年处理18万吨粗苯加氢精制工艺设计毕业设计(编辑修改稿)

年处理18万吨粗苯加氢精制工艺设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

物料衡算 根据设计任务，塔的年处理量为 180,000 吨 /年。 每年按 7200 个小时计算， 则 每小时的生产处理量为： 180000247。 7200=25t/h=25,000kg/h。 进入两苯塔的料液量即为 25,000 kg/h。 两苯塔塔顶出料为轻苯（ BTXS） ,其流量为： W1=W(%+%+%+%)=2500090%=22500 kg/h。 两苯塔塔底出料为 重苯，其流量为： W1’=W10 %=2500010%=2500 kg/h。 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=22500 kg/h。 预精馏塔 顶出料为 BT, 其流量为： W2=W( %+ %)=2500085 %=21250 kg/h。 预精馏塔 塔底出料为 XS, 其流量为： W2’=W(%+%)=250005%=1250 kg/h。 苯的摩尔质量： MA=。 甲苯的摩尔质量： MB=。 纯苯塔的原料处理量 F=25000(%+%)=22500 kg/h。 原料中苯的质量分数： fx =(+)=。 甲苯的质量分数： fx ˊ=(+)=。 唐山学院毕业设计 7 4 设备的计算与选型 精馏工段主要有四个塔，即 ① 预精馏塔， ② 萃取精馏塔， ③ 纯苯塔， ④ 二甲苯塔 ， 这里只对纯苯塔进行计算。 算： (1)原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量： MA=。 甲苯的摩尔质量： MB=。 原料中苯的质量分数： fx =， 则其摩尔分数为 Fx = BAAnnn。 塔顶产品苯的质量分数： dx =， 则其摩尔分数为 : Dx = BAAnnn。 底产品甲苯的质量分数： wx =， 则其摩尔分数为 Wx = 。 (2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 原料液的平均摩尔质量   5 5 FM =。 塔顶产品的平 均摩尔质量   DM =。 塔液产品的平均摩尔质量   WM = kg/kmol。 （ 3）物料衡算： 总物料衡算： F=D+W， 苯的物料衡算 : Ffx =Ddx +Wwx ， 联立解得： D=唐山学院毕业设计 8 则他们的摩尔流率为： Dˊ= D/ DM =， Wˊ= W/ WM =， Fˊ= F/ FM =22500/= Kmol/h。 （ 4）原料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 原料液： Fˊ=F/ FM =21250/= kmol/h， 塔顶产品： Dˊ=D/ DM =， 塔底产品： Wˊ=W/ WM =。 、塔底、进料板温度计算 因纯苯塔操作属于常压操作，两组分的物理化学性质特别是两组分的化学结构比较相近，所以该混合物为完全理想体系。 每层塔板的压降为：。 塔顶操作压力： +4= kPa， 绝对压强： P=790 ㎜ Hg。 塔釜操作压力： +43= kPa，绝对压强： Pˊ= ㎜ Hg， 则进料板绝对压强： P〞 = 2  = ㎜ Hg。 常压下两组分的沸点，苯： Ta=℃ ；甲苯： Tb=℃。 （ 1） 塔顶温度的求取： 已知：塔顶产品苯的摩尔分数为： ，则甲苯的摩尔分数为： 塔顶采用全凝器。 根据： lg Pi =AiCiTBi Antoine 方程 苯和甲苯的基础物性数据，如下表 41。 表 41 苯和甲苯的基础物性数据 A B C 苯 甲苯 采用试差法求塔顶温度： 设塔顶温度为： 81℃ （ ）试差： lg AP =  唐山学院毕业设计 9 AP = ㎜ Hg lg BP =  BP = ㎜ Hg Ak = AP /P =Bk = BP /P =与塔顶气相平衡的液相组成： AX = Dx / Ak =BX =(1 Dx )/ Bk =()/ = 则： ∑ iX = AX + BX =+=1 ｜ ∑ iX 1｜ =0. 012812 不合格 ， ∑ iX 1 所设温度偏低。 设塔顶温度为： ℃ （ ）试差： lg AP =  AP = ㎜ Hg lg BP =  BP = ㎜ Hg Ak = AP /P =Bk = BP /P =与塔顶气相平衡的液相组成： AX = Dx / Ak =BX =(1 Dx )/ Bk =()/ = 唐山学院毕业设计 10 则： ∑ iX = AX + BX =+=1 ｜ ∑ iX 1｜ = 不合格 ， ∑ iX 1 所设温度偏高。 设塔顶温度为： ℃ （ ）试差： lg AP =  AP = ㎜ Hg lg BP =  BP = ㎜ Hg Ak = AP /P =Bk = BP /P =与塔顶气相平衡的液相组成： AX = Dx / Ak =BX =(1 Dx )/ Bk =()/= 则： ∑ iX = AX + BX =+=1 ｜ ∑ iX 1｜ = 合格 ， 因此，塔顶温度 DT = 塔顶的相对挥发度：  BAppD （ 2）塔釜温度的求取： 已知：塔釜产品苯的摩尔分数为： ，则甲苯的摩尔分数为： 根据： lg Pi =AiCiTBi Antoine 方程 设塔釜温度为： 120℃ （ ）试差： 唐山学院毕业设计 11 lg AP =  AP = ㎜ Hg lg BP =  BP = ㎜ Hg Ak = AP /P =Bk = BP /P =与液相平衡的气相组成： AY = WX / Ak =BY =(1 WX )/ Bk =()/ = 则： ∑ iX = AX + BX =+=1 ｜ ∑ iX 1｜ =0. 