煤化工工藝設(shè)計粗苯精制

1、河南城建學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系煤化工工藝課程設(shè)計粗苯的精制指導(dǎo)教師：杜玲枝姓名：單素民班 級：111407102日期：2011/1/4目錄綜述1.1 概述 11.2 文獻(xiàn)綜述11.3 設(shè)計任務(wù)的依據(jù) 2二生產(chǎn)方案的選擇 52.1 精微塔類型的選擇 52.2 化學(xué)精制工藝的選擇 6三工藝流程的說明 7四粗苯精制的工藝計算 94.1 初步精儲計算94.1.1 原始數(shù)據(jù)獲取94.1.2 初儲塔清晰分割物料衡算 104.1.3 用露點(diǎn)方程計算初儲塔塔頂溫度 114.1.4 用泡點(diǎn)方程計算初儲塔塔底溫度 114.2 化學(xué)精制 124.3 最終精儲 144.3.1 純苯塔的物料衡算 144.3.2 用露點(diǎn)方

2、程計算純苯塔塔頂溫度 154.3.3 用泡點(diǎn)方程計算純苯塔塔底溫度 154.3.4 甲苯塔的物料衡算164.3.5 用露點(diǎn)方程計算甲苯塔塔頂溫度 174.3.6用泡點(diǎn)方程計算甲苯塔塔底溫度174.3.7 二甲苯塔的物料衡算 184.3.8 用露點(diǎn)方程計算二甲苯塔塔頂溫度 184.3.9 用泡點(diǎn)方程計算二甲苯塔塔底溫度 19五熱量衡算205.1 初儲塔的熱量衡算 205.1.1 塔頂冷凝器的熱量衡算 205.1.2 塔底再沸器的熱量衡算 205.2 純苯塔的熱量衡算 215.2.1 塔頂冷凝器的熱量衡算 215.2.2 塔底再沸器的熱量衡算 215.3 甲苯塔的熱量衡算225.3.1 塔頂冷凝器

3、的熱量衡算 225.3.2 塔底再沸器的熱量衡算 225.4 二甲苯塔的熱量衡算 225.4.1 塔頂冷凝器的熱量衡算 225.4.2 塔底再沸器的熱量衡算 23六設(shè)計體會與收獲 24七參考資料和文獻(xiàn) 26內(nèi)容摘要粗苯為中間體產(chǎn)品，本身用途極為有限，僅作為溶劑使用，但是精制后的焦化苯、焦化甲苯、焦化二甲苯等產(chǎn)品，是有機(jī)化工、醫(yī)藥和農(nóng)藥等的重要原料，在國內(nèi)、國際上都有很好的市場，目前精苯產(chǎn)品價格持續(xù)上漲，市場潛力巨大。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，粗苯加氫精制技術(shù)代表了粗苯加工精制的發(fā)展方向，這一技術(shù)在我國的推廣使用，不僅可使寶貴的苯資源得到充分利用，還可有效改善粗苯精制的面貌， 提高清潔生產(chǎn)的水平。在本設(shè)計加

4、氫工藝中，低溫加氫工藝的加氫溫度、壓力較低，產(chǎn)品質(zhì)量好，低溫加氫工藝包括萃取蒸餾低溫加氫工藝和溶劑萃取低溫加氫工藝，這兩種工藝在國內(nèi)外是比較成熟的工藝，已被廣泛用于石油重整油、高溫裂解汽油、焦化粗苯為原料的加氫生產(chǎn)中，因此本粗苯精制采用低溫加氫精制工藝。純苯精度可達(dá)99.9%以上，甲苯也在99%以上，產(chǎn)品純度均優(yōu)于其他方法。本設(shè)計的產(chǎn)品有純苯、甲苯、二甲苯、非芳烴、重苯，其中最主要的產(chǎn)品是純苯、甲苯和二甲苯?！娟P(guān)鍵詞】粗苯、苯、甲苯、二甲苯、精制綜述1.1 概述21 世紀(jì)以來，由于石油儲量的減少，石油的需求量的增加，石油價格大幅攀升。 因而迫使人們尋求新的能源和化工原料來代替石油，煤化工的發(fā)展

