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1、目 录摘要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1炼焦煤气中回收苯族的意义11.2粗苯的性质11.3塔设备简介21.3.1塔设备类型31.3.2填料塔设备的发展状况及方向31.4设计步骤31.5本章小结4第二章 填料吸收塔设计方案的确定52.1装置流程的确定52.2吸收剂的选择52.3操作温度与压力的确定62.4填料的类型与选择72.4.1 填料的类型选择72.4.2规整填料规格的选择72.5本章小结8第三章 洗苯塔工艺设计计算93.1洗苯塔物料衡算103.1.1粗煤气的实际流量103.1.2洗苯塔前后煤气实际含苯量103.1.3粗苯回收率103.1.4贫油富油实际含苯量及洗油量103.1
2、.5贫、富油的含苯量133.2填料塔工艺尺寸的计算133.2.1塔径的计算133.2.2传质面积的计算173.2.3 填料高度的确定223.2.4 填料分段的确定223.2.4规整填料的压降计算223.3本章小结23第四章 塔内件的设计244.1液体分布装置244.1.1液体分布器设计原则244.1.2槽盘式气液分布器的设计254.2填料压紧装置294.3填料支撑装置304.3.1填料支撑装置设计准则304.3.2梁型气体喷射式支撑板的设计304.4液体的收集再分布装置334.4.1分配锥的设计334.5除沫器设计334.5.1设计气速的选取334.5.2丝网除沫器直径的计算344.5.3丝网
3、厚度的确定344.5.4安装时注意事项35第五章 辅助装置及附件设计375.1接管设计375.1.1进液管375.1.2塔釜出液管385.1.3塔顶蒸气出口管385.1.4塔釜进气管395.1.5法兰395.2吊柱405.2.1吊柱的选型405.2.2吊柱的结构405.3人孔415.4裙座425.4.1裙座选材425.4.2裙座的结构425.5操作平台和扶梯445.6本章小结45第六章 塔的强度设计和稳定性校核466.1已知设计条件466.1.1塔总体高度计算466.1.2其他主要已知条件476.2 按计算压力计算塔体和封头的厚度486.3塔设备质量载荷计算486.4自振周期计算516.5地震
4、载荷与地震弯矩计算516.6风载荷与风弯矩计算546.7圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核576.8塔设备压力实验时的应力校核586.9裙座轴向应力校核596.10基础环设计616.11地脚螺栓计算636.12校核结果646.13 本章小结71第七章 总 结72参考文献73致 谢74翻译部分75英文原文75中文译文85附录96太原科技大学毕业设计（论文） 洗苯塔的设计第一章 绪 论1.1炼焦煤气中回收苯族的意义 煤在炼焦时一般72%-78%转化为焦炭，其中22%-28%转化为荒煤气，苯族烃是煤干馏过程中产生的芳香烃化合物中分子较低的部分，其产率占炼焦干煤脏入量的0.8%-1.4%产率的波动主要受炼
5、焦煤料的性质炼焦温度的影响，近年来，由于石油化学工业的迅速发展，可以提供笨类，苯酚类等产品，对煤炼焦化学工业产生了巨大的影响，但是焦化工业提供的许多种芳香族化合物和杂环化合物是石油化学工业所不能代替的，它们不可能或者不能经济的从石油加工过程中获得，今后这类产品主要依赖炼焦化学产品的吸收与加工，因此这些化学产品对综合利用煤炭资源和我国社会主义经济建设有着重要意义。苯族烃回收精制加工后，可得到的轻苯，重苯，精苯，甲苯，二甲苯，溶剂油等产品。甲苯，二甲苯，三甲苯，乙基甲苯，古马隆，茚，噻吩，酚。这些产品具有极为广泛的用途，是塑料合成纤维，合成橡胶，染料，涂料，医药，耐高温材料及国防工业极为宝贵的原料
6、，对于我国的社会主义建设具有十分重大的政治意义和经济意义。1.2粗苯的性质粗苯在常态下为淡黄色透明溶体，此水轻，不溶于水，在贮存时，由于其中的戊烯类，环戊二烯等不合和化合物的氧化合聚合而形成树脂状物质，故使粗苯差色变暗，粗苯易燃易爆，闪点为12摄氏度，粗苯苯气在空气中的浓度在1.4%-7.5%（体积）范围内时，能形成爆炸性混合物。粗苯的各主要成分皆在180摄氏度前馏出，180摄氏度以后馏出的是粗苯中所含的洗油轻质馏分，称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算其加工过程中的产量时，通常将180摄氏度前的馏出量作为鉴别粗笨质量的指标之一。粗苯在180摄氏度前的馏出量取决于粗笨的工艺流程和操作制度
7、。180摄氏度前的馏出量越多，粗苯的质量就越好，一般要求粗笨在180摄氏度前馏出量达93%-95%，粗笨中除了主要的苯类物质之外，还有饱和化合物和硫化物，这是由于从煤气中回收粗苯的同时，煤气中的烯烃，一氧化碳等等的胶质生成物及有机硫化合物也一同进入了粗苯中。粗苯的组成取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内热解的程度。粗苯各组成的平均含量如表1.1。此外，粗苯中酚类的含量通常在0.11.0%之间，吡啶碱类的含量不超过0.5%。当硫铵工段从煤气回收吡啶碱类时，则粗苯中的吡啶碱类含量不超过0.01%。各产品的质量指标见表1.1。表1.1 粗苯中各组分的含量 组 分分 子 式含量 %苯甲苯二甲苯三甲
