焦爐煤氣苯族烴的回收并制取粗苯設(shè)備計算與選型

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內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書I摘 要焦爐煤氣中一般含苯族烴 25~40g/m3，因苯族烴是寶貴的化工原料，故經(jīng)過脫氨后的焦爐煤氣需要進行苯族烴的回收并制取粗苯。本設(shè)計采用洗油常壓吸收法回收煤氣中的苯族烴和管式爐加熱富油的脫苯工藝。該法具有脫苯程度高，產(chǎn)生污水少和冷卻設(shè)備尺寸小等優(yōu)點，已被國內(nèi)外廣泛使用。大體工藝流程為：進入洗苯塔的煤氣與洗油逆流接觸形成富油，富油通過換熱器換熱以及管式爐加熱升溫后進入脫苯塔。進入再生器的富油經(jīng)水蒸氣吹蒸再生后進入脫苯塔。粗苯蒸汽從脫苯塔塔頂流出，經(jīng)冷凝冷卻后分離成成品。熱貧油經(jīng)換熱冷卻后進入洗苯塔循環(huán)使用。本設(shè)計主要是設(shè)備計算與選型。設(shè)備計算包括物料衡算和熱量衡算，設(shè)備選型包括設(shè)備材料和尺寸的選擇，還簡要說明了車間布置設(shè)計。關(guān)鍵詞：粗苯；富油；脫苯；換熱內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書IIAbstractGeneral benzene aromatic hydrocarbon coke oven gas 25 to 40g/m3, due to the the benzene aromatic hydrocarbon is a valuable chemical raw materials, so after deamination of coke oven gas need to be the benzene aromatic hydrocarbon recovery and preparation of crude benzene.The design uses a wash oil atmospheric absorption method for recovery of the benzene aromatic hydrocarbon in the gas and the tube furnace heating oil-rich benzene removal process. The method has a high degree of benzene removal, produce less wastewater and cooling equipment, small size, etc., have been widely used at home and abroad.General process: the oil-rich, oil-rich gas into the washing benzene tower wash oil countercurrent contact form through the heat exchanger tube furnace heated up after entering from benzene tower. Entering the regenerator rich oil by steam blowing steam regeneration into benzene removal tower. The crude benzene vapor outflow from the top off the benzene Tata separated into finished products, condensed and cooled. Hot lean into the washing benzene tower circulating after the heat exchanger to cool.This design is a calculation and selection of equipment. The device calculates the material balance and heat balance, equipment selection, including the choice of equipment and materials and sizes, and a brief description of the plant layout design.Keywords: crude benzene; rich oil; debenzolization; heat exchange內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書I目 錄摘 要 .IAbstract II第一章 文獻綜述 .11.1 煤氣中粗苯的組成、性質(zhì)和來源 .11.2 焦爐煤氣的性質(zhì) .11.3 焦爐煤氣中粗苯回收的原因和目的 .21.4 粗苯的回收 .31.4.1 煤氣的最終冷卻 .31.4.2 洗苯工藝 .31.4.3 富油脫苯生產(chǎn)工藝 .61.4.4 富油脫苯脫萘工藝 .91.4.5 脫苯工藝的要點 .91.5 選定工藝流程描述 .101.6 設(shè)備選型 .101.6.1 煤氣終冷器 .101.6.2 洗苯塔 .111.6.3 管式加熱爐 .121.6.4 洗油再生器 .121.6.5 脫苯塔 .131.6.6 泵 .131.6.7 換熱器 .14第二章 主要設(shè)備計算及選型 .192.1 洗苯塔 .192.1.1 物料衡算 .192.1.2 洗苯塔塔徑及填料的計算 .232.2 管式爐 .272.2.1 管式爐的物料衡算 .27內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書II2.2.2 管式爐的能量衡算 .302.2.3 管式爐的設(shè)備選型 .342.3 再生器 .342.3.1 再生器的物料衡算 .342.3.2 再生器塔徑的計算及選型 .362.4 脫苯塔 .362.4.1 脫苯塔的物料衡算 .362.4.2 脫苯塔塔徑的計算 .392.4.3 側(cè)線采出 .412.5 油氣換熱器 .412.5.1 物料衡算 .412.5.2 熱量橫算 .432.5.3 設(shè)備選型 .442.6 貧富油換熱器 452.6.1 物料衡算 452.6.2 熱量衡算 .462.6.3 設(shè)備選型 .472.7 貧油冷卻器 482.7.1 一段貧油冷卻器 .482.7.2 二段貧油冷卻器 .502.8 粗苯冷凝冷卻器 512.8.1 基本數(shù)據(jù) 512.8.2 熱量衡算 .512.8.3 設(shè)備選型 52第三章 泵的選型 .54第四章 車間布置 .55參考文獻 .56致 謝 .57內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書1第一章 文獻綜述1.1 煤氣中粗苯的組成、性質(zhì)和來源粗苯是煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一,經(jīng)脫氨后的焦爐煤氣中含有苯系化合物，其中以苯含量為主，稱之為粗苯。