10万吨年粗苯加氢精制工艺设计(共57页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上毕 业 设 计 论 文题目：10万吨/年粗苯加氢精制工艺设计系 别： 化学化工系专 业： 化学工程与工艺姓 名： 李燕飞学 号： 指导教师： 李 翔河南城建学院2009年 05 月 25 日河南城建学院 毕业设计（论文）任 务 书题 目10万吨/年粗苯加氢精制工艺设计系 别化学化工系专业化学工程与工艺班级学号学生姓名李燕飞指导教师李翔发放日期2009年03月16号河南城建学院本科毕业设计（论文）任务书一、主要任务与目标：主要任务：本次设计的主要任务是10万吨/年粗苯加氢精制工艺设计。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。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。设计目标： 设计内容必须达到国家生产技术标准。合成粗苯加氢工艺设计的内容同时要符合国家的经济政策和技术政策，此题目合理运用国家的财富和资源，其中在工艺上可靠，经济上合理；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。同时符合了国家工业安全与卫生要求。二、主要内容与基本要求：（一）主要内容： 1、实地调研，查阅资料，书写开题报告。 2、进行化工工艺设计（计算）。 化工工艺设计（计算）的主要内容有： （1）原料路线和技术路线的选择； （2）工艺流程设计； （3）物料计算； （4）能量计算； （5）工艺设备的设计和选型； （6）车间布置设计； （7）化工管道设计； （8）非工艺设计项目。； 3、编制设计文件。 设计文件包括：设计说明书，图纸，附表。 （1）设计说明书要包括以下内容： 1）设计依据 2）设计指导思想和原则； 3）产品方案； 4）生产方法和工艺流程； 5）全部工艺计算内容； 6）主要原料和动力消耗定额及消耗量； 7）生产控制分析； 8）仪表和自动控制； 9）车间布置；10）存在的问题及建议。 （2）图纸包括以下内容： 1）根据物料衡算作出物料衡算图； 2)作出带控制点的工艺流程图； 3）主设备图。 （3）附表包括： 1）根据物料衡算作出原料用量、消耗定额； 2)工艺设备一览表 3）自动仪表一览表。（二）基本要求 1、工艺设计要做到：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。2、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。达到国家生产技术标准并达到环保要求。三、计划进度：1.第5周：接受设计（论文）任务，根据任务书的要求，调查和收集有关数据与资料，初步形成设计方案， 2.第6周：写出开题报告，由指导教师审核同意后开题。3.第712周：进行工艺设计、工艺计算。4.第13周：处理有关数据，书写设计说明书形成初稿，绘制图纸。5.第14周：设计初稿及图纸提交指导老师审阅，修改后形成定稿并打印一式二份（本人、存档各一份）。6.第15周：参加毕业答辩。四、主要参考文献：1、匡国柱，史启才主编 化工单元过程及设备课程教材，化学工业出版社，2005.1 2、天津大学化工学院柴诚敬主编化工原理上、下册，高等教育出版社，2006.1 3、谭天恩，李伟等编著过程工程原理，化学工业出版社，2004.8 4、汤金石等著化工原理课程设计，化学工业出版社，1990.6 5、化学工业物性数据手册，有机卷。6、国家医药管理局上海医药设计院编化工工艺设计手册第二版(上、下)7、刁玉玮 等编 化工设备机械基础 大连理工大学出版社，19928、天津大学等合编 基本有机化工分离工程化学工业出版社，19959、 汤善哺，盛谷等编 化工制图 高等教育出版社，196510、化工设备设计全书编辑委员会 塔设备设计 上海科学技术出版社，198811、上海化学工业设计院石油化工设备设计建设组 化工设备图集（，塔类），上海科技出版社，1974指导教师（签名）： 年 月 日教研室审核意见： （建议就任务书的规范性；任务书的主要内容和基本要求的明确具体性；任务书计划进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审核。）教研室主任签名： 年 月 日注：任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。成绩评定成绩评定说明一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计（论文）在指定的时间内交给指导，教师，由指导教师审阅，写出评语并预评分。二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办法，在参考指导教师预评结果的基础上，评定每个学生的成绩。系对专业答辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计（论文），要组织系级答辩,最终确定成绩，并向学生公布。