工業(yè)萘精餾畢業(yè)設(shè)計論文說明書

1、-. z.雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)設(shè)計摘 要精萘是有機化學(xué)工業(yè)主要的芳香族原料，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)合成纖維、橡膠、樹脂、染料以及制取炸藥、農(nóng)藥等工業(yè)部門，是一種重要的化工原料。而精萘又是經(jīng)過對工業(yè)萘的精制得到的，目前，除少數(shù)廠家根據(jù)需要生產(chǎn)精萘外，大局部廠家均生產(chǎn)工業(yè)萘產(chǎn)品，廣泛的用途及用量使工業(yè)萘的高效生產(chǎn)顯得尤為重要。工業(yè)萘生產(chǎn)是采用精餾方法將含萘餾分進展分餾，提取出工業(yè)萘產(chǎn)品。精餾方式分為間歇式和連續(xù)式兩種工藝流程。原料年處理量決定精餾方式，本套設(shè)計將采用與年原料處理量為萬噸已洗酚萘洗三混餾分裝置相配套的連續(xù)式生產(chǎn)工藝，即雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)。下面的設(shè)計過程將對工業(yè)萘的雙爐雙

2、塔連續(xù)式精餾工藝流程進展詳細的表達并對工藝系統(tǒng)中所使用的主體設(shè)備工業(yè)萘初餾塔和工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器進展全面的設(shè)計選型及校核計算。關(guān)鍵詞：工業(yè)萘；雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝；工業(yè)萘初餾塔；工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器-. z.Design of two-furnacetowers continuous distillation process of industrial naphthalene AbstractNaphthene is the major aromatic industrial raw materials in organic chemistry industry, widely used i

3、n production of synthetic fiber, rubber, resins, dyes and the production of e*plosives, pesticides and other industrial sectors,as thefine naphthalene is producedby refining industry naphthalene.At present, in accordance with the e*ception of a few manufacturers need to produce thefine naphthalene,

4、most manufacturers have production of industrial naphthalene products, a wide range of industrial uses and the large demands of the naphthalene make it particularly important to efficient production. Industrial naphthalene production is the use of naphthalene distillation method for fine naphthalene

5、 of naphthalene distillates. The mon distillation method is divided into two,that areintermittent and continuous process. The way of distillation will be decided by the handling capacity of raw materials,and this set of designChooses the continuous production process supporting the devices producing

6、 the materials which will be used for the handling capacity of 10,800 tons mi*ed three fractions: washed phenol naphthalene and washed oil, that is, two-furnacetowers continuous distillation process of industrial naphthalene. The fellowing design process will focus on a detailed description of two-f

7、urnace towers naphthalene continuous distillation process and the main equipment used in the system - the primary industrial naphthalene distilled tower and industrial naphthalene vaporization condensation cooler conducts a prehensive Selection and Verification calculation. Key words: industrial nap

8、hthalene;two-furnace towers continuous distillation process of industrial naphthalene;primary distillation tower for theindustrialnaphthalene; industry naphthalene vaporization condensation cooler-PAGE . z.*科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書畢業(yè)論文 PAGE 2目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc12095953摘要 PAGEREF _Toc12095953 h I

9、HYPERLINK l _Toc12095954Abstract PAGEREF _Toc12095954 h IIHYPERLINK l _Toc12095955第一章引言 PAGEREF _Toc12095955 h 1HYPERLINK l _Toc120959561.1 概述 PAGEREF _Toc12095956 h 1HYPERLINK l _Toc120959571.2 設(shè)計依據(jù) PAGEREF _Toc12095957 h 6HYPERLINK l _Toc120959581.3 技術(shù)來源 PAGEREF _Toc12095958 h 6HYPERLINK l _Toc120

10、959591.4 設(shè)計任務(wù)及要求 PAGEREF _Toc12095959 h 6HYPERLINK l _Toc12095960第二章雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)主體設(shè)備之一初餾塔 PAGEREF _Toc12095960 h 7HYPERLINK l _Toc120959612.1 初餾塔的選型 PAGEREF _Toc12095961 h 7HYPERLINK l _Toc120959622.2 初餾塔全塔物料衡算 PAGEREF _Toc12095962 h 7HYPERLINK l _Toc120959632.2.1 原料處理量 PAGEREF _Toc12095963 h 7HY

11、PERLINK l _Toc120959642.2.2 原料組成及各組分的含量 PAGEREF _Toc12095964 h 7HYPERLINK l _Toc120959652.2.3 初餾塔物料平衡 PAGEREF _Toc12095965 h 8HYPERLINK l _Toc120959662.3 初餾塔操作條件確實定 PAGEREF _Toc12095966 h 9HYPERLINK l _Toc120959672.3.1 操作壓力 PAGEREF _Toc12095967 h 9HYPERLINK l _Toc120959682.3.2 操作溫度 PAGEREF _Toc12095

12、968 h 10HYPERLINK l _Toc120959692.3.3 進料狀態(tài) PAGEREF _Toc12095969 h 13HYPERLINK l _Toc120959702.3.4 加熱方式 PAGEREF _Toc12095970 h 13HYPERLINK l _Toc120959712.4 初餾塔所需理論塔板層數(shù)及回流比確實定 PAGEREF _Toc12095971 h 13HYPERLINK l _Toc120959722.4.1 求最小理論塔板數(shù) PAGEREF _Toc12095972 h 13HYPERLINK l _Toc120959732.4.2 求最小回流比