粗苯主要含有苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等芳香烴。此外，還含有不飽和化合物、硫化物、飽和烴、酚類和吡啶堿類。當用洗油回收煤氣中的苯族烴時，粗苯中還含有少量的洗油輕質(zhì)餾分 [1]。粗苯的組成取決于煉焦配煤的組成及煉焦產(chǎn)物在炭化室內(nèi)熱解的程度。此外，粗苯中酚類的質(zhì)量含量通常為 0.1%~1.0%，吡啶堿類的質(zhì)量含量一般不超過 0.5%。當硫酸銨工段從煤氣中回收吡啶堿類時，則粗苯中吡啶堿類質(zhì)量含量不超過0.01%[1]。粗苯的各主要組分均在 180℃前餾出，180℃后的餾出物稱為溶劑油。在測定粗苯中各組分的含量和計算產(chǎn)量時，通常將 180℃前的餾出量當作 100%來計算，故以180℃前的餾出量作為鑒別粗苯質(zhì)量的指標之一。粗苯在 180℃前的餾出量取決于粗苯工段的工藝流程和操作制度。180℃前餾出量愈多，粗苯質(zhì)量就愈好。一般要求粗苯的180℃前餾出量為 93%~95%[1]。粗苯為淡黃色透明液體，易燃易爆，易揮發(fā)，比水輕，微溶于水,具有麻醉性和毒性，長時間吸入會使人中毒，在貯存時，由于低沸點不飽和化合物的氧化和聚合所形成的樹脂狀物質(zhì)能溶于粗苯中，使其著色變暗成為棕黃色。粗苯易燃，閃點為 12℃，著火時使用泡沫滅火。粗苯蒸氣在空氣中的體積濃度 1.4%~7.5%時，能形成爆炸性混合物 [2]。粗苯在管道中流動時極易產(chǎn)生靜電，為防止引起放電危險，全部苯裝置應裝有接地導電裝置。煤氣中粗苯的來源是煤熱解產(chǎn)生的粗煤氣。1.2 焦爐煤氣的性質(zhì)焦爐煤氣是焦爐中煤干餾逸出的可燃氣體，經(jīng)化產(chǎn)回收、洗滌后成為凈煤氣。焦爐煤氣中主要含有可燃成分是占 48%左右的氫氣。焦爐煤氣的特性主要是發(fā)熱量高，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書2著火點低 640℃，含可燃成分高，易發(fā)生爆炸，毒性比高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣都小，比重比其他兩種煤氣小，通常稱為富煤氣。主要成分是一氧化碳，無色無臭，有毒，被人和動物吸入后與血液中的血紅蛋白結(jié)合（比氧與血紅蛋白的結(jié)合能力強，造成一定程度的缺氧）能引起中毒。也叫煤毒。煤氣中的一氧化碳和氫氣是重要的化工原料。1.3 焦爐煤氣中粗苯回收的原因和目的煤炭在煉焦時，約有 75%變?yōu)榻固?，還有 25%轉(zhuǎn)變成多種化學產(chǎn)品和荒煤氣，荒煤氣需要凈化成為凈煤氣，才能夠通過煤氣輸送管道外送及供用戶使用。而苯族烴是寶貴的化工原料，焦爐煤氣一般含苯族烴 25~40g/ m3，因此，經(jīng)過脫氨后的煤氣需進行苯族烴的回收并制取粗苯 [3]。隨著原油價格的不斷上漲, 粗苯作為一種寶貴的化工原料, 它的價格隨之上漲。當前, 在各化工企業(yè)逐漸走向深加工渠道的同時, 眾多焦化廠對粗苯產(chǎn)量的追求也日趨提升。粗苯是煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一，是多種有機化合物的混合物，主要由純苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等苯族烴所組成，粗苯是有機合成工業(yè)的基礎(chǔ)原料，也是合成橡膠、合成纖維、合成染料的原材料。粗苯是一種復雜的半成品，通過精制工藝可生產(chǎn)純苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等，這些產(chǎn)品廣泛用與化學工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、耐火材料工業(yè)和國防工業(yè)?；厥者@些化學產(chǎn)品，既能綜合利用煤炭資源，又能促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。有的國家生產(chǎn)的焦化產(chǎn)品品種已達 500 多種，中國也從焦爐煤氣、粗苯和煤焦油中提煉出上百種產(chǎn)品。由此可見，焦爐煤氣必須要進行粗苯回收工序。經(jīng)過這一工序，既可以凈化煤氣，又可以得到有經(jīng)濟效益的粗苯。對于工廠來說，這也是有利可圖的。另外，如果不進行粗苯回收，那么這種有用的化工原料將成為一種危害性極大的毒物，他會嚴重的污染環(huán)境，污染空氣、土壤、水源等等人類賴以生存的生活條件，危害人類和其他生物的健康甚至生命。例如苯族烴泄漏于空氣中很容易擴散。人和動物吸入或皮膚接觸大量苯進入體內(nèi)，會引起急性和慢性苯中毒。長期接觸苯會對血液造成極大傷害，引起慢性中毒。引起神經(jīng)衰弱綜合癥。苯可以損害骨髓，使紅血球、白細胞、血小板數(shù)量減少，并使染色體畸變，從而導致白血病，甚至出現(xiàn)再生障礙性貧血。苯可以導致大量出血，從而抑制免疫系統(tǒng)的功用，使疾病有機可乘。有研究報告指出，苯在體內(nèi)的潛伏期可長達 12~15 年。吸入 20000ppm 的苯蒸氣 5~10 分鐘便會有致命危險。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書31.4 粗苯的回收1.4.1 煤氣的最終冷卻粗苯回收主要影響因素之一就是回收溫度。煤氣中苯屬烴的含量一定時，如果洗油吸收苯的吸收溫度較低，吸收推動力增大，苯回收率增加。實踐證明，最適宜的溫度是 20~28℃ 。但煤氣經(jīng)過飽和器后的溫度 50~65℃。為了有效利用洗油吸收煤氣中的粗苯，必須進行煤氣的最終冷卻 [4]。在煤氣流量，溫度基本穩(wěn)定的情況下，只須調(diào)節(jié)冷卻進水量或水溫（用補充新水進行調(diào)節(jié)）就可以將終冷煤氣出口溫度調(diào)節(jié)到所要求的范圍 [4]。1.4.2 洗苯工藝1.4.2.1 從焦爐煤氣中回收粗苯的方法及其特點根據(jù)粗苯的特性，從煤氣中回收粗苯的方法主要有以下三種 [4]：(1) 洗油吸收法。