年产1500吨工业苊的工艺设计

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1、本科毕业业设计题目：年产15500吨吨工业苊苊工艺设设计专题：苊结晶过过程的控控制专 业：应用化学学班 级级：应化BGG101姓 名：杨军学 号号：09指导教师师：李靖论文共 662页，其其中：专专题 4页，译译文 7 页 第69页年产15500吨吨工业苊苊的工艺艺设计中文摘要要 本次设设计主要要进行年年产15500吨吨工业苊苊车间的的设计。采用双炉双塔生产过程具有连续性比较强，稳定性好、产率高等特点。 全文共共六章，分分章阐述述了苊塔塔的工艺艺部分与与非工艺艺部分。并并对物料料，塔的的尺寸等等进行详详细的计计算。首先对设设计所选选工艺的的研究背背景、目目的、意意义进行行简单阐阐述,然然后对工

2、工艺部分分进行着着重讨论论和计算算，这一一部分先先简单介介绍原料料和产品品，进行行生产方方式的选选择，工工艺流程程的简单单介绍,和装置置的特点点。着重重进行计计算，其其中包括括物料衡衡算、热热量衡算算和工艺艺尺寸的的计算。计算部分分对初馏馏塔的物物料及热热量进行行了衡算算，还计计算了最最小回流流比、最最小理论论板数、理理论板数数及实际际板数、加加料板位位置的确确定等等等。在浮浮阀塔工工艺尺寸寸计算方方面我做做了大量量的计算算，包括括浮阀塔塔的汽液液相负荷荷、塔径径计算、塔塔高的计计算等。除除苊塔外外并根据据苊塔要要求对冷冷凝器进进行了选选型及计计算。最后对非非工艺部部分进行行阐述。关键词：苊

3、,工艺 ,结晶晶AbsttracctThe dessignn iss maainlly ccarrriedd 15500 tonns oof iinduustrriall accenaaphtthenne wworkkshoop ddesiign.Douublee ovven twiin pprodducttionn prroceess conntinnuitty aand strrongg,goood staabillityy,hiigh yielld aand othher chaaraccterristticss. Thiss diisseertaatioon cconssistts o

4、of ssix chaapteers, exxpouundss thhe ccrafft ppartt annd NNon- crraftt paart resspecctivvelyy. AAnd callcullatee thhe mmateeriaal ,sizze oof ttoweer ddetaaileedlyy.Firsst, exppounndinng bbackkgrooundd, ppurpposee, ssignnifiicannce of thee seelecctedd prroceess .thhen foccusiing on thee crraftt paart

5、 to disscusss aand callcullatee. TThe firrst parrt oof tthe briief inttrodducttionn off raaw mmateeriaals andd prroduuctss, cchoiice of prooducctioon , a simmplee prroceess , aand thee deevicce ffeatturees. Strressse ccalcculaatinng, inccluddingg thhe mmateeriaal bbalaancee, eenerrgy ballancce aand

6、sizze oof tthe callcullatiion.I feeatuure somme oof AAcennaphhtheene towwer of matteriialss annd eenerrgy forr thhe bbalaancee, ccalcculaate thee miinimmum retturnn raatioo, tthe minnimuum nnumbber of plaate theeoryy, ttheoory of plaate nummberr annd tthe acttuall nuumbeer pplattes, feeediing loccat

7、iion of thee booardd deeterrminned, annd sso oon. Tapp flloatt vaalvee inn teermss off siize andd I didd a lott off caalcuulattionn, iinclludiing thee stteamm vaalvee toowerr liiquiid lloadd, tthe towwer diaametter, thhe ooverrfloow ddeviicess, vvalvve ttrayy laayouut, a hhighh toowerr。Exxceppt tthe

8、 Aceenapphthhenee toowerr I havve DDesiign thee coondeenseer ffor thee Accenaaphtthenne ttoweer .Finaallyy, EExpooundds tthe Nonn- ccrafft ppartt faacillitiiesKeywwordds: Aceenapphthhenee ， Techhnollogyy ，Crystallization目 录录1 绪论论12工业苊苊生产工工艺评述述22.1 国内制制取工业业苊工艺艺路线222.2国国外制取取工业苊苊工艺路路线32.3工工艺叙述述部分442.3.

9、1工艺艺选择442.3.2工艺艺特点552.3.3存在在问题552.3.4工艺艺流程773工艺计计算93.1 设计依依据9根据设计计题目：年产115000吨工业业苊工艺艺设计题题目要求求相关规规定9苊塔设计计的项目目建议书书93.2 设计范范围93.3设设计规模模和产品品93.3.1规模93.3.2产品品品种、数数量和质质量93.3.3设计任任务和设设计能力力103.3.4原料料组成1103.4苊苊塔计算算依据1113.5物物料衡算算123.6塔塔板层数数及回流流比的计计算133.6.1最小数数133.6.2最小回回流比1143.6.3理论板板数及实实际板数数153.6.4加料板板位置的的确定