13、Rmin PAGEREF _Toc12095973 h 14HYPERLINK l _Toc120959742.4.3 際塔板數(shù) PAGEREF _Toc12095974 h 14HYPERLINK l _Toc120959752.4.4 加料板位置確實定 PAGEREF _Toc12095975 h 15HYPERLINK l _Toc120959762.5 初餾塔F1型浮閥重閥精餾塔主題工藝尺寸的計算 PAGEREF _Toc12095976 h 16HYPERLINK l _Toc120959772.5.1 塔徑 PAGEREF _Toc12095977 h 16HYPERLINK l

14、_Toc120959782.5.2 塔高 PAGEREF _Toc12095978 h 18HYPERLINK l _Toc120959792.5.3 溢流裝置單溢流弓形降液管的堰長 PAGEREF _Toc12095979 h 19HYPERLINK l _Toc120959802.5.4 弓形降液管的出口堰高 PAGEREF _Toc12095980 h 19HYPERLINK l _Toc120959812.5.5 弓形降液管寬度和面積 PAGEREF _Toc12095981 h 20HYPERLINK l _Toc120959822.5.6 降液管底隙高度 PAGEREF _Toc1

15、2095982 h 20HYPERLINK l _Toc120959832.6 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 PAGEREF _Toc12095983 h 21HYPERLINK l _Toc120959842.7 塔板流體力學(xué)驗算 PAGEREF _Toc12095984 h 23HYPERLINK l _Toc120959852.7.1 干板阻力 PAGEREF _Toc12095985 h 23HYPERLINK l _Toc120959862.7.2 板上充氣液層阻力 PAGEREF _Toc12095986 h 23HYPERLINK l _Toc120959872.7.3 液體外表力所

16、造成的阻力 PAGEREF _Toc12095987 h 23HYPERLINK l _Toc120959882.7.4 氣體通過浮閥塔板的壓強降(單板壓降) PAGEREF _Toc12095988 h 23HYPERLINK l _Toc120959892.7.5 淹塔降液管液泛校核 PAGEREF _Toc12095989 h 24HYPERLINK l _Toc120959902.7.6 霧沫夾帶驗算泛點率 PAGEREF _Toc12095990 h 25HYPERLINK l _Toc120959912.7.7 嚴重漏液校核 PAGEREF _Toc12095991 h 26HYP

17、ERLINK l _Toc120959922.8 塔板負荷性能圖 PAGEREF _Toc12095992 h 27HYPERLINK l _Toc120959932.8.1 霧沫夾帶線 PAGEREF _Toc12095993 h 27HYPERLINK l _Toc120959942.8.2 液泛線 PAGEREF _Toc12095994 h 27HYPERLINK l _Toc120959952.8.3 液相負荷上限線 PAGEREF _Toc12095995 h 28HYPERLINK l _Toc120959962.8.4 漏液線 PAGEREF _Toc12095996 h 29

18、HYPERLINK l _Toc120959972.8.5 液相負荷下限線 PAGEREF _Toc12095997 h 29HYPERLINK l _Toc120959982.8.6 初餾塔的塔板負荷性能圖及操作彈性 PAGEREF _Toc12095998 h 30HYPERLINK l _Toc120959992.8.7 初餾塔F1型浮閥塔工藝設(shè)計計算結(jié)果 PAGEREF _Toc12095999 h 30HYPERLINK l _Toc120960002.9 初餾塔塔體及裙座的強度和穩(wěn)定校核 PAGEREF _Toc12096000 h 32HYPERLINK l _Toc120960

19、012.9.1 材料的選擇 PAGEREF _Toc12096001 h 32HYPERLINK l _Toc120960022.9.2 筒體和封頭壁厚計算 PAGEREF _Toc12096002 h 32HYPERLINK l _Toc120960032.9.3 塔體的強度和穩(wěn)定校核 PAGEREF _Toc12096003 h 32HYPERLINK l _Toc120960042.9.4 裙座的強度和穩(wěn)定校核 PAGEREF _Toc12096004 h 33HYPERLINK l _Toc120960052.10 各接收尺寸確實定及相應(yīng)的開孔補強計算 PAGEREF _Toc1209

20、6005 h 34HYPERLINK l _Toc120960062.10.1 進料管 PAGEREF _Toc12096006 h 34HYPERLINK l _Toc120960072.10.2 釜殘液出料管 PAGEREF _Toc12096007 h 37HYPERLINK l _Toc120960082.10.3 回流液管 PAGEREF _Toc12096008 h 37HYPERLINK l _Toc120960092.10.4 塔頂餾出物蒸氣上升管 PAGEREF _Toc12096009 h 38HYPERLINK l _Toc120960102.10.5 循環(huán)熱油蒸氣進口管

21、 PAGEREF _Toc12096010 h 38HYPERLINK l _Toc12096011第三章雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)主體設(shè)備之二工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器 PAGEREF _Toc12096011 h 39HYPERLINK l _Toc120960123.1 工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器的工作原理 PAGEREF _Toc12096012 h 39HYPERLINK l _Toc120960133.2 工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器的構(gòu)造及工作流程 PAGEREF _Toc12096013 h 39HYPERLINK l _Toc120960143.3 工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器的關(guān)鍵操作參數(shù)及設(shè)計條

22、件 PAGEREF _Toc12096014 h 39HYPERLINK l _Toc120960153.4 筒體校核 PAGEREF _Toc12096015 h 40HYPERLINK l _Toc120960163.4.1 筒體的校核計算 PAGEREF _Toc12096016 h 40HYPERLINK l _Toc120960173.4.2 水壓試驗 PAGEREF _Toc12096017 h 41HYPERLINK l _Toc120960183.5 管箱的選型與校核 PAGEREF _Toc12096018 h 42HYPERLINK l _Toc120960193.5.1

