年处理25万吨轻苯加氢精制车间初步设计.docx

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年处理25万吨轻苯加氢精制车间初步设计

摘要

轻苯作为中间体产品，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。

本设计总结了国内外的苯精制工艺，列出了各工艺的优缺点，选择的溶剂萃取低温加氢工艺的加氢温度、压力较低，产品质量好，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。

设计中对主要设备纯苯塔做了详细计算，对其他以及辅助设备进行了选型，同时绘制了平立面布置图、纯苯塔设备图、工艺流程图等附图，最后进行了简略的经济计算。

本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、非芳烃，其中最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯。

关键词轻苯加氢精馏苯

Abstract

Lightbenzeneastheintermediateproducts,theiruseisextremelylimited,onlyusedasthesolvent,buttheproductafterrefiningcokingbenzene,cokingbenzene,cokingxylene,isanimportantrawmaterialinorganicchemicalindustry,medicineandpesticide,inthedomestic,internationalhaveaverygoodmarket.Thedesignsummaryofbenzenerefiningprocessathomeandabroad,liststheadvantagesanddisadvantagesofeachprocess,hydrogenationtemperature,pressureofsolventextractionoflow-temperaturehydrogenationprocessselectionislow,goodproductquality,hasbeenwidelyusedforthehydrogenationofreformateoilproduction,pyrolysisgasoline,cokingbenzeneasrawmaterialsin.Thedesignofthemainequipmentofpurebenzenetoweriscalculatedindetail.Ontheother,andtheauxiliaryequipmentselection,anddrawthelayoutandfacade,purebenzenetowerequipment,processflowdiagram,figure,finallycalculatedsimpleeconomy.

Thedesignoftheproductsarebenzene,toluene,xylene,nonaromatichydrocarbons,themainproductsarebenzene,tolueneandxylene.