10、1153.6.5侧线线以上最最小回流流比163.6.6侧线线以上理理论板数数及实际际板数1173.7热热平衡计计算173.8冷冷凝器计计算194 设备备计算及及选型2224.1 浮阀塔塔板工艺艺尺寸计计算224.1.1汽、液液相负荷荷224.1.2塔径径计算2254.1.3塔高274.2冷冷却结晶晶计算2284.2.1冷却却结晶物物料衡算算284.2.2冷却却结晶热热量衡算算285 苊结结晶过程程的控制制（专题题部分）305.1工工业结晶晶305.2产产品介绍绍305.3苊苊结晶原原理315.4苊苊结晶动动力学研研究315.5搅搅拌对结结晶影响响315.6温温度影响响325.7结结论326 非

11、工工艺部分分336.1工工艺布置置336.2公公用工程程346.3安安全防火火和环境境保护及及工业卫卫生366.4自自控水平平和主要要控制方方案376.5建建厂条件件和厂址址方案3396.6采采暖和通通风416.7环环境保护护及安全全卫生442结论444致谢455参考文献献46附录4771 绪论论苊是一种种重要的的化工原原料，主主要用于于合成染染料，特特别是高高档有机机染料、涂涂料、合合成树脂脂、工程程塑料和和橡胶防防老剂，制制造耐高高温的聚聚酰亚胺胺和聚苯苯并咪唑唑二酮树树脂，用用作制造造宇宙飞飞船降落落伞的纤纤维等。苊苊只要来来自于煤煤焦油，煤煤焦油的的洗油馏馏分中富富含苊约约为155左右

12、右。关于于苊的精精馏与精精制，有有不少文文献，但但多数停停留在研研究阶段段。从工工业化应应用来看看，先通通过精馏馏，将苊苊的浓度度提高到到60以上，然然后再通通过冷却却结晶、离离心处理理得到995以以上的工工业苊，这这是一种种简单实实用的工工艺。目前，国国内外洗洗油中提提取工业业苊的生生产方法法主要是是采用“双双炉双塔塔”或“三三炉三塔塔”从煤煤焦油洗洗油中提提取萘馏馏分，然然后将浓浓度为55060的苊馏馏分装入入结晶机机内，通通过结晶晶、过滤滤后得到到94.38966.555的固固态产品品工业苊苊。我国生产产苊的单单位有鞍鞍钢化工工总厂、上上海焦化化厂、攀攀钢焦化化厂、宝宝钢化工工公司、太太

13、钢焦化化厂、武武钢焦化化厂和石石家庄焦焦化厂等等。国内产品品熔点大大多约991，纯纯度约994。德德国生产产的工业业苊纯度度为977998。前前苏联生生产的工工业苊熔熔点不低低于911，灰灰分22，水水分33.0，试剂剂苊熔点点不低于于92.3，纯纯度998，沸沸点为22762777.5，灼烧烧残留物物0.1。工业苊产产品在国国内外市市场容量量都很大大，产品品的应用用前景广广阔。特特别是近近年来，随随着我国国经济的的快速发发展。国国内的缺缺口将越越来越大大。因此此，借鉴鉴国外焦焦油加工工工艺，开开发符合合国情的的工业苊苊制取工工艺非常常重要。2 工业业苊生产产工艺评评述2.1国国内制取取工业苊

14、苊工艺路路线国内生产产工艺路路线技术术特点是是以洗油油为原料料从中提提取工业业苊，生生产工艺艺有很多多种，每每种工艺艺各具特特色，但但有一个个共同点点就是首首先通过过精馏方方法使洗洗油粗分分离，使使欲分离离的苊得得到富集集，然后后再分别别进行深深加工，可可得到工工业苊产产品。我国生产产苊的单单位有鞍鞍钢化工工总厂、上上海焦化化厂、攀攀钢焦化化厂、宝宝钢化工工公司、太太钢焦化化厂、武武钢焦化化厂和石石家庄焦焦化厂等等。国内内产品熔熔点大约约为911，纯纯度约为为94。中国攀钢钢焦化厂厂用工业业萘装置置从洗油油中提取取工业苊苊。原料料洗油经经换热后后进入工工业萘装装置，在在初馏塔塔顶采出出轻质洗洗

15、油。一一部分塔塔底残油油进入管管式炉循循环加热热以提供供能量，一一部分进进入精馏馏塔。在在精馏塔塔顶采出出苊馏分分，塔底底残油循循环加热热并排出出部分重重质洗油油。然后后，再将将所得的的含苊550-60的苊馏馏分装入入结晶机机内，装装料温度度控制在在90-95。开始始结晶时时的冷却却速度为为3-55/hh,当冷冷却温度度接近结结晶点时时，冷却却速度降降至1-2/h,防防止形成成过多的的细小晶晶核而使使馏分变变成糊状状，以致致无法进进行离心心操作。第第一遍放放料温度度为355-400，第第二遍放放料温度度为300-355。苊苊馏分经经结晶机机结晶，再再经离心心机分离离后，所所得成品品工业苊苊的组

