目錄——1緒論乙烯是世界上產(chǎn)量最大的化學產(chǎn)品之一，乙烯工業(yè)是石化產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，乙烯產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的75%以上，在國民經(jīng)濟中占重要地位，因此乙烯在石油化工領(lǐng)域有著重要的意義，它的產(chǎn)量是衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標志之一。由于近年來美國頁巖氣的成功開發(fā)，其帶來的成本下降影響到全世界乙烯原料的變化，而中國作為世界乙烯消費大國之一，近年來國內(nèi)乙烯需求量逐年呈上漲趨勢，因此我國對于乙烯原料的多元化更加迫切。放眼當前世界經(jīng)濟的發(fā)展速度堪稱日新月異，我國的石油類產(chǎn)品的需求量更是以“井噴式”飛速上漲，常見到的原油資源規(guī)模日漸減少，可高效利用的原油資源儲量日益緊缺，然而我國重質(zhì)油的油品儲量大、價格低，還有較多的鏈狀烴和酚類化合物，這是很好的加氫材料，可以將其處理成為乙烯原料，因此如何將重質(zhì)油輕質(zhì)化已經(jīng)成為如今煉油工業(yè)的主要問題。FCC（FluidCatalyticCracking，催化裂化）工藝屬于石油煉制過程之一，是在熱和催化劑的綜合作用下使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應，主要產(chǎn)物之一是催化汽油，而我國的成品汽油中主要的調(diào)和組分80%以上是催化汽油。本工藝所給的原料油具有高硫、高烯烴的特點，而通過熱壁式固定床反應器加氫精制后能使原料中的硫含量、氮含量和膠質(zhì)含量大規(guī)模的減少，進過加氫精制后的產(chǎn)品將會是符合生產(chǎn)乙烯的裂解原料質(zhì)量要求，可以很好的成為生產(chǎn)乙烯的精制原料，極大的減緩乙烯裂解原料大量需求的壓力。1.1設(shè)計的根據(jù)(1)S大學化學化工學院化工系下發(fā)的“畢業(yè)設(shè)計任務書”；(2)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準“石油工程制圖標準”（SYJ-391）；(3)中華人民共和國行業(yè)標準“管式加熱爐規(guī)范”（SY/T0538-2004）。1.2設(shè)計的原則理念(1)根據(jù)理論支持，確保在符合客觀事實的工藝操作條件下，一定要求該設(shè)計技術(shù)先進、經(jīng)濟合理，安全環(huán)保、多快好省。盡可能與時俱進，借鑒近些年來的化工生產(chǎn)過程中的新的技術(shù)、新的工藝、新的設(shè)備；(2)反復借鑒和比對近幾年或十幾年來的工業(yè)運行參數(shù)，憑借和參考生產(chǎn)中所總結(jié)的實際經(jīng)驗，百分之百的確認化工設(shè)備投產(chǎn)后的安全生產(chǎn)，盡可能的保證一次試車成功，穩(wěn)步高效的生產(chǎn)；(3)參考現(xiàn)行的國家政策，熟悉現(xiàn)行的法律法規(guī)，務必嚴格執(zhí)行安全第一、環(huán)保至上、經(jīng)濟合理的設(shè)計理念，務必嚴格把控排放標準，參照國家現(xiàn)行的相關(guān)法律法規(guī)，對于環(huán)境污染物的排放一定須經(jīng)過檢測合格后方可排放。1.3設(shè)計的特點匯總(1)為了維持后續(xù)工藝中管路流量的穩(wěn)定，本設(shè)計在工藝管路最初設(shè)置一個原料緩沖罐，同時用氮氣氛圍充滿原料緩沖罐，防止原料油品的變質(zhì)和氧化；(2)為了降低爐管結(jié)焦的可能，本設(shè)計采用爐前混氫工藝；(3)為了減輕加熱爐的負荷，減少燃料氣的消耗，本設(shè)計中的循環(huán)氫和加氫反應器出來的產(chǎn)品物料先進行換熱，再和新氫、原料油一并進入加熱爐；(4)為了防止硫化銨在管路結(jié)晶堵塞管路，在物料進入空氣冷卻器之前注入軟化水；(5)為了盡可能的提高加熱爐的加熱效率，本設(shè)計選擇使用空氣預熱器在煙氣管路中回收利用煙氣的熱量；(6)為了盡最大可能的吸收除去循環(huán)氫當中的硫化氫氣體成分，本設(shè)計選擇使用醇胺法吸收除去硫化氫組分；(7)為了減少新氫消耗，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，本設(shè)計采用膜分離裝置，增加循環(huán)氫的純度；(8)為了能夠合理、高效的把控加氫反應器當中的催化劑床層溫度情況，本設(shè)計對加氫反應器的催化劑布置選擇使用三層布置法，同時設(shè)置兩個冷氫箱。1.4設(shè)計的處理能力(1)年處理量：1.6Mt/a；(2)年開工時間：8400h；1.5工藝流程的情況說明來自上一車間的催化汽油（190476.19kg/h）經(jīng)過管道輸送至原料緩沖罐后稍作停留，待物料流動穩(wěn)定之后，與經(jīng)過壓縮的新氫（1013.1kg/h）和循環(huán)氫（16068.3kg/h）混合約為235℃左右，然后一并輸送至加熱爐進行加熱。物料進入加熱爐后將經(jīng)過輻射室、對流室，加熱約為325℃左右后出加熱爐再輸送至加氫反應器進行加氫精制。通過加氫反應器（5.5MPa）最上方的進料口進入上層催化劑床層進行加氫精制，加氫反應的放熱會使得物料的溫度達到370℃左右，這時向一二層床層間通入急冷氫將原料降溫到320℃左右，然后進入下一層床層。當反應溫度再次達到370℃左右時，向二三層床層間通入急冷氫，使物料溫度再次降到320℃左右。接著進入第三段床層，當溫度達到330℃左右時通入急冷氫，使得混合物料降溫到320℃左右后從底部出反應器，接著與循環(huán)氫換熱后再經(jīng)過空氣冷卻器，接著通入軟水，經(jīng)過冷高壓分離器分離出甲烷、氫氣和硫化氫氣體后，氣相和醇胺在吸收塔內(nèi)混合，發(fā)生吸收后脫基本除酸性氣體，接著經(jīng)過膜分離器分離脫去C1等小分子，由此得到循環(huán)氫，循環(huán)氫再經(jīng)壓縮機壓縮后一部分用作急冷氫通入反應器床層，另一部分與上述加氫反應器出來的原料油進行換熱；液相則經(jīng)過冷低分離器分離出大部分的C3、C4；再從冷低分離器出來的液相進入精餾塔深度脫除C3、C4，塔釜產(chǎn)出重組分，側(cè)線生產(chǎn)出合格的乙烯裂解原料。2加氫反應器的設(shè)計2.1處理原料、加氫催化劑及預處理產(chǎn)品的性質(zhì)表2-1催化汽油的性質(zhì)表2-2加氫預處理的催化劑性質(zhì) 表2-3預處理的工業(yè)操作條件表2-4預處理的產(chǎn)品質(zhì)量表2-5各種氫氣性質(zhì)2.2裝置的預處理能力預處理原料的質(zhì)量流量：預處理原料的體積流量：2.3各種耗氫量的計算2.3.1化學耗氫量的計算表2-6加氫反應的化學耗氫統(tǒng)計表[1]（1）加氫脫硫的耗氫量：（2）加氫脫氮耗氫量：（3）烯烴飽和耗氫量：（4）化學總耗氫量：2.3.2設(shè)備漏損耗氫量[2]化工設(shè)備的漏損主要發(fā)生在三個方面：化工容器（如容器法蘭、接管法蘭、筒體、封頭、安全閥等）、化工管道（如法蘭、直管段、彎頭、三通、閥門等）和化工氣瓶（如針形閥、筒體、易熔合金塞等）。