化工毕业设计4.7×10 Nmd 粗苯焦化厂回收 车间工艺设计.doc
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1、本科生毕业设计说明书题 目:4.7105 Nm3/d粗苯焦化厂回收车间工艺设计学生姓名:学 号:专 业:化学工程与工艺班 级:指导教师:摘 要本设计主要是对粗苯回收工段的各项参数进行设计及计算。从终冷工段来的的粗煤气经过洗苯塔,管式炉,再生器,脱苯塔等一系列设备后,得到净化后的煤气和循环所用的贫油。净化后的煤气主要是进入下一工段,还有部分供给管式炉,用于对于富油的加热;而再生后的贫油则用于整个系统的循环使用。粗苯回收工艺中最常用的方法是洗油吸收法,因为其工艺简单,经济可靠。同时,随着科学技术的发展和进步,粗苯工艺已得到很好的完善,洗油吸收法发展到现在,已经可以在常压下操作,而且其吸收率也非常高
2、,一般在9395之间。本设计的粗煤气经终冷后进入洗苯塔,经过洗苯塔后,煤气得到净化,而贫油经过洗苯塔后变成富油,富油经管式炉加热,再生器再生,脱苯塔脱苯,后又可以在系统中进行循环。设计中主要是围绕物质的物料衡算,热量衡算等进行的,而设备的选型及工艺条件则可参照经验值。关键词:粗煤气;粗苯回收;富油;物料衡算;热量衡算AbstractThis design mainly for benzene recovery section of the design parameters and calculation.From the final cooling section to the gas th
3、rough the washing of crude benzol,tube furnace,regenerator,benzene tower off after a series of major equipment,get purified gas and recycling used oil-poor .After purification the gas is mainly into the next steps,and some supply tube furnace for heating oil-rich This design mainly for benzene recov
4、ery section of the design parameters and calculation, through regenerated lean oil is recycled for the entire system.Crude Benzol recovery process most commonly used method is washing the oil absorption method,because process is simple,economical and reliable.Meanwhile,with the development and progr
5、ess of science and technology,benzene process has been very good sound,wash oil absorption of progress,already operating at atmospheric pressure,and its absorption rate is very high, generally 93%95%.The design of the crude gas by the end of the cold into the wash after benzol, benzol after washing,
6、the gas to purify the benzene tower lean after washing through into the oil-rich,oil-rich administered by the furnace heating the regenerator,off benzene tower removal of benzene,then it can loop in the system.Design is mainly around the material mass balance,heat balance,etc,while the equipment sel
7、ection and process conditions may be the value of the light of experience. This design mainly for benzene recovery section of the design parameters and calculation.From the final cooling section to the gas through the washing of crude benzol,tube furnace,regenerator,benzene tower off after a series
8、of major equipment,get purified gas and recycling used oil-poor .Key words: Crude gas; benzene recovery; oil-rich; material balance; heat balance前 言毕业设计的目的,是对四年学习成果的综合性总结和检阅。通过毕业设计可以将我们所学到的理论知识与工程实际过程紧密的结合起来。在指导教师的精心指导下将我们的四年所学运用于设计,通过这一过程检验我们掌握专业知识的程度以及分析问题和解决问题的综合能力。本设计的中心内容是焦炉煤气的粗苯回收,煤气来自终冷工段,在脱苯