三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。四、具体评分标准和办法见平顶山工学院毕业设计（论文）工作条例中附录2。五、答辩小组评分包括两部分：（1）学生答辩情况的得分和评阅教师评分；（2）指导教师对学生毕业设计（论文）的评分毕业设计（论文）成绩评定班级 姓名 学号综合成绩： 分（折合等级 ）答辩小组组长签字 年 月 日答辩小组评定意见一、评语（根据学生答辩情况及其论文质量综合评定）。二、评分（按下表要求评定）评分项目答 辩 小 组 评 分评 阅 教 师 评 分合计（40分）完成任务情 况（5分）毕业设计（论文）质量（5分）表达情况（5分）回答问题情 况（5分）质 量（正确性、条理性、创造性、实用性）（10分）成果的技术水平（科学性、系统性）（10分）答辩小组成员签字 年 月 日 毕业答辩说明1、答辩前，答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计（论文），为答辩做好准备，并根据毕业设计（论文）质量标准给出实际得分。2、严肃认真组织答辩，公平、公正地给出答辩成绩。3、指导教师应参加所指导学生的答辩，但在评定其成绩时宜回避。4、答辩中要有专人作好答辩记录。指导教师评定意见一、对毕业设计（论文）的学术评语（应具体、准确、实事求是）： 签字： 年 月 日二、对毕业设计（论文）评分按下表要求综合评定。（1）理工科评分表评分项目（分值）工作态度与 纪 律（10分）毕业设计（论文）完成任务情况与水平（工作量与质量）（20分）独 立工作能力（10分）基础理论和基本技能（10分）创 新能 力（10分）合 计（60分）得分（2）文科评分表评分项目（分值）文献阅读与文献综述（10分）外文翻译（10分）论文撰写质量（10分）学习态度（10分）学术水平（20）论证能力与创新（40分） 合 计（100分）得分 指导教师签字： 年 月 日 毕业论文(设计)正文及装祯基本要求：1、论文装祯顺序及要求（1）封面（2）封二（3）封三（封面、封二、封三利用前面已设计版面）（4）目录（5）内容摘要（其中英语摘要单词数量不少于500个）（6）正文（7）参考文献（8）封底（9）全部内容采取软包装形式进行装祯2、论文打印要求（1）统一A4纸打印（2）论文主标题3#字黑体，居中（3）副标题4#字黑体，居中（4）论文内各标题4#黑体（5）正文宋体小4#字（6）参考文献楷体4#字（7）注释一律采用脚注，宋体5#目 录10万吨/年粗苯加氢精制工艺设计（河南城建学院化学化工系 河南平顶山 李燕飞）指导老师：李翔【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。【关键词】 粗苯 加氢 苯 甲苯The Techenology Design for annual yield of 100 thousands ton crude benzene (Henan Institute of Urban Construction Department of Chemistry and Chemical Engineering, Henan Pingdingshan Li Yanfei)Teacher: Li Xiang【Abstract】 Crude Benzol for intermediate products, their uses are extremely limited, only use as a solvent, but after refining coking benzene, coke toluene, xylene and other coking products, organic chemicals, pharmaceuticals and pesticides, such as the important raw materials, in the domestic and international markets have a very good, the current prices of refined benzene product continued to rise, the market has great potential. Industry experts believe that crude benzene hydrogenation technology for refining crude benzene represents the direction of development of this technology in China to promote the use of benzene is not only valuable resources can be fully utilized, can effectively improve the appearance of refined crude benzene, improve hygieneThe middle level. During the design process of hydrogenation, the