16、成成及结晶晶点见表表2.11该流程程的特点点是安全全可靠、调调节方便便、操作作弹性大大。表 2.1 成成品工业业苊的组组成及结结晶点序号苊含量（干干基）/灰分水分结晶点196.0020.01153.089.88294.3380.00062.690.77396.5550.022652.55589.77平均95.6650.01162.790.007武汉科技技大学采采用分步步结晶法法逐步除除去杂质质而得到到高纯度度苊。结结晶器分分为上下下两段，上上段为结结晶段，长长100000mmm，下下段为保保温段，长长1000mm。结结晶管中中心为气气体导入入管，其其下部为为气体喷喷嘴，刚刚好位于于保温段段中部

17、，防防阻塞。气气体导入入管中部部设有支支架，把把气体导导入管固固定在结结晶管中中心，保保证其垂垂直并防防止晶体体融化时时发生滑滑落。试验结果果显示，间间歇（发发汗）分分步结晶晶作用显显著，采采用发汗汗时经55级结晶晶可得到到纯度为为97.5的的苊，苊苊的回收收率为554.00；不不发汗时时经8级级结晶才才能得到到纯度为为96.2的的苊，苊苊的回收收率为556.00。2.2国国外制取取工业苊苊工艺路路线德国生产产的工业业苊纯度度为977-998。前前苏联生生产的工工业苊熔熔点不低低于911，灰灰分22，水水分33.0，试剂剂苊熔点点不低于于92.3，纯纯度998，沸沸点为2276-2777.5，

18、灼烧烧残留物物0.1。日本新日日铁化学学研究所所BMCC法。日日本新日日铁化学学研究所所研制开开发了以以煤焦油油洗油作作为原料料，通过过将蒸馏馏与塔内内结晶工工序相结结合（BBMC）的的方法制制取苊的的工艺过过程。具具体方法法是将含含有苊116.88、萘萘18.3、甲甲基萘66.3、氧芴芴21.0、芴芴10.4及及其他一一些组分分的洗油油在322块理论论塔板的的塔内于于回流比比12-15的的条件下下进行分分离制取取苊馏分分。所得得到的苊苊馏分中中苊的最最高浓度度不超过过63。然后后，将此此馏分在在设有33个搅拌拌器和33个区段段（冷却却、净化化和熔融融）的立立式塔内内用结晶晶法净化化，最后后得

19、到主主要物质质含量不不少于999的的苊的油油。油中中含苊55.6-433.5，氧芴芴15.4-24.5，其其他组分分39.0-49.1。结结晶精制制时使用用的装置置是该公公司独自自开发的的可用于于工业生生产的BBMC装装置。该该工艺的的特点是是塔的容容积小，因因此达到到稳定状状态所需需要的时时间短。德国从洗洗油馏分分中分离离苊的工工艺。德德国从洗洗油馏分分中分离离苊的工工艺包括括：用双双甘醇做做萃取剂剂萃取蒸蒸馏馏分分，得到到馏出液液和釜底底残液。然然后用重重结晶法法从流出出馏分中中分离出出联苯和和吲哚，而而将釜底底残液进进行二次次蒸馏，以以便将苊苊馏分和和氧芴馏馏分分离离开来，再再用结晶晶法

20、从苊苊馏分中中提取工工业苊。综上所述述 ，国国内的工工业苊加加工技术术和工艺艺还停留留在较低低水平，一一些新技技术还没没有完全全工业化化，产品品品种少少，质量量也难以以和国外外相抗衡衡。相反反，国外外同类厂厂在这方方面己远远远走在在我们前前面，新新技术新新工艺迅迅速工业业化，产产品种类类齐全，并并形成了了规模效效益。所所以，我我们要借借鉴国外外先进经经验，结结合自己己的实际际情况，开开发和研研究适合合自身特特点的洗洗油加工工工艺，以以实现效效益最大大化，从从而推动动焦化事事业的发发展。2.3工工艺叙述述部分2.3.1工艺艺选择苊塔原料料来源于于甲基萘萘塔的塔塔底，正正常生产产状态下下，其组组成

21、变化化不大。设设计要求求提取轻轻质洗油油，苊馏馏分，及及中质洗洗油，其其中中质质洗油为为回收车车间提供供作为吸吸苯溶剂剂。 表 2.22 洗油油馏分中中的质量量分数组分名称称在洗油馏馏分中的质量分分数%组分名称称在洗油馏馏分中的质量分分数水1二甲基萘萘馏分14.885萘馏分12苊馏分19甲基萘馏馏分23.551氧芴馏分分14.222吲哚1芴馏分10.773联苯3.699可以看出出，在组组成中，中中性组分分总和占占到了990%,其他组组分中喹喹啉系居居多。从从前面的的叙述中中可知，洗洗油馏分分是多组组分恒沸沸系统，同同时又是是多组分分低共熔熔系统，尤尤其哇琳琳类等碱碱性物质质与其他他中性物物质更