8、苯不饱和化合物其中：环戊二烯苯乙烯苯并呋喃及同系物茚及同系物硫化物（按硫计）其中：二硫化碳噻吩 C6H6C6H5（CH2）3C6H4（CH2）2C6H3（CH2）3C5H6C6H5CHCH2C8H6OC9H5CS2C4H4S557012222.062.057120.61.20.51.01.02.01.52.50.31.50.31.50.21.2由于粗苯是易燃的物质，粗苯蒸汽在空气中的浓度在1.47.5%（体积）范围内时，能形成爆炸性混合物，因此该工段要严禁烟火，电机防爆。1.3塔设备简介1.3.1塔设备类型 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液
9、接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔的研究起步较早，其流体力学和传质模型比较成熟，结构简单，造价低，与填料塔相比效率较低，通量小，压降较高，持液量较大，而填料塔的规整填料的问世以及新型塔内件的不断开发应用，使填料塔在石油化工中不断的发展。1.3.2填料塔设备的发展状况及方向填料塔由填料、塔内件及筒体构成。其中填料分规整填料和散装填料两大类。塔内则有不同形式的液体分布装置，填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置与进料装置及气体分布装置等。筒体有整体式结构及法兰连接分段式结构。对于直径800mm以上的大塔采用整体式结构，填料及所有塔内件从人孔送入塔内组装。对
10、于直径800mm一下的小塔，筒体为分段式结构，各段用法兰连接成为一体，填料及所有塔内件均从筒体法兰口装入塔内。在我国由于石油化工的发展及节能的需要，规整填料、新型塔内件及高兴规整填料塔的研究与应用得到了迅猛的发展。于此同时，散装料得到了相应的发展。到目前为止，填料塔及塔内件的研究、各种类型填料的生产遍布全国各地。与板式塔相比，新型填料塔性能具有如下特点：生产能力大 填料塔的传质是通过上升的蒸汽和靠重力沿填料表面下降的液体逆流接触实现。填料塔的开孔率均在50%以上，其孔隙率则超过90%，一般液泛点都较高，其优化设计主要考虑与塔内件的匹配，若塔内件设计合理，新型填料塔的生产能力均高于板式塔。分离、
11、吸收效率高 填料塔具有较高的分离、吸收效率，其效率会随着操作状态的变化而变化，其孔隙率大，接触面广，效率高。1.4设计步骤本设计的研究方法主要是结合设计内容和设计条件，参阅相关塔设备设计的资料，按照塔设备设计的要求进行设计，以达到培养我们设备设计工程概念的目的。塔设备的设计一般主要包括两个部分：工艺设计和机械设计。工艺设计中要初步确定各阶段混合物的物理特性，由计算得出的具体数据再进行塔体的最基本设计，主要是与塔径有关的各种计算，在工艺设计的最后还要进行塔的附属设备设计。进入塔设备的机械设计部分后，塔的结构形式渐渐明朗化。机械部分要解决的问题，除了确定塔设备的各细节结构外，更重要的就是要做各种校
12、核工作，以保证设计完成的塔设备不仅能够正常运转，而且必须符合国家安全生产的标准。其校核内容主要包括：质量载荷、地震载荷、风载荷等，还包括强度及稳定性校核。在完成设计部分的任务后，就进入画图阶段。图纸包括一张装配图和若干零件图，均采用计算机绘图，并严格按照设计尺寸进行绘制。本设计的研究的步骤： （1）填料塔设计方案的确定（2）工艺设计计算 计算塔径（空塔气速）；计算确定填料的高度继而对填料分段；计算填料层的压降。（3）结构设计计算 塔体总体结构设计 设计塔内件，包括液体分布器、填料压板、液体收集再分布及支撑件结构； 零部件设计，包括接管、裙座、人孔、塔体辅助设备、法兰、吊柱以及平台扶梯。（4）强
13、度校核 对塔体、封头、裙座等进行强度计算和稳定性校核。（5）绘制图纸。（6）提出技术要求。（7）编写设计说明书，整理图纸10,11。1.5本章小结本章主要阐述了本设计的意义，简单分析了塔设备的类型、发展状况及选型要求，在此基础之上形成了本设计的基本设计方法和步骤，阐明了本设计的基本思路。太原科技大学毕业设计（论文）第二章 填料吸收塔设计方案的确定 2.1装置流程的确定 收装置的流程主要有以下几种，图2.1、2.2列出了部分流程。 逆流操作 气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是，传质平均推动力大，传质速率快，分高效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。 并流操作 气液两相均从塔顶流向塔底，此即并流操作。并流操作的特点是，系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。并流操作通常用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时，流向对推动力影响不大；易溶气
