1、河南城建学院专科毕业设计（论文）第 1 页毕 业 设 计题目：焦化厂年产 6 万吨粗苯回收工艺设计 系 别：化学与化工系专 业：煤炭深加工与利用姓 名：学 号：指导教师：河南城建学院2012 年 11 月 21 日河南城建学院专科毕业设计（论文）第 2 页河南城建学院毕业设计（论文）任 务 书题 目 焦化厂年产 6 万吨粗苯回收工艺设计系 别 化学化工系 专 业班 级 学 号学生姓名 指导教师发放日期 2012 年 11 月 21 日河南城建学院专科毕业设计（论文）第 3 页河南城建学院专科毕业设计（论文）任务书一、 主要任务与目标：设计题目：焦化厂年产 6 万吨粗苯回收工艺设计原料粗苯组成：
2、工艺条件：吸收前焦油煤气中含苯族烃 45g/m3；吸收塔操作压力：0.4MPa；入塔气体温度：25。进料原料气流量根据粗苯产量进行物料衡算计算。设计目标：回收后苯族烃含量3.6 g/m 3。物质 苯 甲苯 二甲苯(含乙基苯) 三甲苯(含乙基甲苯) 不饱和化合物 硫化物(按硫计) 饱和化合物含量/% 60.0 20.0 7.0 1.5 10.0 0.5 1.0 河南城建学院专科毕业设计（论文）第 4 页二、主要内容与基本要求：主要内容：1 明确设计任务，查阅文献资料；2 明确设计方案：通过技术及经济筛选、对比，选定技术先进、经济效益好的设计方案；3 明确已知条件、工艺参数及计算基准；4 工艺计算
3、部分（物料衡算、热量衡算、主要设备的工艺计算、辅助设备的选型或计算、稳定性及机械强度计算、工艺流程图绘制、主要设备结构图的绘制等） 。基本要求：对所涉及的化工生产过程的原理，工艺参数，流程，影响因素及控制手段有一定的掌握。按毕业设计任务书的条件和要求，根据所学理论知识和技能和积累的素材，自主的，创造性的完成设计的工作。目 录第一章 设计条件及设计方案的确定8第二章 设计方案15第三章 物料衡算和热量衡算17第四章 填料塔工艺尺寸计算22第五章 填料塔附属设备的设计与选型27第六章 填料塔高度29河南城建学院专科毕业设计（论文）第 5 页第七章 计算结果概览30第八章 主要参考文献30第九章 结
4、束语31第一章 设计条件及设计方案的确定一、设计条件表 1 原料组成物质 苯 甲苯 二甲苯（含乙基笨）三甲苯（含乙基甲苯）不饱和化合物硫化物（按硫计）饱和化合物含量/% 60.0 20.0 7.0 1.5 10.0 0.5 1.0工艺条件：吸收前焦炉煤气中含苯族烃 45g/m;吸收塔操作压力：0.4MPa;入塔气体温度：25.设计目标：回收后苯族烃含量=3.6g/m.二、设计方案的依据河南城建学院专科毕业设计（论文）第 6 页1.2.1 粗苯的组成、性质和质量粗苯中主要含有苯、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。当用洗油吸收焦炉煤气中的苯族烃时
5、，粗苯中尚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煤焦产物在炭化室内热解的程度。粗苯是黄色透明的液体，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 1.47.5%时，能形成爆炸性混合物。粗苯的各主要组分均在 180前馏出，180后的馏出物成为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算产量时,通常将 180前的馏出量当做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
6、就愈好。一般要求粗苯的 180前馏出量为 9395%。表 2 粗苯各组分的平均含量组分 分子式 质量含量/% 备注苯甲苯二甲苯三甲苯和乙基甲苯不饱和化合物硫化物饱和物C6H6C6H5CH3C6H4(CH3)2C6H3(CH3)3C2H5C6H4CH3558011222.56127120.31.80.62.0同分异构物和乙基苯总和同分异构物总和按硫计1.2.2 吸收苯族烃的工艺流程(填料吸收苯族烃的工艺流程)河南城建学院专科毕业设计（论文）第 7 页贫 油新 洗 油煤 气煤 气富 油 165423图 1.从煤气中吸收苯族烃的工艺流程1- 洗苯塔；2-新洗油槽；3-贫油槽；4-贫油泵； 5-半富油