吸收劑包括焦油洗油和石油洗油。洗油吸收又可分為煤氣加壓后吸收、低溫吸收、常溫常壓吸收。低溫吸收經(jīng)濟上最為合理，而常溫常壓下吸收成本最高。但常溫常壓吸收設(shè)備簡單。我國目前均采用常溫常壓法吸收煤氣中的苯。(2) 深冷凝結(jié)法。在低溫（-40~-50 ℃）的條件下，使苯族烴從煤氣中凝結(jié)出來而得到回收。該法操作復雜，成本高，故沒有得到推廣運用。(3) 吸附法。用活性炭等吸附劑吸收煤氣中的粗苯，該法在我國用于研究工作和實驗室分析工作方面較多。 例如煤氣中苯含量的測定就是利用這種方法。1.4.2.2 回收粗苯方法的確定為滿足從煤氣中回收和制取粗苯的要求，洗油的質(zhì)量應具有如下性能 [4]：(1) 常溫下對苯烴族有良好的吸收能力，在加熱時又能使苯烴族很好地分離出來；(2) 具有化學穩(wěn)定性，即在長期使用中其吸收能力基本穩(wěn)定；(3) 在吸收操作溫度下不應析出固體沉淀物；(4) 易與水分離，且不生成乳化物；(5) 有較好的流動性，易于用泵抽送并能在填料上均勻分布。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書4焦爐煤氣中回收粗苯的方法中，洗油吸收法工藝簡單、經(jīng)濟可靠，且得到廣泛應用，故本設(shè)計采用洗油吸收法。洗油分為焦油洗油和石油洗油。焦油洗油和石油洗油與粗苯屬同類物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)相似。根據(jù)物質(zhì)特性，同類物質(zhì)互溶性較好。且分子量不一樣，而沸點就不同，這樣就能利用沸點不同這個特點進行蒸餾分離 [4]。目前國內(nèi)使用的石油洗油為輕柴油，與焦油洗油比較，耗量低，油水分離容易，具有較高的穩(wěn)定性，長期使用后其物理化學性質(zhì)幾乎不變。此外，石油洗油吸收萘的能力強，一般塔后煤氣含萘量可達到 150mg∕m3 以下。石油洗油的缺點是吸苯能力較低，富油含苯量為 1.2~1.5%，貧油含苯量0.2~0.3%，故循環(huán)洗油量和脫苯的耗氣量較多，比焦油洗油量大 30%左右 [4]。此外在洗苯過程中生成難溶的油渣，容易堵塞換熱設(shè)備；含有油渣的洗油容易形成乳濁液，影響正常操作。所以洗油含渣量不宜大于 20mg∕dm3。焦化廠中焦油洗油是高溫煤焦油中 230~300℃的餾分，容易得到，相對石油洗油比較經(jīng)濟，故本設(shè)計采用的洗油為焦油洗油。洗油吸收法依據(jù)操作壓力分為加壓吸收法、常壓吸收法和負壓吸收法。常壓吸收法的操作壓力略高于大氣壓，生產(chǎn)方法安全、對設(shè)備要求不高，是各國普遍采用的方法，故本設(shè)計采用常壓吸收法。1.4.2.3 洗油洗苯工藝用洗油回收煤氣中粗苯的方法，所用的洗苯塔有多種型式，但工藝流程基本一樣。本設(shè)計采用泰勒花環(huán)填料塔。煤氣經(jīng)最終冷卻到 25~27℃后，依次進入串聯(lián)操作的 2 臺洗苯塔。煤氣自塔底與自上而下的洗油逆流接觸。自 2 號洗苯塔出來的煤氣中，苯族烴含量一般要求低于2g∕m3[2]。自脫苯后的洗油稱為貧油，含粗苯 0.2%~0.4%，用泵送往洗苯塔的塔頂噴淋。洗苯塔串聯(lián)操作，吸收粗苯后的洗油稱為富油，含苯量約為 2.5%，排入富油接受槽，用泵送往脫苯工序，脫苯后的貧油經(jīng)冷卻后再回到貧油槽循環(huán)使用。在 2 號洗苯塔噴頭上設(shè)有捕霧層，以捕集被煤氣帶走的油滴，減少洗油損失。1.4.2.4 影響粗苯回收的因素內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書5煤氣中粗苯在洗苯塔內(nèi)被回收的程度稱之為回收率?；厥章适窃u價苯操作的重要指標。影響回收率的因素有煤氣和洗油中粗苯含量、煤氣流速及壓力、洗油的循環(huán)量及分子量、吸收操作溫度、洗苯塔構(gòu)造（對填料塔則為填料的表面積及特性層等） [4]。(1) 吸收溫度 吸收溫度是指洗苯塔內(nèi)煤氣與洗油接觸面的平均溫度。它取決于煤氣和洗油的溫度，也受大氣溫度影響。當煤氣中粗苯含量一定時，溫度越低，洗油中與其呈平衡的粗苯含量越高。溫度提高，洗油中粗苯含量則明顯降低。吸收溫度不宜過高，但也不宜過低，低于 10~15℃時洗油粘度將顯著增加，這將使洗油用泵抽送困難，在塔內(nèi)流動困難、塔內(nèi)煤氣阻力增大等。因此，最適宜的溫度是25℃，實際操作在 25~30℃范圍內(nèi)。另外，洗油溫度比煤氣溫度應略高一些，以防止煤氣中的水蒸汽冷凝下來而進入洗油中，使洗油質(zhì)量惡化。一般夏季洗油比煤氣的溫度應高 0~2℃，冬季應高 5~10℃。為保證適宜的吸收溫度，煤氣進入洗苯塔前，應在終冷塔內(nèi)冷卻至 18~28℃，貧油溫度低于 30℃。(2) 洗油的分子量、吸收能力和循環(huán)油量當其他條件一定時，洗油分子量越小，將使洗油中粗苯濃度增大，即吸收越好。在其他條件不變的情況下，增加循環(huán)洗油量，可降低洗油中粗苯濃度，增加了氣液間吸收推動力，從而提高了粗苯回收率。但循環(huán)洗油量不宜過大，以免增加不必要的能源消耗。根據(jù)操作經(jīng)驗，一般洗油用量為最小理論量的 1.5 倍。洗油的質(zhì)量在循環(huán)使用過程中將逐漸變壞，其密度、黏度和相對分子質(zhì)量均會增大，300℃前餾出量降低。這是因為洗油在洗苯塔中吸收苯族烴的同時還吸收了一些不飽和化合物，如環(huán)戊二烯、古馬隆、茚和丁二烯等，這些不飽和化合物在煤氣中硫醇等硫化物的作用下，會聚合成高分子聚合物并溶解在洗油中，因而使洗油質(zhì)量變壞并析出沉淀物。此外，在循環(huán)使用過程中，洗油的部分輕質(zhì)餾分被出塔煤氣和粗苯帶走，也會使洗油中高沸點組分含量增多，黏度、密度及平均相對分子質(zhì)量增大。循環(huán)洗油的吸收能力比新洗油約下降 10%，為了保證循環(huán)洗油的質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中，必須對洗油進行再生處理。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書6(3) 貧油中粗苯含量貧油含苯量是決定洗苯塔后煤氣含苯量的主要因素之一。當其他條件一定時，貧油中粗苯含量越高，則洗苯塔后煤氣含苯越高，損失也越大。一般要求塔后煤氣中粗苯含量低于 2g/m3。(4) 吸收面積為使洗油充分吸收煤氣中的苯族烴，氣液兩相之間必須有足夠的接觸表面和接觸時間。對填料塔而言，吸收面積即為洗苯塔內(nèi)填料表面積。接觸時間就是在塔內(nèi)洗油與煤氣逆流接觸，通過被淋濕的填料表面來實現(xiàn)的。