買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 精 萘是有機(jī)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(guò)對(duì)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，大部分廠家均生產(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(jìn)行分餾，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(jì)將采用 與年 原料 處理量為 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(jì)過(guò)程將對(duì) 工業(yè)萘的雙爐雙塔連續(xù)式精餾 工藝流程進(jìn)行詳細(xì)的敘述并對(duì)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(jìn)行全面的設(shè)計(jì)選型及校核計(jì)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 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 of of is in in of of as is by At in of a to of a of of it to is of of is of be by of of be 0,800 of on a of in a of 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . I . 一章 引 言 . 1 述 . 1 計(jì)依據(jù) . 6 術(shù)來(lái)源 . 6 計(jì)任務(wù)及要求 . 6 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 . 7 餾塔的選型 . 7 餾塔全塔物料衡算 . 7 料處理量 . 7 料組成及各組分的含量 . 7 餾塔物料平衡 . 8 餾塔操作條件的確定 . 9 作壓力 . 9 作溫度 . 10 料狀態(tài) . 13 熱方式 . 13 餾塔所需理論塔板層數(shù)及回流比的確定 . 13 最小理論塔板數(shù) . 13 最小回流比 . 14 實(shí)際塔板數(shù) . 14 料板位置的確定 . 15 餾塔 閥）精餾塔主題工藝尺寸的計(jì)算 . 16 徑 . 16 高 . 18 流裝置 單溢流弓形降液管的堰長(zhǎng) . 19 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 弓形降液管的出口堰高 . 19 形降液管寬度和面積 . 20 液管底隙高度 . 20 板布置及浮閥數(shù)目與排列 . 21 板流體力學(xué)驗(yàn)算 . 23 板阻力 . 23 上充氣液層阻力 . 23 體表面張力所造成的阻力 . 23 體通過(guò)浮閥塔板的壓強(qiáng)降 (單板壓降 ) . 23 塔（降液管液泛）校核 . 24 沫夾帶驗(yàn)算 泛點(diǎn)率 . 25 重漏液校核 . 26 板負(fù)荷性能圖 . 27 沫夾帶線 . 27 泛線 . 27 相負(fù)荷上限線 . 28 液線 . 29 相負(fù)荷下限線 . 29 餾塔的塔板負(fù)荷性能圖及操作彈性 . 30 餾塔（ 浮閥塔）工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 . 30 餾塔塔體及裙座的強(qiáng)度和穩(wěn)定校核 . 32 料的選擇 . 32 體和封頭壁厚計(jì)算 . 32 體 的強(qiáng)度和穩(wěn)定校核 . 32 座 的強(qiáng)度和穩(wěn)定校核 . 33 接管尺寸的確定及相應(yīng)的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 . 34 料管 . 34 殘液出料管 . 37 流液管 . 37 頂餾出物蒸氣上升管 . 38 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 V 環(huán)熱油蒸氣進(jìn)口管 . 38 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 39 業(yè)萘汽化冷凝冷 卻器的工作原理 . 39 業(yè)萘汽化冷凝冷卻器的結(jié)構(gòu)及工作流程 . 39 業(yè)萘汽化冷凝冷卻器的關(guān)鍵操作參數(shù)及設(shè)計(jì)條件 . 39 體校核 . 40 體的校核計(jì)算 . 40 壓試驗(yàn) . 41 箱的選型與校核 . 42 頭的選型及校核計(jì)算 . 42 箱法蘭的選型標(biāo)準(zhǔn) . 43 片的選型及應(yīng)力校核 . 44 頭雙頭螺栓的選型 . 44 蘭的選型及校核 (以管箱法蘭為例 ) . 45 片的選型與校核 . 45 栓的選型與應(yīng)力校核 . 46 蘭的選型及應(yīng)力校核計(jì)算（以管箱法蘭為例） . 48 板及熱管的選型與校核 . 53 板（管板的厚度及布管圓直徑的確定） . 53 熱管（管子的排列方式及管間距的確定） . 56 力校核 . 59 板組合應(yīng)力校核 . 59 熱管拉脫應(yīng)力的校核計(jì)算 . 62 程圓筒軸向應(yīng)力校核 . 64 業(yè)萘汽化冷凝冷卻器附件（折流板）的選型 . 64 業(yè)萘汽化冷凝冷卻器各接管的尺寸及相應(yīng)的開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)果 . 66 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(jī)、管式加熱爐及酚油冷凝冷卻器 . 67 鼓結(jié)晶機(jī) . 67 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 式加熱爐 . 67 油冷凝冷卻器 . 68 第五章 雙爐雙塔生產(chǎn)工業(yè)萘的主要操作過(guò)程 . 69 爐雙塔生產(chǎn)工業(yè)萘的開車操作過(guò)程 . 69 車前的準(zhǔn)備 . 69 工和正常操作 . 