00483 不合格 ， ∑ iX 1 所设温度偏低。 设塔釜温度为： ℃ （ ）试差： lg AP =  AP = ㎜ Hg lg BP =  BP = ㎜ Hg Ak = AP /P =Bk = BP /P =与液相平衡的气相组成： 唐山学院毕业设计 12 AY = WX / Ak =BY =(1 WX )/ Bk =()/ = 则： ∑ iX = AX + BX =+=1 ｜ ∑ iX 1｜ =0. 012812 不合格 ， ∑ iX 1 所设温度偏高。 设塔釜温度为： ℃ （ 393k）试差： lg AP =  AP = ㎜ Hg lg BP =  BP = ㎜ Hg Ak = AP /P =Bk = BP /P =与液相平衡的气相组成： AY = WX / Ak =BY =(1 WX )/ Bk =()/ = 则： ∑ iX = AX + BX =+=1 ｜ ∑ iX 1｜ =0. 0008 合格 ， 因此，塔釜温度 wT =393k 塔釜的相对挥发度：  BAppW (3)进料板温度的求取 设进料板温度为： 90℃ （ ）试差： 唐山学院毕业设计 13 lg AP =  AP = ㎜ Hg lg BP =  BP = ㎜ Hg Ak = AP /P =Bk = BP /P =泡点进料，与液相平衡的气相组成： AY = FX / Ak =BY =(1 FX )/ Bk =()/ = 则： ∑ iX = AX + BX =+=1 ｜ ∑ iX 1｜ = 不合格 ， ∑ iX 1 所设温度偏低。 设进料板温度为： ℃ （ ）试差： lg AP =  AP = ㎜ Hg lg BP =  BP = ㎜ Hg Ak = AP /P =Bk = BP /P =泡点进料，与液相平衡的气相组成： 唐山学院毕业设计 14 AY = FX / Ak =BY =(1 FX )/ Bk =()/ = 则： ∑ iX = AX + BX =+=1 ｜ ∑ iX 1｜ = 不合格 ， ∑ iX 1 所设温度偏高。 设进料板温度为： ℃ （ ）试差： lg AP =  AP = ㎜ Hg lg BP =  BP = ㎜ Hg Ak = AP /P =Bk = BP /P =泡点进料，与液相平衡的气相组成： AY = FX / Ak =BY =(1 FX )/ Bk =()/ = 则： ∑ iX = AX + BX =+=1 ｜ ∑ iX 1｜ = 合格 ， 因此，设进料板温度为 FT = 进料板的相对挥发度 ： 5 1 2 9 0 8 2  BAppF 则全塔的平均相对挥发度： 平 ）（  = 唐山学院毕业设计 15 、塔底、进料板密度流量的计算 气相平均密度的计算 : 由理想气态方程计算 : m1v m 1p m1v m 1 RTM 得： 塔顶： m/ v m 1p 3m1DVM  RT M 塔釜： m/kg7 4 6 9 7 1 v m 1p 3m1W V M  RT M 液相平均密度的计算 : 1/ LM =aA / LA +aB / LB （ 1）塔顶液相平均密度的计算 由 tD=℃ 查手册得 ： m/ 3A  ， m/ 3B。 塔顶的液相平均密度： m/kg0 9 8 9 4 5 1 0 2 1 3m LD 平均流量： hVD / 3 塔顶液相的平均摩尔质量：   k g / k m o l9 5 3 9 9 DmM （ 2）塔釜液相平均密度的计算 由 CtW  查手册得 : m/ 3A  ， m/ 3B。 塔釜的液相平均密度： mkgL W M 3/ 1  平均流量： hVW /m7 1 8 8 6 6 9 6 3 1 3 塔釜 液相的平均摩尔质量：   k g / k m o l9 7 1 1 1 WmM (3)进料板液相平均密度的计算： 由 CtF  ，查手册得 ： m/ 3A  ， m/ 3B。 唐山学院毕业设计 16 进料板的液相平均密度： m/kg4 4 2 0 55 1 5 0 20 4 4 0 6 1 3m Lw hV F / 3 塔釜 液相的平均摩尔质量：   k g / k m o l1 8 6 5 5 FmM 、回流比及操作线的计算 （ 1）最 小回流比： 由于是泡点进料，有 q=1，  Fq xx 9 3 3 5 )14 2 8 (1 8 5 2 8 )1(1   FFq xxy  8 1 0 5 3 3 9 3 3 9 i n  qq qD xy yxR 回流比： m in  RR )( )1(11111 yy yXXy D （ 2）操作线方程 精馏段的操作线方程：  nnDnn xxxRxR Ry L=RD==， V=(R+1)D=（ +1） =。 由 FX 带入方程得： Fy 平均摩尔质量计算：      k g / k m o l2 5 7 1 8 1 8 k g / k m o l1 8 6 k g / k m o l9 5 3 k g / k m o l1 4 3 9 7 9 7 VFML F MV D ML D MMMMM 提馏段操作线方程： 唐山学院毕业设计 17 wm XVWXVL  1my Lˊ=L+F=+= Vˊ=V=。 带入数据可得： 0 0 9 1 0 1 0 7 8 9 4 8 1 0 7 8 9 8 5 1 3 31m1myy。