hydrogenation of low-temperature hydrogenation process temperature, low pressure, product quality, low-temperature hydrogenation process, including low-temperature hydrogenation of extractive distillation and solvent extraction process low-temperature hydrogenation process, these two processes in the domestic outside is a relatively mature technology, has been widely used in the oil re-oil, high temperature pyrolysis gasoline, coking crude benzene hydrogenation for the production of raw materials, so the use of low-temperature crude benzene hydrogenation refining process. Accuracy of 99.9% pure benzene than toluene are more than 99% purity of product are better than other methods.The design of the products are pure benzene, toluene, xylene, non-aromatics, heavy benzene, the most important products are pure benzene, toluene and xylene.【Key words】 Crude Benzene hydrogenation benzene Toluene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。1.2、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、国内外发展状况生产芳香烃-苯、甲苯、二甲苯的主要原料是石油催化重整的重整油、石油裂化的高温裂解汽油和焦化粗苯。这3种原料占总原料量的比例依次为：70%、27%、3%。以石油为原料生产芳香烃的工艺都采用加氢工艺，以焦化粗苯为原料生产芳香烃的工艺有酸洗精制法和加氢精制法。 酸洗法仍在发展中国家被大量采用，其工艺落后、产品质量低、无法与石油苯竞争，而且收率低、污染严重，产生的废液很难处理。早在上世纪60年代发达国家已经淘汰了酸洗精制法，用加氢精制取代，产品可达到石油苯的质量标准。国内有很多企业已建成投产或正在建设粗苯加氢装置。20世纪80年代上海宝钢从国外引进了第一套Litol法高温加氢工艺，90年代石家庄焦化厂从德国引进了第一套K.K法低温加氢工艺，1998年宝钢引进了第二套K.K法加氢工艺，还有很多企业正在筹建加氢装置。随着对产品质量和环保的要求越来越高，粗苯加氢工艺的应用是大势所趋。目前我国宝钢、石家庄焦化厂共有4套粗苯加氢装置，产能约21万吨/年。目前有实力的焦化企业或化工企业都在争取建设大型精苯装置。石家庄循环经济化工示范基地建设实施方案中规划的石家庄焦化集团粗苯精制项目将采用具有国际先进水平的以N-甲酰吗啉为溶剂的粗苯加氢工艺技术，总投资1.7亿元，年生产粗苯精制10万吨。山西省“十一五”期间，粗苯加工利用项目计划投资就达78亿元，并且禁止新建并逐步淘汰现有酸洗法苯精制装置和工艺，鼓励发展先进的粗苯加氢精制工艺。日前，山西太化股份公司与上海宝钢化工有限公司、山西太兴煤焦集团有限公司合资建设的全国最大的30万吨/年焦化粗苯加氢精制项目一期工程8万吨/年焦化粗苯加氢精制项目已成功试车。太化采用的低温法反应温度在320以下，温度压力低，与酸洗法相比三苯收率增加8%-10，产品硫含量小于1×10-6，资源利用率高，产品质量好，达到石油级纯苯产品标准。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。1.4、 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。根据设计任务，粗苯的年生产能力为100,000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：÷8000=12,500kg/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法发生的主要反应脱硫反应 +4H2C4H10+H2S 可使噻吩脱到0.3±0.2ppm脱烷基反应 C6H5RH2C6H6RH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 C6H123H23C2H6 C7H162H22C2H6C3H8环烷烃脱氢 +3H2不饱和烃加氢 +H2 +H2 +C2H6脱氧和脱氮 C5H5N5H2C5H12NH3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Cr2O3Al2O3系催化剂，反应温度为610630、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。