69 爐雙塔生產(chǎn)工業(yè)萘的停車操作過(guò)程 . 70 常停車 . 70 急停車與暫時(shí)停車 . 70 爐雙塔生產(chǎn)工業(yè)萘的正常操作過(guò)程 . 71 爐雙塔生產(chǎn)工業(yè)萘過(guò)程中的不正常現(xiàn)象及其處理辦法（見表 5 . 72 結(jié)束語(yǔ) . 73 參 考 文 獻(xiàn) . 74 致 謝 . 76 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第一章 引 言 述 萘是有機(jī)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(lái)自焦化萘和石油萘，就其質(zhì)量來(lái)說(shuō)石油萘 大大超過(guò)目前的焦化萘，但從資源量上來(lái)說(shuō)，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，大部分廠均生產(chǎn)工業(yè)萘產(chǎn)品。 工業(yè)萘一般是指結(jié)晶點(diǎn)不小于 ，萘含量不小于 ，其他指標(biāo)符合國(guó)家質(zhì)量指標(biāo) 6700 86 的萘產(chǎn)品。我國(guó)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(shí)，需要進(jìn)行堿洗和酸洗。為了脫除酚類化合物，需要進(jìn)行堿洗，為了脫除吡啶堿類需要用濃度為 15% 17%的硫酸進(jìn)行酸洗。 由于目前工業(yè)萘大部分用于制取鄰苯二甲酸酐（ 苯酐），隨著苯酐生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，含有少量不飽和化合物的工業(yè)萘，對(duì)苯酐產(chǎn)品質(zhì)量及催化劑性能均無(wú)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)是采用精餾方法將含萘餾分進(jìn)行分餾，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 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(guò)程，一般分為 3 個(gè)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(jìn)行化學(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(jìn)入初餾裝置進(jìn)行精餾。 本套設(shè)計(jì)是 將 原料 已洗 酚萘洗買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 三混 餾分中比萘輕的較低沸點(diǎn)組分，如四氫化萘、 124， ， 三甲苯、對(duì)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(diǎn)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(guó)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示） ： 圖 1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 酚油油水分離器； 9 酚油回流槽； 10 工業(yè)萘回流槽；11 工業(yè)萘高置槽； 12 轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機(jī)； 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(tái)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 8090 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 14從原料 油 槽 20 中抽出，打入原料與工業(yè)萘換熱器 6 ，與從精餾塔 4 頂部來(lái)的溫度為 218 的萘蒸汽進(jìn)行換熱交換使溫度升至 210 215 ，再進(jìn)入初餾塔 3 。 原料在初餾塔中的初步分餾，是靠 初餾塔 管式爐 1 提供熱量產(chǎn)生沿塔上升的蒸汽，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 原料中所含的酚油以 190 200 氣態(tài)從初餾塔頂部逸出，進(jìn)入酚油冷凝冷卻器 5 被水冷凝冷卻至 3035 ，再進(jìn)入酚油油水分離器 8 ，冷凝液中的分離水從分離器 底部排入酚水槽（以待脫酚），冷凝液中的酚油則從分離器上部滿流入酚油回流槽 9 ，由 酚油 回流泵15抽出，打入初餾塔 3 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21，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(chǔ)槽，再由初餾塔熱油循環(huán)泵 17 抽出，一部分打入初餾塔管式爐 1 ，被燃料燃燒加熱至270 275 部分氣化后，再回到初餾塔下部，供做初餾的熱量，另一部分則以230 235 的溫度打入精餾塔 4 。 精餾塔中的已洗酚萘洗三混 餾分靠 精餾塔 管式爐 2 循環(huán)加熱而進(jìn)行分餾，其中的萘以 218 的氣態(tài)從精餾塔頂部逸出，經(jīng) 工業(yè)萘 換熱器 6 進(jìn)行熱交換后，再進(jìn)入工業(yè)萘 汽化冷凝冷卻器 7 被水冷卻至 100 110 ，以液態(tài)進(jìn)入工業(yè)萘回流槽 10，部分工業(yè)萘由回流槽底部被工業(yè)萘回流泵 16抽出，打入精餾塔 4 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 11，再放入轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機(jī) 12，便得到含萘 95% 的工業(yè)萘。 流入精餾塔底儲(chǔ)糟的殘油為 245 250 溫度，被精餾塔熱油循環(huán)泵抽出，一部分打入精餾塔管式爐 2 ，被加熱至 275 282 部分氣化后，又回入精餾塔內(nèi)部，供做精餾的熱量。