22、易易形成共共沸物，影影响馏分分的切取取质量。所所以喹啉啉类等碱碱性物质质含量虽虽少，但但必须除除去。国国内的脱脱喹啉盐盐基方法法都是在在洗油蒸蒸馏前加加酸洗工工序，导导致洗涤涤处理量量大，脱脱除效果果不好。为为此，我我们对洗洗油馏分分进行了了蒸馏实实验，以以下是一一组蒸馏馏数据，从从数据可可以看出出喹啉类类等碱性性物质集集中在萘萘油和甲甲基萘馏馏分中，如如果将洗洗涤工序序安排在在蒸馏工工序后洗洗涤原料料为萘油油和洗油油馏分，则则可大大大的减少少洗涤工工序的工工作量。同同时还可可以看出出中质洗洗油含11一甲基基萘,22一甲基基萘和二二甲基萘萘的总和和大于770%,满足吸吸苯溶剂剂的质量量要求。苊

23、苊馏分的的组成也也符合传传统的结结晶离心心法生产产工业苊苊的质量量要求。甲甲基萘馏馏分经酸酸洗脱喹喹啉类物物质后，其其组成如如何。下下表中洗洗油馏分分蒸馏实实验数据据表 2.3 洗洗油馏分分蒸馏实实验数据据馏分名称萘喹啉异喹啉吲哚1甲2甲甲基萘联苯苊氧芴芴萘馏分70741.51.23.415甲基萘馏馏分1.6853.43.2154617中质洗油油0.30.51.23.367135.6苊馏分0.30.31.2345.164191.3残液4.52345双炉双塔塔甲基萘萘工业苊苊系统，实实现了连连续、稳稳定生产产。原料料的处理理量13380.0KGGh，在在进入甲甲基萘塔塔的轻馏馏分组成成变化范范围

24、不大大的前提提下，甲甲基萘塔塔和工业业苊塔的的工况波波动小，稳稳定性强强，两塔塔均可保保证600一1220的的操作弹弹性。主主要馏分分的关键键组分为为：甲基基萘含量量t770，达达到了一一级产品品的质量量要求；中质洗洗油二甲甲基萘含含量为54，含萘萘量低于于l，是是洗苯的的优质原原料；苊苊馏分的的含苊量量控制在在60左右。工工业苊塔塔和甲基基萘塔全全塔压降降都小于于O11 attm。2.3.2工艺艺特点1. 原原料的适适应范围围广不仅仅可加工工洗油，而而且可加加工其它它萘油和和甲基萘萘油。2. 原原料处理理量大，由由于使用用高效填填料产品品的纯度度高，其其中甲基基萘的纯纯度可达达到566%以上

25、上。3.甲基基萘油以以汽相形形式采出出，可防防止甲基基萘油的的乳化。4.混合合分蒸馏馏和填料料精馏塔塔均采用用负压蒸蒸馏，可可降低系系统的温温度和对对材质的的要求，以以保证系系统的顺顺利生产产。另外外，可充充分利用用装置自自产的蒸蒸汽和温温水，以以降低装装置耗能能。2.3.3存在在问题该套系统统开工后后，运行行基本正正常，但但一些地地方还存存在问题题，与设设计要求求有差距距，具体体有以下下几点:(1)由由于设计计时是按按照72200小小时，处处理量110377.7kkghh进行设设备的设设计的，而而在生产产组织时时由于处处理负荷荷较大，进进入甲基基萘塔的的原料洗洗油达113800.0 kgh，

26、导导致回流流泵负荷荷过大，再再加之甲甲基萘塔塔顶温度度一流量量串级调调级装置置参数整整定不理理想。因因此，操操作时必必须在确确保甲基基萘塔顶顶温度一一流量串串级调级级装置稳稳定运行行的同时时，处理理量不宜宜超过220000 kgghrr；(2)当当进入工工业苊塔塔的苊馏馏分组成成变化较较大时，该该塔体现现出较大大的波动动趋势(采出量量、热负负荷等)，其主主要波动动原因是是：既要要保证侧侧采组分分的指标标合格，又又要兼顾顾塔顶、侧侧线、塔塔釜的采采出量。有有时要较较大大幅幅度地调调整回流流比。因因此在该该塔的调调节控制制方面尤尤其要加加以重视视。应在在手动控控制稳定定后在打打自动控控制，不不要盲

27、目目迷信自自动控制制的优越越性。同同时在操操作中应应加强对对迸料组组份含苊苊量的分分析，视视组分变变化情况况及时调调整进料料口位置置；(3)应应将工业业苊结晶晶残油返返回工业业苊塔蒸蒸馏，不不但能够够有效提提高苊的的收率，也也有利于于改善塔塔的稳定定性和降降低能耗耗。苊通常的的提取方方法是将将洗油脱脱萘、脱脱酚、脱脱吡啶和和脱水后后，用660块塔塔板的精精馏塔精精馏，切切取大于于2700的馏馏分，将将此馏分分再用660块塔塔板的精精馏塔精精馏，切切取2770-2280的苊馏馏分（也也可用770块塔塔板的精精馏塔进进行连续续精馏，以以从第442块塔塔板引出出馏程为为2688-2882的的苊馏分分

