3.9万吨年粗苯精制工艺设计(4)

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3.3.2用露点方程计算甲苯塔塔顶温度

初设塔顶温度tD?110℃，操作压强为101.33KPa。计算结果如下表：

表3-7 露点方程计算甲苯塔塔顶温度

组分 110℃ C6H6 0.0134 2.3019 0.0058 2.3584 0.0057 C7H8 0.9801 0.9823 0.9978 1.0049 0.9753 C8H10 0.0065 0.3649 0.0178 0.3745 0.0174 ? XDi ki XDi/ki ki XDi/ki 1.0000 1.0214 0.9984 110.8℃ 在所设的tD?110.8℃，|

?XDi/ki-1|<0.01,符合要求。

所以塔顶温度为110.8℃。

3.3.3用泡点方程计算甲苯塔塔底温度

初设塔底温度tW?150℃，计算结果如下表:

表3-8 泡点方程计算甲苯塔塔底温度

组分 C7H8 0.0079 2.7171 0.0215 2.5708 0.0203 C8H10 0.7598 1.1568 0.8789 1.0948 0.8318 iC9 0.2323 0.6735 0.1565 0.6295 0.1462 ? XWi 150℃ 1.0000 ki kiXWi 1.0569 0.9983 147.6℃ ki kiXWi 在所设的147.6℃条件下，|

?kXWi-1|<0.01, 符合要求。

所以塔底温度为：147.6℃。 所以纯苯塔全塔的平均温度为：tF?甲苯的产量：

tD?tW110.8?147.6??129.2℃。 2213

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m(C7H8)?0.0027?78?0.1975?92?0.0013?106?24?300?133.3吨 3103.4热量衡算

生产能力：3.9万吨/年(料液) 年工作日：7200小时计

原料中含有：苯70.5%，甲苯12.5%，二甲苯4.2%，C5 0.7%，C9 7.2%，噻吩0.35%，吡啶0.3%(均为质量分数)

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39，000吨/年。全年生产时间为7200小时，剩余时间为维修时间，则每小时的生产能力为：39000÷7200≈5417kg/h

预精馏塔顶出料为苯、噻吩和C5， 其流量为：

W2=W×(70.5％+0.35％+0.7％)=5417×71.55％=3875.86kg/h 预精馏塔塔底出料为甲苯、二甲苯、吡啶和C9，其流量为： W2’=W×(12.5％+4.2％+0.3％+7.2％)=5417×％=1311kg/h

3.4.1初馏塔的热量衡算 3.4.1.1塔顶冷凝器的热量衡算

冷凝器体系选取如下图：

图3-4 冷凝器

下表为基准焓值为40℃时饱和液相焓值，列汇总表如下：

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表3-9 塔顶冷凝器热量衡算计算表

组分 C4H4S 0.1758 26.74 7.7009 C5 0.7609 25.20 19.1747 C6H6 0.0633 30.76 1.9471 ? Yi ?i Yi?i 25.8227 QC?n?Yi?i?0.1058?103?25.8827?2738.3897kJ/h 3.4.1.2塔底再沸器的热量衡算

图3-5 再沸器

下表为基准焓值为84.7℃时饱和液相焓值，列汇总表如下：

表3-10 塔底再沸器热量衡算计算表

组分 C5 0.0001 25.20 C6H6 1.331 30.76 C7H8 C8H10 C9 ? ni 0.1992 0.0399 0.0118 33.18 36.82 39.25 ?i Yi?i 0.0025 40.9416 6.6095 1.4691 0.4632 49.4859 QB?49.4859?103?49485.9kJ/h

3.4.2甲苯塔的热量衡算 3.4.2.1塔顶冷凝器的热量衡算

下表为基准焓值为110.8℃时饱和液相焓值，列汇总表如下：

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表3-11 塔顶冷凝器热量衡算计算表

组分 C6H6 0.0027 30.76 0.0831 C7H8 0.1975 33.18 6.5531 C8H10 0.0013 36.82 0.0478 ? ni ?i Yi?i 6.684 QC?6.684?103?6684kJ/h

3.4.2.2塔底再沸器的热量衡算

下表为基准焓值为147.6℃时饱和液相焓值，列汇总表如下：

表3-12 塔底再沸器热量衡算计算表

组分 C7H8 0.0004 33.18 0.0133 C8H10 0.0386 36.82 1.4213 C9 0.0118 39.25 0.4632 ? ni ?i Yi?i 1.8888 QB?1.8888?103?1888.8kJ/h

3.5常压塔主要尺寸确定

① 壁厚

塔筒体选用Q235-A钢为材料,由于是双面焊接,焊接系数为0.85,查的80-120℃范围内Q235-A钢的需用应力为???=113Mpa,则筒体计算厚度δ

t操作压力为P=101.325kPa,则Pc=1.45P

??pcDi=1.07m,经圆整到标准厚度3mm t2?????pc考虑地震，风力，腐蚀，钢板负偏差等因素需加上厚度附加两Ｃ

Ｃ＝C1?C2，双面腐蚀裕量C2取4mm,钢板负偏差C1取0.22mm,由此得实际壁厚?t=7.22mm,综合考虑,?t取10mm,型材为Q235-A标准钢材。

② 封头

采用标准椭圆封头，材料为Q235-A钢，壁厚与塔体相同，即：

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21??D???Sn=10mm，由于采用标准椭圆封头，则标准封头形状系数K=1，由K???2????6??2h??i???计算得到hi=1400mm，选取h0=50mm 图3-6 标准椭圆封头 ③ 裙座

采用筒形裙座,以Q235-A钢为裙座材料，壁厚为10mm，内径等于塔内径D=1400mm，高度为2m，裙座与简体的连接采用对焊不校核强度。

④ 塔高设计

精馏段有效高度计算：

Z =(Ne -1) ?HT =(30-1) ?0.45=13.05m

开6个人孔，开人孔处 (中间的两处人孔)塔板间距增加为 0.7m 塔两端空间,上端头留 1.5m ，下端留 3.0m,

所以，最后的塔体高为：13.05?1.5?3.0?6??0.7?0.45??19.05m

⑤ 吊柱设计

吊柱设计是为了方便塔内件定期更换而设计，塔吊柱设计结合塔顶平台综合考虑。吊柱的主要作用是在检修是掉渣un个零部件用的，吊柱主要尺寸主要根据吊装部件的重量，旋转半径来选择，根据本设计中的数据，本吊柱高取3000mm，半径为1000mm。

⑥ 基础环设计

基础环用Q235-A钢，内径取900mm，外径为1500mm，基础环高取40mm，螺栓选用M36螺栓20颗。

⑦ 接管尺寸设计

⑴.塔顶蒸汽出口管 塔顶上升蒸汽的体积流量：

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