5、是必然的。因此，煤在世界能源結(jié)構(gòu)中又不斷的回升，煤化工行業(yè)又迅速發(fā)展。2004年，我國成為世界上第二大原油進(jìn)口國，因此發(fā)展煤化工已成為我們當(dāng)務(wù)之急，我國的煤炭資源非常豐富，煤炭儲量遠(yuǎn)大于石油，我國發(fā)展煤化工有非常大的潛力。煤焦化就是煤化工工藝中最成熟的一項(xiàng)技術(shù)。煤焦化過程中產(chǎn)生粗苯，粗苯作為中間體產(chǎn)品，本身用途極為有限，僅作為溶劑使用，但是精制后的焦化苯、焦化甲苯、焦化二甲苯等產(chǎn)品，是有機(jī)化工、醫(yī)藥和農(nóng)藥等的重要原料，在國內(nèi)、國際上都有很好的市場，目前精苯產(chǎn)品價格持續(xù)上漲，市場潛力巨大。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為， 粗苯加氫精制技術(shù)代表了粗苯加工精制的發(fā)展方向，這一技術(shù)在我國的推廣使用，不僅可使寶貴的苯資源

6、得到充分利用，還可有效改善粗苯精制的面貌，提高清潔生產(chǎn)的水平。在本設(shè)計加氫工藝中，低溫加氫工藝的加氫溫度、壓力較低， 產(chǎn)品質(zhì)量好，低溫加氫工藝包括萃取蒸餾低溫加氫工藝和溶劑萃取低溫加氫工藝， 這兩種工藝在國內(nèi)外是比較成熟的工藝，已被廣泛用于石油重整油、高溫裂解汽油、焦化粗苯為原料的加氫生產(chǎn)中，因此本粗苯精制采用低溫加氫精制工藝。純苯精度可達(dá)99.9%以上，甲苯也在99%以上，產(chǎn)品純度均優(yōu)于其他方法。粗苯精制對于一個企業(yè)的發(fā)展來說有非常重要的作用。粗苯精制延長了企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，增加了獲利的空間，同時也增加了企業(yè)抵御風(fēng)險的能力。因此，現(xiàn)在 我國許多的煤焦化廠都大力發(fā)展粗苯精制這一工藝。1.2 文獻(xiàn)綜

7、述粗苯主要是由苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等苯族爛組成，還有不飽和化合物及少量硫、氮、氧的化合物。其中各組分的含量因配煤質(zhì)量和組成及煉焦工藝條 件的不同而有較大的波動。粗苯精制的目的是將粗苯加工成苯、甲苯、 二甲苯等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都是寶貴的化工原料。粗苯精制包括酸洗和加氫、精餾分離，初 餾分中戊烯的加工和其他高沸點(diǎn)化合物的深加工。粗苯中苯、甲苯、二甲苯含量占90%以上，是粗苯精制提取的主要產(chǎn)品。苯族爛是易流動、易燃燒、不溶于水、無色透明的液體，具蒸氣與空氣混合能形成爆炸性混合物。在常壓常溫的爆炸范圍：苯蒸氣 1.4%7.1%;甲苯蒸氣1.4% 6.7%;二甲苯蒸氣1.0%6.0%.粗苯中不飽和化合

8、物含量為 5% 10%此含量主 要取決于煉焦炭化室溫度。炭化室溫度越高，不飽和化合物的含量就越低，不飽和化合物在粗苯餾分中的分布很不均勻，主要集中在140以上的高沸點(diǎn)餾分和79以前的低沸點(diǎn)餾分中。這些不飽和化合物主要是帶有一個和兩個雙鍵的環(huán)烯烴和直鏈烯烴，極易發(fā)生聚合，樹脂化作用，易和空氣中的氧形成深褐色的樹脂狀物質(zhì)，溶解于苯類產(chǎn)品中，使之變成褐色。所以在生產(chǎn)苯、甲苯和二甲苯時， 需將不飽和化合物除去。粗苯中硫化物含量約在0.6%2%主要是二硫化碳、噻吩及同系物。苯是粗苯最主要的組分，含量占 55%- 80%苯為無色易揮發(fā)和易燃液體， 有芳香氣味，不溶于水，而溶于乙醇。苯是有機(jī)合成工業(yè)的基礎(chǔ)原

9、料，用途極其廣泛。中國目前用于合成纖維、塑料、合成橡膠、制取農(nóng)藥及國防工業(yè)等方面。甲苯的產(chǎn)率僅次于苯，可有氯化、硝化、磺化、氧化及還原等方法制取染料 醫(yī)藥、香料等中間體及炸藥、糖精，此外還可制取己內(nèi)酰胺供生產(chǎn)尼龍66用，甲苯的冰點(diǎn)很低，可用作航空燃料及內(nèi)燃機(jī)燃料的添加劑。工業(yè)中的二甲苯可用作橡膠和油漆工業(yè)的溶劑，航空和動力燃料的添加劑。從工業(yè)二甲苯中得到的鄰、間、對二甲苯可用于制取鄰、間、對苯二甲酸， 其中 鄰、間、對苯二甲酸是生產(chǎn)增塑劑，聚酯樹脂和聚酯纖維的重要原料。二硫化碳在工業(yè)上常用作溶劑，在農(nóng)業(yè)上作為殺蟲劑，選礦時作為浮選劑，還可用于生產(chǎn)磺酸鹽。粗苯的精制方法是根據(jù)粗苯的組成、性質(zhì)、產(chǎn)