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有苯、甲苯、二甲苯。对于加氢油的处理，萃取蒸馏低温加氢工艺采用萃取精馏方法，把非芳烃与芳烃分离开。而溶剂萃取低温加氢工艺是采用溶剂液液萃取方法，把非芳烃与芳烃分离开，芳烃之间的分离可用一般精馏方法实现，最终得到苯、甲苯、二甲苯。萃取蒸馏低温加氢法是石家庄焦化厂于20世纪90年代由国外引进的第一套粗苯低温加氢工艺，并在国内得到推广应用。萃取蒸馏低温加氢法可生产苯、甲苯、二甲苯，3种苯对原料中纯组分的收率及总精制率设计值见下表：   萃取蒸馏低温加氢苯、甲苯、二甲苯收率及总精制率苯/% 甲苯/% 二甲苯/%总粗制率/%98.5 98.0 11799.8 二甲苯收率超过100%是由于在预反应器中，苯乙烯被加氢转化成乙苯，而二甲苯中含有乙苯，总精制率达99.8%，比莱托法的要高。2.1.2、工艺技术的比较Litol法粗苯加氢工艺的加氢反应温度、压力较高，又存在氢腐蚀，对设备的制造材质、工艺、结构要求较高，设备制造难度较大，只能生产1种苯，制氢工艺较复杂，采用转化法，以循环气为原料制氢，总精制率较低。与Litol法相比，萃取蒸馏低温加氢方法和溶剂萃取低温加氢方法的优点是以粗苯或焦油蒸馏的脱酚轻油为原料，氢耗较低，加氢反应温度、压力较低，设备制造难度小，很多设备可国内制造，能耗也较少，能够生产3种苯一纯苯、甲苯、二甲苯，生产操作容易。制氢工艺采用变压吸附法，以甲醇为原料制氢，制氢工艺简单，产品质量好。2.1.3、本设计采用的方法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。K-K法粗苯加氢属于中温、中压、不脱烷基的加氢技术，其操作温度为340370、压力为2.83.0MPa。显然，该技术对加氢设备的材质要求相应较低。萃取蒸馏低温加氢方法和溶剂萃取低温加氢方法两种低温加氢方法相比较，前者工艺简单，可对粗苯直接加氢，不需先精馏分离成轻苯和重苯，但粗苯在预蒸发器和多级蒸发器中容易结焦堵塞；后者工艺较复杂，粗苯先精馏分成轻苯和重苯，然后对轻苯加氢，但产品质量较高。经过综合比较考虑，本设计采用溶剂萃取低温加氢工艺2.2、工艺加氢催化剂及萃取剂的选择：1、加氢催化剂的选择加氢系统的核心为选择反应器中的催化剂，无论采取何种低温加氢技术，催化剂一般都采用以A12O3为载体的Ni-Mo、Co-Mo系列金属催化剂。装填量主要和原料粗苯的全硫含量有关，由工艺计算核定。2、萃取溶剂的选择目前，国外常用催化加氢法转化苯中微量硫化物和烯烃，再用萃取精馏法除去微量烷烃。在工业上有使用价值的萃取精馏溶剂应该具有下列特性：(1) 选择性好。加入溶剂后，必须使待分离组分的相对挥发度提高，且用量少。(2) 溶解性好。萃取溶剂应是分离组分的良好溶剂，在精馏时不会产生相分裂，也不与其形成共沸物。(3) 沸点高。以便于用精馏法回收溶剂，循环使用。(4) 热稳定性好，无腐蚀性和毒性，不会与分离组分反应。(5) 价廉易得。目前在萃取工艺中应用最广的溶剂有环丁砜和N-甲酰吗啉，二者都具有相同的优点，都可以很好地改变非芳烃和芳烃之间的相对挥发度，使芳烃的分离更容易，苯纯度可以达到99.9以上，无毒、无腐蚀和化学稳定性好，对设备和环境影响较小。采用环丁砜气液相萃取蒸馏工艺时，加入少量水作为助溶剂，以提高萃取的选择性，加入单乙醇胺调节循环溶剂的pH值。相对而言，工艺流程较为烦琐，对自动化控制、操作维护的要求较高。综合评价，本设计选用N-甲酰吗啉三、生产流程叙述3.1、技术路线：本设计通过低温加氢工艺把粗苯中以噻吩为主的各种杂质除去，其中硫化物转换成硫化氢，氮化物转变成氨气，氧化物转化成水，不饱和烃加氢饱和，从而得到较纯净的苯 甲苯和二甲苯。其中：原料粗苯经过两苯塔实现轻重组分分离，其中塔釜重质苯做为产品回收，塔顶轻苯在加氢反应器中进行加氢反应后进入脱轻塔脱除硫化氢，氨气等低沸物，然后依次进入预精馏塔 萃取精馏塔 纯苯塔和二甲苯塔，最终得到纯净合格的产品。 3.2、流程叙述粗苯首先经原料输送泵进入两苯塔，在其中实现轻重苯分离，重质苯作为产品输送至罐区，塔顶轻苯被送至加氢工序，在加氢工序中，轻苯与高纯氢气混合后进入预反应器，预反应器的作用主要是除去二烯烃和苯乙烯，催化剂为Ni-Mo，预反应器产物经管式炉加热后，进入主反应器，在此发生脱硫、脱氮、脱氧、烯烃饱和等反应，催化剂为Co-Mo，预反应器和主反应器内物料状态均为气相。从主反应器出来的产物经一系列换热器、冷却器被冷却，在进入分离器之前，被注入软水，软水的作用是溶解产物中沉积的盐类。分离器把主反应器产物最终分离成循环氢气、液态的加氢油和水，循环氢气经预热器，补充部分氢气后，由压缩机送到预蒸发器前与原料粗苯混合。 