多余的另一部分殘油則打入 低萘 洗油冷卻器 13， 被水冷卻后的洗油放入油庫(kù) （流程簡(jiǎn)化圖如圖 1示） 。 圖 1爐 雙塔 工業(yè)萘 連續(xù)精餾工藝流程 簡(jiǎn)化 示意圖 雙爐雙塔工業(yè)萘 實(shí)際 生產(chǎn) 流程中 典型 的 控制環(huán)節(jié)： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 分別為 對(duì) 通入 工業(yè)萘初餾管式爐和精餾管式爐煤氣流量 的 調(diào)節(jié)，目的是控制管式爐物料 的 出口溫度，同時(shí)也 為了 穩(wěn)定 塔底溫度 。 該環(huán)節(jié)采用串級(jí)控制，爐膛溫度為內(nèi)環(huán)，物料出口溫度為外環(huán) （如圖 1示 ） 。 圖 1式爐出口溫度控制原理 方 框圖 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(guò)調(diào)節(jié)塔頂回流量 來(lái)調(diào)節(jié)頂部溫度， 合適的塔頂和塔底溫度有利于塔內(nèi)傳質(zhì)和傳熱過(guò)程的順利進(jìn)行。 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(guò)合適的液位調(diào)節(jié)，可 防止塔底液位過(guò)高而淹塔或液位過(guò)低中斷蒸餾過(guò)程的進(jìn)行 （如圖 1示） 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 圖 1爐雙塔工業(yè)萘 實(shí)際 生產(chǎn) 流程 中 的主控畫面 該 工藝流程的特點(diǎn)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 塔的塔頂溫度均 靠調(diào)節(jié)其回流量來(lái)控制，有各自獨(dú)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(guò)程中物料流動(dòng)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(yùn)行的重要條件。當(dāng)因某一因素不穩(wěn)定而造成兩塔操作紊亂時(shí)，需要花上幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間進(jìn)行調(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(diǎn)： 進(jìn)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 盡量避免停泵換槽。 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 20% 25% 。若排放量過(guò)少，塔底液位上升，會(huì)造成物料和熱量不平衡；反之亦然。 嚴(yán)格控制初餾塔溫度。若塔頂、塔底 溫度偏低，則酚油切割不盡，影響精餾塔操作，若塔頂、塔底溫度偏高，則酚油中含萘量增加，既降低了萘的精制率，又容易堵買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 塞酚油管道，一般由初餾塔切割的酚油含萘量應(yīng)小于 10% 15% 。 嚴(yán)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 95% ，從塔底側(cè)線切割而得低萘洗油中含萘量應(yīng)小于 5% ，從塔底排出的殘油含萘量應(yīng)小于 2% 。 計(jì)依據(jù) 本設(shè)計(jì)依據(jù)于教科書 及 煤化工 專業(yè)相關(guān)參考文獻(xiàn) 的設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)所提出的題目進(jìn)行實(shí)際 工藝 分析并做出 相應(yīng)的 理論 校核 計(jì)算。 術(shù)來(lái)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(jì)方法 大多 以嚴(yán)格計(jì)算為主，也有一些簡(jiǎn)化的模型，但是嚴(yán)格計(jì)算法對(duì) 于連續(xù)精餾是最常采用的，我們此次所做的 校核 計(jì)算也采用嚴(yán)格計(jì)算法。 計(jì)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 300 天，每天開動(dòng)設(shè)備24 小時(shí)計(jì)算，年原料處理量為 噸 年 。 具體工藝過(guò)程為 飽和液體進(jìn)料 （泡點(diǎn)進(jìn)料）下 的 雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝系統(tǒng)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 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 餾塔的選型 根據(jù) 設(shè)計(jì)要求 下 的 生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日 300 天，每天開動(dòng)設(shè)備 24 小時(shí)計(jì)算，年原料處理 量為 年 ，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價(jià)，降低生產(chǎn)過(guò)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 （ 浮閥（重閥）塔 ） 。 餾塔 全塔 物料衡 算 料處理量 已洗酚萘洗三混餾分 15000 /kg h 。 料組成及各組分的含量 為計(jì)算塔板數(shù)，根據(jù)相關(guān)資料確定的，非現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際分析數(shù)據(jù) ， 列于表 2： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 表 2洗酚萘洗三混餾分的組成 組 分 分子式 沸點(diǎn) / 相對(duì)分子質(zhì)量 含 量 /% 質(zhì)量