10、品的品種和質(zhì)量要求而制定 的。粗苯的主要成分苯、甲苯、二甲苯及三甲苯等由于相鄰的二組分之間的沸點(diǎn) 溫度相差較大，可用精餾方法進(jìn)行分離。而某些不飽和化合物及硫化物的沸點(diǎn)與苯類產(chǎn)品之間的沸點(diǎn)溫度相差很小，不能用精餾的方法把它們分開，要用化學(xué)的方法分離。按照除去不飽和化合物和硫化物的方式不同，粗苯精制方法主要有酸洗精制法和加氫精制法。1.3 設(shè)計任務(wù)的依據(jù)經(jīng)查資料，獲得以下參數(shù):表1-1粗苯各組分的平均含量組分分子式含量（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）/%苯C6H 655 80甲苯C7H 81122二甲苯C8 H102.5 8三甲苯C9 H 1212不飽和化合物C5H 10、C8H 8712硫化物CS20.31.8飽

11、和物0.62.0初儲塔初儲組分的要求:表1-2初微分組成原料粗苯初儲分組成/%輕苯初儲分組成/%CS215 2525 40C5 H 10、C8 H 8101520 30C6H 630 50515其他不飽和化合物101515 25連續(xù)精儲塔操作條件:表1-3連續(xù)精儲塔操作條件塔名純苯塔甲苯塔二甲苯塔塔頂溫度/c80左右110左右89塔底溫度/c124128150155140150塔壓/KPa30左右30左右30左右已知：10萬噸褐煤煤氣產(chǎn)率：330-380 m3/t?。?50m3/t 回收粗苯前粗苯含量：30 g/m3回收粗苯后粗苯含量：<2g/m3?。? g/m3回收的粗苯：10 104

12、 350 (30 1) 10 6 1015噸 /年全年生產(chǎn)時間：300天，其余時間為維修時間。設(shè)計任務(wù)：苯的純度：99.5%甲苯的純度：98%二甲苯的純度：98%26二、成產(chǎn)方案的選擇粗苯的精制包括下述三個過程：( 1)初步精餾：將低沸點(diǎn)的二硫化碳和戊烯等不飽和化合物與苯烴進(jìn)行分離，得到初餾分和苯，甲苯，二甲苯等苯類混合餾分。( 2)化學(xué)精制：把經(jīng)過初步精餾得到的苯類混合餾分中含有沸點(diǎn)與苯族烴相近的不飽和化合物及硫化物除去。( 3)最終精餾：經(jīng)過連續(xù)精餾得到合乎標(biāo)準(zhǔn)的純產(chǎn)品。2.1 精餾塔類型的選擇：氣液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級

13、接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、 篩板塔、 穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813 年 ) 、篩板塔(1832 年 ) ，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：(1)結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的6

14、0%,為浮閥塔的 80左右。(2)處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 1015%。(3)塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。(4)壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30%左右。篩板塔的缺點(diǎn)是：(1 )塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。(2)操作彈性較小(約23)。(3 )小孔篩板容易堵塞。浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡 罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié), 使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進(jìn)使浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價等方面比泡罩塔優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔廣

15、泛用于精餾、吸收以及脫吸等傳質(zhì)過程中。塔徑從200mmiij 6400mm使用效果均較好。國外浮閥塔徑，大者可達(dá)10m塔高可達(dá)80m 板數(shù)有的多達(dá)數(shù)百塊。浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)：(1)處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 2040%,而接近于篩板塔。(2)操作彈性大，一般約為59,比篩板、泡罩、舌形塔板的操作彈性要大得多。(3)塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。(4)壓強(qiáng)小，在常壓塔中每塊板的壓強(qiáng)降一般為400660N/R2。(5)液面梯度小。(6 )使用周期長。粘度稍大以及有一股聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。(7)結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，制造費(fèi)為泡罩塔板的6080%,為篩

