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1、摘 要轻苯中的主要成分是苯，是纯苯的主要生产来源。苯的用途有很多，是有机合成的基础化工原料，可制造成苯乙烯、苯酚、丙酮、环己烷、硝基苯、顺丁烯二酸酐等化工产品，更进一步可制成合成纤维、合成橡胶、合成树脂以及染料、洗涤剂、农药、医药等多种生活生产必需产品。本次设计，首先是介绍轻苯的物质组成、物理化学性质以及轻苯精制产品的用途。随后又介绍了轻苯精制的工艺流程，以便能够更清晰地了解并掌握到本设计的原理与目的。经过设备的各方面对比，选择最适合本设计的设备，最后经过物料衡算、热量衡算等计算，得出本设计所需要的原料与热量以及相应设备。本设计中的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、不饱和化合物以及少量含硫、氮、氧的化
2、合物。其中，最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯。关键词：轻苯精制 酸洗精制法 轻苯AbstractThe main component of the light benzene is benzene, the main source of benzene. The use of benzene is the organic synthesis of the basic raw material can be made of styrene, phenol, acetone, cyclohexane, nitrobenzene, maleic anhydride, etc., and furthe
3、r can be prepared synthetic fibers, synthetic rubber, synthetic resins and dyes , detergents, pesticides, pharmaceuticals and other products.The design is first to introduce the use of benzene-light composition, properties and obtained clumsy. Later on the process, allows us to more clearly understa
4、nd the principles of design and purpose. After the device compared to select the most suitable device of this design, and finally through the material balance and heat balance, draw the design of raw materials and heat.The design of the products are benzene, toluene, xylene, unsaturated compounds an
5、d a small amount of sulfur, nitrogen and oxygen compounds. The main products are benzene, toluene and xylene.Key words : Light benzene refining , Pickling refined method, Light benzene目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 引 言11.1 轻苯的定义、产品用途及生产意义11.2 轻苯的供求关系以及市场需求21.3 目前国内外轻苯精制的方法21.4 酸洗精制31.5 加氢精制41.6 工艺选择561.
6、8 生产设备的选择7第二章 物料衡算92.1 初步精馏92.2 吹苯102.3 纯苯塔的物料衡算102.3.1 操作条件102.3.2 全塔物料衡算102.3.3 温度的确定112.3.4 平均相对挥发度：122.3.5 最小回流比 Rmin122.3.6 操作线方程12第三章 设备的计算153.1 塔径的计算15153.1.2 提馏段塔径的计算163.2 理论塔板数计算173.2.1 求最小理论塔板数Nm：173.2.2 理论板数的计算173.2.3 进料板位置173.2.4 计算板效率183.3 实际塔板数193.4 塔内件设计193.4.1 溢流堰设计193.4.2 降液管设计203.4