設(shè)備漏損有六種情況，分別是故障損失、準備交替損失、瞬間停止損失、速度降低損失、不良修整損失和收率損失。具體表現(xiàn)為在化工生產(chǎn)運行過程中，管線與設(shè)備的法蘭連接處、機械泵的出入口細節(jié)之處等均有漏損的情況。根據(jù)文獻[1]得，在大多數(shù)的情況下設(shè)備漏損耗氫量不會占超過總循環(huán)氫的2.0%（體積分數(shù)），合大約1~15Nm3/m3原料油。經(jīng)過綜合考慮后該處取10Nm3/m3原料油。2.3.3溶解損失耗氫量[2]這里的溶解損失主要是指氫氣在高壓下，會有部分氫氣直接溶解于加氫精制后的液態(tài)油當中。溶解掉的這部分氫氣無法再次參與加氫精制的工序中，只能以“無用功”的形式進入后續(xù)的工藝。具體有多少氫氣溶解，這和實際操作的溫度、壓力、加氫精制后的液態(tài)油屬性以及氣體自身的溶解度都有關(guān)系。根據(jù)文獻[1]所得，催化汽油在加氫精制過程中溶解損失量約6.4~10.9Nm3/m3原料油。經(jīng)過綜合考慮后該處取8Nm3/m3原料油。2.3.4總氫耗量總氫耗量為：由于H2密度ρ=0.0899kg/Nm3，原料油密度ρ=741.6kg/m3則質(zhì)量氫耗量為：2.3.5氫氣性質(zhì)根據(jù)所給條件已知：氫油比為650Nm3/m3原料油，則：循環(huán)氫的量為：氫耗比：循環(huán)氫的質(zhì)量流量：補充氫的質(zhì)量流量：混合氫的質(zhì)量流量：2.3.6補充氫、循環(huán)氫、混合氫的各物質(zhì)組分的性質(zhì)表2-7補充氫的性質(zhì)表2-8循環(huán)氫的性質(zhì)表2-9混合氫性質(zhì)根據(jù)已知條件，比對反應前和反應后的油品屬性數(shù)據(jù)可知，然后對前后的硫含量、氮含量的質(zhì)量分數(shù)作差，求得：產(chǎn)生的量：產(chǎn)生的量：表2-10反應總物料的衡算匯總2.4反應器進口催化汽油氣化率2.4.1各物性參數(shù)的確定（1）催化汽油的物理屬性A：的換算：B：比重指數(shù)（）：C：特性因數(shù)K：經(jīng)所給數(shù)據(jù)分析，恩氏蒸餾數(shù)據(jù)沒有完全給出，導致我們必須對已有的數(shù)據(jù)進行內(nèi)插和外推加以完善。通過相關(guān)計算操作后根據(jù)計算出來的結(jié)果將數(shù)據(jù)加以完善。完善數(shù)據(jù)的方法有兩種：即概率坐標紙法和數(shù)學模型法，該處選用數(shù)學模型法。表2-11原料油餾程解得：得：表2-12原料油餾程由恩氏蒸餾數(shù)據(jù)計算平均沸點[2]：體積平均沸點：餾程的斜率：質(zhì)量平均沸點：代入計算得：特性因數(shù)：D：平均分子量[2]查圖2-2-7得：裂解原料的物理屬性參數(shù)確定[2]：A：的換算：B：比重指數(shù)（）：=C：特性因數(shù)K：同上述方法，可得D：平均分子量查圖得：2.4.2恩氏蒸餾曲線轉(zhuǎn)化成常壓平衡汽化曲線通過計算手段，將恩氏蒸餾的溫度向平衡汽化的溫度之轉(zhuǎn)化情況如下：恩氏蒸餾10%~70%點斜率的計算：結(jié)合文獻[2]圖3-2-3、圖3-2-4得：恩氏蒸餾50%點-平衡汽化50%點是37℃。所以：平衡汽化50%點溫度：120－37＝83℃表2-13恩氏蒸餾數(shù)據(jù)結(jié)合50%點及各段溫差，求得催化汽油平衡汽化曲線各點溫度見表2-14。表2-14平衡汽化曲線各段溫差表結(jié)合50%點及各段溫差推算平衡汽化曲線各點溫度：表2-15催化汽油的常壓平衡汽化數(shù)據(jù)2.4.3焦點溫度，焦點壓力計算（1）真臨界溫度tc和假臨界溫度tc恩氏蒸餾實分子平均沸點：根據(jù)文獻[3]圖4-2-2得：（2）真臨界壓力Pc和假臨界壓力中平均沸點：根據(jù)文獻[3]圖4-2-4得：假臨界壓力：由查文獻[3]圖4-2-3得真臨界壓力：（3）焦點溫度和焦點壓力根據(jù)文獻[3]圖6-22得，焦點溫度－臨界溫度＝78℃焦點壓力－臨界壓力＝29.5atm則：焦點溫度＝78+282.2＝360.2℃焦點壓力＝37.0atm+29.5atm＝66.5atm2.4.4氫分壓的計算反應壓力P=5.5MPa，氫分壓為PH2=4.2MPa；∴催化汽油分壓為5.5-4.2=1.3MPa=13.0atm2.4.5氣化率的計算圖2-1做出P-T-e圖，根據(jù)相圖可得，催化汽油在入口溫度為320℃、壓力為1.3MPa條件下完全汽化。2.5反應器熱量衡算2.5.1總反應熱計算表2-17不同加氫反應過程的反應熱[1]kJ/Nm3（H2）加氫脫硫反應熱計算：加氫脫氮反應熱計算：飽和烯烴反應熱計算：總反應熱：QR=（29094.23+7687.008+54967.122）×237.30=217718858.28kJ/m3原料油2.5.2急冷氫計算由于加氫反應器中物料之間的反應是放熱反應，會釋放出大量的熱。為了控制反應溫度，避免高溫反應失控，因此，必須通入大量的急冷氫對其降溫處理。根據(jù)已知工藝條件，加氫反應器的入口溫度是320℃，考慮實際工藝生產(chǎn)情況，設(shè)單層床層絕熱升溫=50℃；（1）第一段冷氫量A：常壓條件下的催化汽油進入加氫反應器熱值的確定[2]已知反應入口溫度320℃，通過P-T-e相圖可知根據(jù)文獻查得：K=11.8時，H1=242kcal/kg，無需校正；所以：H1=242kcal/kg=991.33kJ/kgT=370℃時，通過P-T-e相圖可知：ev=1=0.7416根據(jù)石油餾分晗圖查得：K=12.1，H2=273kcal/kg，需要校正；校正后，H2=273×0.98=267.54kcal/kg=1118.32kJ/kg∴320℃→370℃：B：新鮮氫氣體Q的確定新鮮氫的溫度變化情況：30℃→320℃；根據(jù)表7-1-1純烴理想氣體的焓得表2-18純烴理想氣體的焓值變化量（30℃→320℃）C：循環(huán)氫氣體的確定循環(huán)氫的溫度變化情況：30℃→320℃；D：急冷氫氣體質(zhì)量流量的確定急冷氫的溫度變化情況：45℃→320℃；表2-19純烴理想氣體的焓值變化量（45℃→320℃）由熱量衡算可得:第二段床層：設(shè)單層床層絕熱升溫=50℃；催化汽油焓值得確定催化汽油的溫度變化情況：370℃→320℃；=126.99kJ/kg24188571.37kJ/h新鮮氫氣氣體放熱量的確定新鮮氫的溫度變化情況：30℃→320℃；=566.75kJ/kg574174.43kJ/h循環(huán)氫氣體放熱量