16、板塔的120130%據(jù)此本課程設(shè)計選取浮閥塔。2.2 化學(xué)精制工藝的選擇：由于不飽和化合物與苯類產(chǎn)品之間的沸點(diǎn)溫度相差很小，不能用精餾的方法把它們分開，要用化學(xué)的方法分離。工業(yè)上有兩種方法：酸洗精制法和加氫精制法。酸洗精制法具有工藝流程簡單、操作靈活、設(shè)備投資少，材料易得，常溫常壓下運(yùn)行，但有液體廢物產(chǎn)生。該方法在中國焦化廠已經(jīng)廣泛采用。加氫精制法工藝復(fù)雜，對設(shè)備材質(zhì)要求較高，所的產(chǎn)品質(zhì)量好，用途廣，售價較高，沒有液體廢物產(chǎn)生，有利于保護(hù)戶環(huán)境，宜在粗苯集中加工廠采用。本設(shè)計采用酸洗精制法。三、工藝流程的說明粗苯的精制包括下述三個過程：（ 1）初步精餾：將低沸點(diǎn)的二硫化碳和戊烯等不飽和化合物與

17、苯烴進(jìn)行分離，得到初餾分和苯，甲苯，二甲苯等苯類混合餾分。（ 2）化學(xué)精制：把經(jīng)過初步精餾得到的苯類混合餾分中含有沸點(diǎn)與苯族烴相近的不飽和化合物及硫化物除去。（ 3）最終精餾：經(jīng)過連續(xù)精餾得到合乎標(biāo)準(zhǔn)的純產(chǎn)品。粗苯經(jīng)初餾塔初步精餾，塔頂?shù)玫匠躔s分低沸點(diǎn)的二硫化碳和戊烯等不飽和化合物，塔底得到苯，甲苯，二甲苯等苯類混合餾分。初餾塔由重沸器供熱，由于塔底含有不飽和化合物形成的聚合物，進(jìn)入重沸器之前需經(jīng)過過濾器濾出聚合物，以減輕設(shè)備的堵塞。初步精餾得到的苯類混合物中含有沸點(diǎn)與苯族烴相近的不飽和化合物及硫化物，不能用精餾法把它們除去，為了制取合格產(chǎn)品，必需將它們預(yù)先除去，除去這些雜質(zhì)用硫酸處理。用硫酸

18、進(jìn)行洗滌。經(jīng)過硫酸洗滌的混合餾分帶有堿性，首先進(jìn)入吹苯塔，把苯，甲苯，二甲苯吹出。吹出苯由泵送入純苯塔。純苯塔的蒸汽溫度控制在80左右，在此溫度下逸出的蒸汽經(jīng)冷凝器冷卻把油和水分離，所得到的純苯一部分作為回流送入塔頂，一部分作為產(chǎn)品采出。塔底純苯殘液溫度為124-128 ，由塔底排除，送入純苯殘油槽。純苯殘油積累到一定量后，用泵連續(xù)送入甲苯塔進(jìn)行精餾。蒸汽經(jīng)冷凝器冷卻把油和水分離，所得到的甲苯一部分作為回流送入塔頂，一部分作為產(chǎn)品采出。塔底甲苯殘液由塔底排除，送入純苯殘油槽。甲苯殘液要求不含甲苯。處理甲苯殘液，用泵連續(xù)送入二甲苯塔進(jìn)行精餾。塔頂逸出的蒸汽經(jīng)冷凝器冷卻把油和水分離，所得到的二甲苯

19、一部分作為回流送入塔頂，其余部分作為產(chǎn)品采出。粗苯精制工藝流程圖如下圖：四、粗苯精制的工藝計算4.1 初步精儲計算初步精儲塔如下圖:圖4-1 初儲塔4.1.1 原始數(shù)據(jù)獲取：經(jīng)查資料獲得粗苯中組分的組成以及精制要求如下：已知：10萬噸褐煤煤氣產(chǎn)率：330-380 m3/t?。?50m3/t回收粗苯前粗苯含量：30g/m3回收粗苯后粗苯含量：2g/m3 ?。? g / m3回收的粗苯：10 104 350 (30 1) 10 6 1015 噸全年生產(chǎn)時間：300天，其余時間為維修時間。則粗苯進(jìn)料流量：1015 1000 (300 24) 141kg/h表4-1原料各組分?jǐn)?shù)據(jù)匯總處理量：10萬噸褐

20、煤/年產(chǎn)生粗苯：1015噸/年組分CS2C5HioC6H 6C7 H 8C8H 8C8H 10C9H 12Wi0.010.040.740.130.040.030.011.00M76707892104106120m1.415.64104.3418.335.644.231.41n0.01860.08061.33771019920.05420.03990.01181.742Xi0.01070.04630.76790.11440.03110.02290.00671.000分離要求苯的純度：99.5% 甲苯的純度：98% 二甲苯的純度：98%4.1.2 初儲塔清晰分割物料衡算：輕苯的初步精儲的目的是將低

