煤工艺设计

河南城建学院课程设计11万吨/年粗苯加氢精制工艺设计专业：化学工程与工艺姓名：指导教师：丁明洁田誉娇化学与材料学院2013年12月河南城建学院课程设计1目录一、总论............................................................21.1、设计指导思想和原则........................................21.2、设计的意义.................................................31.2.1、纯苯................................................31.2.2、甲苯.................................................31.2.3、二甲苯...............................................31.3、设计依据.................................................3二、生产方法和工艺流程的确定........................................42.1、工艺技术的比较与选择......................................42.1.1、主要生产工艺技术简介.................................42.1.2、工艺技术的比较........................................62.1.3、本设计采用的方法......................................7三、生产流程叙述....................................................73.1、技术路线：.................................................73.2、流程叙述...................................................8四、工艺计算与设备选型..............................................74.1、系统物料衡算...............................................94.1.1、操作条件..............................................94.1.2、原料粗苯处理量........................................94.1.3、两苯塔进出料........................................104.1.4、预精馏塔进出料.......................................104.2、纯苯塔的设计计算.........................................104.2.1、纯苯塔的作用.........................................104.2.2、操作条件............................................104.2.3、物料衡算.............................................114.2.4、塔径.................................................154.2.5、理论塔板数计算......................................164.2.6、塔内件设计..........................................184.2.7、塔板流体力学验算.....................................214.2.8、塔板负荷性能图......................................234.2.9、纯苯塔热量衡算.......................................274.2.10、常压塔主要尺寸确定.................................284.3、辅助设备设计和选型.......................................314.3.1、再沸器...............................................31五、设计的体会和收获...............................................325.1、结论......................................................325.2、心得体会..................................................32六、参考文献.......................................................34河南城建学院课程设计211万吨/年粗苯加氢精制工艺设计【摘要】粗苯为中间体产品，本身用途极为有限，仅作为溶剂使用，但是精制后的焦化苯、焦化甲苯、焦化二甲苯等产品，是有机化工、医药和农药等的重要原料，在国内、国际上都有很好的市场，目前精苯产品价格持续上涨，市场潜力巨大。业内专家认为，粗苯加氢精制技术代表了粗苯加工精制的发展方向，这一技术在我国的推广使用，不仅可使宝贵的苯资源得到充分利用，还可有效改善粗苯精制的面貌，提高清洁生产的水平。在本设计加氢工艺中，低温加氢工艺的加氢温度、压力较低，产品质量好，低温加氢工艺包括萃取蒸馏低温加氢工艺和溶剂萃取低温加氢工艺，这两种工艺在国内外是比较成熟的工艺，已被广泛用于石油重整油、高温裂解汽油、焦化粗苯为原料的加氢生产中，因此本粗苯精制采用低温加氢精制工艺。纯苯精度可达99.9%以上，甲苯也在99%以上，产品纯度均优于其他方法。