的確定循環(huán)氫的溫度變化情況：30℃→320℃；=519.70kJ/kg8350695.51kJ/h第一段急冷氫氣體吸熱Q的確定急冷氫的溫度變化情況：45℃→370℃；=3646.47kJ/kg=33113441.31kJ/h急冷氫氣體吸熱量的確定急冷氫的溫度變化情況：45℃→320℃；=3646.47kJ/kg由熱量衡算可得:=+++=24188571.37+574174.43+8350695.51+33113441.31=66226882.62kJ/h66226882.62÷3646.47=18161.92kg/h=217718858.28-33113441.31-66226882.62=11837853.44kJ/h（3）第三段床層：通過試差法，求得床層絕熱升溫10℃，即出口溫度為330℃時：催化汽油放熱量的確定催化汽油的溫度變化情況：330℃→320℃；T=320℃時，通過P-T-e相圖可知ev=1=0.7416K=11.8查得=11.8時，H1=242kcal/kg校正后H1=242×0.98=237.16kcal/kg=991.33kJ/kgT=330℃時，通過P-T-e相圖可知ev=1=0.7416K=12.1查得=11.8時，H1=251kcal/kg校正后H2=251×0.98=245.98kcal/kg=1028.20kJ/kg∴330℃→320℃時：=1028.20-991.33=36.87kJ/kg=190476.19×36.87=7022857.13kJ/h新鮮氫氣體放熱量的確定新鮮氫的溫度變化情況：30℃→320℃；表2-20純烴理想氣體的焓值變化量（30℃→320℃）145.08×97％+31.46×2.18%+29.54×0.48%+28.49×0.13%+28.23×0.14%+11.50×0.07%=141.64kJ/kg1013.1×141.64=143495.48kJ/kg循環(huán)氫氣體放熱量的確定循環(huán)氫的溫度變化情況：45℃→320℃；145.08×86.65%+31.46×10.48%+29.54×2.35%+28.49×0.27%+28.23×0.02%+11.50×0.23%=129.81kJ/kg16068.3×129.81=2085826.02kJ/kg前兩段急冷氫氣體吸熱量的確定循環(huán)氫的溫度變化情況：45℃→320℃；94.91kJ/kg=(9080.96+18161.92)×94.91=2585674.81kJ/kg=7022857.13+143495.48+2085826.02+2585674.81=11837853.44kJ/h=11837853.44÷3646.47=3246.39kg/h經(jīng)計算可得：出口的溫度為330℃。2.6固定床加氫反應器的設(shè)計計算2.6.1催化劑的裝入量催化劑的裝入體積[2]式中：C—年加工量，t/a；T—年加工有效生產(chǎn)時間，h；ρ—被加工油的密度，kg/m3；Sv—體積空速，h-1；1.6×109/(8400×741.6×1.45)=177.13m3催化劑的堆密度：1.03kg/L；裝入催化劑的質(zhì)量：177.13×1030=182.44t2.6.2反應器體積[2]式中：Vr―反應器容積；Vc―催化劑裝入體積；Vf―有效利用系數(shù)，取Vf=0.8；Vr=177.13/0.8=221.41m3；2.6.3反應器的直徑、高度[2]通常反應器的高徑比約4～9，此處取5；H=5D=5×3.83=19.15m2.6.4催化劑床層高度D=3.83mVc=177.13m3通過計算分析得：15.37m，催化劑床層分為三段；已知催化劑床層數(shù)為3，催化劑填裝量之比通常取2:3:5；h1=h×0.2=3.074mh2=h×0.3=4.611mh3=h×0.5=7.685m2.7反應器壓降計算2.7.1催化劑床層壓降催化劑床層截面積計算：通過P-T-e圖分析可知：；所以加氫反應器中進入的物料均為氣相。假設(shè)加氫反應器的床層反應溫度定為340℃，由此為基礎(chǔ)對催化劑床層的壓降計算進行展開。通過計算第一段床層壓降為例：（1）平均分子量催化汽油的摩爾分率：(190476.19/110)/(190476.19/110+17081.4/2.23)=0.18則混合氫的摩爾分率：1-0.18=0.82已知=2.23，=110；則：氣相的平均相對分子質(zhì)量：（2）混合物料密度表2-21混合物料的密度表混和氫：Tc油料：Tc=583.15K，Pc=2.95MPaPr=1.68×0.82+2.95×0.18=1.909Tr=(320+273.15)/(52.87×0.82+569.95×0.18)=4.06通過普維法算得Z=0.982（3）混合物料的粘度表2-22各純組分的粘度如下表由公式得：（4）物料流速物料體積流量：物料流速：（5）催化劑的床層壓降每米壓降：=127.76kgf/m2=1.25kPa則每層的床層壓降：=1.25×3.074=3.84kPa=1.76×4.611=8.12kPa=2.58×7.685=19.83kPa考慮到在實際生產(chǎn)過程中，由于催化劑床層的積碳影響以及床層顆粒壓實的影響，加氫反應器設(shè)計壓降應取計算壓降的4～5倍，這里取4倍計算。床層總壓降為：2.7.2反應器內(nèi)部構(gòu)件的壓降入口分布器：此處取5kPa；泡帽分配器：此處取6kPa；冷氫箱：此處取20kPa；支撐盤：此處取5kPa；收集盤：此處取6kPa;=(5+6)×3+20+5+6=64kPa2.7.3加氫反應器的總壓降加氫反應器總壓降為：127.16+64=191.16kPa2.8加氫反應器計算結(jié)果的匯總表2-23加氫反應器計算結(jié)果的匯總表3管式加熱爐的設(shè)計加熱爐是一種加熱設(shè)備，它的工作原理是將燃料通入燃燒室燃燒，所產(chǎn)生的高溫火焰和高溫煙氣會釋放出大量的熱量，然后通過輻射傳熱供給給爐管中流動的物質(zhì)，使被加熱的物質(zhì)達到工藝所要求的溫度。3.1燃料性質(zhì)燃料來源：煉廠氣；密度（20℃）：1.304kg/m3；表3-1干氣組成匯總表[5]3.2被加熱介質(zhì)的性質(zhì)被加熱的介質(zhì)：催化汽油m1=190476.19kg/h；混合氫：m2=17081.19kg/h；入爐溫度t1：235℃；出爐溫度t2：325℃；3.3加熱爐熱負荷的計算根據(jù)P-T-e圖得，原料進爐前已完全汽化。