21、沸點(diǎn)的二硫化碳和戊烯等不飽和化合物與苯 姓進(jìn)行分離，得到初儲分和苯，甲苯，二甲苯等苯類混合微分。工藝要求：此段精儲過程在常壓下進(jìn)行要求戊烯在塔頂?shù)幕厥章蔬_(dá)99.9%苯在塔底的回收率達(dá)到99.5 %。根據(jù)設(shè)計計算，按清晰分割，選戊烯為輕關(guān)鍵組分，苯為重關(guān)鍵組分。塔頂產(chǎn)品：D(CS2)0.0186kmol /hD(C5H10) 0.0806 0.999 0.0805kmol/hD(C6H6) 1.3377 0.005 0.0067kmol/h塔底產(chǎn)品：W(C5HI。)0.0806 0.0805 0.0001kmol/hW(C6H 6)1.3377 0.0067 1.331kmol/h塔頂、塔底產(chǎn)品

22、的組成計算如下表：表4-2清晰分割物料衡算計算結(jié)果匯總組分CS2C5H10C6H 6C7H 8C8H 8C8H 10C9H 12Zi0.01070.04630.76790.11440.03110.02290.00671.000fi0.01860.08061.33770.19920.05420.03990.01181.742di0.01860.08050.006700000.1058X Di0.17580.76290.063300001.0000Wi00.00011.3310.19920.05420.03990.01181.6362X Wi00.00010.81350.12170.03310.0

23、2440.00721.0004.1.3 用露點(diǎn)方程計算初儲塔塔頂溫度:首先相平衡常數(shù)8確定：當(dāng)汽相是理想氣體組成的理想溶液，液相也是理想溶液：這種體系的壓力一般不高于202KPa混合物有化學(xué)結(jié)構(gòu)相近、分子量相差不大的化合物形成在0這種情況下，汽液相均可看做為理想溶液。相平衡常數(shù)可表示為：Ki .P對于低壓物系有安托因方程：ln Pi0 A B來確定飽和蒸汽壓Pi0C T經(jīng)查資料得安托因系數(shù) A、B、C如下表：表4-3 各組分安托因系數(shù)組分ABCC5H 105.97141044.9233.516C6H 66.030551211.033220.790C7H 86.079541344.8219.48

24、2C8H 86.0821445.58209.43C8H106.123811474.679213.686C9H 126.199261569.622209.578cc用安托因方程計算K值，由露點(diǎn)方程 x 工1確定露點(diǎn)溫度，計算 i 1 i 1 Kic要采用試差法，看是否滿足 .1 0.01i 1 Ki初設(shè)塔頂溫度tD 40 C ,計算結(jié)果如下表:表4-4露點(diǎn)方程計算塔頂溫度結(jié)果組分CS2C5 H 10C6H 6X Di0.17580.76090.06331.0000ki0.91371.39770.2405X Di / ki0.19240.54440.26321.0000在所設(shè)的tD 40C, |

25、XDi/ki-1|<0.01,符合要求。所以塔頂溫度為40Co4.1.4 用泡點(diǎn)方程計算初儲塔塔底溫度：初設(shè)塔底溫度tw 90 C,計算結(jié)果如下表:表4-5泡點(diǎn)方程計算塔底溫度結(jié)果組分C5H10C6H 6C7 H 8C8H 8C8H 10C9H 12X Wi0.00010.81350.12170.03310.02440.00721.000090 cki5.44301.34330.53520.17720.18290.0899ki X Wi0.00051.09280.06510.00590.00450.00061.168984.7 Cki4.80891.14920.44950.14500.1

26、4990.0824ki X Wi0.00050.93940.05470.00050.00040.00010.9911在所設(shè)的84.7 C條件下，|kiXwi-1<0.01,符合要求。所以塔底溫度為：84.7 C o所以初儲塔全塔白平均溫度為：tF tD tw 40 84.7 62.35 C。224.2 化學(xué)精制粗苯初步精制得到的苯類混合物儲分中，含有沸點(diǎn)與苯族姓相近的不飽和 化合物如戊烯和苯乙烯。不能用精儲法將它們除去，為了制取合格的產(chǎn)品，必 須將它們預(yù)先除去，除去這些雜質(zhì)的方法就是用硫酸處理。用硫酸精制具有工 藝流程簡單，操作靈活，設(shè)備投資少，材料易得，常溫常壓下進(jìn)行。該法在中國的焦化