填料表面積越大，則煤氣與洗油接觸時間越長，回收過程也就進行得越完全。(5) 煤氣壓力和流速增大煤氣壓力，擴散系數(shù)將隨壓力的增加而減少，因而使吸收系數(shù)降低。但隨煤氣壓力的增加，煤氣中粗苯分壓將成正比增加，使吸收推動力增加的很快，因而吸收速率也將增大。煤氣流速增加，可提高吸收系數(shù)，增加了氣液兩相渦流接觸程度，增大了洗苯塔的生產(chǎn)能力，可強化吸收過程。但流速過大也是不行的，那樣將會增加洗苯塔阻力和霧沫夾帶量。對木格填料塔，空塔氣速不高于載點氣速的 0.8 倍為宜 [1]。1.4.3 富油脫苯生產(chǎn)工藝1.4.3.1 從富油中蒸出粗苯的方法和原理由洗苯工序送來的含苯富油進行富油脫苯，一般均采用水蒸氣蒸餾法。水蒸氣蒸餾含苯富油的原理是：降低粗苯的沸點，從而使粗苯從富油中脫除出來。通入的水蒸氣量越多，氣相中水蒸氣分壓越高，粗苯蒸氣分壓越低，蒸出的粗苯越多；但水蒸氣通入量太大時，則塔底部壓力過高，蒸氣上升時挾帶液量增加過多，從而造成液泛現(xiàn)象。因此，脫苯蒸餾的設(shè)計應注意直接蒸氣用量的選擇 [5]。由道爾頓定律可知，在氣體混合物中各組分中各組分的千克摩爾數(shù)之比等于他們分壓之比，據(jù)此可求出理論蒸汽耗量 [4]。從富油中脫苯有蒸汽法和管式爐法加熱兩種方式。用蒸氣加熱富油制取粗苯時，脫苯塔后貧油中含苯量為 0.5%，洗苯塔后粗氣中的含苯量為 2g∕m3，粗苯回收率為 94%左右。蒸氣法的蒸氣耗量大，生產(chǎn)一噸 180℃前粗內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書7苯耗量為 5~7 噸，且常因受蒸汽壓力波動而影響操作穩(wěn)定。此外，由于脫苯塔后貧油中貧油中粗苯含量往往偏高，故苯的塔后損失也增加。為此發(fā)展了管式爐加熱富油的脫苯工藝。此法與蒸氣法脫苯工藝相比，具有以下優(yōu)點：(1) 提高了粗苯回收率。由于管式爐加熱后的富油溫度提高到 180℃左右，故脫苯程度提高，貧油的含粗苯含量可降低到 0.1%，從而使苯的塔后損失降低。因此，粗苯回收率可提高到 95%~97%。(2) 降低了蒸氣耗量。每生產(chǎn)一噸 180℃前粗苯的蒸汽耗量降低為 1~1.5 噸。(3) 減少了酚水量。蒸汽法脫苯，每生產(chǎn)一噸 180℃前粗苯產(chǎn)生 3~4 噸酚水，(4) 不受蒸汽壓力波動的影響，操作穩(wěn)定。(5) 當設(shè)有脫萘裝置時，循環(huán)洗油量中的含萘量降低，提高了洗油吸收粗氣中的萘的能力，從而使塔后粗氣中含萘量降低。而用管式爐法則一般降低到 1.5 噸以下。(6) 由于使用的蒸汽體積減小，故可縮小蒸餾和冷凝冷卻設(shè)備的尺寸，減少鋼材用量和降低設(shè)備費用。故本設(shè)計采用管式爐法加熱富油脫苯工藝1.4.3.2 管式爐加熱蒸餾法富油脫苯工藝流程脫苯工藝按蒸餾產(chǎn)品的不同可分為生產(chǎn)一種苯、兩種苯（輕苯和重苯）的工藝 [5]。(1) 生產(chǎn)一種苯的流程從洗滌工序來的富油先進入油汽換熱器，被從脫苯塔來的氣體加熱到 70~80℃，然后入貧富油換熱器，被熱貧油加熱后再進脫水塔脫水后，用油泵從脫水塔底部抽送到管式爐。加熱到 180~190℃的富油，從第 14 層塔板進脫苯塔。熱貧油從脫苯塔底部經(jīng)貧富油換熱器自流入脫苯塔下部的熱貧油槽，溫度 120℃左右，然后用泵送到貧油冷卻器，冷卻到 25~30℃送回洗苯塔循環(huán)使用。從脫苯塔頂出來的粗苯蒸汽，進入油汽換熱器，溫度從 90~93℃降到 73℃左右，部分水蒸氣被冷凝下來，然后進入冷凝冷卻器，粗苯和水從冷凝冷卻器下部流入油水分離器進行分離。從油水分離器出來的粗苯入回流槽，部分粗苯用回流泵送到脫苯塔頂部作為回流，其余粗苯從回流槽頂部流入粗苯中間槽。從脫水塔頂部出來的汽體，其中含有 40%左右的萘和洗油，進入脫苯塔第 16 層塔板上。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書8由于脫苯塔頂油氣溫度較低，蒸餾用的一部分直接蒸汽會在塔內(nèi)冷凝下來，造成在塔板上積水，破壞正常操作。為了從塔內(nèi)引出冷凝水，須在塔的上部設(shè)斷塔板，一般選上數(shù)第二層塔板做斷塔板，將該塔板上液體引至油水分離器，分出水分以后，油類返回下一層塔板。再生器底部溫度應保持 190~200℃，脫苯用的直接水蒸氣應過熱到 400℃以上，這樣才能保持再生器出口氣體溫度高于脫苯塔底部溫度。脫苯塔為鑄鐵泡罩式的，提鎦段設(shè) 14 層塔板，精餾段設(shè) 16 層塔板。在精餾段第20~25 層塔板切取萘油，切出的萘油含萘 50%以上，可兌入焦油中或送往焦油車間工業(yè)萘部分作原料。再生器設(shè)有 5 層篩板，進料口以上為 3 層，以下為 2 層，液面應保持在篩板以下。脫苯用的過熱蒸汽全部經(jīng)再生器進入脫苯塔。(2) 生產(chǎn)兩種苯的工藝流程之一由洗滌工序來的富油于分凝器下面三格與脫苯塔來的粗苯蒸氣進行熱交換升溫至50~60℃，然后進入貧富油熱交換器升溫至 120~130℃，再經(jīng)管式爐對流段及輻射段升溫到 180℃左右后送入脫苯塔。由脫苯塔頂逸出的溫度為 170~175℃的粗苯蒸氣， 經(jīng)分凝器溫度降為 88~92℃后引入兩苯塔。兩苯塔為 30 層浮閥塔，塔頂用約 30℃的輕苯打回流，由塔頂逸出的溫度為 73~78℃的輕苯蒸氣經(jīng)冷凝冷卻器和油水分離器，冷卻并脫水后即得輕苯。從提鎦段側(cè)線切取液體產(chǎn)品為重質(zhì)苯，塔底殘液為萘溶劑油。輕苯和重質(zhì)苯由貯槽送往油庫，萘溶劑油由苯塔底的貯槽送至焦油中。兩苯塔上部設(shè)有輕苯油水分離器，分離由于塔頂冷回流的作用而產(chǎn)生的冷凝水，也再在塔中段增設(shè)重質(zhì)餾分的油水分離器，以進一步分離出塔內(nèi)的冷凝水。兩苯塔底設(shè)有外部加熱器，使塔底溫度保持 140~150℃。由脫苯塔底部排出的熱貧油溫度在 175℃左右，經(jīng)富油換熱后，溫度降至 90~100℃，在進入浮頭式換熱器冷卻至 25~30℃后，送往粗苯工段洗滌工序循環(huán)使用。為了保證循環(huán)洗油質(zhì)量，約有 2%的富油由管式爐去脫苯塔的富油管路上引出去蒸汽洗油再生器進行再生。有的工廠在管式爐脫苯蒸餾系統(tǒng)中設(shè)有脫水塔。富油經(jīng)貧富油熱交換器加熱至130℃，先進入脫水塔使富油中水分蒸發(fā)而與由分離。脫水后富油的水分降至 0.5%以內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書9下，經(jīng)油封管進入脫水塔下部的富油中間槽，用泵送入管式爐加熱。