計算公式：Q＝m1（I2－I1）＋m2（H2－H1）3.3.1各物質(zhì)焓值的確定[2]（1）原料油焓值的確定由上述計算已知K=11.8；查圖3-14得：235℃時，原料油焓值：=145.8kcal/kg=609.44kJ/kg；325℃時，原料油焓值：=217kcal/kg=907.06kJ/kg；=-=907.06-609.44=297.62kJ/kg；混合氫焓值的確定混合氫的溫度變化情況：235→325℃；由表7-1-7查得：H2=1303.9kJ/kgCH4=339.52kJ/kgC2H6=251.59kJ/kgC3H8=243.41kJ/kgC4H10=241.00kJ/kgC5H12=239.43kJ/kgH2S=180.49kJ/kg將上述各組分的焓值代入混合氫中各組分所占比例進行計算：混合氫=1303.9×0.8726+339.52×0.0999+251.59×0.0224+243.41×0.0026+180.49×0.0022+241.00×0.00027+239.43×0.00000042=1178.43kJ/kg3.3.2熱負荷計算=190476.19×297.62+17081.4×1178.43=7681875.8698kJ/kg=21.34MW=7681875.8698/2=38409378.9349kJ/kg=10.67MW3.4燃燒過程計算3.4.1燃料氣的低發(fā)熱值低發(fā)熱值是指某一化學燃料經(jīng)過完全燃燒后，其燃燒產(chǎn)物中的水組分是以氣態(tài)的水蒸氣形式存在時，所釋放出的熱量值。對應的高發(fā)熱值便是水組分以液態(tài)形式存在，與高發(fā)熱值不同的僅僅是水組分的存在形式不同。這里之所以取燃料的低發(fā)熱值，是因為水蒸氣凝結(jié)成的水滴會與燃料煙氣中的硫化氫結(jié)合，形成氫硫酸會腐蝕設(shè)備內(nèi)壁，尤其是煙囪內(nèi)壁，長此以往會嚴重影響化工設(shè)備的正常工作，縮短加熱爐的使用壽命。因此在實際設(shè)計計算加熱爐的熱平衡時，一律采用低發(fā)熱值數(shù)據(jù)進行相關(guān)計算。根據(jù)文獻[5]附錄一查得，將燃料中各組分的體積與質(zhì)量低發(fā)熱值列于表3-2。表3-2燃料中各組分的低發(fā)熱值燃料的低發(fā)熱值計算匯總：yi—燃料中各組分的摩爾分數(shù)；qLi—燃料組分的低發(fā)熱值。3.4.2計算空氣量與空氣過剩系數(shù)氣態(tài)燃料的完全燃燒時，其所需的計算空氣量計算如下式：Nm3/m3燃料V0—燃燒的理論空氣量；0.21—氧氣在空氣中所占的體積分數(shù)；yH2、yCO、yCmH、yH2S、yO2—各組分在燃料中的體積分數(shù)。即：計算空氣量為：=13.122Nm3/m3為了促進燃料的完全燃燒，充分釋放熱量，必須通入多于理論上計算出的空氣量，由于本設(shè)計使用的燃料為氣體，容易與空氣發(fā)生混合，過?？諝庀禂?shù)較小，取α=1.1。3.4.3煙氣組成計算1Nm3燃料氣在燃燒時，燃料氣中各組分的體積按下列各式計算:煙氣總體積的計算式：每1kg燃料氣的體積為：=0.7669Nm3當α＝1.1時，每1kg燃料燃燒所需要消耗的空氣量為：1.1×13.122×0.7669＝11.070Nm3（空氣）在標準狀態(tài)下，空氣的密度為：1.293kg/m3。故每燃燒1kg燃料所需要消耗的空氣質(zhì)量為14.31kg。依據(jù)文獻[3]表3得常用氣體焓值，得組成煙氣的各物質(zhì)在不同溫度下的焓值，列于表3-3。表3-3氣體焓值(kcal/kg)的列表當空氣過剩系數(shù)α=1.1時，以1kg燃料為基準，根據(jù)不同的氣體在不同溫度下的焓值求出對應溫度下的煙氣焓值，進而得到煙氣焓值占燃料低發(fā)熱值的百分比?，F(xiàn)將此燃料燃燒煙氣計算結(jié)果列于下表。表3-41kg燃料燃燒所得煙氣的組成表3.4.4煙氣焓值圖的繪制根據(jù)文獻查得各組分在不同溫度下的焓值：表3-5煙氣各組分的焓值（單位：kJ/kg）圖3-1煙焓圖3.4.5加熱爐的熱效率計算設(shè)對流室的煙氣溫度T2比原料入爐溫度高90K，則：T2=598.15K+90K=598.15KA：燃料氣的低發(fā)熱值QL根據(jù)燃料氣燃燒計算表可得，燃料氣的低發(fā)熱值QL=38586.32kJ/kg（燃料）B：燃料氣入爐顯熱Qf設(shè)燃料氣入爐溫度為40℃，Qf=676.6968kJ/kgC：空氣入爐顯熱Qa設(shè)空氣入爐溫度為211℃，Qa=216.1678kJ/kg查驗焓圖：q2/QL=0.145取qL/QL=0.05；=86.81%3.4.6燃料用量=1218.68kg/h3.4.7火嘴數(shù)結(jié)合實際生產(chǎn)考慮，燃燒器的總噴油能力需要超出實際計算量的20％～35%，這里取30%，選用300kg/h的標準火嘴。則：需要的火嘴數(shù)：1218.68×（1＋30%）÷300=5.3個，所以取6個。3.4.8煙道氣流量3.5輻射輻射段計算段計算3.5.1輻射段熱負荷根據(jù)文獻[4]，一般情況下全爐熱負荷的70～80%為輻射室所占熱負荷，這里取75%；即：3.5.2輻射段平均管外壁溫度計算代入數(shù)據(jù)得：3.5.3輻射管表面積、管徑及管心距根據(jù)LY-400-表2[3]，綜合考慮選擇輻射表面熱強度為qR=30kW/m3，則估算：輻射管表面積為：管內(nèi)徑計算結(jié)果為：di=式中：di—管內(nèi)徑，m；—管內(nèi)介質(zhì)密度，kg/m3；—管內(nèi)介質(zhì)流速，m/s；WF—管內(nèi)介質(zhì)流量，kg/h；N—管程數(shù)。確定符合實際生產(chǎn)的管程數(shù)N，所計算出來的管徑應符合國產(chǎn)爐管規(guī)格（YB237-70）：WF=(190476.19+17081.4)/2kg/h=103778.80kg/h選管內(nèi)介質(zhì)流速為1.3m/s，管程數(shù)N=4，則所需的爐管內(nèi)徑：根據(jù)文獻[5]附錄1，確定選擇國產(chǎn)爐管規(guī)格為114×10。管心距Si一般在(1.8～2.2)之間，結(jié)合實際生產(chǎn)情況選擇輻射段采用的管心距為管外徑的2倍，即：Si=2×di=0.228m3.5.4爐管長度、爐管數(shù)及爐膛尺寸的確定（1）高徑比：通過LY-400-表6[3]知圓筒爐輻射管直段長度與節(jié)圓直徑之比L/D，=1.0～2.5，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，此處取L/D，=1.8；根據(jù)選定的L/D，，輻射管表面積，管心距及管外徑計算輻射管直段長度，并依據(jù)國產(chǎn)爐管規(guī)格選用適當?shù)拈L度。根據(jù)文獻[7]，綜合參考國產(chǎn)爐管規(guī)格，取Lef=10m（2）爐管數(shù)的確定：取爐管數(shù)n=4×20=80根，選用輻射管，4管程；（3）實際節(jié)圓直徑：（4）爐膛高度（注：計算式中的“1m”為上下彎頭和吊裝所占的高度。）3.5.5對流室的主要尺寸對流室采用釘頭管，三角形排列。（1）對流室的外形尺寸對流室外形長度：（2）對流室的有效長度（3）對流室的計算寬度（4）煙氣質(zhì)量流速核算每根釘頭管所占的流通面積：式中：——縱向釘頭（或翅片）間距；——釘頭直徑或翅片厚度；帶入數(shù)值得：3.5.6有效反射面面積與當量冷平面之比（1）遮蔽管冷平面（2）輻射管冷平面遮蔽管的角系數(shù)φ=1，輻射管采用單排單面輻射，根據(jù)文獻查得（3）輻射段當量冷平面3.5.7煙氣黑度過?？