加氢油经预热器预热后进入脱轻塔，脱轻塔由中压蒸汽进行加热，脱轻塔实质就是精馏塔，把溶解于加氢油中的氨、硫化氢以尾气形式除去，含H2S的尾气可送入焦炉煤气脱硫脱氰系统，脱轻塔出来的苯、甲苯、二甲苯混合馏分进入预蒸馏塔，在此分离成苯、甲苯馏分(BT馏分)和二甲苯馏分(XS馏分)，二甲苯馏分进入二甲苯塔，塔顶采出少量C8非芳烃和乙苯，侧线采出二甲苯，塔底采出二甲残油即C9馏分，由于塔顶采出量很小，所以通常塔顶产品与塔底产品混合后作为二甲残油产品外卖。 苯、甲苯馏分与部分补充的甲酰吗啉溶剂混合后进入萃取蒸馏塔，萃取蒸馏塔的作用是利用萃取蒸馏方式，除去烷烃、环烷烃等非芳烃，塔顶采出非芳烃作为产品外卖，塔底采出苯、甲苯、N-甲酰吗啉的混合馏分，此混合馏分进入溶剂再生塔。溶剂再生塔在真空下操作，把苯、甲苯馏分与溶剂N-甲酰吗啉分离开，溶剂再生塔顶部采出苯、甲苯馏分，苯、甲苯馏分进入纯苯塔精馏分离成苯、甲苯产品。溶剂再生塔底采出的贫N-甲酰吗啉溶剂经冷却后循环回到萃取精馏塔上部，一部分贫溶剂被间歇送到溶剂再生器，在真空状态下排出高沸点的聚合产物，再生后的溶剂又回到萃取蒸馏塔。工艺流程图见CAD附图四、工艺计算与设备选型4.1、系统物料衡算4.1.1、操作条件 生产能力：10万吨/年(料液)年工作日：8000小时计原料中含有：苯 70.8% ，甲苯14.2% ，二甲苯 3.5 % 苯乙烯 1.5% 重质苯 10%（质量分率，下同）4.1.2、原料粗苯处理量根据工艺的操作条件可知： 根据设计任务，料液的年生产能力为100,000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：/8000=12,500kg/h4.1.3、 两苯塔进出料由图可知，进入两苯塔的料液量即为12,500kg/h两苯塔塔顶出料为轻苯（BTXS）,其流量为：W1=W*(70.8%+14.2%+3.5%+1.5%)=12500*90%=11250 kg/h两苯塔塔底出料为重苯，其流量为：W1=W*10 %=1250 kg/h4.1.4、预精馏塔进出料从两苯塔出来的BTXS经过加氢脱轻后直接进入预精馏塔，所以进入预精馏塔的流量就是W1=11250kg/h预精馏塔顶出料为BT, 其流量为：W2=W*(70.8 %+14.2 %)=12500*85 %=10625 kg/h预精馏塔塔底出料为XS, 其流量为：W2=W*(3.5%+1.5%)=12500*5%=625kg/h4.2、 纯苯塔的设计计算 精馏工段主要有四个塔，即预精馏塔，萃取精馏塔，纯苯塔，二甲苯塔。这里只对纯苯塔进行计算。4.2.1、纯苯塔的作用：分离产品苯甲苯使产品纯度达到99.9wt，同时，产品回收率达到99.0。在此目标下对该塔进行计算，寻找达到该分离要求的最佳操作条件。4.2.2、 操作条件 具体工艺参数如下： 料液组成： 70.8% 苯，14.2%甲苯（质量分率，下同）产品组成（纯苯塔)： 馏出液99.9%苯， 釜液1%甲苯 操作压力：常压（塔顶：100.5 kPa 进料：101.3 kPa 塔底：133 kPa ）进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式：间接蒸汽加热回流比：R=（1.22）Rmin4.2.3、物料衡算：1、全塔物料衡算 苯的摩尔质量：MA=78kg/kmol甲苯的摩尔质量：MB=92kg/kmol纯苯塔的原料处理量F=12,500*(70.8%+14.2%)=10625 kg/h原料中苯的质量分数：=70.8/(70.8+14.2)=0.83则其摩尔分数为=塔顶产品苯的质量分数：=0.999 则其摩尔分数为=0.999塔底产品甲苯的质量分数：=0.01 则其摩尔分数为=0.012总物料衡算：F=D+W 苯的物料衡算：F*=D*+W* 联立式得：D=8809.40kg/h W=1815.60kg/h原料液的平均摩尔质量=66.456+13.616=80.072kg/kmol塔顶产品的平均摩尔质量=78.014kg/kmol塔液产品的平均摩尔质量 =91.832 kg/kmol2、温度的确定Antoine方程：lg=6.02232-1206.350/(t+220.237) lg=6.07826-1343.943/(t+219.377) 泡点方程：根据以上三个方程，运用试差法可求出,当 xa=0.83 时，假设t=84 ，=114.066kPa，=44.496 kPa 当 xa=0.999 时，假设t=80 ，=100.524 kPa，=38.826 kPa 当 xa=0.01 时，假设t=120，=298.735 kPa，=131.29 kPa, t=84，既是进料口的温度， t=80是塔顶蒸汽需被冷凝到的温度， t=120是釜液需被加热的温度。 3、平均相对挥发度：80时，苯的饱和蒸汽压=100.524 kPa甲苯的饱和蒸汽压=38.826 kPa 120时，苯的饱和蒸汽压=298.735 kPa 甲苯的饱和蒸汽压=131.29 kPa,由=得：80时，80=2.59120时，120=2.28所以平均相对挥发度：=2.434、最小回流比 Rmin由于泡点进料，则xq= xfRmin= =0.81回流比R=1.5Rmin=1.25、基础数据整理