23、封頭的選型及校核計算 PAGEREF _Toc12096019 h 42HYPERLINK l _Toc120960203.5.2 管箱法蘭的選型標準 PAGEREF _Toc12096020 h 43HYPERLINK l _Toc120960213.5.3 墊片的選型及應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc12096021 h 44HYPERLINK l _Toc120960223.5.4 等頭雙頭螺栓的選型 PAGEREF _Toc12096022 h 44HYPERLINK l _Toc120960233.6 法蘭的選型及校核(以管箱法蘭為例) PAGEREF _Toc12096023 h

24、 45HYPERLINK l _Toc120960243.6.1 墊片的選型與校核 PAGEREF _Toc12096024 h 45HYPERLINK l _Toc120960253.6.2 螺栓的選型與應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc12096025 h 46HYPERLINK l _Toc120960263.6.3 法蘭的選型及應(yīng)力校核計算以管箱法蘭為例 PAGEREF _Toc12096026 h 48HYPERLINK l _Toc120960273.7 管板及熱管的選型與校核 PAGEREF _Toc12096027 h 53HYPERLINK l _Toc120960283.7

25、.1 管板管板的厚度及布管圓直徑確實定 PAGEREF _Toc12096028 h 53HYPERLINK l _Toc120960293.7.2 換熱管管子的排列方式及管間距確實定 PAGEREF _Toc12096029 h 56HYPERLINK l _Toc120960303.8 應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc12096030 h 59HYPERLINK l _Toc120960313.8.1 管板組合應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc12096031 h 59HYPERLINK l _Toc120960323.8.2 換熱管拉脫應(yīng)力的校核計算 PAGEREF _Toc12096

26、032 h 62HYPERLINK l _Toc120960333.8.3 殼程圓筒軸向應(yīng)力校核 PAGEREF _Toc12096033 h 64HYPERLINK l _Toc120960343.9 工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器附件折流板的選型 PAGEREF _Toc12096034 h 64HYPERLINK l _Toc120960353.10 工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器各接收的尺寸及相應(yīng)的開孔補強結(jié)果 PAGEREF _Toc12096035 h 66HYPERLINK l _Toc12096036第四章雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)的其它主要設(shè)備轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機、管式加熱爐及酚油冷凝冷卻器 PAGE

27、REF _Toc12096036 h 67HYPERLINK l _Toc120960374.1 轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機 PAGEREF _Toc12096037 h 67HYPERLINK l _Toc120960384.2 管式加熱爐 PAGEREF _Toc12096038 h 67HYPERLINK l _Toc120960394.3 酚油冷凝冷卻器 PAGEREF _Toc12096039 h 68HYPERLINK l _Toc12096040第五章雙爐雙塔生產(chǎn)工業(yè)萘的主要操作過程 PAGEREF _Toc12096040 h 69HYPERLINK l _Toc120960415.1 雙爐雙

28、塔生產(chǎn)工業(yè)萘的開車操作過程 PAGEREF _Toc12096041 h 69HYPERLINK l _Toc120960425.1.1 開車前的準備 PAGEREF _Toc12096042 h 69HYPERLINK l _Toc120960435.1.2 開工和正常操作 PAGEREF _Toc12096043 h 69HYPERLINK l _Toc120960445.2 雙爐雙塔生產(chǎn)工業(yè)萘的停車操作過程 PAGEREF _Toc12096044 h 70HYPERLINK l _Toc120960455.2.1 正常停車 PAGEREF _Toc12096045 h 70HYPERL

29、INK l _Toc120960465.2.2 緊急停車與暫時停車 PAGEREF _Toc12096046 h 70HYPERLINK l _Toc120960475.3 雙爐雙塔生產(chǎn)工業(yè)萘的正常操作過程 PAGEREF _Toc12096047 h 71HYPERLINK l _Toc120960485.4 雙爐雙塔生產(chǎn)工業(yè)萘過程中的不正常現(xiàn)象及其處理方法見表5-1 PAGEREF _Toc12096048 h 72HYPERLINK l _Toc12096049完畢語 PAGEREF _Toc12096049 h 73HYPERLINK l _Toc12096050參考文獻 PAGERE

30、F _Toc12096050 h 74HYPERLINK l _Toc12096051致 PAGEREF _Toc12096051 h 76-. z.第一章 引 言1.1 概述萘是有機化學(xué)工業(yè)主要的芳香族原料，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)合成纖維、橡膠、樹脂、染料以及制取炸藥、農(nóng)藥等的工業(yè)部門。萘的資源主要來自焦化萘和石油萘，就其質(zhì)量來說石油萘大大超過目前的焦化萘，但從資源量上來說，焦化萘具有優(yōu)異條件。目前，除少數(shù)廠根據(jù)需要生產(chǎn)精萘外，大局部廠均生產(chǎn)工業(yè)萘產(chǎn)品。工業(yè)萘一般是指結(jié)晶點不小于，萘含量不小于，其他指標符合國家質(zhì)量指標的萘產(chǎn)品。我國生產(chǎn)的工業(yè)萘主要用于生產(chǎn)苯酐，再以苯酐為原料制取各種纖維、塑料、增塑

31、劑、樹脂和油漆，例如，聚酯樹脂和聚酯纖維、塑料薄膜形成物和橡膠增塑劑、清漆和磁漆的醇酸樹脂等。含萘餾分富集焦油中的萘是作為工業(yè)萘生產(chǎn)的原料。在原料餾分中含有極復(fù)雜的多種組分，有酸性主要是酚類中性及堿性吡啶堿類，每類組分又都含有多種單一組分。為了提高工業(yè)萘產(chǎn)品質(zhì)量及提取這些產(chǎn)品，原料餾分在精餾時，需要進展堿洗和酸洗。為了脫除酚類化合物，需要進展堿洗，為了脫除吡啶堿類需要用濃度為的硫酸進展酸洗。由于目前工業(yè)萘大局部用于制取鄰苯二甲酸酐苯酐，隨著苯酐生產(chǎn)工藝的改良，含有少量不飽和化合物的工業(yè)萘，對苯酐產(chǎn)品質(zhì)量及催化劑性能均無不良影響。因此，現(xiàn)在許多焦化廠都用只經(jīng)堿洗的原料餾分提取工業(yè)萘。工業(yè)萘生產(chǎn)是