由脫水塔頂逸出的油蒸氣和水蒸氣可引入脫苯塔頂部。富油經(jīng)脫水后進入管式爐，可防止因富油中水分的波動而影響正常操作，有利于在管式爐內(nèi)加熱時油溫的穩(wěn)定，同時還可以減輕腐蝕介質(zhì)對脫苯塔的腐蝕。設(shè)計中應根據(jù)情況，或從側(cè)線切取重苯，或從塔底生產(chǎn)重苯。(3) 生產(chǎn)兩種苯的工藝流程二脫苯塔設(shè)有 14~18 塊塔板，其中提鎦段 12~14 層，無回流，靠調(diào)節(jié)分凝器油氣出口溫度控制產(chǎn)品質(zhì)量。分凝器后的粗苯氣體入兩苯塔得到輕苯和重苯。國內(nèi)也有某些廠采用脫苯后得粗苯，脫苯塔頂用粗苯回流，而兩苯塔為冷進料，塔底設(shè)重沸器進行加熱。熱貧油從脫苯塔底自流經(jīng)過貧富油換熱器和一段貧油冷卻器，然后入貧油槽，再用泵經(jīng)二段貧油冷卻器送到洗苯塔。為了減少洗油損失，設(shè)有兩級控制分離器，分別回收被水夾帶的輕重質(zhì)油類。1.4.4 富油脫苯脫萘工藝一般情況下，無論是蒸汽法還是管式爐法的富油脫苯工藝流程，貧油和富油含萘量為 13~15%，因此導致洗苯塔出口粗氣含萘量高達 600~800mg∕m3，含萘高的貧或富油用于終冷前的油洗萘時，都會降低洗萘效果，故必須在脫苯的同時，提高從富油脫苯的效率，降低貧油含萘量。其辦法有以下幾種 [5]：(1) 用含萘量較低的新鮮洗油。(2) 提高粗苯分凝器出口油汽溫度，即當洗萘油連續(xù)送入富油系統(tǒng)再生時，提高分凝器出口油汽溫度至 92~95℃，以使洗油中的萘進到兩苯塔的重苯中，做到萘的出入平衡。(3) 從脫苯塔側(cè)線提取萘餾分或從輕分縮油中提取萘的餾分。1.4.5 脫苯工藝的要點影響脫苯操作的主要因素為直接蒸汽的消耗量和溫度、富油的預熱溫度和含苯量等。由于洗苯在富油中的蒸汽分壓不符合拉烏爾定律，用該公式計算得到是近似的估值，但對于計算蒸汽消耗量來說，可以作為確定值。（1）富油的預熱溫度與直接蒸汽的消耗量的關(guān)系內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書10當其他條件不變時，富油預熱溫度從135℃提高到180℃，則蒸餾用的直接蒸汽消耗量可減少一半以上。在同一富油溫度下，欲使貧油含苯量從0.5%降到0.2%，直接蒸汽消耗量需多用50%左右。（2）直接蒸汽的溫度與消耗量的關(guān)系提高直接蒸汽過熱溫度，也可以降低直接蒸汽消耗量。因此，將低壓蒸汽在管式爐對流段過熱到350~400℃后使用，不但可以減少直接蒸汽消耗量，而且能改善再生器的操作，保證再生器殘渣合格。（3）富油含苯量與直接蒸汽消耗量的關(guān)系提高富油含苯量也是降低直接蒸汽消耗量的有力措施。 1.5 選定工藝流程描述選定的工藝流程圖見圖 1.1。煤氣經(jīng)終冷塔冷卻到 25℃，從洗苯塔的底部進入，與由貧油泵抽送到洗苯塔塔頂?shù)?27℃洗油逆流接觸。煤氣中的粗苯物質(zhì)就被洗油吸收，這樣的煤氣叫做凈煤氣，煤氣從塔的頂部出來。吸收了粗苯的洗油叫做富油。富油經(jīng)富油泵進入油氣換熱器，被從脫苯塔來的氣體加熱到 70~80℃，然后進入貧富油換熱器，被熱貧油加熱到 110~130℃，再用富油泵抽送到管式爐，在管式爐中富油從 110~130℃ 加熱到 180~190℃，再進入脫苯塔。熱貧油從脫苯塔底部進入貧富油換熱器，其溫度自 170~180℃ 降到 120℃，自流進入脫苯塔下的熱貧油槽，然后用熱貧油泵抽送到貧油冷卻器，經(jīng)一段貧油冷卻器冷卻到 50℃，然后進入二段貧油冷卻器冷卻到27℃后送回洗苯塔頂部循環(huán)使用。從脫苯塔頂出來的粗苯蒸汽，進入油氣換熱器，其溫度由 90~93℃降到 73℃左右，然后進入粗苯冷凝冷卻器，將其冷卻到 20~30℃后，粗苯和水從粗苯冷凝冷卻器下部流入粗苯油水分離器。從粗苯油水分離器分離出來的粗苯流入回流槽，部分粗苯用回流泵送到脫苯塔頂部作為回流，其余粗苯從回流槽頂部流入粗苯槽。由于脫苯塔頂油氣溫度較低，蒸餾用的一部分直接蒸汽會在塔內(nèi)冷凝下來，造成在塔板上積水，破壞正常操作。為了從塔內(nèi)引出冷凝水，須在塔的上部設(shè)斷塔板，一般選上數(shù)第二層塔板做斷塔板，將該塔板上液體引至油水分離器，分出水分以后，油類返回下一層塔板。為保證洗油質(zhì)量，在富油入塔前抽出 1%~1.5%循環(huán)油導入再生器內(nèi)，用經(jīng)管式爐內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書11加熱的過熱蒸汽蒸吹再生，再生殘渣排入殘渣槽。系統(tǒng)消耗的洗油定期從洗油槽補入富油循環(huán)系統(tǒng)。1.6 設(shè)備選型1.6.1 煤氣終冷器煤氣終冷器主要有木格填料式、隔板式和橫管式三種。(1) 木格填料式 木格填料式終冷器煤氣與冷卻水接觸面積較大，但若煤氣含萘量大易發(fā)生堵塞，阻力較大。(2) 隔板式隔板終冷器阻力小，不易被萘堵塞，易清掃。填料式和隔板式終冷器是直接式冷卻器，冷卻水與煤氣直接接觸，用后到?jīng)鏊芾鋮s循環(huán)使用，涼水架的排污氣和排污水嚴重污染環(huán)境。(3) 橫管式該終冷器是煤氣與冷卻水間接換熱的設(shè)備。采用循環(huán)水和低溫水進行兩端冷卻，冷卻效果好。因煤氣不與冷卻水直接接觸，所以污水含量顯著降低。終冷器頂部和中部設(shè)有噴淋管，定期噴灑初冷冷凝液，以清除管外壁沉積的焦油和萘。故煤氣終冷器選擇橫管式終冷器 [6]。但本次設(shè)計用到的粗煤氣溫度僅 25℃，故實際設(shè)計時不用考慮煤氣的冷卻，也用不著煤氣終冷器。 1.6.2 洗苯塔洗苯塔有孔板塔、空噴塔、填料塔三種 [6]。(1) 孔板塔應用于洗苯的主要是穿流式篩板塔。該塔結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、安裝檢修簡便、生產(chǎn)能力大、投資省。但塔板效率受氣液相負荷變動的影響較大。(2) 空噴塔空噴塔處理能力較大，制造安裝方便，阻力小，投資省。但單段空噴塔的回收效率低，多段空噴動力消耗大。(3) 填料塔內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書12填料塔是應用較早的較廣的一種塔。塔內(nèi)填料可用木格、鋼板網(wǎng)、塑料花環(huán)、陶瓷和金屬螺旋等。填料是用來提供氣、液兩相接觸的塔內(nèi)填充物,填料塔操作的好壞,與填料選擇的正確與否有很大關(guān)系。在洗苯塔,焦爐煤氣中的焦油、萘等有害雜質(zhì)容易被洗油吸收而沉積在填料上,使其洗苯效率逐漸下降,因此在生產(chǎn)工藝控制中,必須嚴格控制煤氣凈化整個系統(tǒng)的工藝條件, 重點做好煤氣凈化中的初冷工作,使其雜質(zhì)盡量少地進入吸收洗油中。