28、），然然后冷却却、结晶晶、分离离得到纯纯度999的工工业苊。目前，国国内外从从洗油中中提取工工业苊的的生产方方法主要要是采用用“双炉炉双塔”或或“三炉炉三塔”从从煤焦油油洗油中中提取萘萘馏分，然然后将浓浓度为550-60的苊馏馏分装入入结晶机机内，通通过结晶晶、过滤滤后得到到94.38-96.55的固态态产品工工业苊。工艺流程程如下2.3.4工艺艺流程由洗油原原料槽来来经过加加热静止止脱水的的原料洗洗油，经经过洗油油原料泵泵进入萘萘塔管式式炉对流流段预热热，在此此甲热到到2000度左右右进入萘萘塔，萘萘塔热油油泵从萘萘塔塔底底抽出油油品进入入萘塔管管式炉辐辐射段，加加热升温温至3000再次次进

29、入萘萘塔使油油气蒸发发。 塔顶采采出的萘萘馏分经经过气化化冷凝器器后进入入萘塔回回流槽，萘萘塔回流流泵从萘萘塔回流流槽往塔塔顶打回回流控制制塔顶温温度，萘萘塔回流流槽满流流至萘馏馏分槽。 侧侧线切取取的甲基基萘馏分分经过冷冷凝冷却却器冷却却后进入入甲基萘萘馏分槽槽，作为为间歇蒸蒸馏生产产甲基萘萘馏分的的原料。 苊苊塔原料料从萘塔塔塔底热热油泵出出口采出出，经过过冷却后后进入油油库苊塔塔原料槽槽。 由由苊塔原原料槽来来经过加加热静置置脱水的的苊塔原原料油，经经过苊塔塔原料泵泵进入苊苊塔管式式炉对流流段预热热，在此此加热到到2000左右进进入苊塔塔。苊塔塔热油从从人塔塔塔底抽出出油品进进入苊塔塔管

30、式炉炉辐射段段加热至至3100再次进进入苊塔塔使油气气蒸发。 经经过冷凝凝冷却器器冷却后后进入苊苊塔回流流槽，苊苊塔回流流泵从塔塔顶采出出的中质质洗油苊苊塔回流流槽往塔塔苊馏分分定期定定量放入入苊结晶晶顶打回回流控制制塔顶温温度，苊苊塔回流流槽满流流至中质质洗油槽槽。苊从从馏分中中结晶出出来，形形成的结结晶液放放入苊离离心分离离机中，进进行给料料和甩干干脱洗油油后将工工业苊卸卸除。经经计量包包装后入入库。重质洗油油从苊塔塔塔底热热油泵出出口采出出，经过过冷却后后进入油油库重质质洗油槽槽。甲基萘馏馏分经过过洗涤器器洗涤脱脱喹啉后后进入间间歇蒸馏馏釜中。炉炉内使用用煤气加加热，釜釜内甲基基萘馏分分

31、加热至至2500，按沸沸点顺次次切取初初馏分，前前馏分，主主馏分和和后馏分分，馏分分蒸汽由由釜顶进进入间歇歇蒸馏塔塔中，各各馏分经经过冷凝凝冷却器器冷却后后进入馏馏分槽中中，釜底底残油送送入甲基基萘油槽槽中。酸性喹啉啉经过分分解器分分离后进进入间歇歇蒸馏釜釜，经过过釜加热热，按沸沸点范围围顺次切切取初馏馏分、前前馏分、主主馏分（工工业喹啉啉）和后后馏分，馏馏分蒸汽汽由釜顶顶进入间间歇蒸馏馏塔，各各馏分经经过冷凝凝冷却器器冷却后后进入各各馏分槽槽中。釜釜底残液液进入釜釜渣槽中中。采出含995%以以上的甲甲基萘一一级品装装桶，低低于955%的甲甲基萘二二级品装装桶入库库，采出出含955%以上上的喹

32、啉啉一级品品装桶入入库，萘萘油馏分分、中质质洗油、重重质洗油油等产品品可由各各储槽装装车外运运。各设备储储槽的放放散烟气气均集中中至排气气洗净塔塔中，经经洗油洗洗涤后排排放，来来自油库库的新洗洗油储存存于排气气洗净塔塔内，由由洗油泵泵送至排排气洗净净塔顶部部喷洒洗洗涤，废废洗油定定期送往往油库洗洗油原料料槽，并并补充新新洗油。3 工艺艺计算3.1设设计依据据根据设计计题目：年产115000吨工业业苊工艺艺设计的的设计题题目要求求相关规规定。苊塔设计计的项目目建议书书洗油是一一种复杂杂的混合合物，富富含喹啉啉、异喹喹啉、吲吲哚、-甲基基萘、-甲基基荼、联联苯、二二甲基荼荼、苊、氧氧芴和芴芴等宝贵

