常减压蒸馏工艺计算样本.doc
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1、资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除。本科毕业设计工艺计算题 目 年处理24万吨焦油常减压蒸馏车间初步设计院 ( 系 环化学院 班 级: 化工12-2 姓 名: 柴昶 学 号: 020836 指导教师: 张劲勇 教师职称: 教授 3月第4章 工艺计算4.1设备选择要点4.1.1 圆筒管式炉( 1) 合理确定一段( 对流段) 和二段( 辐射段) 加热面积比例, 应满足正常条件下, 二段焦油出口温度400410时, 一段焦油出口温度在120130之间的要求。( 2) 蒸汽过热管可设置预一段或二段, 要合理确定加热面积。当蒸气量为焦油量的4%时, 应满足加热至400450的要求。
2、( 3) 辐射管热强度实际生产波动在1800026000千卡/米2时, 设计宜采用180002 千卡/米2时, 对小型加热炉, 还可取低些。当选用光管时, 对流段热强度一般采用600010000千卡/米2时。( 4) 保护层厚度宜大于200毫米, 是散热损失控制在3%以内。( 5) 火嘴能力应大于管式炉能力的1.251.3倍。火嘴与炉管净距宜大于900毫米, 以免火焰添烧炉管。( 6) 辐射管和遮蔽管宜采用耐热钢( 如Cr5Mo等) 。4.1.2馏分塔( 1) 根据不同塔径确定塔板间距, 见表4-1。表4-1 塔板间距塔径( mm)80090010001200140016001800 2200
3、2400板距( mm)350350350350400400450450450450400400450450500500500500( 2) 进料层的闪蒸空间宜采用板距的2倍。( 3) 降液管截面宜按停留时间不低于5秒考虑。 ( 4) 塔板层数应结合流程种类、 产品方案、 切取制度及其它技术经济指标综合确定。4.2物料衡算原始数据: 年处理量 24万t/a原料煤焦油所含水分 4%年工作日 330日, 半年维修一次 每小时处理能力 w30303.03kg可按30303 kg计算表4-2 煤焦油馏分产率 % 馏分轻油酚油萘油洗油一蒽油二蒽油苊油沥青产率0.51.51251753564.2.1整个流程
4、的物料衡算表4-3 整个流程的物料衡算输入 (kg/h)输出 (kg/h)共计煤焦油水分: 1212.1无水煤焦油: 29090.9 30303轻油: 29090.90.5%151.5酚油: 29090.91.5%454.5苊油: 29090.93%909.1 萘油: 29090.912%3636.4 洗油: 29090.95%1515.3 一蒽油: 29090.917% 5151.6 二蒽油: 29090.95%1515.3 沥青: 29090.956%16969.7 从脱水塔蒸出的煤焦油的水分: 303034%1212.1 30303输入物料量等于输出物料量, 故满足物料衡算的要求。 4.
5、2.2主要设备的物料衡算 1.一段蒸发器输入物料量: 无水煤焦油 30303(14%)29090.9 kg/h输出物料量: 轻油 29090.90.25%72.7kg/h焦油 29090.999.75%29018.2kg/h 共计 72.7+29018.229090.9 kg/h输入物料量等于输出物料量, 故满足物料衡算定律。2.二段蒸发器输入物料量: 从一段蒸发器来的焦油量 29018.2 kg/h输出物料量: 轻油 29090.90.25%72.7kg/h 馏分 29090.9(10.25%0.25%)28945.4kg/h 共计 72.7+28945.429018.2 kg/h输入物料量
6、等于输出物料量, 故满足物料衡算定律。3.酚油塔输入物料量: 来自二段蒸发器顶部的馏分 28945.4 kg/h输出物料量: 酚油 29090.91.5%436.4kg/h 萘油 29090.912%3490.9kg/h 馏分蒸汽 29090.9(10.5%12%1.5%)25018.2kg/h 共计 436.4+25018.2+3490.928945.4kg/h输入物料量等于输出物料量, 故满足物料衡算定律。4.馏分塔输入物料量: 来自蒽塔的馏分蒸汽 25018.2 kg/h输出物料量: 一蒽油 29090.917%4945.5kg/h二蒽油 29090.95%1454.5kg/h 沥青 2
7、9090.956%=16290.9kg/h 洗油 29090.95%1454.5kg/h 苊油 29090.93%872.7 kg/h 共计 4945.5+1454.5+16290.9+1454.5+872.725018.2kg/h输入物料量等于输出物料量, 故满足物料衡算定律。 4.3主要设备计算 4.3.1管式炉已知条件: 焦油温度 一段入口 85 一段出口 125 二段入口 110 二段出口 405过热蒸汽出口 450 焦油含水量 一段, 按焦油量的3%计 303033%909.1kg/h 二段, 按焦油量的0.3%计 303030.3%91kg/h 过热蒸汽量, 按焦油量的4%计 30