Keywordsbenzenehydrogenationdistillation

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1设计的目的和意义1

1.1.1毕业设计的目的和意义1

1.1.2本设计的目的和意义1

1.2产品的组成和成分及物性参数1

1.3产品的质量指标价格供需关系3

1.4设计地点，气候参数5

第2章工艺论证6

2.1国内夕卜工艺流线论证6

2.1.1粗苯加氢精制原理6

2.1.2粗苯加氢精制工艺6

2.1.3粗苯加氢精制工艺特点10

2.2主要设备论证类型的确定12

2.2.1填料萃取塔12

2.2.2筛板萃取塔12

2.2.3脉冲筛板萃取塔13

2.2.4往复筛板萃取塔13

2.2.5转盘萃取塔及偏心转盘萃取塔14

2.3萃取剂选择的依据14

2.4结论15

第3章工艺详述16

3.1本设计选择的工艺16

3.1.1工艺原理16

3.1.2工艺流程16

3.2工艺参数列表17

第4章工艺计算19

4.1总物料衡算19

4.2纯苯塔的设计计算19

421计算数据19

4.2.2塔的物料衡算22

4.2.3气液负荷计算24

4.2.4精馏塔塔体尺寸计算30

4.2.5塔的工艺结构尺寸的设计与计算31

4.2.6塔板布置及浮阀数目与排列33

4.2.7塔板流动性能校核35

4.2.8塔板负荷性能图40

4.2.10纯苯塔热量衡算45

4.2.11塔的机械设计47

4.3设备一览表50

第5章设备布置54

5.1设备布置原则54

5.1.1满足生产工艺要求54

5.1.2符合经济原则54

5.1.3符合安全生产要求54

5.1.4良好的生产操作55

5.1.5便于安装与检修55

5.2几种设备布置的具体方式55

5.2.1塔的布置55

5.2.2反应器的布置56

5.2.3冷换设备的布置56

第6章非工艺部分58

6.1车间布置（土建要求）58

6.1.1厂址选择的基本原则58

6.1.2拟定选厂指标59

6.1.3总平面布置的要求60

6.2供水62

6.2.1循环冷却水系统62

6.2.2新鲜冷却水系统62

623软水配置62

624生活饮用水系统63

6.2.5排水系统63

6.3供电63

6.4采暖通风63

6.5劳动定员63

第7章经济效益分析65

7.1投资估算65

7.1.1建设费用65

7.1.2设备费用66

7.1.3转让、培训及试车费用69

7.1.4不可预见费69

7.1.5固定资产投资70

7.1.6建设期利息（一年计）70

7.1.7固定资产总投资70

7.1.8铺底流动资金70

7.1.9项目总投资70

7.2年总成本核算71

7.2.1单耗71

7.2.2能耗71

7.2.3加工费72

7.2.4设备维护折旧费72

7.2.5车间成本73

7.2.6工厂管理费73

7.2.7工厂成本73

7.2.8销售费用74

7.2.9销售成本74

7.2.10年销售税金（按17%计税，考虑抵扣项则为5-10%）74

7.2.11年销售利润（毛利）74

7.2.12年所得税74

7.2.13年纯利润74

7.3经济效益分析75

731投资回收期（静态/年）75

732投资利润率75

733投资利税率75

结论79

致谢80

参考文献81

catalogue

Chapter1Introduction1

1.1Thepurposeandsignificaneeofdesign1

I.I.IThepurposeandsignificaneeofgraduation1

1.1.2Thepurposeandsignificaneeofthisdesign1

1.2Compositionandphysicalparametersoftheproduct1

1.3Qualityindicatorsofsupplyanddemandpriceoftheproduct3

1.4DesignLocationClimateparameters5

Chapter2TechnologyDemonstration6

2.1DomesticandprocessstreamsDemonstration6

2.1.1Crudebenzolhydrogenationprinciple6

2.1.2Crudebenzenehydrogenationprocess6

2.1.3Crudebenzolhydrogenationprocesscharacteristics10

2.2MajorequipmentdemonstrationDeterminationofthetype12

2.2.1Packedextractioncolumn12

2.2.2Perforated-plateextractiontower12

2.2.3Pulsedsieveplateextractioncolumn13

2.2.4Reciprocatingplateextractioncolumn13

2.2.5Rotatingdisccontactor（RDC）andeccentricrotating

disccontactor（ARDC）14

2.3Basedextractantselected14

2.4Theconclusion15

Chapter3DescribedindetailProcess16

3.1Thisdesignchoiceprocess16

3.1.1Processprinciples16

3.1.2Theprocess16

3.2Theprocessparameterlist17

Chapter4TechnologicalCalculation19

4.1Totalmaterialbalanee19

4.2Designealeulationsofpurebenzeneeolumn19

4.2.1Calculatedata19

4.2.2Materialbalaneeoftower22

4.2.3LoadCaleulationofGas-liquid24

4.2.4DistillationtowerSizeCaleulation30