32、采用精餾方法將含萘餾分進展分餾，提取出產(chǎn)品工業(yè)萘。精餾方式分為間歇式和連續(xù)式兩種工藝流程。原料年處理量決定精餾方式，與年處理量為萬噸原料焦油餾分裝置相配合的工業(yè)萘精餾裝置采用連續(xù)式生產(chǎn)工藝。以焦油蒸餾提取出的含萘餾分作為工業(yè)萘生產(chǎn)原料，到完成工業(yè)萘的生產(chǎn)過程，一般分為個階段，即原料的預(yù)處理，初餾和精餾。原料的預(yù)處理即將含萘餾分在餾分洗滌工段中用堿液或酸液進展化學(xué)洗滌處理，脫除原料中的酚類或吡啶類化合物，經(jīng)化學(xué)處理后的餾分稱為已洗萘油餾分或已洗萘洗二混餾分或已洗酚萘洗三混餾分。這些已洗餾分均可作為工業(yè)萘生產(chǎn)的原料進入初餾裝置進展精餾。本套設(shè)計是將原料已洗酚萘洗三混餾分中比萘輕的較低沸點組分，如四

33、氫化萘、三甲苯、對甲酚、茚等組分作為酚油餾分蒸出。初餾塔殘油富集了萘及沸點比萘高的組分，如硫雜茚、二甲酚、喹啉、甲基萘、二甲基醇、苊等化合物。初餾殘油作為精餾階段的原料，在萘精餾段，采出工業(yè)萘產(chǎn)品，并將比萘重的組分作為精餾殘油產(chǎn)品，稱為低萘洗油。隨著焦油加工的集中化和大型化趨向，工業(yè)萘加工工藝也相應(yīng)采用大型化和連續(xù)精餾工藝流程。我國大多采用雙爐雙塔式工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝流程。雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝流程如圖1-1所示：圖1-1 雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝流程1初餾塔管式爐；2精餾塔管式爐；3初餾塔；4精餾塔；5酚油冷凝冷卻器；6工業(yè)萘換熱器；7工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器；8酚油油水別離器；9酚油回流

34、槽；10工業(yè)萘回流槽；11工業(yè)萘高置槽；12轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機；13低萘洗油冷卻器；14原料油泵；15酚油回流泵；16工業(yè)萘回流泵；17初餾塔循環(huán)油泵；18精餾塔循環(huán)油泵；19低萘洗油泵；20原料油槽；21酚油槽；22低萘洗油槽；23殘油低萘洗油冷卻器所謂雙爐雙塔，是指該流程中采用了兩臺管式爐、兩座精餾塔初餾塔和精餾塔。該工藝是以經(jīng)堿洗后溫度為的已洗酚萘洗三混餾分作為原料，經(jīng)靜置脫水后，由原料油泵從原料油槽中抽出，打入原料與工業(yè)萘換熱器，與從精餾塔頂部來的溫度為的萘蒸汽進展換熱交換使溫度升至，再進入初餾塔。原料在初餾塔中的初步分餾，是靠初餾塔管式爐提供熱量產(chǎn)生沿塔上升的蒸汽，原料中所含的酚油以氣態(tài)從初

35、餾塔頂部逸出，進入酚油冷凝冷卻器被水冷凝冷卻至，再進入酚油油水別離器，冷凝液中的別離水從別離器底部排入酚水槽以待脫酚，冷凝液中的酚油則從別離器上部滿流入酚油回流槽，由酚油回流泵抽出，打入初餾塔的頂部，以控制塔頂溫度，其余酚油從回流槽上部滿流入酚油槽，送洗滌工序回收加工。原料中所含的已洗酚萘洗三混餾分以液態(tài)混入熱循環(huán)油，一起流入初餾塔底儲槽，再由初餾塔熱油循環(huán)泵抽出，一局部打入初餾塔管式爐，被燃料燃燒加熱至局部氣化后，再回到初餾塔下部，供做初餾的熱量，另一局部則以的溫度打入精餾塔。精餾塔中的已洗酚萘洗三混餾分靠精餾塔管式爐循環(huán)加熱而進展分餾，其中的萘以的氣態(tài)從精餾塔頂部逸出，經(jīng)工業(yè)萘換熱器進展熱

36、交換后，再進入工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器被水冷卻至，以液態(tài)進入工業(yè)萘回流槽，局部工業(yè)萘由回流槽底部被工業(yè)萘回流泵抽出，打入精餾塔的頂部，以控制塔頂溫度，其余工業(yè)萘從回流槽上部滿流入工業(yè)萘高置槽，再放入轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機，便得到含萘的工業(yè)萘。流入精餾塔底儲糟的殘油為溫度，被精餾塔熱油循環(huán)泵抽出，一局部打入精餾塔管式爐，被加熱至局部氣化后，又回入精餾塔部，供做精餾的熱量。多余的另一局部殘油則打入低萘洗油冷卻器，被水冷卻后的洗油放入油庫流程簡化圖如圖1-2所示。圖1-2雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝流程簡化示意圖雙爐雙塔工業(yè)萘實際生產(chǎn)流程中典型的控制環(huán)節(jié)：TRB，TRR：分別為對通入工業(yè)萘初餾管式爐和精餾管式爐煤氣流