33、贵的有机机化工原原料。550年代代我国就就开始洗洗油的加加工利用用，但至至今为止止对洗油油的加工工利用还还是很单单一，效效益不甚甚理想，产产品的副副加值也也不高，造造成洗油油资源极极大的浪浪费。因因此，我我们需要要合理地地综合利利用这一一宝贵的的资源。本项设计将吸取国际上煤焦油集中加工厂的经验，满足经济规模的要求，达到高起点、高新技术的目标，实现年处理1500工业苊工段工艺。该项目扩大企业调整企业产品结构，增强企业经济实力，增加企业发展后劲，提高企业经济效益。不管从技术的成熟度、市场分析、经济评价、收益指标都具有较好的前景。3.2设设计范围围苊塔工段段内区域域的设计计及水、电电、汽、煤煤气、总

34、总图及运运输等配配套设施施。3.3设设计规模模和产品品3.3.1规模模根据任务务书的要要求，本本次设计计的规模模为年处处理15500吨吨工业苊苊的工艺艺设计。年年工作日日3000天。3.3.2产品品品种、数数量、和和质量表3.11 产品品品质、数数量、质质量产品名称称产品数量量 WTT产品质量量指标备注1轻质洗油油0.399含萘66%生产工业业萘原料料2苊馏分0.9005含萘660%；含二甲基基萘225%含氧芴15%优级品含含萘55%；含甲基萘萘755%3中质洗油油0.577含苊88%3.3.3设计计任务和和设计能能力本设计的的任务是是完成洗洗油工段段后蒸馏馏塔生产产工序的的物料、热热量衡算算

35、，进而而进行主主体设备备和附属属设备的的选型。还包括塔顶冷凝器，管式炉的计算及选型等。 原原料为焦焦油洗油油。 主主要产品品：轻质质洗油（萘萘、联苯苯、二甲甲基萘、苊苊），苊苊馏分（二二甲基萘萘、苊、氧氧芴），中中质洗油油（苊、氧氧芴、芴芴、甲基基芴等） 设设计能力力：本车车间的设设计能力力为年处处理洗油油1万吨吨，年工工作日3300天天。苊塔塔年处理理量为449355.6吨吨。3.3.4原料料组成后塔苊油油原料组组成表3.22 后塔塔苊油原原料组成成组分名称称沸点范围围分子量质量分数数 /%质量流量量kg/h摩尔流量量kmool/hh摩尔分数数/%甲基萘169.21201.36635.550

36、.2551.522联苯1811822.5771165.611146.30.9555.788二甲基萘萘191.510824.772645.114.14425.118苊196.8513425.887871.255.66634.443氧芴205207713222.331582.283.47721.111芴21812811.551300.461.81111.001甲基芴22122221341.10028.880.1660.977共计10026099.716.444100.003.4 苊塔计计算依据据苊油处理理量 96663.7吨/年收率率60年平均工工作日 3000天/年年年产工业业苊15500吨吨收

37、率660，所所以需含含苊255.877的苊苊油96663.7吨. 表3.33原料组组成组分名称称沸点范围围分子量质量分数数 /%质量流量量kg/h摩尔流量量kmool/hh摩尔分数数/%-甲基基萘 2444.7142.1910.009135.430.8889.944联苯255.2154.2110.55140.930.91110.228二甲基萘萘2612711.1156.2216.113216.491.39915.771苊278154.2125.887347.222.25525.442氧芴28713419.336259.851.94421.992芴297.9166.2214.661196.091

38、.18813.333甲基芴2981801.36618.2250.1001.133-甲基基萘241.11422.08827.9920.2002.266共计10013422.1888.855100.003.5 物料衡衡算对于苊塔塔精馏过过程，采采用关键键组分法法进行计计算。在在苊塔中中根据工工艺过程程要求，假假定塔顶顶采出量量为x. kmmol/h， 侧线采采出量为为y kkmoll/h，塔塔底采出出量为zz kmmol/h由工工艺要求求可列：1、13342.18 =x + yy + z2、0.65yy + 0.006x+1.003z =26663、0.3y+0.665x=2166.499联立可解

39、解出x = 1110.62 y = 4881.996 zz = 7499.6本设计工工艺要求求为塔顶顶苊含量量大于66%，二二甲基萘萘大于660， 侧线苊苊含量为为60% 、二二甲基萘萘含量小小于300%、 氧芴含含量小于于10% ，塔塔底苊含含量小于于3%。可可得出以以下数表表表3.44 苊塔塔物料平平衡列于于表组分名称称塔 顶 侧 线塔 底底摩尔流量量kmool/hh摩尔分数数 %kmoll/h摩尔分数数 %kmoll/h摩尔分数数 %-甲基基萘0.88835.334联苯0.91136.555二甲基萘萘0.46618.4470.93328.001苊0.0441.6112.03361.114