27、廠得到廣泛的應(yīng)用用硫酸洗滌時，同時進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng)，其中主要的反應(yīng)如下(清除不飽和 化合物反應(yīng))：不飽和化合物反應(yīng)；不飽和化合物在濃硫酸的作用下很容易發(fā)生聚合作 用，生成各種復(fù)雜的聚合物。聚合反應(yīng)的第一階段是生成酸式酯，聚合 反應(yīng)的第二階段是酸式酯不飽和化合物生成二聚物。例如：CH2 CH (叫)2 CH3 HOSO3H CH3CH(SOH)(叫)2叫 CH2 CH (CH 2)2 CH3 CH3CHBOH)(叫)2叫CH3(CH2)2cH CHCH (CH3) (CH2)2cH3 H2sQ此反應(yīng)可繼續(xù)進(jìn)行，生成深度的聚合物。 不飽和化合物的加成反應(yīng)，生成中式酯:2CH2 CH (CH2)2c

28、H 3 H2SO4 02s(OC(CH 3)3CH )2酸洗工藝流程圖如下圖:初儲分硫酸添加劑堿液燈水鹽溶液殘液酸再生酸圖4-2 酸洗流程圖為了得到比較純凈的苯系化合物，不飽和化合物通過酸洗，消耗的硫酸的量為：n(C5 H10) 0.0001kmol/h n(C8H8) 0.0331kmol/h11.71噸貝U: m (H2SO4) 0.0166 24 300 98 10選用93%勺濃硫酸洗，則消耗的酸的質(zhì)量為:m(HzSO4)11.710)9312.95 噸所以消耗93%勺濃硫酸為12.95噸4.3 最終精微經(jīng)過酸洗凈化，把混合苯儲分中的戊烯、苯乙烯除去，得到苯、甲苯、二 甲苯的混合儲分，經(jīng)

29、過吹苯塔，吹出苯、甲苯、二甲苯組分。苯、甲苯、二甲 苯組分進(jìn)入精儲過程，本精儲過程采用全連續(xù)精儲流程（熱油連料全連續(xù)精儲 裝置），全連續(xù)精儲流程具有生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品產(chǎn)率高，質(zhì)量好，操作簡單，投資 少，便于自動化控制的優(yōu)點(diǎn)。最終精儲工藝流程圖：苯 甲苯 二甲苯圖4-3 最終精微工藝圖4.3.1 純苯塔的物料衡算：純苯塔的進(jìn)料組成如下表：表4-6純苯塔進(jìn)料組成組分C6H 6C7H 8C8 H 10C9 H 12fi1.3310.19920.03990.01181.5819Xi0.84140.12590.02520.00751.0000根據(jù)設(shè)計需要，純苯塔回收苯的純度達(dá)到99.5%,而笨的回收率為99

30、.8%根據(jù)組分，設(shè)苯為輕關(guān)鍵組分，甲苯為重關(guān)鍵組分，由清晰分割法計算純苯塔的物料衡算，結(jié)果如下表:表4-7純苯塔物料衡算結(jié)果組分C6H 6C7H 8C8 H 10C9 H 12di1.32830.00130.00000.00001.3296X Di0.9990.00010.00000.0000Wi0.00270.19790.03990.01180.2523X Wi0.01070.78440.15810.04681.00004.3.2 用露點(diǎn)方程計算純苯塔塔頂溫度：初設(shè)塔頂溫度tD 80 C,操作壓強(qiáng)為33KPa計算結(jié)果如下表:表4-8 露點(diǎn)方程計算塔頂溫度結(jié)果組分C6H 6C7H8X Di0.

31、9990.0011.000ki0.99690.3832X Di / ki1.00210.00261.0047在所設(shè)的tD 80C, | XDi/ki-1|<0.01,符合要求。所以塔頂溫度為80Co4.3.3 用泡點(diǎn)方程計算純苯塔塔底溫度：初設(shè)塔底溫度tw 125 C ,計算結(jié)果如下表表4-9泡點(diǎn)方程計算純苯塔塔底溫度結(jié)果組分C6H 6C7H8C8H 10C9 H12X Wi0.01070.78440.15810.04681.0000125 cki3.33111.47900.58070.3178ki X Wi0.03561.16010.09180.01491.3024114Cki2.55

