3万吨每年粗苯精制工艺设计毕业论文.doc

3万吨每年粗苯精制工艺设计毕业论文 目 录 设计说明 I Design specification I 主要符号说明 iv 引言 1 1 设计总论 2 1.1概述 2 1.1.1粗苯的主要组分及性质 2 1.1.2粗苯精制产品及用途 2 1.1.3粗苯精制的意义 3 1.2文献综述 3 1.3设计任务的依据 3 1.3.1反应温度 3 1.3.2硫酸浓度 4 1.3.3酸化反应时间 4 1.4主要原材料及公用工程情况 4 2 生产流程确定 5 3 生产流程说明 6 4 物料衡算 7 4.1初馏塔物料衡算 7 4.2酸洗反应器物料衡算 8 4.3吹苯塔物料衡算 8 4.4纯苯塔物料衡算 10 4.4.1纯苯塔产品产量核算 11 4.4.2吹苯塔产品产量核算 12 4.4.3酸洗塔产品产量核算 14 4.5甲苯塔物料衡算 15 4.6二甲苯塔物料衡算 17 5 能量衡算 20 6 塔设备计算 20 6.1吹苯塔计算 20 6.1.1吹苯塔塔径的计算 20 6.1.2吹苯塔塔高的计算 21 6.2纯苯塔的计算 21 6.2.1回流比的计算 21 6.2.2塔板层数的确定 23 6.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 24 6.3.1操作压力计算 24 6.3.2操作温度计算 24 6.3.3平均摩尔质量的计算 24 6.3.4进料板平均摩尔质量计算 24 6.3.5平均密度计算 25 6.3.6液体平均表面张力计算 26 6.3.7液相平均粘度的计算 27 6.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 27 6.4.1塔径计算 27 6.4.2精馏塔有效高度得计算 28 6.5塔板主要工艺尺寸的计算 29 6.5.1溢流装置计算 29 6.5.2塔板布置 30 6.6筛板的流体力学验算： 31 6.6.1塔板压： 31 6.6.2液面落差 31 6.6.3液沫夹带 31 6.6.4漏液 32 6.6.5液泛 32 6.7塔板负荷性能图 32 6.7.1漏液线 32 6.7.2液沫夹带线 33 6.7.3液相负荷下限线 33 6.7.4液相负荷上限线 34 6.7.5液泛线 34 7 设备稳定及机械强度校核计算 38 7.1塔高估算 38 7.2筒体强度计算 38 7.2.1精馏塔壁厚 38 7.2.2封头的选取 39 7.3塔设备所承受的各种载荷计算 39 7.3.1质量载荷 39 7.3.2风载荷 40 设计结果 42 主要参数一览表 42 物料衡算数据一览表 42 塔设备计算数据一览表 43 附录 45 主要参考文献 45 致谢 46 主要符号说明 项目 符号 单位 平均压强 Pm mmHg 平均温度 Tm ℃ 流量 气相 VS /s 液相 LS m3/s 实际塔板数 N 块 板间距 HT m 塔的有效高度 Z m 塔径 D m 空塔气速 u m/s 堰长 lw m 堰高 hw m 溢流堰宽度 wd m 管底与受液盘距离 h0 m 板上清液层高度 hl m 孔径 d0 mm 孔间距 t mm 孔数 n 个 开孔面积 m2 筛孔气速 u0 m/s 塔板压降 hp KPa 液体在降液管中停留时间 S 降液管内清液高度 Hd m 雾沫夹带 kg液/kg气 气相最大负荷 LS,max m3/s LS,max m3/s 引言 粗苯是煤炼焦过程的副产品，其中含有苯、甲苯、二甲苯等工业原料和大量杂质，粗苯精制就是通过物理或化学方法去除这些杂质，得到高纯度的苯类产品的过程。我国传统的粗苯精制的方法是酸洗法，由于酸洗精制法工艺简单，该法在我国焦化厂得到广泛应用。 焦化粗苯加工和分离是一个极其复杂的工艺过程，粗苯中除含有苯、甲苯、二甲苯等主要成分外，可定量的其余组分就有九十多种。焦化粗苯经初步预精馏得到的轻苯馏分中含有的不饱和化合物及硫化物的沸点与苯、甲苯的沸点相差很小，不能通过精馏法进行分离。当前脱除不饱和化合物及硫化物的主要方法有硫酸精制法和催化加氢精制法。硫酸精制法的优点是试剂便宜、过程设备简单和操作方便等，在早期的国内外焦化粗苯加工中应用十分广泛，工艺比较成熟。 酸洗法就是混合馏分（BTX）用含量为93%~95%的硫酸洗涤时不饱和化合物及硫化物发生化学反应，生成复杂的产物。不饱和烃在硫酸作用下发生聚合反应，生成酸式酯，此反应还可以深度进行，生成三聚物和和深度聚合物。聚合物呈现黑褐色，简称酸焦油，密度较大，可从混合物中分离。 噻吩能与硫酸发生磺化反应，但是苯，甲苯，二甲苯的磺化反映速率很慢。同时噻吩还能与其他不饱和化合物反应生成稳定的烷基化噻吩，其沸点毕本的沸点高60~70℃。噻吩主要集中在苯馏分中，其中不饱和化合物较少，故其中噻吩很难除去。这时可以对苯、甲苯、二