9、之前煤气经历了脱萘、脱硫、脱氨等工艺过程。本设计只对粗苯回收工段做详细介绍,对其他工序就做不一一介绍了。粗苯回收具有极其重要的意义,除了达到净化煤气的目的以外,更重要的是,它可以回收有很高应用价值的苯族烃。本设计说明书共有六章。第一章是绪论,概括的介绍了粗苯回收的原因、目的和工艺的发展历程;介绍了粗苯回收的原理和工艺流程。第二章是操作和设计参数,罗列了本次设计任务书中用到的所有参数。第三章是主要设备的计算与选型。第四章是车间设备布置,主要叙述了布置原则并绘制了平面布置图。第五章是附属设备的选型,主要是泵、槽等设备的选型。第六章是粗苯回收工段对其它专业设计的一般要求。最后本设计还附有物料流程图、
10、工艺管道及仪表流程图、设备布置图、洗苯塔装配图和设备一览表,总共五张图纸。在本设计的设计过程中得到了赫文秀老师的精心指导,另外还有学校学院的大力支持,以及首钢焦化厂的鼎力相助。在此对他们表示衷心的感谢!编者2010年6月目 录摘 要IABSTRACTII1.1 焦炉煤气粗苯回收的原因和目的11.2 粗苯回收工段物料的组成和性质11.3 粗苯回收21.3.1 从焦炉煤气中回收粗苯的方法21.3.2 吸收苯族烃的基本原理31.3.3 影响粗苯回收率的主要因素31.3.4 洗油性能要求41.3.5 富油脱苯原理61.3.6 富油脱苯的主要方法及优缺点61.4 回收工艺的发展历程71.5 粗苯回收工艺
11、的比较71.6.1 用洗油吸收煤气中的苯族烃81.6.2 富油脱苯91.7 粗苯回收的意义111.8 粗苯回收的发展121.8.1新型高效填料及分布器在洗苯塔中的应用121.8.2 CJST技术在脱苯塔中的应用13第二章 操作及设计参数142.1 设计任务142.2 设计参数及技术要求14第三章 主要设备计算及选型173.1 洗苯塔173.1.1 物料衡算173.1.2 塔径的计算243.1.3 洗苯塔设计填料高度263.1.4 洗苯塔中主要接管管径的计算263.2 管式炉273.2.1 管式炉的物料衡算273.2.2 管式炉的能量衡算313.2.3 管式炉的设备选型1353.3 再生器353
12、.3.1 再生器的物料衡算353.3.2 再生器塔径的计算及选型373.4 脱苯塔383.4.1 脱苯塔的物料衡算383.4.2 塔板数的确定413.4.3 脱苯塔塔径的计算423.4.4 脱苯塔塔高的确定443.4.5 侧线采出453.5 油气换热器453.5.1 物料衡算453.5.2 热量横算473.5.3 设备选型493.6贫富油换热器503.6.1物料衡算503.6.2热量衡算513.6.3 设备选型523.7贫油冷却器533.7.1 一段贫油冷却器533.7.2 二段贫油冷却器553.8粗苯冷凝冷却器563.8.1基本数据563.8.2热量衡算573.8.3设备选型58第四章 车间
13、布置设计604.1概述604.2工艺布置原则604.3粗苯回收工段的车间布置图61第五章 附属设备选用62第六章 粗苯回收工段对其它专业设计的一般要求636.1防火防爆等级636.2采暖通风专业636.3给排水专业636.4供汽636.5电气专业646.6土建64参考文献65致 谢66第一章 绪论炼煤焦时,约有75变成焦炭,还有25转变成多种化学产品和煤气。回收这些化学产品,既能综合利用煤炭资源,又能促进国民经济的发展。有的国家生产的焦化产品品种已达到500多种以上,中国也从焦炉煤气、粗苯和煤焦油中提炼出上百种产品。焦炉煤气的粗苯回收是指通过特定的化工工艺过程回收焦炉煤气中的苯族烃,以得到有应
14、用价值的粗苯和洁净的煤气。苯族烃是炼焦煤在焦炉干馏过程中产生的,并随荒煤气逸出,粗苯是有机化学工业的重要原料,回收粗苯具有较高的经济效益。除此之外,苯族烃有毒,民用或工业用煤气中不能含有苯族烃,故焦炉煤气的粗苯回收是煤气净化中必不可少的一步。1.1 焦炉煤气粗苯回收的原因和目的粗苯,Benzene,淡黄色透明液体,危险等级:一级毒物,极度危险。易燃、易爆易中毒,是煤热解生成的粗煤气中的产物之一,是多种有机化合物的混合物,主要由纯苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等苯族烃所组成,粗苯是有机合成工业的基础原料,也是合成橡胶、合成纤维、合成染料的原材料。粗苯是一种复杂的半成品,通过精制工艺可生产纯苯、甲苯、二
15、甲苯等。苯族烃泄漏于空气中很容易扩散,人和动物吸入或皮肤接触大量苯进入体内,会引起急性和慢性苯中毒。长期接触苯会对血液造成极大伤害,引起慢性中毒.引起神经衰弱综合症。苯可以损害骨髓,使红血球、白细胞、血小板数量减少并使染色体畸变,从而导致白血病,甚至出现再生障碍性贫血。苯可以导致大量出血,从而抑制免疫系统的功用,使疾病有机可乘。有研究报告指出,苯在体内的潜伏期可长达1215年。吸入20000ppm的苯蒸气510分钟便会有致命危险。由此可见,焦炉煤气必须要进行粗苯回收工序。经过这一工序,既可以净化煤气,又可以得到有经济效益的粗苯。对于工厂来说,这也是有利的。1.2 粗苯回收工段物料的组成和性质粗