本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、非芳烃、重苯，其中最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯。一、总论1.1、设计指导思想和原则本设计本着充分运用国家资源，产出高纯度有价值产品的原则，力求符合国家的经济政策和技术政策，达到工艺上可靠，经济上合理；要尽可能吸收最新科技成果，力求技术先进，经济效益更大，不造成环境污染；符合国家工业安全与卫生要求，达到国家生产技术标准并达到环保要求。既要考虑到技术可靠，经济合理，又要最大限度地保护环境不受污染，且利于国民经济的全面发展。河南城建学院课程设计31.2、设计的意义本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、非芳烃、重苯，其中最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯。现将各种主要产品的重要作用介绍如下：1.2.1、纯苯纯苯是重要的化工原料，广泛用作合成树脂、合成纤维、合成橡胶、染料、医药、农药的原料，也是重要的有机溶剂。我国纯苯的消费领域主要在化学工业，以苯为原料的化工产品主要有苯乙烯、苯酚、己内酰胺、尼龙66盐、氯化苯、硝基苯、烷基苯和顺酐等。在炼油行业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。1.2.2、甲苯甲苯是一种无色有芳香味的液体，广泛应用于农药、树脂等与大众息息相关的行业中，国际上其主要用途是提高汽油辛烷值或用于生产苯以及二甲苯，而在我国其主要用途是化工合成和溶剂，其下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化苄、间甲酚、甲苯二异氰酸酯等，还可生产很多农药和医药中间体。另外，甲苯具有优异的有机物溶解性能，是一种有广泛用途的有机溶剂。1.2.3、二甲苯二甲苯的主要衍生物为对二甲苯，邻二甲苯等。混合二甲苯主要用作油漆涂料的溶剂和航空汽油添加剂，此外还用于燃料、农药等生产。对二甲苯主要生产PTA以及聚酯等。邻二甲苯主要用于生产苯酐等。1.3、设计依据焦化粗苯精制是煤化工的基础技术之一，粗苯通过进一步加工精制后，可以获得如纯苯、甲苯、二甲苯和重苯等多种产品。由于近年来油价大幅上涨，与以石油为原料生产的石油苯相比，焦化苯有着很大的利润空间，因此粗苯精制产业引起了业界的广泛关注。河南城建学院课程设计4根据设计任务，粗苯的年生产能力为350,000吨/年（折算为100%Q）。全年生产时间为8000小时，剩余时间为大修、中修时间，则每小时的生产能力为：350000÷8000=43.75t/h=43750kg/h工艺设计原料粗苯要求：甲苯含量：小于14.2%苯含量：大于70%二甲苯：小于4.0%三苯含量：大于88%萘：小于3.0%密度：小于0.885纯苯塔塔顶温度80℃塔釜温度120℃二、生产方法和工艺流程的确定2.1、工艺技术的比较与选择2.1.1、主要生产工艺技术简介目前已工业化的粗苯加氢工艺有莱托(Litol)法、萃取蒸馏低温加氢(K.K)法和溶剂萃取低温加氢法，第一种为高温加氢，后两种为低温加氢。(1)、Litol法粗苯加氢高温催化加氢的典型工艺是Litol工艺，在温度为600-650℃，压力6.0MPa条件下进行催化加氢反应。主要进行加氢脱除不饱和烃，加氢裂解把高分子烷烃和环烷烃转化为低分子烷烃，以气态分离出去；加氢脱烷基，把苯的同系物最终转化为苯和低分子烷烃。故高温加氢的产品只有苯，没有甲苯和二甲苯，另外还河南城建学院课程设计5要进行脱硫、脱氮、脱氧的反应，脱除原料有机物中的S、N、O，转化成H2S、NH3、H2O的形式除去，对加氢油的处理可采用一般精馏方法，最终得到苯产品。Litol法发生的主要反应①脱硫反应+4H2→C4H10+H2S可使噻吩脱到0.3±0.2ppm②脱烷基反应C6H5R＋H2→C6H6＋RH③饱和烃加氢裂解烷烃与环烷烃几乎全部裂解成低分子烷烃C6H12＋3H2→3C2H6C7H16＋2H2→2C2H6＋C3H8④环烷烃脱氢→+3H2⑤不饱和烃加氢+H2→+H2→+C2H6⑥脱氧和脱氮C5H5N＋5H2→C5H12＋NH3该法的工艺过程大致为：粗苯→预蒸馏、获得轻苯→预加氢→主加氢→稳定塔→白土塔→精馏。可见，加氢用原料实质上是轻苯，这里的预蒸馏相当于国内的两苯塔。国内回收苯族烃广为采用生产两苯（轻苯与重苯）的工艺，因此，Litol加氢技术应用于我国，应以轻苯直接作为加氢原料比较合理。Litol加氢工艺的特点是能够将苯环上的烷基脱除，故只能获得一种产品：纯苯，但产率高达114%。预蒸馏采用减压操作，旨在降低温度，以避免不饱和化合物在蒸馏过程中发生聚合。预加氢采用Co-Mo系催化剂，但必须先硫化，以适当降低催化剂的活性、并提高不饱和化合物加成反应的选择性。该工序的作用是先将易发生聚合的物质除去，有利于后续主加氢的操作。主加氢采用Cr2O3－Al2O3系催化剂，反应温度为610～630℃、操作压力5.88MPa。能将轻苯中的不饱和化合物与含硫化合物几乎全部加氢脱除，获得的加氢油只需要采用普通的精馏方法就能分离，稳定塔实质是一个精馏塔，且采用加压操作，旨在提高苯的沸点、以减少苯的损失；同时使具有不同沸点的饱和烃与苯分离。白土塔是起吸附作用的装置，能将尚未反应的微量不饱和烃除去，为后续精馏工序获得优质苯创造条件。河南城建学院课程设计6为了循环利用氢气，粗苯加氢后的尾气必须经过一系列处理，包括脱硫（MEA法）、甲苯洗净、改质变换与变压吸附等工序，最终获得99.9%的氢气返回系统供加氢之用。（2）、萃取蒸馏低温加氢(K.K)法和溶剂萃取低温加氢法低温催化加氢的典型工艺是萃取蒸馏加氢(K.K法)和溶剂萃取加氢。在温度为300-370℃，压力2.5-3.0MPa条件下进行催化加氢反应。主要进行加氢脱除不饱和烃，使之转化为饱和烃；另外还要进行脱硫、脱氮、脱氧反应，与高温加氢类似，转化成H2S、NH3、H2O的形式。但由于加氢温度低，故一般不发生加氢裂解和脱烷基的深度加氢反应。因此低温加氢的产品