%ff苯操作压力：常压塔顶：100.5 kPa 进料：101.3 kPa 塔底：133 kPa 进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式：间接蒸汽加热回流比：R= 1.22 Rmin4.2.3、 物料衡算:1、全塔物料衡算苯的摩尔质量：MA=78kg/kmol甲苯的摩尔质量：M B=92kg/kmol纯苯塔的原料处理量 F=12,500*(70.8%+14.2%)=10625 kg/h原料中苯的质量分数：xf =70.8/70.8+14.2=0.830.852那么其摩尔分数为Xf=0.8竺8nA nB 0.83/ 7

46、8 1 0.83 / 92塔顶产品苯的质量分数:Xd =0.999那么其摩尔分数为xD =0.999塔底产品甲苯白质量分数：Xw=0.01那么其摩尔分数为Xw =0.012总物料衡算：F=D+W苯的物料衡算：F*Xf =D* Xd +W* Xw联立式得：D=8809.40kg/hW=1815.60kg/h31河南城建学院毕业设计原料液的平均摩尔质量Mf0.8527810.85292 =66.456+13.616=80.072kg/kmol塔顶产品的平均摩尔质量Md0.9997810.99992=78.014kg/kmol塔液产品的平均摩尔质量Mw 0.012 78 1 0.012 92=91.

47、832 kg/kmol2、温度确实定Antoine 方程：lg Pa =6.02232-1206.350/(t+220.237)lg PB =6.07826-1343.943/(t+219.377)泡点方程：XaPPbPaPb根据以上三个方程,运用试差法可求出 PA ,PB当 xa=0.83 时,假设 t=84 C , Pa =114.066kPa, PB =44.496 kPa当 xa=0.999 时,假设 t=80 C , PA =100.524 kPa, PB =38.826 kPa当 xa=0.01 时,假设 t=120 C, PA =298.735 kPa, PB =131.29 k

48、Pa, t=84C,既是进料口的温度, t=80 C是塔顶蒸汽需被冷凝到的温度, t=120 C是釜液需被加热的温度.3、平均相对挥发度：80c时,苯的饱和蒸汽压 PA =100.524 kPa32河南城建学院毕业设计甲苯的饱和蒸汽压Pb =38.826 kPa120c时,苯的饱和蒸汽压 Pa =298.735 kPa甲苯的饱和蒸汽压Pb =131.29 kPa,Pa衿.东于：Pb80c 时,100.524 八八80 c =2.5938.826120c 时,298.735 ,120 c=2.28131.29所以平均相对挥发度:80 120 = 2.59 2.28 =2.434、最小回流比Rmi

49、n由于泡点进料,那么Xq= XfRmin='应1 XF1 XF10.999 2.43 1 0.9992.43 1 0.8521 0.852=0.81回流比 R=1.5Rmin=1.25、根底数据整理=2.43.所以平衡方程为y=L1x = 12.43X2.43 1xYi=xd=0.999带入平衡方程可得xi=y1 =0.998 y11 y1<1>.精储段1放相平均温度：(80+84)=82233河南城建学院毕业设计在平均温度下查得A =814.8 kg/m 3 B =802.9 kg/m 3液相平均密度为:1xln1 xlnln A其中,平均质量分数Xm0.83 0.998

50、 0.91423所以,in =813.8kg/m精储段的液相质量流量 L=RD=1.2*8809.4=10571.28 kg/h精储段的液相体积流量Ln 10571.28 12.99m3/h 0.0036m3 / sin 813.8精微段气相质量流量 V= (R+1)D= 2.2*8809.4=19380.68 Kg/h ,1平均压力：-(101.3+100.5)=100,9 kPa,标准状况下的体积:1938Q683V0=-22.4 5565.73m3/h78操作状况下的体积:273 82V1=5565.73 273101.3100.9 101.3=3625.90m 3/h一23625,90

51、3气体负何：Vn=1.007m /s气体密度:360019380.683vn=cc =5.345 kg/m3625.90<2>.提储段平均温度:1-(84+120)=102 C在平均温度下查得a =812.5 kg/m 33B =802.6kg/m液相平均密度为:xlm1xlmlm其中,0.42 力壬目八物 0.83 0.01 平均质重分数Xim 2所以,m =806.73kg/m34河南城建学院毕业设计由于泡点进料,所以进料热状态 q=1所以,提储段液相质量流量L'= L+qF=10571.28+110625=21169.28kg/h L 211962833提情段'

52、;侬相体积流量J二黄溶22-67m /h 0-0073m /S提储段气相质量流量 V' = V-(1-q)F =V=19380.68 kg/h1平均压力：-(101.3+133)=117.15kPa1938068,标准状况下的体积：为=22.4 5565.73m3/h78 273102操作状况下的体积：V1=5565.73 273117.101；01.3=3545.26m加一23545.263气体负何：Vm =0.985m /s气体密度:360019380.68vm =5.47 kg/m3545.266、操作线方程精微段操作线方程Vn 1R xD 1.2 XnXnR 1 R 11.2

53、10.9991.2 10.545xn0.454提储段操作线方程ym 1L W7Xm VXw21196.28Xm19380.681815.60-0.01 1.094xm 0.0009419380.684.2.4、 塔径本设计采用F1重阀浮阀塔,设全塔选用标准结构,板间距Ht=0.45 m,溢流堰高hc=0.05 m o<1>.精储段.求操作负荷系数C35河南城建学院毕业设计精储段功能参数：Ln()12="" (巴竺)1 2 =0.044Vn v 1.0075.345塔板间有效高度 Ho=H t-H c=0.45-0.05=0.40m查斯密斯图得负荷系数：C20=0.067.又查得82c时,苯的外表张力为：22.08mN/m甲苯的外表张力为：22.19 mN/m精微段苯甲苯溶液的平均组成为： ,1苯：1 (0.999+0.83)=0.9145wt那么含甲苯为：1-0.9145=0.0885 wt所以外表张力：(t=0.9145 22.08+0.0885 22.19=22