8、3034%1212.1 kg/h 经管式炉一段后轻油蒸发量, 按无水煤焦油的0.25%计72.8 kg/h一段焦油加热加热焦油耗热量: Q13030396%(i125i85)29090.9(197.4121.8) 2199272kJ/h 式中 197.4原料煤焦油125时的热焓, kJ/kg; 121.8原料煤焦油85时的热焓, kJ/kg。加热及蒸发一段焦油水分耗热量( 按二段焦油含水量为零计) : Q2909.1(q125q85)909.1(2722.02357)2150039.7kJ/h 式中 2722.02水蒸气125时的热焓, kJ/kg; 357水85时的热焓, kJ/kg。蒸发轻
9、油耗热量: Q372.8396.928894.3kJ/h式中 57.6轻油蒸发量, kg/h396.9轻油汽化热, kJ/kg一段焦油加热总耗热量: Q1Q2 Q32199272+2150039+28894.3=4378205.3kJ/h过热蒸汽加热量加热蒸汽耗热量: Q41212.1 (3385.62771.6)744229.4 kJ/h式中 3385.66kg/cm2( 表压) 饱和水蒸气过热至450时热焓: kJ/kg; 2771.66kg/cm2( 表压) 饱和水蒸气热焓: kJ/kg。二段洗油加热加热焦油耗热量: Q5(29090.072.8)(966168)23156443.8kJ
10、/h式中 966焦油380( 即一次蒸发温度) 时热焓, kJ/kg; 168焦油110, kJ/kg。加热二段焦油中水分耗热量: Q691256740.1kJ/h式中 3285405水蒸气热焓, kJ/kg; 463.68110水蒸气热焓, kJ/kg。二段焦油总耗热量: Q5 Q623413183.9kJ/h管式炉有效热负荷QQ1Q2Q3Q4Q5Q628535619.6kJ/h加热焦油单位耗热量: 941.7 kJ/kg热负荷比例: 一段热负荷 15.3%过热蒸汽热负荷 2.6%二段热负荷 82%耗煤气量设管式炉热效率为75%, 则耗煤气量为: =2156.9Nm3/h式中 17640煤气
11、热值, kJ/ m3每吨焦油耗煤气量为: =71.2 Nm3选用有效负荷为6270MJ/h(350万千卡/时)的标准圆筒式管式炉两台。 350万千卡时的管式炉规格性能见表4-4 4.3.2一段蒸发器已知条件: 塔顶温度 105 塔顶压力( 绝对压力) 1.01kg/cm3塔顶出来的物料 轻油 72.7kg/h 水分 909.1-91= 818.1kg/h汽相负荷: m3/s设空塔气速为0.2 m/s, 则蒸发器直径为: m 故选用Dg1600mm的一段蒸发器一台。表4-4 350万千卡/时焦油蒸馏圆筒管式炉规格性能项 目公称能力项 目公称能力热负荷分布, 万千卡/时热强度, 千卡/米2时辐射段
12、280.3辐射段18200对流段59.7对流段8270过热蒸汽段12.2过热蒸汽段8820加热面积, 米2设备重量, 吨辐射段154.3金属49对流段72保温材料40过热蒸汽段14 4.3.3二段蒸发器已知条件: 直接汽量, 按焦油量的1%计算 303.03 kg/h焦油含水量, 按焦油量的0.3%计算 91kg/h小计 394.03kg/h塔顶压力( 绝对压力) 1.35 kg/cm3塔顶温度 370气相负荷 = 1.14m3/s式中 72.7、 454.5、 3636.4、 1515.3、 909.1、 5151.6、 1515.3、 394.03分别是轻油、 酚油、 萘油、 苊油、 一蒽
13、油、 二蒽油等馏分产量及水气量, kg/h; 105、 120、 133、 170、 189、 209、 18分别是轻油、 酚油馏分、 萘油混合馏分、 苊油馏分、 一蒽油馏分、 二蒽油馏分及水气的分子量。采用空塔气速为0.2 m/s, 则蒸发器直径为: D=2.69m故选用Dg2800mm的二段蒸发器一台。 4.3.4酚油塔 酚油塔采用酚油进行回流。已知条件: 从二段蒸发器来的直接蒸汽量 377.2kg/h 塔顶压力( 绝对压力) 1.25 kg/cm3 塔顶温度 257 回流量 30303=4545.5kg/h 回流温度 85 酚油馏分汽化热 321.3 kJ/kg 酚油馏分平均比热 085
14、 1.512 kJ/kg 0257 1.932 kJ/kg蒸发回流所需要的热量: Q=4545.5=3463234.63 kJ/h内回流量: =10778.8kg/h塔顶汽相负荷: =1.62m3/s=5834.9m3/h汽相重度: =4.18kg/m3液相重度: 0.89=890 kg/m3式中 0.00008计算系数; 1.08苊油馏分20时的比重。液相负荷: =0.00336m3/s空塔气速: =0.728m/s 式中 CO系数, 根据不同板间距求得( 当板间距是400mm时, 求得CO =0.0521) 。适宜空塔气速按0.7Wmax m/s计算塔径: D=2.01m表4-5 2200
15、 酚油塔的规格与技术特性项 目规 格项 目规 格 高度, 重量, t 塔板层数 精馏段 提馏段 泡罩形式 泡罩个数 泡罩齿缝高度, 每层塔板齿缝面积 降液管截面积, 1600042.33624195条形10250.2750.022板距, 毫米馏分侧线的踏板编号( 由下往上) 萘油酚油操作重量, t45016、 18塔顶58 4.3.5馏分塔 已知条件: 直接蒸汽量 从二段蒸发器来的 377.2kg/h进入馏分塔的, 按焦油量的1.7%计 494.5kg/h小计 871.7 kg/h塔顶压力( 绝对压力) 26.6KPa塔顶温度 105冷回流量 .2kg/h回流温度 30 洗油馏分汽化热 395
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