40、0.1665.300氧芴0.36610.8841.58852.332芴 1.18839.007甲基芴0.1003.311-甲基基萘0.28.033 共计2.499100.03.322100.003.022100.003.6塔塔板层数数及回流流比的计计算3.6.1最小小数假设以侧侧线采出出的塔板板为分界界板即塔塔顶与侧侧线为塔塔顶部分分，塔底底不变。可可得出以以下数据据表格。表3.55 数据据表格板上摩尔流量量摩尔分数数板下摩尔流量量摩尔分数数-甲基基萘0.88815.115苊0.1665.3-甲基基萘0.2003.444联苯0.91115.666氧芴1.58852.332二甲基萘萘1.3992

41、3.992芴1.18839.007苊2.07735.663甲基芴0.13.311氧芴0.3666.200总计3.022100.00总计5.811100.00用芬斯克克方程计计算理论论板数3在塔顶温温度2660，苊苊对氧芴芴的相对对挥发度度在塔底温温度3110，苊苊对氧芴芴的相对对挥发度度=lg（）/lg=lg（）/lg1.28=16.363.6.2最小小回流比比用柯尔本本法计算算最小回回流比=3.71进料层层温度下下轻关键键组分对对重关键键组分的的相对挥挥发度一般适宜宜的回流流比大致致为最小小回流比比的1.222倍操作回流流比R=1.6Rm =1.663.6.3 理理论板数数及实际际板数用简捷

42、法法即吉利利兰关联联图计算算所需理理论板数数由吉利兰兰关联图图查得： 图图 3.1 吉利利兰关联联图 得 得得N=24.16塔板效率率取0.5 则=由于目前前采用泵泵送冷回回流，且且并未完完全按沸沸点进料料，故部部分塔板板受换热热影响板板效率，而而且考虑虑到生产产上进料料位置的的选择，原原料性质质的波动动等因素素，故实实际板数数取N=500层，给给生产上上留有余余地。3.6.4加料料板位置置的确定定近似估算算加料板板的位置置，可采采用下列列经验式式:lg llg（lg llg（又 解得，板效率为为 ：449.331精馏段实实际板数数： 取取23层提馏段实实际板数数： 取取29层层则加料板板位置

43、为为从上往往下数223层塔板板或从下下往上取取29层层塔板。假设以侧侧线为塔塔底，塔塔顶不变变那么可可得到以以下数据据表格表3.66 数据据表格塔顶摩尔流量量摩尔分数数侧线摩尔流量量摩尔分数数-甲基基萘 0.88835.334-甲基基萘-甲基基萘0.28.033-甲基基萘联苯0.91136.555联苯二甲基萘萘0.46618.447二甲基萘萘0.93328.001苊0.0441.611苊2.03361.114氧芴氧芴0.36610.884总计2.499100.00总计3.322100.00 用芬斯斯克方程程计算理理论板数数3N=lgg（）/lg=lg（）=1.403.6.5最小小回流比比（侧线

44、线以上）用柯尔本本法计算算最小回回流比=0.77进料层层温度下下轻关键键组分对对重关键键组分的的相对挥挥发度为为2.115一般适宜宜的回流流比大致致为最小小回流比比的1.222倍操作回流流比R=1.8Rm =1.883.6.6理论论板数及及实际板板数用简捷法法即吉利利兰关联联图计算算所需理理论板数数由吉利兰兰关联图图查得：图3.22吉利兰兰关联图图 得 得得=3.塔板效率率取0.5 则=由于目前前采用泵泵送冷回回流，且且并未完完全按沸沸点进料料，故部部分塔板板受换热热影响板板效率，而而且考虑虑到生产产上进料料位置的的选择，原原料性质质的波动动等因素素，故实实际板数数取N=100层，给给生产上上

45、留有余余地。综上所述述所设计计苊塔共共有塔板板数为550+110=660块3.7热热平衡计计算塔底残油油量： 7499.6kkg/hh进入苊塔塔馏份 13442.118kgg/h侧线抽出出量 4811.966kg/h冷回流比比（对产产品） 3塔顶回流流量 1110.6233=3331.886kgg/h塔顶温度度 2522塔底残油油温度 3000侧线抽出出物温度度 2800原料入塔塔温度 2000回流入塔塔温度 800输入热热量1苊油油带入热热量Q11=13342.180.44222004.117=44701138.81004KJJ/h0.422萘馏馏份在2202220之间的的平均比比热（）2.