諝庀禂?shù)a=1.1，根據(jù)文獻[6]得：煙氣中CO和H2O的分壓為：根據(jù)文獻[5]表8-1知煙氣平均輻射長度為：L=D=6.15m假設(shè)輻射室出口煙氣溫度Tg=823k，根據(jù)文獻查得煙氣黑度為：3.5.8總輻射交換因數(shù)通過，：查得；3.5.9輻射室的熱平衡煙氣溫度時，由煙焓圖差得3.5.10輻射室出口的煙氣溫度已知混合物原料入爐溫度t1=235℃=508.15K，出爐時溫度t2=325℃=598.15K；進入輻射室溫度為：t′=257.5=530.65K,前面以計算；管壁溫度：Tw=341.25=614.4K；由公式5.67×10做吸收曲線：表3-6—關(guān)系圖當Tg=823K時，110.36KW/m3，得點A；當Tg=1223K時，，得點B；連接兩點，得直線與曲線交點：圖3-2通過圖3-2可讀出：輻射室煙氣出口溫度Tg=1140K。3.5.11校核（1）輻射室的熱負荷根據(jù)Tg=1140K，查煙焓圖得：占加熱爐總熱負荷：（8.53/10.67）×100%=79.9%（2）輻射管表面熱強度（3）輻射室油品入口溫度輻射段出口混氫總熱焓：17081.4×6595.21÷2=56327710.05kJ/h輻射段出口油料總熱焓：190476.19×1067.39÷2=101656190.22kJ/h輻射段出口每千克油料熱焓：通過查油品煙焓圖得：t=260℃，與假設(shè)接近，故無需計算。3.6對流段的計算3.6.1對流段的熱負荷計算=10.67-8.53=2.14MW3.6.2對數(shù)平均溫差的計算煙氣溫度的變化情況：1140K→598.15K油品溫度的變化情況：533.15K←508.15K溫差的變化情況：606.85K90K油品的平均溫度：（508.15＋533.15）÷2=520.65K煙氣的平均溫度：Tf=520.65＋270.82=791.47K管壁的平均溫度：Tt=520.65＋50=570.65K3.6.3對流爐管內(nèi)膜傳熱系數(shù)的計算（1）爐管內(nèi)徑di=0.114-0.02=0.094m（2）爐管物料在平均溫度下的動力粘度已知油品平均溫度為520.65K；油品在45℃時為0.8mm2/s，在100℃時為0.52mm2/s；由公式計算得在520.65K時，粘度為μ=0.43cP；（3）物料的重量流速（4）管內(nèi)膜傳熱系數(shù)，查文獻得，W/(m2·K)根據(jù)文獻[8]查得爐管內(nèi)膜污垢熱阻W/(m2·K)3.6.4對流爐管外膜傳熱系數(shù)的計算（1）釘頭表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)式中：ds—釘頭直徑；Gg—煙氣重量流速；Tg—煙氣平均溫度。=9.44×0.860.667×9730.3/120.333=29.40W/(m2·K)（2）釘頭效率已知，，hs=25.63W/(m2·K)查文獻得（3）光管管外對流傳熱系數(shù)式中：ds—釘頭直徑；Gg—煙氣的重量流速；Tg—煙氣的平均溫度。=9.44×0.860.667×9730.3/1140.333=13.89W/(m2·K)（4）釘頭管外膜傳熱系數(shù)光管外表面積：釘頭部分外表面積：光管部分外表面積：（5）對流段總傳熱系數(shù)3.6.5對流管表面積及對流管排數(shù)的計算（1）對流管的傳熱面積：（2）對流管的總排數(shù)：（3）不包括遮蔽管，實際對流管總表面積：因?qū)α魇覡t管呈三角形排列，故對流室高度：對流管根數(shù)：（不包括遮蔽管）3.6.6對流室的表面熱強度的計算3.7爐管壓力降計算根據(jù)之前所給定的條件得知：進料物料為氫氣和催化汽油的混合組成，在加熱爐進口處，由于催化汽油全部汽化，所以整個爐管按照汽化方式計算。3.7.1對流段爐管的壓力降（1）混合物料的密度平均溫度：Tv=(235+325)/2+273.15=553.15K；平均壓力：P=4MPa；之前已算得：M=21.63，則：（2）混合物料粘度查文獻得各純組分的粘度如下表：由公式得：μ物料=0.213cP（3）混合物料流速體積流量：流速：（4）當量長度（5）壓降計算雷諾數(shù)：查圖得λ=0.01923.7.2輻射段爐管壓力降則：3.7.3加熱爐的總壓降加熱爐的總壓降：3.8煙囪設(shè)計3.8.1煙囪直徑[5]根據(jù)文獻[5]，一般可以取煙囪的質(zhì)量流速為2.5～3.5kg/(m2·s），此處取3.0kg/(m2·s)；3.8.2煙囪抽力煙囪的抽力必須大于煙囪自身的所有阻力之和，以此來應對對流室能產(chǎn)生有效的抽力，可以完全克服燃燒室產(chǎn)生的阻力，所以可以不考慮輻射室和燃燒室的阻力之和。（1）煙囪產(chǎn)生的抽力煙氣在煙囪內(nèi)的平均溫度為：Tm=598.15-50=548.15K取大氣溫度為：Tm=33℃=300.15K則煙囪產(chǎn)生的抽力：（2）對流室產(chǎn)生的抽力對流室高Hc=2.57m，煙氣在對流室的平均溫度：Tf=973K總抽力為：3.8.3總的壓力降（1）輻射室至對流室的煙氣壓力降對流室截面積與輻射室截面積之比：根據(jù)文獻表11-1得：煙氣在對流室入口的密度：kg/m3煙氣在對流室入口的流速：煙氣壓力降：（2）煙氣流過對流室的壓力降A(chǔ)、對流室的截面面積：B、每排爐管所占的截面面積：C、每排釘頭所占的截面積：D、每排自由通道的面積：E、釘頭區(qū)域外部的流通面積：F、釘頭區(qū)域內(nèi)部的流通面積：G、頭與釘頭間的間隙為：H、兩臨管釘頭端間的間隙為：由下式求煙氣在釘頭外部區(qū)域煙氣的質(zhì)量流量Gg，即：煙氣在對流室的平均溫度為785K，根據(jù)文獻[8]得：對流室（包括遮蔽管）共13排，對流室煙氣的壓力降為：（3）煙氣由對流室到煙囪的壓降煙囪截面積與對流室截面積之比：根據(jù)文獻[6]表11-1得：ξ3煙氣密度：（4）煙囪內(nèi)煙氣的摩擦損失煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度為598.15K；查得煙氣的粘度：取煙囪壁的相對粗糙度：，查圖[10]得λ=0.023；已知煙氣平均密度，則：煙氣過煙囪擋板的壓降令擋板在操作時開度為50%，查文獻[6]表11-2得，ξ5=4.0；（6）煙囪出口處煙氣的動能損失（7）總的壓力降3.8.4煙囪的最低高度（1）根據(jù)力平衡式：解得：（2）為了能使輻射管被吊起，煙囪必須有如下的最低安裝高度，即：（3）由于燃料的燃燒會釋放出二氧化硫大氣污染物，硫氧化物會對大氣帶來光化學污染，由此該部分不能忽略。當二氧化硫濃度達到0.00037%時，所要安裝的煙囪之高度不得低于15米。綜上所述，本次設(shè)計的煙囪之最低安裝高度為15米。3.9加熱爐數(shù)據(jù)匯總表3-7加熱爐數(shù)據(jù)匯總4熱管式空氣預熱器的設(shè)計4.