但生產(chǎn)操作中難免會有不到之處,因此對洗苯塔填料的要求也越來越高,既要實現(xiàn)吸收高效,又要具有堵塞時清理方便的優(yōu)勢 [7]。塑料花環(huán)填料是近年來國外引進的高效填料，經(jīng)過實踐檢驗證明，花環(huán)填料是一種具有比面積大，空隙率高，阻力小，處理能力大，液體分布好，濕潤率高，投資省，占地少，節(jié)省能耗，制造安裝容易，造作方便等突出優(yōu)點的填料。國家有關(guān)部門鑒于該填料具有以上優(yōu)點，已要求推廣使用高效花環(huán)填料洗苯塔。泰勒花環(huán)填料由聚丙烯塑料制成的，它由許多圓環(huán)繞結(jié)而成。該填料無死角，有效截面積大；線性結(jié)構(gòu)空隙率大，阻力??；填料層中接觸點多，結(jié)構(gòu)呈曲線形狀，液體分布好；填料的間隙處滯液量較高，氣液兩相的接觸時間長，傳質(zhì)效率高；結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、制造安裝容易等特點 [1]。故本設(shè)計洗苯塔填料選用泰勒花環(huán)填料。1.6.3 管式加熱爐管式加熱爐的爐型有幾十種，按其結(jié)構(gòu)形式可分箱式爐、立式爐和圓筒爐。按燃料燃燒的方式可分有焰爐和無焰爐。本設(shè)計采用有焰燃燒的圓筒爐。圓筒爐由圓筒體的輻射段、長方體的對流段 和煙囪三大部分組成。外殼由鋼板制成，內(nèi)襯耐火磚。輻射管是耐熱鋼管沿圓筒體的爐墻內(nèi)壁周圍豎向排列(立管)，分為兩程?；鹱煸O(shè)在爐底中央，火焰向上噴射，與爐管平行，且與沿圓周排列的各爐管等距離，因此沿圓周方向各爐管的熱強度是均勻的。1.6.4 洗油再生器洗油再生器為鋼板制的直立圓筒，帶有錐形底。中部設(shè)有帶分布裝置的進料管，下部設(shè)有殘渣排出管。蒸汽法加熱富油脫苯的再生器下部設(shè)有加熱器，管式爐法加熱內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書13富油脫苯的再生器不設(shè)集熱器。為了降低洗油的蒸出溫度，再生器底部設(shè)有直接蒸汽管，通入脫苯蒸餾所需的絕大部分或全部蒸汽。在富油入口管下面設(shè)兩塊弓型隔板，以提高再生器內(nèi)洗油的蒸出程度。在富油入口管的上面設(shè)三塊弓型隔板，以捕集油滴。富油再生的油氣和過熱水蒸氣從再生器頂部進入脫苯塔的底部，作為富油脫苯蒸汽。該蒸汽中粗苯蒸汽分壓與脫苯塔熱貧油夜面上粗苯蒸汽接近，很難使脫苯貧油含苯量再進一步降低，貧油含苯質(zhì)量一般在 0.4%左右，故有人提出將富油再生改為熱貧油再生，這樣可使貧油含苯量降到 0.2%，甚至更低，使洗苯效率得以提高 [1]。1.6.5 脫苯塔脫苯塔從屬于解吸塔，是讓溶解于洗油溶劑中的苯族烴經(jīng)過熱載體的直接接觸傳熱而蒸發(fā)釋放出來的操作設(shè)備。作業(yè)原理為：選用通常的載熱體過熱蒸汽作為加熱劑，使洗油液面上粗苯的平衡蒸汽壓大于載體中粗苯的分壓，汽液兩相逆流接觸，進行傳質(zhì)傳熱，從而使粗苯逐步從富油中釋放出來，在塔頂?shù)玫奖秸羝c蒸汽的混合物，在塔底得到比較純凈的貧油。我國煤氣廠應用的脫苯塔有圓形泡罩、條形泡罩及浮閥塔幾種。在制作材質(zhì)上，有鋼板焊制的和鑄鐵塔段用法蘭連接的兩種 [4]。（1）圓形泡罩脫苯塔塔板上設(shè)有若干圓形泡罩，泡罩上開有一定數(shù)量的齒縫，泡罩內(nèi)有升氣管，氣體由升氣管進入，經(jīng)環(huán)形截面及回轉(zhuǎn)通道由齒縫流出，與塔板上的液層經(jīng)行氣液接觸，從而達到氣液傳質(zhì)的目的。（2）條形泡罩脫苯塔條形泡罩脫苯塔是圓形泡罩脫苯塔的一種改型，操作性能與圓形泡罩脫苯塔相近，造價就低。條形泡罩的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)，塔內(nèi)的焊接工作量小，弓形盲臺、塔盤板及支承件之間，均采用螺栓連接，連接處裝有密封墊片，既有利于拆卸，又能防止漏液。（3）浮閥脫苯塔在較寬的氣體負荷范圍內(nèi)，均能保持穩(wěn)定操作，氣體在塔盤板上以水平方向吹出，氣液接觸時間長，霧沫夾帶量少，液面落差也較少。與泡罩塔相比，處理能力較大，壓降較低，而塔板效率較高。缺點是閥孔容易磨損，閥片容易脫落。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書14碳鋼圓形泡罩塔不耐腐蝕，半年需大修一次，費工費料，影響粗苯產(chǎn)量。鑄鐵條形泡罩塔耐高溫、耐腐蝕、運行穩(wěn)定。根據(jù)以上各脫苯塔的性能情況，比較其優(yōu)缺點，在本次設(shè)計中選用條形泡罩脫苯塔，在制作材質(zhì)上選用鑄鐵塔段用法蘭連接。1.6.6 泵洗油和粗苯為易燃易爆的介質(zhì)，粗苯還是高危害介質(zhì)，一旦發(fā)生泄漏會造成很大危害，因此粗苯和洗油等介質(zhì)輸送的泵的選型很重要。一般選型對輸送粗苯的泵，要求軸封可靠且無泄漏泵，多選用屏蔽泵，這樣可有效避免介質(zhì)的泄漏和設(shè)備漏電，且占地面積較小，節(jié)省了土建投資；貧富油泵要選用密封性能較好、質(zhì)量可靠的化工泵，因此本設(shè)計的泵選用屏蔽泵 [7]。1.6.7 換熱器粗苯工段應用的換熱器有油氣換熱器、貧富油換熱器、貧油冷凝器和粗苯冷凝冷卻器。換熱器用于物料的加熱、冷卻和換熱。換熱器類型主要是列管式換熱器和螺旋板換熱器兩種。列管式換熱器中主要分為浮頭式和固定管板式。浮頭式換熱器與管板式換熱器相比最大的特點是兩端的管板有一塊不與殼體相連，可以沿管長方向自由浮動。當浮頭式換熱器殼體和管束因溫差較大熱膨脹不同時，管束連同浮頭就可以在殼體內(nèi)自由伸縮，從而解決熱補償?shù)膯栴}。而另外一端的管板式以法蘭與殼體相連的，因此整個管束就能從殼體中拆卸下來，便于清洗和維修，但其結(jié)構(gòu)復雜，造價高。而固定管板式就沒有這些缺點。螺旋板換熱器結(jié)構(gòu)簡單，單位體積提供的傳熱面積較大，在器內(nèi)允許流體流速較高，傳熱效率高，物料不易滯留。但焊接質(zhì)量要求高，檢修困難。故本設(shè)計采用固定管板式換熱器。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書15水 粗苯煤氣富油 富油 富油貧油煤氣水 水 脫水蒸氣 苯 貧 萘油 油塔富油 殘 渣 水蒸氣 熱洗 苯 塔管 式 爐再 生 器貧富油換熱器粗苯冷凝冷卻器 粗苯油水分離器 回流槽油氣換熱器油水分離器泵內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書16貧油煤氣 槽新洗油 水 水圖 1.1 工藝流程圖畢業(yè)設(shè)計(論文)任務及指導書題 目 25000Nm3/h 焦爐煤氣中苯族烴的回收工藝設(shè)計題 目 來 源 ?