46、 回流带带入的热热量Q2=3311.8660.43804.117=4476004.6653228KJJ/h0.4116酚酚油在220550之之间的平平均比热热（）3. 塔塔底循环环油通过过管式炉炉加热补补充热量量输入的总总热量：输出热热量1. 塔塔顶轻质质洗油及及回流油油气带出出的热量量 Q111=(1110.62+3311.866)00.433（2252+2000)=8860000.4412880.433洗油油在200 2200间的平平均比热热81.55 洗洗油在塔塔顶条件件下汽化化潜热2. 塔塔底重质质洗油带带出的热热量 Q222=7449.66+00.444300044.177=4112

47、6009.88240.444重质质洗油在在202500间的的平均比比热同初初馏塔3.侧线线苊馏分分带出热热量Q33=4811.9660.4355288044.177=24447990.337588将以上计计算结果果列于下下表：表3.77 苊塔塔热平衡衡输 入输 出项目项目洗油馏份份带入热热量4701138.81回流带出出热量860000.441酚油回流流带入热热量476004.665塔底萘洗洗油带出出热量4126609.82循环油补补充热量量2256657.15塔表面损损失热量量2447790.38总计7434400.61总计7434400.61注：热平平衡单位位换成 。3.8冷冷凝器的的计算

48、物性数据据洗油油汽汽 水水W/(mm)kJ/(kg) kJJ/(kkg) kJ/kkg轻质洗油油油汽进进口温度度： 冷凝凝水进口口温度：轻质洗油油油汽出出口温度度： 冷凝水水出口温温度：1. 其平均温温度差的的计算：中2. 计算热负负荷：苊用量：kg3. 初定估算传热热面积：4. 管内给热热系数的的计算：苊的质量量流速：雷诺数：G2= = 令5. 管外给热热系数的的计算：苊油汽的的质量流流速：G1=查图得： 6. 计算总传传热系数数K：K在工艺艺要求的的范围内内。符合合要求7. 核算传热热面积：A = = 60.28 在规定范范围内，符符合要求求。4 设备备计算及及选型4.1浮浮阀塔板板工艺尺

49、尺寸计算算4.1.1汽.液相负负荷已知：进进料量（苊苊油）采采出量：1100.622侧线抽出出量：4481.96残油量（苊苊油）WW=7449.66回流比RR=3温度 塔顶温度度 2552 塔底温温度3000 侧线 2800 进料温温度 2200 压力 塔顶压力力5KPP 塔底压压力 440KPP 侧侧线压力力 155KP 进料板上上压力 30KKP塔内汽液液相流量量分布如如下 V LL n F n+1 D m W mm+1 1.精馏馏段塔顶出来来的汽体体量：V=D(R+1)=1100.622（3+1）=4422.488 塔顶进进入的冷冷回流量量： LL=RDD=1110.6623=3331.

50、86塔内汽相相负荷：式中q回流状状态参数数 塔顶气气体温度度 回流温温度 r洗油油汽化潜潜热 203300间洗油油平均比比热 0.443则塔内汽汽相负荷荷： Vs=4442.48 + 3331.86 (1.191) = 5505.53334Kgg/h因洗油平平均分子子量 Vs = 5005.5533441511.5 = 33.344 Kmmol/h塔顶状态态下汽相相流量由由得汽相负荷荷：Vss = 1006.3325 525522.4 1001.33252933 =442.112 汽相密度度 v = /VVs = 1151.5 / 422.122 = 3.660 液相负荷荷 LLs = Lq

51、= 3331.8861.119=3394.91kkg/hh=2.61kkmoll/h洗油在2252时比重重 = 0.89444d20轻质洗洗油在220时比重重 1.08； 系数 0.000088；= d2252 10000 = 8994.44 塔顶状态态下液相相流量Ls = 2992.7788894.4 = 0.33 /hh = 9.11710-55 kgg/s2提馏馏段洗油平均均分子量量 平均均比重 汽相负荷荷 式中 VVs精馏段段的汽相相负荷 进料状状态参数数0.4335 苊油油在200-2550之间平平均比热热0.433 苊油油在200-2330之间平平均比热热80 苊油的的气化潜潜热1

52、.0 进料料状态为为冷进料料F=13342.18/1677=8.04kkmoll/h进料板状状态下汽汽相负荷荷 Vs = 442.11222.4(300027332773)1011.32251011.3225 1411.3225= 14119.880 汽相密度度 /VVs =1677/444.122=3.79液相负荷荷 式中Lss精馏段段液相负负荷422.1221.112=111.661kmmol/h混合份在在2900时的平平均比重重液相密度度0.990110000=9901在进料板板状态下下液相流流量11.66116779001 = 2.15/h=5.99710-44/ss表4.11 苊塔塔

53、工艺条条件项目名称称精馏段提馏段汽相流量量Vs =3744.78857=14119.880汽相密度度v =3.66 v=33.799液相流量量0.333/hh或9.1710-5/s1.644液相密度度894.4901塔板层数数层层4.1.2塔径径计算用史密斯斯法计算算精馏塔塔塔径精馏段:求液体体表面张张力为220达因因/时物物系的负负荷系数数为C220液汽动能能参数 选定塔板板间距，板板上清液液层高度度，分离离空间查图，不不同分离离空间下下，由浮浮阀塔的的系数关关联图得得负荷系系数（液液体表面面张力为为20达达因/厘厘米时的的物系负负荷系数数）对于其他他物系的的负荷系系数按下下式计算算式中： 计算物物系的表表面张力力，达因因/厘米米洗油在1100时表面面张力 达因/厘米在塔顶状状态（2252）时表表面张力力：