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由于煉廠氣是經(jīng)過凈化處理后幾乎不含有硫化氫氣體，故煙氣中幾乎不含有二氧化硫；取煙氣出熱管預熱器時的溫度為t2=190℃；煙氣進入預熱器時的溫度t1=325℃；煙氣質(zhì)量流量M1=18809.35kg/h，煙氣的比熱Cp1=1.074kJ/(kg·℃)；空氣進入換熱器時的溫度t2=0℃；空氣質(zhì)量流量M2=12804.8kg/h，空氣的比熱Cp2=1.0467kJ/(kg·℃)。4.2熱量衡算4.2.1煙氣的余熱4.2.2煙氣放出的熱量4.2.3換熱器的溫度由熱量衡算得：4.3單管結(jié)構(gòu)設(shè)計4.3.1熱管工質(zhì)的選擇熱管管內(nèi)的平均工作溫度：根據(jù)上述設(shè)計情況，再綜合參考實際情況，得知水的工作溫度一般為30~320℃，所以選擇水作為熱管工作時的流動介質(zhì)；通過管材的自身屬性，選擇使用鉻銅材料為熱管的材料，為了增強熱管的強度和鋼度，可以選擇鉻銅-鋼復合管。工作原理類型采用重力式（虹吸式）無芯熱管。4.3.3熱管的幾何尺寸目前我國工業(yè)使用的熱管的尺寸[11]情況如下：管外直徑：d管內(nèi)內(nèi)徑：則：管徑×壁厚：φ翅片高度為：h翅片外徑：df翅片厚度：δf考慮到煙氣含有一定的灰分，空氣側(cè)也含有較少的灰分，因此：選取翅片間距[11]：Sy4.3.4翅化比煙氣側(cè)每米熱管的翅片數(shù)目：翅片根徑：db則煙氣側(cè)每米熱管的翅片面積：煙氣側(cè)每米熱管翅片間的光管面積：每米熱管光管面積：所以煙氣側(cè)的翅化比β1：根據(jù)上述同樣的方法，由此可以計算出空氣側(cè)的翅化比：β2=14.83翅片管的結(jié)構(gòu)特性如表：表4-1翅片管的結(jié)構(gòu)特性匯總表4.4熱管換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.4.1預熱器的入口流速取G1=3.45kg/m2·s，由以下算式可得：4.4.2加熱段和冷凝段長度之比根據(jù)經(jīng)濟長度算式可得：由于選用水作為熱管內(nèi)流動介質(zhì)，管內(nèi)的許用工作溫度[t]=600℃；已知該溫度大于煙氣入口溫度t1=325℃；所以熱管的工作是安全的，故不要計算安全長度比[L]。4.4.3迎風面的尺寸煙氣側(cè)迎風面積：空氣側(cè)迎風面積：4.4.4換熱器寬度根據(jù)該設(shè)備的尺寸和流速，為了強化傳熱的效果，本設(shè)計采用正三角形的錯排方式。管排中心距：橫向管排中心距：縱向管排中心距：每排熱管數(shù)量選用：n1=20根；換熱器寬度：4.4.5煙氣側(cè)、空氣側(cè)熱管長度煙氣側(cè)：=1.51/1.3=1.16m空氣側(cè)：=1.37/1.3=1.05m中間隔板厚度20mm；預留安裝高度：35mm（上下各預留35mm）故熱管長度：∴滿足熱管長度要求。4.4.6最大質(zhì)量流速（1）最窄流通面積煙氣側(cè)：空氣側(cè)：（2）最大質(zhì)量流速煙氣側(cè)：空氣側(cè)：4.4.7傳熱系數(shù)K煙氣側(cè)平均溫度：空氣側(cè)平均溫度：表4-2平均溫度下煙氣和空氣物性參數(shù)對于錯排環(huán)形翅片管束的對流傳熱系數(shù)按下式計算：式中，α—以翅片管外表面為基準的傳熱系數(shù)，W/(m2·s)db—翅片管根徑，m；S—翅片間距，m；h—翅片高度，m；λ—氣體的導熱系數(shù)，W/m·K；μ—氣體的動力粘度，kg/m·s；Gmax—最窄界面處流體的最大質(zhì)量流速，kg/(m2·s)；（1）煙氣側(cè)的對流傳熱系數(shù)：（2）煙氣側(cè)的翅片效率：已知熱管外壁選擇使用的材料是碳鋼材料；根據(jù)文獻[10]得平均溫度下，煙氣側(cè)管壁的導熱系數(shù)λ1=42.85W/(m2·K)，則：b1=H=0.0125根據(jù)文獻[11]得翅片效率η1=0.846；煙氣側(cè)管外傳熱系數(shù)：（3）空氣側(cè)對流傳熱系數(shù)：（4）空氣側(cè)翅片效率：已知熱管外壁選擇使用的材料是碳鋼材料；根據(jù)文獻[10]得平均溫度下，空氣側(cè)管壁導熱系數(shù)b1=H=0.0125翅片效率η2=0.91；空氣側(cè)管外傳熱系數(shù)：（3）總傳熱系數(shù)以加熱段外表面為基準，則熱管的總傳熱系數(shù)為：式中re、rc、ry、rk分別是工質(zhì)蒸發(fā)、冷凝、管外煙氣側(cè)、空氣側(cè)熱阻，可分別取0.000258(m2·K)/W、0.000215(m2·K)/W、0.00024(m2·K)/W、0.00018(m2·K)/W。代入數(shù)據(jù)得K=223.84W/(m2·K)（4）對數(shù)平均溫差煙氣的溫度變化情況：325℃→190℃空氣的溫度變化情況：197℃←0℃溫差的變化情況：128℃190℃則：總光管傳熱面積：熱管根數(shù)：每排20根，共12排，總根數(shù)：N=20×12=240根；則：每根熱管平均熱負荷：Qi=Q/N=738.3/240=3.1kW4.4.8流動阻力橫向沖刷叉排環(huán)形翅片管束：管外阻力計算公式：?式中：ΔP—阻力損失，Pa；Z—氣流流動方向上的管排數(shù)；ρ—空氣或煙氣的密度，kg/m3；Gmax—最大質(zhì)量流速，kg/m2·s；ζ—摩擦阻力系數(shù)。（1）煙氣側(cè)的摩擦阻力系數(shù)則煙氣側(cè)的阻力為：則每排管子的壓力降為：（2）空氣側(cè)阻力空氣側(cè)的摩擦阻力系數(shù)：則空氣側(cè)阻力為：則每排管子的壓力降為：熱管最高工作溫度：熱管最低的工作溫度：4.4.9熱管的安全校核（1）熱管的工作溫度熱管的最高工作溫度：熱管的最低工作溫度：（2）熱管在最高的工作溫度時的熱管攜帶極限根據(jù)文獻[12]得，261℃時水和干飽和蒸汽的物性參數(shù)：（3）熱管在最低的工作溫度時的熱管攜帶極限根據(jù)文獻[13]得，49℃時得水和飽和蒸汽的物性參數(shù)如下所示：ρL=986.6kg/m3，ρv=0.09725kg/m3，r=2374.6kJ/kg最低工作溫度下的攜帶極限為0.21KW；因每根熱管的熱負荷Qi=0.21KW，所以熱管可以安全工作。4.5預熱器計算結(jié)果匯總表4-3預熱器計算結(jié)果匯總5環(huán)保、安全、經(jīng)濟評價對于一個生產(chǎn)單位而言，除了要對其生產(chǎn)工藝等硬件設(shè)施進行必要的計算外，同時還得考慮在該種設(shè)計方案下，此方案對環(huán)境是否有好？會不會產(chǎn)生有毒有害廢棄物？如若產(chǎn)生應當如何處理？如若實施該方案，那么當廠區(qū)建成后開車生產(chǎn)是否安全可靠？如若發(fā)生事故，應當如何解決應對？開車生產(chǎn)后的收益需要多少年才能回本？又需要多少年才能開始盈利？這些因素看似與化工專業(yè)問題關(guān)聯(lián)不是很緊密，但卻是實際生產(chǎn)過程中我們無法回避的問題。