實際工程項目 □科研課題 □教學模擬題目 □其它題 目 類 型 ?工程設(shè)計型 □科學研究型 □調(diào)研綜述型 □其它類型二段貧油冷卻器 一段貧油冷卻器 泵內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書17一、畢業(yè)設(shè)計（論文）任務（包括對工程圖紙的具體要求）及設(shè)計參數(shù)1. 畢業(yè)設(shè)計參數(shù)：全年工作日： 330 日（1）物性數(shù)據(jù)煤氣的分子量： 10.18煤氣熱值： 4250kcal/Nm3焦油洗油的分子量： 160焦油洗油密度（20℃）： 1.04~1.07g/ml180℃前粗苯餾出量： ≥93%粘度： 1.50E含酚： ≤0.5%富油含萘量： 5%富油含水量： 1%萘油含萘： ≥50%（2）洗苯塔粗煤氣入洗苯塔溫度： 25℃粗煤氣出洗苯塔溫度： 25℃入洗苯塔粗煤氣粗苯含量： 30~40g/Nm3出洗苯塔粗煤氣粗苯含量： 2g/Nm3自脫苯塔來貧油溫度： 25~27℃自脫苯塔來貧油含苯量： 0.1~0.4%洗苯塔后富油含苯量： 2.5%粗煤氣入洗苯塔壓力（表壓）： 1000mmH2O粗煤氣出洗苯塔壓力（表壓）： 700mmH2O洗苯塔粗氣空塔氣速： 0.9~1.2m/s25℃時煤氣中水汽含量： 26g/Nm3（3）管式爐進管式爐的富油溫度： 110~130℃管式爐出口富油溫度： 180~190℃ 管式爐出口油氣壓力（表壓）： ≤1.6kg/cm2煤氣中的粗苯的成分：組成 重量分數(shù)（ %） 分子量苯 70 78甲苯 15 92二甲苯 5 106溶劑油 8 120水 2 18內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書18蒸餾用的直接蒸汽消耗量與產(chǎn)生量關(guān)系： 1.5 倍入管式爐對流的低壓蒸汽壓力： ≥4kg/cm2入管式爐直接蒸汽溫度： 250℃出管式爐直接蒸汽溫度： 400~450℃出管式爐過熱蒸汽主管壓力（表壓）： ≥2.5kg/cm2入管式爐粗煤氣壓力（表壓）： ≥250mmH2O（4）再生器再生器底部溫度： 200℃再生器頂部溫度： ≥180℃再生器頂部壓力（表壓）： ≤0.5kg/cm2再生器處理油量占循環(huán)洗油量： 1~1.5%再生器空塔氣速： 0.5m/s（5）脫苯塔脫苯塔塔板效率： 0.2~0.7入脫苯塔直接蒸汽量： 1.5 噸/噸 180℃前粗苯脫苯塔的回流比： 2~3脫苯塔的板間距： 400~600mm富油泵出口壓力： 0.9Mpa貧油泵出口壓力： 0.6Mpa回流泵泵出口壓力； 0.5Mpa脫苯塔底部壓力（表壓）： ≤0.4kg/cm2脫苯塔頂部油氣溫度： 90~93℃脫苯塔底部油氣溫度： 170~180℃萘油切取測線溫度： 125~135℃（6）換熱器粗苯冷凝冷卻器后粗苯溫度： 20~30℃粗苯冷凝冷卻器傳熱系數(shù)： 250~350 kcal/Nm3·h低溫上水溫度： 18℃低溫下水溫度： 25℃貧油冷凝冷卻器傳熱系數(shù)： 100~200 kcal/Nm3·h一段貧油冷凝冷卻器后貧油溫度： 40~50℃二段貧油冷凝冷卻器后貧油溫度： 25~27℃冷卻循環(huán)上水溫度： 32℃冷卻循環(huán)下水溫度： 45℃出油氣換熱器的富油溫度： 60~80℃油氣換熱器傳熱系數(shù)： 150~200kcal/m2·h·℃貧富油換熱器富油出口溫度： 110~130℃貧富油換熱器貧油進口溫度： 170~180℃貧富油換熱器貧油出口溫度： 120℃貧富油換熱器傳熱系數(shù)： 150kcal/Nm3·h2. 設(shè)計任務（1）搜集粗苯回收的方法及其工藝流程方面的資料，進行方案設(shè)計；（2）進行粗苯回收工段物料衡算、熱量衡算及各工藝設(shè)備的選型計算；（3）繪制粗苯回收工段設(shè)備一覽表（圖幅 A3，HG20519.8－92） ；（4）繪制粗苯回收工段物料流程圖（圖幅 A1，按《化工設(shè)計》教材中的有關(guān)內(nèi)容 ） ；（5）繪制粗苯回收工段工藝管道及儀表流程圖（圖幅 A1，HG20519.5 －92） ；（6）繪制粗苯回收工段設(shè)備平面布置圖（圖幅 A1，HG20519.7－92） ；（7）繪制脫苯塔或洗苯塔裝配圖；（8）撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書（按照《內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫與裝訂規(guī)范》）內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書19要求：至少有 1 張徒手繪制或用計算機（Auto CAD）繪制的圖紙，具體分配另定。二、專題部分要求（無）三、本題目的重點和難點以及與同組其它學生所做題目的關(guān)系本題目的重點為：1.選擇生產(chǎn)工藝；2.化工計算所需各種物性數(shù)據(jù)的收集、設(shè)備計算及選型；3.按照 HG20519-92 的有關(guān)規(guī)定，正確繪制任務書中規(guī)定的圖紙。本題目的難點為：熱量衡算、設(shè)備選型、回收工段 PID 圖。與同組其它學生所做題目的關(guān)系：本次設(shè)計每個學生的焦爐煤氣處理量不同，按照學校的規(guī)定保證學生每人一題，同組之間只能互相借鑒、合作，不會照抄，以保證每位學生都能得到較全面的工程設(shè)計訓練。四、可行方案的篩選方法提要（無）五、指導方式和工作進度要求1.指導方式：每周至少指導 3 次，時間不限。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的進度，隨時對本組學生進行督促指導；當一個新的設(shè)計內(nèi)容開始前或任何一個新的設(shè)計內(nèi)容進行到一定程度時，及時布置設(shè)計任務、提出具體要求、設(shè)計進行步驟、設(shè)計注意事項、傳授設(shè)計技術(shù)，指出欲達到的目標及檢查依據(jù)等；檢查學生是否根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務書的具體要求和按照 HG20519-92 的有關(guān)規(guī)定進行規(guī)范化設(shè)計；是否按照畢業(yè)設(shè)計進度及日程按時完成每一項設(shè)計任務；在設(shè)計過程中學生普遍存在的問題和一些帶特殊性的個別問題，針對性的進行指導；培養(yǎng)一些設(shè)計進度較快、設(shè)計質(zhì)量較好的學生，在設(shè)計中能起到帶動和示范作用。