32、781.09950.41480.2201ki X Wi0.02730.86240.06560.01030.9656115Cki2.64691.13050.42800.2278ki X Wi0.02830.88680.06770.01090.9935在所設(shè)的115c條件下，| kiXwi-1<0.01,符合要求。所以塔底溫度為：115c所以純苯塔全塔的平均溫度為:tFt DtW280 115297.5 C純苯的產(chǎn)量1.3283 78 0.0013 92m(C6H 6)3 24 300 746.8 噸1034.3.4 甲苯塔的物料衡算:甲苯塔的進(jìn)料組成如下表:表4-10甲苯的進(jìn)料組成組分C6

33、H 6C7H 8C8 H 10C9 H12fi0.00270.19750.0.990.01180.2523Xi0.01070.78440.15810.04681.0000根據(jù)設(shè)計需要，甲苯塔回收甲苯的純度達(dá)到98%而甲苯塔頂?shù)幕厥章蕿?9.8%。根據(jù)組分，設(shè)甲苯為輕關(guān)鍵組分，二甲苯為重關(guān)鍵組分，由清晰分割法計 算甲苯塔的物料衡算，結(jié)果如下表：表4-11 甲苯塔的物料衡算結(jié)果組分C6H 6C7H 8C8 H10C9 H12di0.00270.19750.00130.00000.2015X Di0.01340.98010.00650.00001.0000Wi0.00000.00040.03860.

34、01180.0508X Wi0.00000.00790.75980.23231.00004.3.5 用露點(diǎn)方程計算甲苯塔塔頂溫度：初設(shè)塔頂溫度tD 110 C,操作壓強(qiáng)為101.33KPa。計算結(jié)果如下表:表4-12 露點(diǎn)方程計算甲苯塔塔頂溫度組分C6H 6C7H 8C8H 10X Di0.01340.98010.00651.0000110Cki2.30190.98230.3649X Di / ki0.00580.99780.01781.0214110.8 Cki2.35841.00490.3745X Di / ki0.00570.97530.01740.9984在所設(shè)的 tD 110.8 C

35、, |X。/ki-1|<0.01,符合要求。所以塔頂溫度為110.8 Co4.3.6 用泡點(diǎn)方程計算甲苯塔塔底溫度：初設(shè)塔底溫度tw 150 C ,計算結(jié)果如下表表4-13泡點(diǎn)方程計算甲苯塔塔底溫度組分C7H 8C8 H 10C9 H 12X Wi0.00790.75980.23231.0000150 cki2.71711.15680.6735ki X Wi0.02150.87890.15651.0569147.6 Cki2.57081.09480.6295ki X Wi0.02030.83180.14620.9983在所設(shè)的147.6 C條件下，|kiXwi-1<0.01,符合要

36、求。所以塔底溫度為：147.6 C。所以純苯塔全塔白平均溫度為：tF "W 110.8 147.6 129.2 C22甲苯的產(chǎn)量：0.0027 78 0.1975 92 0.0013 106 ,m(C7H8)3 24 300 133.3 噸104.3.7 二甲苯塔的物料衡算：二甲苯塔的進(jìn)料組成如下表：表4-14 二甲苯塔的進(jìn)料組成組分C7H8C8H 10C9 H 12fi0.00040.03860.01180.0508Xi0.00790.75980.23231.0000根據(jù)設(shè)計需要，二甲苯塔回收二甲苯的純度達(dá)到98%而二甲苯的回收率為 99.8%。根據(jù)組分，設(shè)二甲苯為輕關(guān)鍵組分，三甲

37、苯為重關(guān)鍵組分，由清晰分割法 計算二甲苯塔的物料衡算，結(jié)果如下表：表4-15 二甲苯塔的物料衡算C7H8C8H 10C9 H 12di0.00040.03850.00040.0393X Di0.010.980.011.00Wi0.00000.00010.01140.0115X Wi0.00000.00870.99131.00004.3.8 用露點(diǎn)方程計算二甲苯塔塔頂溫度：初設(shè)塔頂溫度tD 90 C,操作壓強(qiáng)為18KPa計算結(jié)果如下表:表4-16 露點(diǎn)方程計算二甲苯塔塔頂溫度組分C7H 8C8 H 10C9 H 12X Di0.010.980.011.0090 cki3.01261.02940.