4.2.5DesignandealeulationTheproeessofthetowerstrueturesize..31

4.2.6Trayarrangementandthenumberoffloatvalvearrangement....33

4.2.7Flowtrayperformaneeeheek35

4.2.8Trayloadperformaneeehart40

4.2.10Thetowerheatbalaneeofpurebenzene45

4.2.11Towerofmeehaniealdesign47

4.3EquipmentList50

Chapter5EquipmentLayout54

5.1Principlesofarrangement54

5.1.1Tomeettheproduetionproeessrequirements54

5.1.2Inlinewiththeprineiplesofeconomy54

5.1.3Meetthesafetyrequirements54

5.1.4Favorablemanufaeturingpraetiees55

5.1.5Foreasyinstallationandmaintenance55

5.2Severaldevicesarrangedinspecificways55

5.2.1ArrangementofTower55

5.2.2ArrangementofThereactor56

5.2.3ArrangementofCoolingandheatexehangeequipment56

Chapter6Non-processpart58

6.1Plantlayout（civilclaim）58

6.1.1Thebasicprineipleofsiteselection58

6.1.2Developproeessingplantindieators59

6.1.3Generallayoutrequirements60

6.2Thewatersupply62

6.2.1Cireulatingcoolingwatersystem62

6.2.2Freshwatercoolingsystem62

6.2.3SoftenerConfiguration62

624DrinkingWaterSystems63

6.2.5Drainagesystem63

6.3Powered63

6.4Heatingandventilation63

6.5Capacity63

Chapter7EconomicBenefitAnalysis65

7.1EstimatedInvestment65

7.1.1Constructioncosts65

7.1.2Equipmentcosts66

7.1.3Transfer,trainingandcommissioningcosts69

7.1.4Unforeseenexpenses69

7.1.5InvestmentinFixedAssets70

7.1.6Interestduringconstruction（yearcount）70

7.1.7Thetotalinvestmentinfixedassets70

7.1.8Initialworkingcapital70

7.1.9Totalinvestment70

7.2Totalcostaccounting71

7.2.1Consumption71

7.2.2EnergyConsumption71

7.2.3Processingfees72

7.2.4Maintenanceofequipmentdepreciation72

7.2.5Workshopcosts73

7.2.6Factorymanagementfees73

7.2.7Factorycost73

7.2.8Salesexpense74

7.2.9Costofsales74

7.2.10Costofsalesofsalestax74

7.2.11Annualprofitonsales（grossprofit）74

7.2.12Incometax74

7.2.13Annualnetprofit74

7.3EconomicBenefitAnalysis75

7.3.1Paybackperiod（static/year）75

7.3.2Investmentprofit75

7.3.3Investmenttaxrate75

Theconclusion79

Conveythanks80

References81

第1章绪论

1.1设计的目的和意义

1.1.1毕业设计的目的和意义

毕业设计是教学计划中的最后一个综合性实践教学环节，是学生在教师的指导下，独立从事化工设计工作的初步尝试，其基本目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识、基本技能应对和处理问题的能力。

是学生对思念所学知识和技能进行系统化、综合化应用、总结和深化的过程。

1.1.2本设计的目的和意义

加氢精制过程包括加氢脱除原料油中的含有硫、氮、氧等原子的化合物

以及原料油中的烯烃、芳烃、饱和烃等不饱和有机物，达到精制目的。

此外

加氢精制过程中还包括金属化合物的氢解、去除金属杂质等工艺步骤。

苯加氢精制技术主要用于石油和煤炭行业，如改善焦化柴油的颜色，提高用渣油生产的柴油的十六烷值一提高柴油的稳定性。

苯加氢精制工艺在煤加工行业的应用也很广泛，可以加工多种煤产品。

1.2产品的组成和成分及物性参数

粗苯加氢生产出的主要产品有纯苯、甲苯、二甲苯，它们均属于芳香烃类,而且都是重要的基础有机化工原料，其中苯的产量和生产的技术水平更是一个国家石油化工发展水平的标志之一。

甲基苯也可以通过歧化反应生产二甲基苯和纯苯，当然在化工领域的其他主要用途是生产少量中间体和有机原

料，此外甲基苯作为溶剂还被广泛应用于粘合剂、农药、涂料和油墨等方面。

焦化行业通过炼焦工艺生产出粗苯主要包含纯苯、甲基苯、二甲基苯等芳香烃，此外还有一些不饱和化合物、含氧化合物、含氮化合物和含硫化合物等杂

质。

纯苯它的分子式是C6H6,它是有化化合物的一种,同时也是芳香烃当中组成结构最简单的一种，这种物质在常温常压下，是一种带有甜味的透明液体它没有颜色,芳香气味比较浓烈。