所以應當在設(shè)計合理的基礎(chǔ)之上，加入這些基本因素進行綜合考慮。5.1環(huán)保評價化工行業(yè)的生產(chǎn)多數(shù)是和有毒有害物質(zhì)打交道，這必然和環(huán)境環(huán)保事宜有著千絲萬縷的聯(lián)系。由于在生產(chǎn)的過程中，難免會產(chǎn)生對環(huán)境不友好的廢棄物，這其中包括化工廢水、化工廢氣等?；U水又可分為工業(yè)廢水（如含硫廢水、含油廢水）和生活廢水（廚房、衛(wèi)生間）。以下是常見的處理手段：一、化工廢水的分析與處理（1）含硫廢水：含硫廢水的產(chǎn)生來源是：原料油中的硫組分經(jīng)過加氫反應器精制后，以硫化氫、硫化銨等形式與注入管道中的軟化水結(jié)合形成。在此工藝設(shè)計中，含硫廢水產(chǎn)生的設(shè)備有冷高壓分離器底部、冷低壓分離器底部等，這些設(shè)備底部收集到的含硫廢水由各個支路匯總到一起，再經(jīng)過酸性水汽提裝置對硫組分進行回收和再利用，廢水則經(jīng)過檢測符合標準后方可排放；（2）含油廢水：該部分產(chǎn)生的廢水主要是化工設(shè)備（如分餾塔的回流罐、離心泵等）或沖洗地面時產(chǎn)生的廢水。這部分廢水含油，因此絕對禁止明火或靜電，必須經(jīng)過脫油處理，經(jīng)過檢測且達標后方可回收再利用；（3）雨水：該部分產(chǎn)生的廢水主要來自大氣層降水。由于各地區(qū)地理環(huán)境的不同，不同地區(qū)之間的降水情況相差很大，因此對于降水較豐富的地區(qū)雨水收集系統(tǒng)應予以重視。雨水和含油廢水將先行混合，再由各個分系統(tǒng)匯總至主系統(tǒng)進行收集統(tǒng)一處理，為工廠的污水處理系統(tǒng)降低負荷，減少能耗；（4）生活廢水：該部分產(chǎn)生的廢水主要是廠內(nèi)職工生活用水產(chǎn)生的，如廠區(qū)內(nèi)廚房用水，衛(wèi)生間用水均會產(chǎn)生生活廢水，將來職工生活產(chǎn)生的廢水間斷排入生活廢水系統(tǒng)集中處理。二、化工廢氣的分析與處理（1）加熱爐的煙氣：加熱爐的煙氣是由于燃料和熱空氣在加熱爐的燃燒室經(jīng)過燃燒后排放的氣體。經(jīng)燃燒室排出的煙氣是含有大量的熱量，如果直接排入大氣層，則會對能源造成很大的浪費。因此，當煙氣經(jīng)過輻射室后，與要和燃料燃燒的空氣進行換熱，將煙氣中剩余的熱量換熱給冷空氣，提升加熱爐的熱效率；又由于無法完全保證煙氣內(nèi)沒有大氣污染物，所以還需要對煙氣的組分含量進行分析，分析煙氣中可能含有的硫氧化物、氮氧化物等是否符合國家規(guī)定的排放標準，結(jié)合分析數(shù)據(jù)設(shè)置合適的煙囪高度；（2）放空廢氣：化工廠的放空廢氣來源較多，基本分布于細節(jié)之處，例如：某一壓力容器超過其規(guī)定工作壓力后，安全閥可能會開啟，釋放氣體至安全壓力范圍內(nèi)；每到年關(guān)停工、年初開工之時，化工設(shè)備的運行處于調(diào)試狀態(tài)，或多或少處于非平衡狀態(tài)，波動產(chǎn)生的氣體同樣需要放空。這些被放空的氣體量太少，回收利用的話有需要投入設(shè)備，經(jīng)濟上不劃算，所以會在經(jīng)過各個支路的匯集后統(tǒng)一被送往火炬直接燃燒排放至大氣層；（3）含硫廢氣：含硫廢氣的來源也比較廣泛，比如：冷高壓分離器、冷低壓分離器、含硫污水罐等均有可能產(chǎn)生含硫廢氣，產(chǎn)生的含硫廢棄經(jīng)匯集后統(tǒng)一送至硫磺回收車間進行硫磺回收再利用，盡可能完全利用副產(chǎn)品；三、固體廢棄物的分析與處理固體廢棄物主要來自于加氫反應器內(nèi)部。在加氫反應器中分布有催化劑顆粒、保護劑顆粒和瓷球，隨著時間的推移，這些固體顆粒物的使用壽命縮短，加上物流的擾動進一步縮短其使用年限，顆粒與顆粒之間的摩擦可能導致無法再回收利用。目前可能固體廢棄物主要有以下幾種：（1）廢棄催化劑：來自于加氫反應器內(nèi)部，失效原因可能是催化劑中毒暫時失活無法繼續(xù)工作，或者催化劑顆粒本身磨損情況極其嚴重，無法滿足生產(chǎn)需求等。這些廢棄催化劑顆粒將經(jīng)過收集后一并送至廢棄催化劑工廠進行回收；（2）廢棄保護劑：來自于加氫反應器內(nèi)部，通過加氫反應器排出，失效原因可能是保護劑顆粒在物流的擾動下磨損情況非常嚴重，已無法滿足工藝生產(chǎn)需求等。這些顆?；厥绽玫膬r值一般不大，所以會經(jīng)過統(tǒng)一收集后進行深埋處理；（3）廢棄瓷球：來自于加氫反應器內(nèi)部，通過加氫反應器排出，失效原因也有可能是在物流的擾動下磨損嚴重。這些顆?；厥绽玫膬r值一般也不大，所以會經(jīng)過統(tǒng)一收集后進行深埋處理。四、噪聲來源的分析與處理化工廠的噪聲來源有很多，基本分為工業(yè)噪聲、燃燒噪聲、機械噪聲等。（1）工業(yè)噪聲：主要來自化工廠日常生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的噪聲，例如：各種機泵、加熱爐、空氣壓縮機等工作時產(chǎn)生的噪聲，可能還會有起重機、裝載機等大型工程車輛的噪聲；燃燒噪聲：主要來自加熱爐給物料加熱時，燃料燃燒的過程中產(chǎn)生的噪聲。由于燃燒室內(nèi)的火焰氣體在壓力的作用下沖出噴火嘴，向上沖擊燃燒室內(nèi)的部件，會發(fā)出像風一樣的呼嘯聲；機械噪聲：主要來自那些進行簡單機械式工作的設(shè)備部件，例如：各種機泵、壓縮機等，這些物件發(fā)出的噪聲往往是最普遍的，也是最令人頭疼的；綜合來說，化工裝置的工作一定伴隨著噪聲的產(chǎn)生。這些設(shè)備的工作運行發(fā)生著不可避免的機械式碰撞，從而導致噪聲的產(chǎn)生。為了營造一個氛圍良好的工作環(huán)境，盡可能的避免噪聲對工人的傷害，一般降低或消除噪聲的有效辦法是：加裝消音罩、選擇安裝轉(zhuǎn)速較低的風機、選擇使用噪聲較低的電動機等。五、具體操作措施（1）實際上在化工廠的現(xiàn)場，一般在年關(guān)停工、年初開工或者需要對某一設(shè)備進行檢查修理的過程中，無法絕對保證液體不泄露，所以為了防止液體泄漏帶來潛在的安全隱患，應當設(shè)置必要的液體導流收集設(shè)施，同時為了阻止液體泄漏時四處蔓延，必須安裝高度不低于15厘米的圍擋；（2）化工廠的所有設(shè)備中，其液體排放口、取樣口和溢出口都必須以一種中央集中的方式收集；（3）露天排水溝位于空氣壓縮機和發(fā)動機泵單元附近，負責收集泵附近排出的所有廢水和沖刷在地面上的廢水，并通過地面排水系統(tǒng)和封水裝置將廢水統(tǒng)一排入油污收集系統(tǒng)中；（4）鍋爐的蒸汽或壓力氣孔應當配有消音器。消音器應放置在高出平臺10米區(qū)間以內(nèi)，或者高度超過3.5米建筑物頂部以上，同時應該考慮排氣噪音的指向性。5.2安全評價5.2.1潛在危險性分析一、火災和爆炸的危險分析本次設(shè)計是以催化汽油為加工的主要原料，工藝順序上先進行加氫精制脫硫脫氮，同時進行著烯烴、芳烴等不飽和烴的飽和工作，最后進行細化分離，以此來生產(chǎn)出質(zhì)量符合乙烯裂解的基本原料。