常减压蒸馏工艺计算汇总

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：2012020836指导教师：张劲勇教师职称：教授2016年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400～410℃时，一段焦油出口温度在120～130℃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400～450℃的要求。（3）辐射管热强度实际生产波动在18000～26000千卡/米2·时，设计宜采用18000～22000千卡/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6000～10000千卡/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1.25～1.3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)80090010001200140016001800200022002400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、切取制度及其他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w＝30303.03kg可按30303kg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：29090.930303轻油：29090.9×0.5%＝151.5酚油：29090.9×1.5%＝454.5苊油：29090.9×3%＝909.1萘油：29090.9×12%＝3636.4洗油：29090.9×5%＝1515.3一蒽油：29090.9×17%＝5151.6二蒽油：29090.9×5%＝1515.3沥青：29090.9×56%＝16969.7从脱水塔蒸出的煤焦油的水分：30303×4%＝1212.130303输入物料量等于输出物料量，故满足物料衡算的要求。4.2.2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×(1－4%)＝29090.9kg/h输出物料量：轻油29090.9×0.25%＝72.7kg/h焦油29090.9×99.75%＝29018.2kg/h共计72.7+29018.2＝29090.9kg/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29018.2kg/h输出物料量：轻油29090.9×0.25%＝72.7kg/h馏分29090.9×(1－0.25%－0.25%)＝28945.4kg/h共计72.7+28945.4＝29018.2kg/h输入物料量等于输出物料量，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28945.4kg/h输出物料量：酚油29090.9×1.5%＝436.4kg/h萘油29090.9×12%＝3490.9kg/h馏分蒸汽29090.9×(1－0.5%－12%－1.5%)＝25018.2kg/h共计436.4+25018.2+3490.9＝28945.4kg/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25018.2kg/h输出物料量：一蒽油29090.9×17%＝4945.5kg/h二蒽油29090.9×5%＝1454.5kg/h沥青29090.9×56%=16290.9kg/h洗油29090.9×5%＝1454.5kg/h苊油29090.9×3%＝872.7kg/h共计4945.5+1454.5+16290.9+1454.5+872.7＝25018.2kg/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30303×3%＝909.1kg/h二段，按焦油量的0.3%计30303×0.3%＝91kg/h过热蒸汽量，按焦油量的4%计30303×4%＝1212.1kg/h经管式炉一段后轻油蒸发量，按无水煤焦油的0.25%计72.8kg/h⑴一段焦油加热加热焦油耗热量：Q1＝3030396%(i125－i85)＝29090.9(197.4－121.8)＝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）：Q2＝909.1(q125－q85)＝909.1(2722.02－357)＝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。蒸发轻油耗热量：Q3＝72.8396.9＝28894.3kJ/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：Q1＋Q2＋Q3＝2199272+2150039+28894.3=4378205.3kJ/h⑵过热蒸汽加热量加热蒸汽耗热量：Q4＝1212.1(3385.6－2771.6)＝744229.4kJ/h式中3385.6—6kg/cm2（表压）饱和水蒸气过热至450℃时热焓：kJ/kg；2771.6—6kg/cm2（表压）饱和水蒸气热焓：kJ/kg。⑶二段洗油加热加热焦油耗热量：Q5＝(29090.0－72.8)(966－168)＝23156443.8kJ/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：Q6＝9168.4633285＝256740.1kJ/h式中3285—405℃水蒸气热焓，kJ/kg；463.68—110℃水蒸气热焓，kJ/kg。二段焦油总耗热量：Q5＋Q6＝23413183.9kJ/h⑷管式炉有效热负荷Q＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5＋Q6＝28535619.6kJ/h加热焦油单位耗热量：303036.28535618＝941.7kJ/kg热负荷比例：一段热负荷QQQQ321＝15.3%过热蒸汽热负荷QQ4＝2.6%二段热负荷QQQ65＝82%⑸耗煤气量设管式炉热效率为75%，则耗煤气量为：75.017640Q=2156.9Nm3/h式中17640—煤气热值，kJ/m3每吨焦油耗煤气量为：310303039.2156=71.2Nm3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4-44.3.2一段蒸发器已知条件：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：3936.0360001.1273105273181.8181057.724.22Vm3/s设空塔气速为0.2m/s，则蒸发器直径为：58.12.0785.03936.02.0785.0VDm故选用Dg1600mm的一段蒸发器一台。表4-4350万千卡/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144.3.3二段蒸发器已知条件：直接汽量，按焦油量的1%计算303.03kg/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）1.35kg/cm3塔顶温度370℃气相负荷360035.127313702731803.3942093.15151896.51511701.9091333.15154.36361205.4541057.724.22V=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0.2m/s，则蒸发器直径为：D=2.0785.014.12.0785.0V=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）1.25kg/cm3塔顶温度257℃回流量3030315.0=4545.5kg/h回流温度85℃酚油馏分汽化热321.3kJ/kg酚油馏分平均比热0~85℃1.512kJ/kg·℃0~257℃1.932kJ/kg·℃蒸发回流所需要的热量：Q=4545.5×512.185932.12579.393=3463234.63kJ/h内回流量：3.32163.34632343.321Q=10778.8kg/h塔顶汽相负荷：4.222013.15151896.5151182.3771708.107781.9091333.15154.3636120454.5sV3600125.11273257273=1.62m3/s=5834.9m3/h汽相重度：9.58343.15156.51512.3778.107781.9093.15154.36365.4547.72V=4.18kg/m3液相重度：202570008.008.1L0.89=890kg/m3式中0.00008—计算系数；1.08—苊油馏分20℃时的比重。液相负荷：3600189010778sL=0.00336m3/s空塔气速：VVLoCWmax=18.418.489005.0=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=0.05[21]）。适宜空塔气速按0.7Wmax509.0728.07.0空Wm/s计算塔径：D=空WVS785.0=509.0785.062.1=2.01m表4-5gD2200㎜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，3m1600042.33624195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584.3.5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871.7kg/h塔顶压力（绝对压力）26.6KPa塔顶温度105℃冷回流量30303%4012121.2kg/h回流温度30℃洗油馏分汽化热395.2kJ/kg洗油馏分平均比热0~110℃1.882kJ/kg·℃0~30℃1.673kJ/kg·℃蒸发回流所需