37、量的調(diào)節(jié)，目的是控制管式爐物料的出口溫度，同時也為了穩(wěn)定塔底溫度。該環(huán)節(jié)采用串級控制，爐膛溫度為環(huán)，物料出口溫度為外環(huán)如圖1-3所示。圖1-3管式爐出口溫度控制原理方框圖TU1，TU2：分別為初餾塔頂溫度調(diào)節(jié)和精餾塔頂溫度調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)塔頂回流量來調(diào)節(jié)頂部溫度，適宜的塔頂和塔底溫度有利于塔傳質(zhì)和傳熱過程的順利進展。LR1，LR2：分別為初餾塔低液位調(diào)節(jié)和精餾塔底液位調(diào)節(jié)，通過適宜的液位調(diào)節(jié)，可防止塔底液位過高而淹塔或液位過低中斷蒸餾過程的進展如圖1-4所示。圖1-4雙爐雙塔工業(yè)萘實際生產(chǎn)流程中的主控畫面該工藝流程的特點是：采用兩座管式爐分別為初餾塔和精餾塔循環(huán)油加熱，以控制塔底的溫度。兩座塔的

38、塔頂溫度均靠調(diào)節(jié)其回流量來控制，有各自獨立的溫度制度，故操作方便，易控制，初餾、精餾操作相互不干擾。但原料質(zhì)量與組分的穩(wěn)定性，初餾和精餾過程中物料流動的穩(wěn)定性及平衡和溫度控制的穩(wěn)定是工業(yè)萘雙爐雙塔工藝正常運行的重要條件。當(dāng)因*一因素不穩(wěn)定而造成兩塔操作紊亂時，需要花上幾個小時的時間進展調(diào)整，建立雙爐、雙塔的物流平衡和使溫度穩(wěn)定。為了穩(wěn)定管式爐的操作和工業(yè)萘的質(zhì)量，需注意以下幾點： 進料量要均勻穩(wěn)定。 原料水分穩(wěn)定并小于，為了減少水分，操作中盡量防止停泵換槽。 初餾塔和精餾塔殘液應(yīng)連續(xù)穩(wěn)定排放，保持塔底液位穩(wěn)定，排放量不宜頻繁改變，一般為原料量的。假設(shè)排放量過少，塔底液位上升，會造成物料和熱量不

39、平衡；反之亦然。 嚴格控制初餾塔溫度。假設(shè)塔頂、塔底溫度偏低，則酚油切割不盡，影響精餾塔操作，假設(shè)塔頂、塔底溫度偏高，則酚油中含萘量增加，既降低了萘的精制率，又容易堵塞酚油管道，一般由初餾塔切割的酚油含萘量應(yīng)小于。 嚴格控制精餾塔溫度。從塔頂切割工業(yè)萘中萘含量應(yīng)大于，從塔底側(cè)線切割而得低萘洗油中含萘量應(yīng)小于，從塔底排出的殘油含萘量應(yīng)小于。1.2 設(shè)計依據(jù)本設(shè)計依據(jù)于教科書及煤化工專業(yè)相關(guān)參考文獻的設(shè)計實例，對所提出的題目進展實際工藝分析并做出相應(yīng)的理論校核計算。1.3 技術(shù)來源目前，雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)的設(shè)計方法大多以嚴格計算為主，也有一些簡化的模型，但是嚴格計算法對于連續(xù)精餾是最常

40、采用的，我們此次所做的校核計算也采用嚴格計算法。1.4 設(shè)計任務(wù)及要求將已洗酚萘洗三混餾分作為精餾工業(yè)萘的原料。按年工作日天，每天開動設(shè)備小時計算，年原料處理量為。具體工藝過程為飽和液體進料泡點進料下的雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)。第二章 雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)主體設(shè)備之一初餾塔2.1初餾塔的選型根據(jù)設(shè)計要求下的生產(chǎn)任務(wù)，假設(shè)按年工作日天，每天開動設(shè)備小時計算，年原料處理量為，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，則工業(yè)萘初餾塔和精餾塔宜選用浮閥塔F1型浮閥重閥塔。2.2 初餾塔全塔物料衡算原料處理量已洗酚萘洗三混餾分。 原料組成及各

41、組分的含量為計算塔板數(shù)，根據(jù)相關(guān)資料確定的，非現(xiàn)場實際分析數(shù)據(jù)，列于表2-1中：表2-1 已洗酚萘洗三混餾分的組成組 分分子式沸點/相對分子質(zhì)量含量/%質(zhì)量摩爾分數(shù)三甲苯161.21021.291.36193.51.53茚181.81162.813.244213.64對甲酚191.51080.150.18522.50.208四氫化萘2071323.453.495173.92萘21812852.2754.5784061.3硫雜茚231.51341.221.36183.51.53二甲酚2251220.190.2128.80.236喹啉237.51290.400.415600.465甲基萘24314

42、224.6723.543702.726.1二甲基醇26315610.679.15160010.25苊2731542.942.554412.87合計10010015000112.1初餾塔物料平衡按表2-1所列原料組成，取四氫化萘為輕關(guān)鍵組分，萘為重關(guān)鍵組分，則：原料中四氫化萘摩爾分數(shù)；萘摩爾分數(shù)。借鑒相關(guān)資料可設(shè)：輕關(guān)鍵組分在餾出物中的濃度為摩爾分數(shù) 輕關(guān)鍵組分在釜殘液中的濃度為摩爾分數(shù)對輕關(guān)鍵組分：2-1根據(jù)總物料衡算：2-2求解得：餾出物量 釜殘液量餾出物中含四氫化萘量：餾出物中含萘量：沸點低于四氫化萘的各組分可以認為全部被蒸出，沸點高于萘的各種餾分可以認為全部留在釜殘液中實際上也接近此種情