可燃,有毒,为IARC第一类致癌物。

苯不溶于水,易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。

因为它含有大n链,特性是

碳和碳之间的化学键介于单键和双键之间，因此同时具有不饱和烃加成反应

和饱和烃取代反应的性质。

苯的性质是易取代，难氧化,；

苯作为一种基础而且应用广泛的化工原料，它在合成纤维制造、橡胶生

产、制药、工程树脂合成等许多的应用领域都起到了无可替代的作用，同时在

有机溶剂方面应用也非常广泛。

在我们国家化学工业领域是纯苯的主要消费区域。

苯酚、尼龙66盐、苯石烯、氯化苯等许多化工产品都是以苯作为原料的。

在石化炼油行业中对汽油辛烷值的有益改变起到了积极地促进作用。

甲苯是一种无色，带特殊芳香味的易挥发液体。

有苯样气味。

有强折光性。

甲苯能够和许多有机溶剂相互混溶，比如乙醚、氯仿、乙醇、丙酮、冰乙酸和

二硫化碳等,同时对于水来说它是微溶解的。

相对密度0.866。

凝固点-95C。

沸点110.6C。

折光率1.4967。

闪点4.4C。

易燃。

苯的蒸气与空气在体积比为1.2%的爆炸下限和7%勺爆炸上限之间,极易形成爆炸性混合物。

低毒,半数致死量5000mg/kg。

高浓度气体有麻醉性。

有刺激性。

二甲苯为无色透明液体，它是苯环上甲基取代两个氢原子的产物，存在

间二甲苯、邻二甲苯和对二甲苯三种异构体，在工业领域,所指的二甲苯通常

是上述的邻、间、对二甲苯混合物。

二甲基苯，味道比较臭，化学特性是容易

燃烧,它可以任意比例溶于乙醚等有机物，但不溶于水。

沸点137~140C。

中等毒性的二甲苯，有一定的致癌性。

二甲基苯可产生污染，这种污染主要来自

于它在塑料、橡胶、合成纤维和燃料领域的应用，同时在它的另一类重要的领域（各种胶粘剂和涂料的添加剂以及防水材料）,随着它们的应用这也能够产生二甲苯的污染，当然作为烟叶和燃料的燃烧气，这也是二甲苯污染的一个比较重要的来源。

二甲苯毒性中等，

1.3产品的质量指标价格供需关系

粗苯的一个特别重要的来源就是煤化工生产过程中，除了作为主要产品

的焦炭外的一种相当重要的副产品，是市场前景非常好的化工类基础原

料,2016年6月份粗苯的国內市场价格介于3750和4080元/吨之间,而焦化

行业生产的粗苯通过进一步深加工之后，可以获得许多国民经济发展必须并

且巧途广泛的高附加值产品,如纯苯（它占粗苯的53~81%）甲基苯（它约占粗苯的11~23%）、二甲基苯（它约占粗苯的2~5%）等，该类产品经济效益良

好,（2016年6月份在国内纯苯的市场销售价格介于5000和5200元/吨之

间;2016年6月份甲苯的国内市场价格在4700和5050元/吨之间;2016年6

月份二甲苯的国内市场价格在4800和5000元/吨之间）。

下面是轻苯中主要产品苯、甲苯和二甲苯的质量指标。

表1-1纯苯质量指标

指标名称

指标

指标名称

指标

外观

透明溶液，不深于

每1000ml水溶液中

酸性比色按标准比色

液

不深于0.2

含有0.003g重铬酸

溴价g/100ml

苯

<0.42

钾的颜色

凝固点，C

<5

相对密度

0.876〜0.880

一硫化碳含量，

%

<0.07

沸程

79.6〜80.5C溜出

噻吩含量，

%

<0.1

量，%

馏出95%寸

95

反应性

中性

酸性比色

标准比色

温度，C

室温（25C）

液

不深于0.2

<0.6

水分

下目测无可见

水

指标名称

硝化用甲苯

-纯甲苯

一级品

二级品

外观

透明液体，不深于每1000ml水溶液中含

铬酸钾的颜色

0.003g重

相对密度（d4°）

0.862〜0.8680.862〜0.868

0.862〜

0.868

”初馏点，c>

沸程

110.2

110

109.8

沸程

终馏点，C<

110.9

110.0

111.0

馏出95%（体积）的温度范围，C

0.5

0.8

0.8

酸性比色标准比色液不深于

0.2

0.3

0.3

溴价g/100ml甲醇

0.2

0.3

0.3

反应性中性

水分室温（25C）下目测无可见水

表1-3二甲苯质量指标

指标名称

5C二甲苯

10C

二甲苯

外观

透明液体，不深于每

1000ml水中含

0.003g重铬酸钾的颜色

相对密度（d：

0）

0.857〜0.866

0.840〜0.870

沸程初馏点，c

>136.5

135

101.3Pa终馏点，c

<141.5

145

馏出95%（体积）的温度范围，C

<4.5

9.5

酸洗比色，号

<2.0

5.0

反应性

中性

水分

室温（25C）下目测无可见水

1.4设计地点，气候参数

设计地点：

黑龙江七台河。

七台河市属寒温带大陆性季风气候。

具有寒暑悬殊、雨量充沛、光照充足、无霜期短、四季分明的气候特点。

冬季漫长而寒冷，年平均气温为4.3C,最高气温372C，最低气温-39.3C,年降雨量为400~600mm,积雪厚度为5~10cm,最大积雪厚度42cm,年蒸发量为1200mm,日照平均时数2060.6h,年平均气压987.2Pa,冬季高，夏季低，无霜期173d。

常年主导风向为西风，夏季主导风向为西南风，冬季