7、泵；6- 富油泵煤气经最终冷却器冷却到 2527 0C 后，依次通过两个洗苯塔，塔后煤气中苯族烃含量一般为 2g/m3,温度为 2730 0C 的脱苯洗油（贫油）用泵送至顺煤气流向最后一个洗苯塔的顶部。与煤气逆向沿着填料向下喷洒，然后经过油封流入塔底接收槽，由此用泵送至下一个洗苯装置，脱苯后的贫油经冷却后回到贫油槽循环使用。1.2.3 吸收苯族烃的基本原理用洗油吸收煤气中的苯族烃是物理吸收过程，服从亨利定律和道尔顿定律。煤气中苯族烃的分压 Pg 可根据道尔顿定律计算：Pg=Py式中，P 煤气的总压力， kPa；y煤气中苯族烃的摩尔分数。通常苯族烃在煤气中的含量以 g/ m表示。若已知苯族烃在煤
8、气中的含量为河南城建学院专科毕业设计（论文）第 8 页a，则换算成体积浓度为 :2.410bayM式中 为粗苯的平均相对分子质量。则有bMPg= 0.24bap用洗油吸收苯族烃所得的稀溶液可视为理想溶液，其液面上粗苯的平衡蒸汽压 可按拉乌尔定律确定：LpLpx式中，在回收温度下苯族烃的饱和蒸汽压，kPa；洗油中粗苯的摩尔分数。通常洗油中粗苯的含量以 C（质量百分数）表示，换算为摩尔分数为：10bmMx式中 为洗油的相对分子质量。则有mM10bLmCpMp当煤气中苯族烃的分压 Pg 大于洗油液面上苯族烃的平衡蒸汽压 时，煤气Lp中的苯族烃即被洗油吸收。Pg 与 之间的差值愈大，则吸收过程进行得愈
9、容Lp易，吸收速率也愈快。洗油吸收苯族烃过程的极限为气液两相达成平衡，此时 Pg= ，即Lp0.2410bbmCpMa由于洗油中粗苯的浓度很小，则有河南城建学院专科毕业设计（论文）第 9 页0.2410bmCpMa因此在平衡状态下 a 与 C 之间的关系为0.46p或 2.maM1.2.4 影响苯族烃吸收的因素煤气中的苯族烃在洗苯塔内被吸收的程度称为回收率。回收率是评价洗苯操作的重要指标，可用下式表示：21a式中， 粗苯回收率， %；、 洗苯塔入口煤气和出口煤气中苯族烃的含量，g/ 1a2m。回收率的大小取决于下列因素：1.2.4.1 吸收温度吸收温度系指洗苯塔内气液两相接触面的平均温度，它取
10、决于煤气和洗油的温度，也受大气温度的影响。吸收温度是通过吸收系数和吸收推动力的变化而影响粗苯回收率的。提高吸收温度，可使吸收系数略有增加，但不显著，而吸收推动力却显著减小。总的来说，吸收温度不宜过高，但液不宜过低。在低于150C 时，洗油的黏度将显著增加，使洗油输送及其在塔内均匀分布和自由流动都发生困难。当洗油温度低于 100C 时，还可以从油中析出固体沉淀物。因此适宜的吸收温度为 250C 左右，实际操作温度波动于 2030 0C 之间。操作中洗油温度应略高于煤气温度，以防止煤气中的水汽冷凝而进入洗油中。一般规定洗油温度在夏季比煤气温度高 20C 左右，冬季高 40C 左右。为保证适 宜的吸
11、收温度，自硫酸铵工序来的煤气进洗苯塔前，应在最终冷却器内冷却至 1828 0C，贫油应冷却至低于 300C。河南城建学院专科毕业设计（论文）第 10 页1.2.4.2 洗油的吸收能力及循环油量由式 可见，当其他条件一定时，洗油的相对分子质量减小将2.4mapCM使洗油中粗苯含量 C 增大，即吸收能力提高。同类液体吸收剂的吸收能力与其相对分子质量成反比，吸收剂与溶质的相对分子质量愈接近，则愈易相互溶解，吸收得愈完全。在回收等量粗苯的情况下，如洗油的吸收能力强，使富油的含苯量高，则循环洗油量也可相应减少。但洗油的相对分子质量也不宜过小，否则洗油在吸收过程中挥发损失较大，并在脱苯蒸馏时不易与粗苯分离
12、。送往洗苯塔的循环洗油量可根据下式求得：1221()0aVLC式中， V煤气量， / ;3mh, 洗苯塔进、出口煤气中苯族烃含量， / ；1a2 g3mL洗油量， / ;kg, 贫油和富油中粗苯的含量，%。1C2由上式可见，增加循环洗油量，可降低洗油中粗苯的含量，增加吸收推动力，从而可提高粗苯回收率。但循环洗油量也不宜过大，以免过多地增加电、蒸汽的耗量和冷却水用量。在塔后煤气含苯量一定的情况下，随着吸收温度的升高，所需要的循环洗油量也随之增加。实际的循环洗油量可按理论最小量计算确定。 min12.4bpVL理论最小循环洗油量，kg/h； min入塔煤气压力，kPa；1p纯苯的饱和蒸汽压,kPa； b不包括苯族烃的入塔煤气体积, m/hV洗油相对分子质量；m