43、況，則可以列出初餾塔的物料平衡表，見表2-2：表2-2 初餾塔的物料平衡表原 料餾出物塔頂產(chǎn)品釜殘液塔底產(chǎn)品組分摩爾分數(shù)摩爾分數(shù)摩爾分數(shù)三甲苯1.531.361.5317.000茚3.643.243.6440.400對甲酚0.2080.1850.2082.3100四氫化萘3.923.492.8832.01.041.0萘61.354.50.7428.2460.55858.74硫雜茚1.531.36001.531.484二甲酚0.2360.21000.2360.229喹啉0.4650.415000.4650.451甲基萘26.123.540026.125.32二甲基醇10.259.150010.2

44、59.94苊2.872.55002.872.784合計112.11009100103.1100在初餾塔的初餾過程中，將原料已洗酚萘洗三混餾分中比萘輕的較低沸點組分，如四氫化萘、三甲苯、對甲酚、茚等組分作為酚油餾分蒸出。初餾塔殘油富集了萘及沸點比萘高的組分，如硫雜茚、二甲酚、喹啉、甲基萘、二甲基醇、苊等化合物。初餾殘油作為精餾階段的原料，在萘精餾段，采出工業(yè)萘產(chǎn)品，并將比萘重的組分作為精餾殘油產(chǎn)品，稱為低萘洗油。2.3 初餾塔操作條件確實定操作壓力查閱相關(guān)工業(yè)萘精餾的操作指標可設(shè)塔頂操作壓力為；塔底氣相壓力為絕壓。操作溫度塔頂溫度 塔頂溫度不是任意選定的，而是由塔頂餾出物的組成和塔頂總壓決定的。

45、對于具有個組分的混合物的精餾過程，設(shè)塔頂蒸氣組成為：；同達成平衡的液相組成為：；各組分在塔頂狀態(tài)下的純態(tài)蒸氣壓為：；塔頂操作總壓為，則可以列出各組分的相對平衡方程式：2-3因為相平衡常數(shù)：2-4所以對任一組分由上式可得：對于組分系統(tǒng)來說，則有以下關(guān)系：2-5所以2-6上式即為組分混合物的氣相等溫線方程式。當(dāng)搭頂餾出物組成均為時，根據(jù)塔頂總壓及塔頂蒸氣組成，就可以利用氣相等溫線方程式，用下述方法來確定塔頂溫度。由上式得：等式兩邊各乘以萘在塔頂溫度下的蒸氣壓，即得：或根據(jù)相平衡常數(shù)和相對揮發(fā)度的定義，即得：2-7綜上所述，可按下述試差法確定塔頂溫度。. 在的塔頂操作壓力下，設(shè)一塔頂溫度；.查出餾出

46、物中各種組分在所設(shè)定溫度下的純態(tài)蒸氣壓；. 計算各組分的及值，并求出；. 求出在所設(shè)條件下萘的相平衡常數(shù)；.分析計算結(jié)果：如或誤差在以，可認為所設(shè)塔頂溫度可以采用；假設(shè)誤差超過，則需再另設(shè)塔頂溫度，重新進展上述全部計算過程。一般需進展次試差計算。設(shè)塔頂溫度為，則本計算最后試差結(jié)果見表2-3：表2-3 設(shè)塔頂溫度為時的試差結(jié)果餾出物的組成三甲苯0.17014003.180.0535茚0.40410202.320.174對甲酚0.02318601.940.0119四氫化萘0.3205801.320.242萘0.08244401.000.0824在時，萘的平衡常數(shù)誤差在以，則與值近似相等，所以塔頂溫

47、度為是適宜的。塔底溫度塔底溫度也不是任意選定的，而是由塔底的液相組成和塔底的總壓決定的，對于具有個組分的混合物的精餾過程，設(shè)塔底液相組成：；塔底操作壓力為，則可根據(jù)液相等溫線方程式來確定塔底溫度?；?2-8上式即為個組分的混合物的液相等溫線方程式。利用此方程式，即可按試差法求得塔底溫度，如下：. 在的塔底操作壓力下，設(shè)塔底溫度為；.查出塔底殘液中各組分在所設(shè)溫度下的純態(tài)蒸氣壓；. 計算各組分的相對揮發(fā)度及值，并求出；. 求出在所設(shè)塔底溫度條件下萘的相平衡常數(shù)；.分析計算結(jié)果：如或誤差在以，可認為所設(shè)塔底溫度可以采用；如誤差超過，則需再另設(shè)塔底溫度，重新進展上述全部計算過程。一般需進展次試差計算

48、。設(shè)塔底溫度為，則本計算最后試差結(jié)果見表2-4：表2-4 設(shè)塔底溫度為時的試差結(jié)果釜殘液的組成四氫化萘0.01016131.2650.01265萘0.587412751.000.5874硫雜茚0.0148411900.930.0138二甲酚0.0022911250.880.00202喹啉0.004518100.6350.00286甲基萘0.25325950.4660.11799二甲基醇0.09945000.3920.03896苊0.027843400.8670.02412-92-10在溫度下，萘的相平衡常數(shù)而誤差在之，則、兩值近似相等，所以可認為所設(shè)塔底溫度是適宜的。通過以上計算可得：初餾塔塔