16、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程度。 粗苯各组分的平均含量见表1.1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%。表1.1 粗苯各组分的平均含量组分分子式含量 /%苯C6H65580甲苯C6H5CH31122二甲苯C6H4(CH3)22.56三甲苯和乙基甲苯C6H3(CH3)3C2H5C6
17、H4CH312粗苯的各主要组分均在180前馏出,180后的馏出物称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算产量时,通常将180前的馏出量当作100%来计算,故以其180前的馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。粗苯在180前的馏出量取决于粗苯工段的工艺流程和操作制度。180前馏出量愈多,粗苯质量就愈好。一般要求粗苯的180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12。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。1.3 粗苯回收1.3.1 从焦炉煤
18、气中回收粗苯的方法根据粗苯的特性,从煤气中回收粗苯的方法主要有以下三种:(1) 洗油吸收法1吸收剂包括焦油洗油和石油洗油。洗油吸收又可分为煤气加压后吸收、低温吸收、常温常压吸收。低温吸收经济上最为合理,而常温常压下吸收成本最高。但其设备简单。我国目前均采用此法。(2) 深冷凝结法把煤气冷冻到4050,从而使苯族烃冷冻成固体,将其从煤气中分离出来。不过此法我国尚未采用。(3)活性炭吸附法用活性炭等吸附剂吸收煤气中的粗苯,该法在我国用于研究工作和实验室分析工作方面较多。 1.3.2 吸收苯族烃的基本原理洗油吸收煤气中粗苯蒸气的过程是物理吸收的过程,当煤气中粗苯蒸气的分压大于洗油表面上粗苯蒸气压时,
19、煤气中粗苯就进入洗油中被洗油吸收。而两者之间的差值就是吸收粗苯过程的推动力,故差值越大,则吸收过程进行的越容易,吸收的速率也越大。此外吸收过程的进行还与洗油和煤气的物理性质(黏度、密度等)及吸收过程的条件(温度、洗苯塔形式、气体流速和喷洒密度等)有关。1.3.3 影响粗苯回收率的主要因素煤气中粗苯在洗苯塔中被回收的程度称之回收率。回收率是评价洗苯操作的主要指标。影响回收率的因素有煤气和洗油中粗苯含量、煤气流速及压力、洗油的循环量及分子量、吸收操作温度、洗苯塔构造(对填料塔则为填料的表面积及特性层等)。(1) 吸收温度吸收温度是指洗苯塔中煤气与洗油接触面上的平均温度。它取决于煤气和洗油的温度,也
20、受大气温度的影响。当煤气中粗苯含量一定时,温度越低,洗油中与其呈平衡的粗苯含量越高。温度提高,洗油中粗苯含量则明显降低。吸收温度不宜过高,但也不宜过低,低于1015时洗油粘度将显著增加,这将使洗油用泵抽送困难,在塔内流动困难、塔内煤气阻力增大等。因此,最适宜的温度是25,实际操作在2530范围内波动。另外,洗油温度比煤气温度应略高一些,以防止煤气中的水蒸汽冷凝下来而进入洗油中,加重蒸馏设备的腐蚀,使洗油质量恶化。一般夏季洗油比煤气的温度应高2左右,冬季应高4左右。为保证适宜的吸收温度,煤气进入洗苯塔前,应在终冷塔内冷却至1828,贫油温度低于30。(2) 洗油分子量及循环油量当其他条件一定时,
21、洗油分子量越小,富油含苯量越高,即粗苯浓度增大,吸收的越好。因此,在回收的同等数量的粗苯的情况下,使用的循环洗油量可以相应减少。在其他条件不变的情况下,增加循环洗油量,可降低洗油中粗苯浓度,增加了气液间吸收的推动力,从而提高了粗苯回收率。但循环洗油量不宜过大,以免造成脱苯时汽、水消耗量增加。根据操作经验,一般洗油用量为最小理论量的1.5倍。(3) 贫油含苯量贫油含苯量是决定塔后煤气含苯量的主要因素之一,即当其他条件一定时,贫油中粗苯含量越高,则吸收苯后煤气中含苯越高,损失也越大,由于贫油中所含的粗苯大部分为二甲苯和溶剂油,这种粗苯的饱和蒸汽压仅相当于一般粗苯饱和蒸汽压的2030。故贫油一般要求
22、塔后煤气中粗苯含量低于2g/m3。(4) 吸收面积为使洗油充分吸收煤气中的粗苯,气液两相必须有一定的接触面积和接触时间。对填料塔而言,吸收面积即为吸收塔内填料表面积。接触时间就是在塔内洗油与煤气逆流接触,通过被淋湿的填料表面实现的。填料表面积越大,则两相接触时间越长,回收过程也就进行的越完全。(5) 煤气压力和流速增大煤气压力,扩散系统将随压力的增大而减小,因而使吸收系数降低。但虽煤气压力的增加,煤气中粗苯分压将成正比增加,使吸收推动力增加的很快,因而吸收速率也将增大。煤气流速增加,可提高吸收系数,增加了气液两相涡流接触程度,增大了吸苯塔的生产能力,可强化吸收过程。但流速过大也是不行的,那样将
23、会增加洗苯塔阻力和雾沫夹带量。对木格填料塔,空塔气速不高于载点气速的0.8倍为宜。1.3.4 洗油性能要求为满足从煤气中回收和制取粗苯的要求,洗油应具有如下性能:(1) 常温下对苯烃族有良好的吸收能力,在加热时又能使苯烃族很好地分离出来;(2) 具有化学稳定性,即在长期使用中其吸收能力基本稳定;(3) 在吸收操作温度下不应析出固体沉淀物;(4) 易与水分离,且不生成乳化物;(5) 有较好的流动性,易于用泵抽送并能在填料上均匀分布。焦化厂用于洗苯的洗油主要有焦油洗油和石油洗油。焦油洗油是高温煤焦油中230300的馏分,容易得到,为大多数焦化厂所采用。要求洗油的萘质量含量小于13%,苊质量含量不大
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