38、5065X Di / ki0.00330.95200.01980.975189.3 Cki2.94501.00320.4923X Di / ki0.00340.97690.02031.0006在所設(shè)的 tD 89.3C, | XDi/ki-1|<0.01,符合要求。所以塔頂溫度為89.3 C o4.3.9 用泡點(diǎn)方程計算二甲苯塔塔底溫度:初設(shè)塔底溫度tw 110 C ,計算結(jié)果如下表表4-17泡點(diǎn)方程計算二甲苯塔塔底溫度組分C8 H 10C9 H 12XWi0.00870.99131.0000110Cki2.05421.0776ki X Wi0.01791.06821.086107.5

39、Cki1.89150.9856ki X Wi0.016500.97700.9935在所設(shè)的107.5 C條件下，|kiXWi-1<0.01,符合要求。所以塔底溫度為：107.5 C。所以二甲苯塔全塔的平均溫度為：tF ttW 89.3 107.5 98.4 C。 22二甲苯的產(chǎn)量：m(C8HQ 0.0004 92 0.0385 3 106 0.0004 120 24 300 29.99 噸 103五、熱量衡算5.1 初儲塔的熱量衡算5.1.1 塔頂冷凝器的熱量衡算:冷凝器體系選取如下圖：圖5-1 冷凝器卜表為基準(zhǔn)始值為40c時飽和液相始值，列匯總表如下:表5-1塔頂冷凝器熱量衡算計算表組

40、分CS2C5 H 10C6H 6Yi0.17580.76090.0633i26.7425.2030.76Yi i7.700919.17471.947125.8227QCn Y i 0.1058 103 25.8827 2738.3897kJ/h5.1.2 塔底再沸器的熱量衡算：圖5-2再沸器卜表為基準(zhǔn)始值為847c時飽和液相始值，列匯總表如下:表5-2塔底再沸器熱量衡算計算表組分C5H 10C6H 6C7H 8C8H 8C8H 10C9H 120.00011.3310.19920.05420.03990.0118i25.2030.7633.1836.8236.8239.25Yi i0.0025

41、40.94166.60951.99561.46910.463251.48153Qb 51.4815 1051481.5kJ/h5.2純苯塔的熱量衡算5.2.1 塔頂冷凝器的熱量衡算：卜表為基準(zhǔn)始值為80c時飽和液相始值，列匯總表如下:表5-3塔頂冷凝器熱量衡算計算表組分C6H 6C7H8ni1.32830.0013i30.7633.18Yi i40.85850.043140.9016QC 40.9016 103 40901.6kJ/h5.2.2 塔底再沸器的熱量衡算:卜表為基準(zhǔn)始值為115c時飽和液相始值，列匯總表如下:表5-4塔底再沸器熱量衡算計算表組分C6H 6C7H 8C8 H 10C9

42、 H 12ni0.00270.19790.03990.0118i30.7633.1836.8239.25Yi i0.08316.56631.46910.46328.58173Qb 8.5817 108581.7kJ/h5.3 甲苯塔的熱量衡算5.3.1 塔頂冷凝器的熱量衡算：卜表為基準(zhǔn)始值為110.8 C時飽和液相始值，列匯總表如下:表5-5塔頂冷凝器熱量衡算計算表組分C6 H 6C7 H 8C8 H 100.00270.19750.0013i30.7633.1836.82Yi i0.08316.55310.04786.684QC 6.684 103 6684kJ/h5.3.2 塔底再沸器的熱

43、量衡算:卜表為基準(zhǔn)始值為147.6 C時飽和液相始值，列匯總表如下:表5-6塔底再沸器熱量衡算計算表組分C7H 8C8 H 10C9 H 12ni0.00040.03860.0118i33.1836.8239.25Yi i0.01331.42130.46321.88883QB 1.8888 101888.8kJ/h5.4 二甲苯塔的熱量衡算5.4.1 塔頂冷凝器的熱量衡算：卜表為基準(zhǔn)始值為89.3 C時飽和液相始值，列匯總表如下:表5-7 塔頂冷凝器熱量衡算計算表組分C7H 8C8 H 10C9 H 12ni0.00040.03850.0004i33.1836.8239.25Yi i0.01331.14760.01571.4466QC 1.4466 1031446.6kJ/h5.4.2 塔底再沸器的熱量衡算:卜表為基準(zhǔn)始值為107.5 C時飽和液相始值，列匯總表如下:表5-8塔底再沸器熱量衡算計算表組分C8 H 10C9 H 12ni0.00010.0114i36.8239.25Yi i0.00370.44750.4512QB0.4512 103451.2kJ/h六、設(shè)計體會與收獲本次煤化工課程設(shè)計旨在使我們了解煤化工工藝基本原理、重要工藝過程、設(shè)備的構(gòu)造及工程設(shè)計基本內(nèi)容，初步掌握化工工藝設(shè)計的主要程序及方法，鍛煉和提高我們綜合