49、頂溫度為，塔底溫度為。進料狀態(tài)雖然進料方式有多種，但是飽和液體進料泡點進料時進料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比擬容易控制；此外，飽和液體進料時精餾段和提餾段的塔徑一樣，無論是設(shè)計計算還是實際加工制造這樣的精餾塔都比擬容易，為此，本次設(shè)計中采取飽和液體進料方式。加熱方式原料在初餾塔中的初步別離，是靠初餾管式爐提供熱量產(chǎn)生沿塔上升的蒸氣，使原料中所含的酚油以氣態(tài)的形式從初餾塔頂部逸出。酚油蒸氣經(jīng)過冷凝冷卻器冷卻和油水別離器分出油和水后，別離水排入酚水處理系統(tǒng)，酚油進入回流槽，大局部酚油作初餾塔回流，少量從回流槽滿流入酚油成品槽。初餾塔底已脫除酚油的萘洗油用熱油泵送往初餾管式

50、爐加熱至，再返回初餾塔底，以油循環(huán)方式供給初餾塔熱量。2.4 初餾塔所需理論塔板層數(shù)及回流比確實定求最小理論塔板數(shù)根據(jù)物料平衡數(shù)據(jù)可知：輕關(guān)鍵組分在餾出物中的濃度；輕關(guān)鍵組分在釜殘液中的濃度；重關(guān)鍵組分在餾出物中的濃度；重關(guān)鍵組分在釜殘液中的濃度。為輕關(guān)鍵組分四氫化萘在塔頂和塔底溫度下相對揮發(fā)度的平均值。2-11根據(jù)芬斯克方程可以計算得到最小理論板數(shù)為：2-12所以最小理論塔板數(shù)，取塊。求最小回流比Rmin根據(jù)前述的物料數(shù)據(jù)可知：；。根據(jù)恩得伍特方程計算最小回流比為：2-13際塔板數(shù)根據(jù)經(jīng)歷數(shù)值 操作回流比取為 則 2-14再查吉利蘭關(guān)聯(lián)圖如圖2-1所示求得實際塔板數(shù)為：查圖表資料所得2-15

51、則取塔板效率，則初餾塔的實際塔板數(shù)為：層，取為層。圖2-1 吉利蘭關(guān)聯(lián)圖加料板位置確實定為近似地估計最適宜的加料板位置，在飽和液體進料的情況下，可采用如下經(jīng)歷公式計算確定。假設(shè)精餾段及提餾段所需的理論塔板數(shù)分別為和包括塔釜，則：2-16又有：兩式聯(lián)立求解，即可確定初餾塔加料板位置。將有關(guān)數(shù)據(jù)分別代入以上兩式得：解得：；。精餾段實際塔板數(shù)為：層。則加料板位置為從上向下數(shù)第層塔板，或從下向上數(shù)第層。2.5初餾塔F1型浮閥重閥精餾塔主題工藝尺寸的計算塔徑以下數(shù)據(jù)根據(jù)前面已經(jīng)計算得出的物料數(shù)據(jù)及查閱相關(guān)煤焦油蒸餾方面的資料手冊可計算得出的數(shù)據(jù)為設(shè)計任務(wù)書給出的條件：全塔氣相平均流量：全塔氣相平均密度：

52、全塔液相平均流量：全塔液相平均密度：物系外表力：萘的沸點為欲求出塔徑應(yīng)先計算出適宜的空塔速度。由于適宜的空塔氣速，因此，需先計算出最大允許氣速即液泛氣速。液泛氣速按下式計算： 2-17式中可由史密斯關(guān)聯(lián)圖見圖2-2查得，液泛動能參數(shù)為：2-18取板間距，取板上液層高度，則關(guān)聯(lián)圖中參數(shù)值為：根據(jù)以上數(shù)值，由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得。圖2-2史密斯液泛關(guān)聯(lián)圖因物系外表力，很接近，故無需校正，即，則2-19取平安系數(shù)為，則適宜空塔速度為：塔徑2-20按標準塔徑尺寸圓整，取。則實際塔截面積：2-21實際空塔速度：2-22平安系數(shù)：，在圍間，故適宜。圖2-3 單溢流型塔板圖2-4 板式塔構(gòu)造及塔的氣液流動塔高塔

53、的高度可以由下式計算：2-23實際塔板數(shù)為層，板間距，由于料液較清潔，無需經(jīng)常清洗，故可取每隔塊板設(shè)一個人孔，則人孔的數(shù)目為： 2-24取人孔兩板之間的間距，又取塔頂空間包括上封頭高，塔底空間塔底設(shè)有油槽，進料板空間高度，裙座高度，則，全塔高度：溢流裝置單溢流弓形降液管的堰長選用單溢流弓形降液管如以下圖2-5所示，不設(shè)進口堰。取堰長，即。圖2-5單溢流的液流型式弓形降液管的出口堰高2-25采用平直堰，堰上液層高度可依下式計算，即2-26近似取，又，則如以下圖2-6所示為塔板水力學(xué)性能圖圖2-6 塔板水力學(xué)性能示意圖弓形降液管寬度和面積因為 則由弓形降液管的構(gòu)造參數(shù)圖查得：，因此，弓形降液管所占

54、面積：弓形降液管寬度：驗算液體在降液管的停留時間：2-27由于停留時間，故降液管尺寸可用。降液管底隙高度2-28取降液管底隙處液體流速，的一般經(jīng)歷數(shù)值為。2.6 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列取閥孔動能因子，則閥孔氣速為：2-29每層塔板上浮閥個數(shù)：2-30按所設(shè)定的尺寸畫出塔板，并在塔板的鼓泡區(qū)依排列方式試排，確定出實際的閥孔數(shù)。，選取無效邊緣區(qū)寬度，破沫區(qū)寬度，采用型重閥如圖2-7所示，重量為，閥孔直徑為。圖2-7F-1型重閥由于塔直徑大于，故需采用分塊式塔板構(gòu)造，查表確定需分為四塊其中兩塊弓形板、通道板和矩形板各一塊?？紤]到各分塊的支承與銜接要占去一局部鼓泡區(qū)面積，浮閥的排列方式對分塊式塔板應(yīng)