2.進度安排：周 次 項目 設(shè) 計 內(nèi) 容第 4 周 布置任務 整理畢業(yè)實習收集到的相關(guān)資料，進行方案設(shè)計，即選擇粗苯回收的方法，撰寫文獻綜述第 5、6 周 工藝計算 粗苯回收工段物料衡算第 7、8 周 工藝計算 粗苯回收工段熱量衡算第 9 周 工藝計算 主要工藝設(shè)備的選型計算；第 10-14 周 圖紙繪制 設(shè)計任務中規(guī)定的所有圖紙第 15 周 設(shè)計說明書 完成畢業(yè)設(shè)計說明書，準備畢業(yè)設(shè)計答辯第 16 周 預答辯 畢業(yè)設(shè)計預答辯第 17 周 答辯 畢業(yè)設(shè)計答辯六、與本設(shè)計題目相關(guān)的理論知識（包括新知識）提要《化工原理》 、 《化工工藝學》 、 《化工設(shè)計》等課程中與畢業(yè)設(shè)計有關(guān)的內(nèi)容。 七、建議參考資料及使用方法參考資料：1.《焦化設(shè)計參考資料》 ，冶金工業(yè)出版社，1980；2.《化工工藝設(shè)計手冊》 ，化學工業(yè)出版社，2003；3.《煤氣設(shè)計手冊》 ，中國建筑工業(yè)出版社，1983八、答辯之前學生應作的準備工作提要1.按照標準格式完成并打印設(shè)計說明書；2.完成設(shè)計任務書中規(guī)定的所有圖紙；3.熟練掌握工藝計算的內(nèi)容及工藝流程；內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書204.寫出答辯提綱。指導教師簽字：赫文秀 任務下達時間 2013 年 02 月 27 日 學生簽字： 第二章 主要設(shè)備計算及選型2.1 洗苯塔本設(shè)計選用的是洗苯塔是填料塔。由于木格填料、鋼板網(wǎng)填料傳質(zhì)效率較低，設(shè)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書21備龐大笨重，而其金屬材質(zhì)的填料又不耐腐蝕，所以洗苯塔填料選用泰勒花環(huán)填料。2.1.1 物料衡算2.1.1.1 進、出洗苯塔的粗煤氣量1. 進入洗苯塔的粗煤氣量進入洗苯塔粗煤氣量：25000 Nm 3/h煤氣中的粗苯在洗苯塔內(nèi)的回收率：（2-1）21a???式中： ， —洗苯塔入口煤氣和出口煤氣中粗苯的含量，1a2其中： 取 35 g/Nm3， 取 1.8 g/Nm3；2a將數(shù)據(jù)代入式（2-1）得： = 94.86%58.1???進入洗苯塔粗煤氣中的粗苯量：25000 Nm3/h×35×10-3kg∕Nm3=875 kg/h=11.25 kmol/h=252.00 Nm3/h進入洗苯塔粗煤氣中水蒸汽含量：25000 Nm3/h×26×10-3kg∕Nm3=650 kg/h=36.11 kmol/h=808.86 Nm3/h 以 100kg 粗苯為基準，由設(shè)計任務書的數(shù)據(jù)可得，粗苯的分子量：kmol/h80.7120865921780????bM故粗煤氣含粗苯的摩爾量： =11.25 kmol/h.粗煤氣含粗苯的體積量： 11.25×22.4 =252.00 Nm3/h粗煤氣含煤氣的量：25000-808.86-252.00=23939.14 Nm 3/h=1068.71 kmol/h煤氣的分子量為 10.18，則煤氣的質(zhì)量流量為：1068.71×10.18=10879.47 kg/h內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書22將進入洗苯塔的粗煤氣的各物料量列入下表：表 2.1 進入洗苯塔的粗煤氣量組分 kg∕h kmol∕h Nm3∕h煤氣 10879.47 1068.71 23939.14粗苯 875 11.25 252.00水蒸氣 650 36.11 808.86合計 12404.47 1116.07 25000.002. 出洗苯塔的粗煤氣量出洗苯塔粗煤氣中的煤氣量和水蒸氣量可以看作不發(fā)生變化，此時僅有粗煤氣中的粗苯含量改變。粗煤氣經(jīng)洗苯塔被吸收的粗苯量： 875×94.86%= 830.03 kg/h=10.67 kmol/h=239.01 Nm3/h 出洗苯塔煤氣中的苯含量：875-830.03=44.97 kg/h=0.58 kmol/h=12.99 Nm3/h將出洗苯塔的各物料量列入下表：表 2.2 出洗苯塔的粗煤氣量組分 kg∕h kmol∕h Nm3∕h煤氣 10879.47 1068.71 23939.14粗苯 44.97 0.58 12.99水蒸氣 650 36.11 808.86合計 11574.44 1105.40 24760.992.1.1.2 煤氣的平均流量對于實際條件下的氣體滿足：(2-2)01=PVT式中：P 1，V 1，T 1—氣體任意狀態(tài)下的壓力，體積，溫度；P0，V 0，T 0—氣體標準狀態(tài)下的壓力，體積，溫度。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書23由式(2-2 )可算出，煤氣的實際流量：塔前： m3/h42.8127351030.2501 ?????TPV塔后： m3/h6.9.47602煤氣在塔內(nèi)的平均流量： =25097.53 m3/h2.5314.821???V2.1.1.3 貧富油含苯量1. 由設(shè)計任務書可知，富油含苯量為 2.5%。2. 煤氣實際含苯量：塔前： g/m317.542.8071??a塔后： g/m386392與 值相平衡的貧油含苯量 x 值按下式計算：2(2-3)b2bbm1.5()PMP0.40+xa??式中： —貧油含苯量，%；x—實際出塔煤氣含苯量，1.78 g/m 3；2a—粗苯分子量，77.80；bM—洗油分子量，160；m—出塔粗煤氣壓力，P 2 = 760+ =811.47 mmHg；2 7013.6Pb—27℃時粗苯的飽和蒸汽壓力，mmHg粗苯飽和蒸氣壓 Pb 按下式計算 [5]：logPb (2-4)t???205.1649.6在 t=27℃代入式（ 2-4）中得粗苯的飽和蒸汽壓力 Pb=104.32 mmHg。 將以上已知數(shù)據(jù)代入式（2-3）可得：x = 0.155%內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書24入塔貧油實際含苯量 [5]：(2-5)1xC=n式中：n—偏