在上述的工藝順序當中，相對較危險的的工序便是加氫精制環(huán)節(jié)，因為加氫反應器的操作條件是高溫、高壓以及充滿氫的氛圍中進行的，該種條件下已處于一種比較極端的情況，應當慎重操作該反應環(huán)節(jié)。再加上所用的化工原料及所生產(chǎn)的出來的產(chǎn)品多為易燃、易爆物，以上物質(zhì)一旦發(fā)生泄漏事故，則極易引發(fā)自燃，甚至使得全部化工裝置在連鎖反應下接二連三的發(fā)生火災爆炸事故。.針對催化汽油的改質(zhì)原料是氫氣。氫氣是一種易燃易爆的甲類危險化學品，它的爆炸極限的體積分數(shù)約為0.04%~74.20%，基本屬于“一點就炸”的類型，凡被波及者，生物體會燒傷燙傷，非生物體則會受其爆炸帶來的沖擊波的影響，對生物和經(jīng)濟造成難以估計的損失。所以鑒于氫氣屬于易燃易爆的危險化學品類，它的爆炸極限體積分數(shù)范圍又很寬，所在輸送氫氣的管線要確保全線零泄漏，同時內(nèi)部含有氫氣的化工設(shè)備在使用操作時務必保證設(shè)備的密閉性，嚴禁發(fā)生氫氣泄漏事故，同時堅決防止靜電的產(chǎn)生。二、有毒、有害類物質(zhì)的分析在本次的設(shè)計過程中，會涉及到有毒、有害的物質(zhì)有硫化氫、原料油、甲基二乙醇胺、氯化氫等。硫化氫：一般情況下表現(xiàn)為無色氣體，但它屬于絕對的有毒、有害類化學品，且是劇毒物質(zhì)，對生物體的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損傷。濃度含量很低或較低時，生物體的嗅覺神經(jīng)可以明顯感受到有臭雞蛋味，對生物體呼吸道以及眼部或局部有顯著的刺激感；中高濃度時，生物體的嗅覺神經(jīng)很可能被麻痹，可數(shù)秒內(nèi)致人昏迷，久而久之長時間的吸入極有可能引起死亡。高濃度或極高濃度時，生物體的嗅覺神經(jīng)將被迅速麻痹，無任何味道感覺，吸入后會發(fā)生觸電式死亡，死亡無解。危害程度分級II級，車間中硫化氫最高允許濃度為10mg/m3。由于液態(tài)的硫化氫溫度很低，一旦與生物體的皮膚發(fā)生長時間接觸時，極易引起凍傷等不良癥狀。長期以往的反復時接觸還會伴隨著低血壓、頭痛、頭暈、惡心、食欲下降等各種機體的不良反應。原料油：一般情況下通常表現(xiàn)為無色或略微帶有淡黃色的有特殊化學味道的液體。該物質(zhì)是具有揮發(fā)性的，所揮發(fā)出來的氣體被生物體吸入呼吸道后，短期內(nèi)會令生物體有不愉快的感覺，甚至有所不適，而長時間的吸入會對生物體的呼吸神經(jīng)系統(tǒng)以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害，具體的臨床癥狀表現(xiàn)為：呼吸道感染、氣管炎、支氣管炎、肺炎等。由于其具有易揮發(fā)的特性，不僅對生物體有傷害以外，還會有造成火災甚至爆炸的風險。危害程度分級IV級，時間加權(quán)平均容許濃度為300mg/m3。甲基二乙醇胺：一般情況下表現(xiàn)為無色、有刺激性氣味的易揮發(fā)性液體，同時還具有一定的腐蝕性。與生物體間接接觸會導致皮膚系列的疾病發(fā)生，如：皮塑輕微瘙癢、皮膚發(fā)紅、皮膚腫脹等不良癥狀；與生物體直接接觸則可導致更為嚴重的皮膚疾病。氯化氫：一般情況下表現(xiàn)為無色、有刺激性氣味的氣體。該類化學品主要會對生物體的呼吸道視濃度不同而造成不同程度的傷害。低濃度或濃度較低時，生物體吸入后呼吸道會有明顯的不適，頭痛惡心、呼吸困難且伴隨咳嗽，同時有可能使得眼部不適，長時間的皮膚接觸則會導致皮膚干燥、黯然無光；中高濃度時，此時吸入則會伴隨劇烈的咳嗽，生物體的呼吸道表面粘膜與吸入的氯化氫分子結(jié)合，有明顯的灼燒刺激感，眼部會有明顯的不適；高濃度或極高濃度時，會引起肺部不可逆轉(zhuǎn)的傷害，造成永久性壞死，具體的臨床癥狀可表現(xiàn)為肺炎性水腫、充血甚至壞死、胸悶惡心、肺不張，眼部同樣也會有著不可逆轉(zhuǎn)的傷害，如：眼角潰瘍、渾濁、結(jié)膜炎、角膜壞死等，生物體的皮膚與之接觸可出現(xiàn)大量的丘疹狀紅色顆粒。三、腐蝕性物質(zhì)危害的分析本設(shè)計中，催化汽油經(jīng)過加氫精制環(huán)節(jié)后會產(chǎn)生大量硫化氫、硫化銨甚至伴隨少量的氯化氫組分。這些物質(zhì)當中的氣體組分會對設(shè)備的內(nèi)壁造成不可逆轉(zhuǎn)的影響，如：氫鼓泡、表面脫碳、硫化物應力腐蝕開裂等情況，甚至在高溫條件下發(fā)生硫化氫-氫氣腐蝕、氫腐蝕、氫脆等氫腐蝕；尤其是這些氣體極易溶于水，與注入管線的軟化水混合后會形成酸性液體，這些酸對化工設(shè)備以及沿途的輸送管線產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害，進一步加劇設(shè)備和管線的腐蝕，縮短設(shè)備的使用年限，甚至伴隨著潛在的安全隱患。所以這些對化工設(shè)備不友好的情況應當在設(shè)計之初加以考慮。四、噪聲危害的分析相對來講，噪聲是人主觀上不愿意聽到的聲音或影響工作的聲音，噪聲的產(chǎn)生短期內(nèi)會有聽覺疲勞、令人不愉快的感覺，甚至有短暫性的聽力下降；而長時間待在噪聲的氛圍中，勢必會對生物體的聽力造成永久性損傷。最直接表現(xiàn)的就是使人心煩意亂，無法集中精力工作，進而導致工作效率降低；同時伴隨著聽力下降、心態(tài)緊張、頭暈惡心、呼吸急促等臨床癥狀。根據(jù)有關(guān)資料顯示，在平均70分貝的噪聲環(huán)境下長期生活的人，有增加引發(fā)心腦血管疾病的概率；超過100分貝的，增加發(fā)生高血壓、心臟病的概率；其實超過90分貝后，不僅會對聽力造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷外，同時還會有損害視力的風險，超過120分貝后會導致眼痛、眼疲勞等眼部不適癥狀。綜合我國現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)定，工業(yè)區(qū)的噪聲標準值約為60分貝，超過這個值就已經(jīng)對人的基本健康造成影響。設(shè)備漏損的分析化工設(shè)備的漏損主要發(fā)生在三個方面：化工容器（如容器法蘭、接管法蘭、筒體、封頭、安全閥等）、化工管道（如法蘭、直管段、彎頭、三通、閥門等）和化工氣瓶（如針形閥、筒體、易熔合金塞等）。直接帶來的影響便是物料泄漏，進而引發(fā)事故。此系列事故特性具有：滯后性、突發(fā)性強、危險性大、危害性高、處置難度大。通常伴隨著火災、爆炸、環(huán)境污染等系列問題。經(jīng)濟損失風險一般儲存的都是能夠帶來經(jīng)濟效益的原料，價格自身就比較昂貴。發(fā)生泄漏事故后，不僅會增加不必要的消耗，同時會導致生產(chǎn)計劃的變更，甚至導致全