55、采用等腰三角形叉排?，F(xiàn)按、的等腰三角形叉排方式畫出浮閥排列草圖，見圖2-8及圖2-9。圖2-8 塔板布置圖圖2-9 浮閥排列草圖由圖可知閥孔數(shù)為個，重新核算以下參數(shù)：閥孔氣速：2-31動能因數(shù)：2-32動能因數(shù)在之間，適宜。塔板開孔率：2-33開孔率在之間，適宜。2.7 塔板流體力學(xué)驗算干板阻力2-34板上充氣液層阻力本設(shè)備用來對酚萘洗三混餾分進展初餾，液相為碳氫化合物，可取充氣系數(shù)。則 2-35液體外表力所造成的阻力由外表力導(dǎo)致的阻力一般來說都比擬小，所以一般情況下可以忽略不計。氣體通過浮閥塔板的壓強降(單板壓降)根據(jù)以上的計算結(jié)果可得，與氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓強降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹椋?-

56、36則單板壓降：2-37如以下圖2-10所示為塔板阻力示意圖圖2-10 塔板阻力示意圖淹塔降液管液泛校核為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度：，。圖2-11 塔板液泛示意圖與氣體通過塔板的壓強降所相當(dāng)?shù)囊褐叨惹耙阉愠觯阂后w通過降液管的壓頭損失，因不設(shè)進口堰，故可按下式計算，即2-38前已選定板上液層高度為：則 取降液管中泡沫層相對密度 ，前已選定板間距 ，。則有：可見 ，符合防止淹塔的要求。同時應(yīng)保證液體在降液管的停留時間大于，才能使得液體所夾帶氣體的釋出。為此需進展液體在降液管停留時間的校核，對于本設(shè)計有：2-39可見，液體中所夾帶的氣體能夠被釋出如以下圖2-12所示。圖2-

57、12 降液管液體停留時間示意圖霧沫夾帶驗算泛點率泛點率：2-40及 2-41板上液體流經(jīng)長度：2-42板上液流面積：2-43查得泛點負荷因數(shù) ，物性系數(shù) 。將以上數(shù)據(jù)代入：及 對于大塔，為防止過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點率不超過，上兩式計算出的泛點率都在以下，故可知本設(shè)計中的霧沫夾帶量能夠滿足的要求。嚴重漏液校核當(dāng)閥孔的動能因數(shù)低于時將會發(fā)生嚴重漏液，前面已計算出，可見不會發(fā)生嚴重漏液。圖2-13 塔板漏液示意圖2.8 塔板負荷性能圖霧沫夾帶線泛點率：2-44按泛點率為計算如下：整理得：或 由上式知霧沫夾帶線為直線，則在操作圍任取兩個值，依上式計算出相應(yīng)的值列于下表2-5中。據(jù)此，可做出霧沫夾帶線

58、如圖2-14所示。表2-5液泛線由下式可確定液泛線：2-45忽略式中，將各項代入上式可得：因物系一定，塔板構(gòu)造尺寸一定，則、及等均為定值，而與又有如下關(guān)系，即2-46式中閥孔數(shù)與孔徑亦為定值，因此可將上式簡化成與的如下關(guān)系式：2-47其中：將計算出的、之值代入上式方程并整理可得：在操作圍任取假設(shè)干個值，依上式算出相應(yīng)的值列于下表2-6中。據(jù)表中數(shù)據(jù)做出液泛線如圖2-14所示。表2-6液相負荷上限線液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于。依下式知液體在降液管停留的時間為：2-48以作為液體在降液管中停留時間的下限，則2-49求出上限液體流量值常數(shù)。在圖上液相負荷上限線為與氣體流量無關(guān)的豎直

59、線如圖2-14所示。漏液線對于型重閥，依計算，則。又知，則得。以作為規(guī)定氣體最小負荷的標準，則2-50 據(jù)此做出與液體流量無關(guān)的水平漏液線如圖2-14所示。液相負荷下限線取堰上液層高度作為液相負荷下限條件，依的計算式計算出的下限值，依此做出液相負荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線如圖2-14所示。2-51取，則初餾塔的塔板負荷性能圖及操作彈性由塔板負荷性能圖可以看出：圖2-14 初餾塔塔板負荷性能圖 設(shè)計任務(wù)規(guī)定的氣、液負荷下的操作點設(shè)計點，處在適宜操作區(qū)的適中位置。 塔板的氣相負荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。 按照固定的液氣比，可分別從圖中的、兩點讀得氣相負荷的上、下限為、，

60、進而可求得該初餾塔的操作彈性。操作彈性2-52初餾塔F1型浮閥塔工藝設(shè)計計算結(jié)果現(xiàn)將以上全部的初餾塔工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總列于表2-7：表2-7初餾塔F1型浮閥塔工藝設(shè)計計算結(jié)果項 目數(shù)值及說明備 注塔徑塔高板間距塔板形式單溢流弓形降液管分塊式塔板空塔氣速溢流堰長溢流堰高板上液層高度降液管底隙高度浮閥數(shù)等腰三角形叉排閥孔氣速閥孔動能因數(shù)臨界閥孔氣速孔心距指同一橫排的孔心距排間距指相鄰二橫排的中心線距離單板壓降液體在降液管停留時間降液管清液層高度泛點率氣相負荷上限霧沫夾帶控制氣相負荷下限漏液控制操作彈性2.9 初餾塔塔體及裙座的強度和穩(wěn)定校核 材料的選擇初餾塔筒體和上、下封頭材料均選用，裙座選用。