7、.3 塔板布置及浮阀数目与排列213.5 塔板流体力学验算233.5.1 气相通过浮阀塔的压降233.5.2 淹塔243.5.3 雾沫夹带253.6 塔板负荷性能263.6.1 雾沫夹带线263.6.2 液泛线273.6.3 液相负荷上限273.6.4 漏液线283.6.5 液相负荷下限28第四章 辅助设备的计算314.1 常压塔主要尺寸设计314.1.1 壁厚314.1.2 封头314.1.3 裙座314.1.4 塔高设计314.1.5 基础环设计314.2 公用工程规格324.2.1 电324.2.2 冷却水32第五章 轻苯精制中的危害因素与防护33335.2 原料、产品、及中间产品的储存
8、335.3 废气的处理34第六章 轻苯精制的发展方向353535参考文献36致谢及声明37第一章 引 言1.1 轻苯的定义、产品用途及生产意义轻苯是一种由二硫化碳、苯、甲苯、二甲苯、环戊二烯、噻吩等组成的混合物质。黄色的透明液体，其相对密度不大于0.88。轻苯是轻苯经两苯塔在150以下分馏而得到的，用作溶剂和用来制取苯、甲苯、二甲苯、环戊二烯、二硫化碳、噻吩等。轻苯是由多种碳氢化合物组成的较为复杂的混合物。轻苯自身用途不大，仅用作溶剂使用，但是精制以后可得到纯苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、工业二硫化碳、古马隆树脂及二聚环戊二烯等一系列化工产品，是生产合成洗涤剂、合成树脂、合成橡胶、塑料、尼龙、有机
9、玻璃、胶黏剂、农药、醇酸树脂、增缩剂、黄色炸药、尼龙等的重要化工原料。轻苯也可以用于焦化工业深加工精制的原料或溶剂。 轻苯精制的主要产品有苯、甲苯、二甲苯、三甲苯(轻溶剂油)。苯是轻苯中最主要的组分，含量约占55一80。苯是一种无色、易挥发和易燃的液体，有芳香味，不溶于水，却溶于乙醇。苯是有机合成工业当中重要的基础原料，用途相当广泛。国内目前主要是用于合成纤维、塑料、合成橡胶、制取农药以及国防工业等方面。甲苯的产率仅次于苯，可由氯化、硝化、磺化、氧化及还原等方法制取染料、医药、香料等中间体及炸药、糖精，此外还可制取己内酰胺供生产尼龙用。甲苯的冰点很低(一95)，可用作航空燃料及内燃机燃料的添加
10、剂。二甲苯：轻苯精制所得的工业二甲苯是对二甲苯(2l)、邻二甲苯(16)、间二甲苯(50)和乙基苯(7)的混合物。工业二甲苯可用作橡胶和油漆工业的溶剂，航空和动力燃料的添加剂。从工业二甲苯中得到的邻、间、对二甲苯可用于制取邻、间、对苯二甲酸，其中邻、对苯二甲酸是生产增塑剂、聚酯树脂和聚酯纤维的重要原料。以轻苯的初馏分为原料，经蒸馏和热聚合得到二聚环戊二烯，可用于制取单体环戊二烯。二聚物及单体物均可同植物油类经热聚合制取合成树脂。环戊二烯还可通过氯化和聚合作用制取“氯丹”等有机农药和杀虫剂。古马隆和茚是制造油漆、塑料、橡胶制品和绝缘材料的原料。苯乙烯经过聚合可制成用于生产绝缘材料的无色树脂。1.
11、2 轻苯的供求关系以及市场需求 纯苯行业在经历了近一年的震荡调整后，2011年受到产能提升、需求扩大、出口增长等多方面的利好驱动下进入了产销和出口同步增长的快车道，在“后危机时代”回暖过渡。回首2011年，纯苯业实现由进口大国向产需与出口大国的快速转变，市场运行平台整体平稳抬升，受此影响，轻苯市场需求量不断增加，市场供不应求，市场潜力大，具有较高的经济效益产值。随着国际资源类产品市场的持续回升，国际原油和纯苯市场持续升温。由于亚洲纯苯资源偏紧，不排除市场的进一步走高。国内市场也因各类资源产品保持高成本运行，轻苯下游众多产品在年底回落调整的过程中，其始终保持高位持稳行情。在国内外基础原料持续高位
12、运行的背景下，这种状况有望在2012年得以延续，也对轻苯中长期行情形成了强有力的支撑。1.3 目前国内外轻苯精制的方法轻苯精制的方法是根据轻苯的组成、性质以及产品的品种和质量要求而制定的。轻苯的主要成分苯、甲苯、二甲苯及三甲苯等由于相邻的二组分之间的沸点温度相差较大，应该用精馏方法进行分离。而由于某些不饱和化合物及硫化物的沸点与苯类产品之间的沸点温度相差很小，所以不能用精馏的方法把它们分开，要用化学的方法分离。按除去不饱和化合物和硫化物的方式不同，轻苯精制的方法主要有酸洗精制法和加氢精制法两种。酸洗精制法具有工艺流程简单、操作灵活、设备投资少的特点，材料易得，常温、常压下运行，但是有液体废物产
13、生。该法在中国焦化厂广泛采用。相比之下，加氢精制法工艺复杂，对设备的材质要求比较高，但所得产品质量好，用途广，售价高，没有液体废物产生，有利于环境保护，宜在轻苯集中加工厂采用。该法在中国焦化厂也有采用。轻苯精制中产品的产率同原料的性质和操作条件有关。加氢精制法有多种流程，是在一定的温度和压力条件下，通过加氢破坏不饱和烃和非芳香烃等杂质后，再根据加氢深度的不同而采用简单或复杂精馏或萃取精馏，精制出苯类产品。加氢精制法具有工艺先进、产品质量高和精制率高、环境保护好等突出优点，所以从20世纪70年代后在世界上被广泛采用，正在取代酸洗精制法。在中国，于1986年在上海宝山钢铁总厂化成品厂一套苯加氢脱烷
14、基装置投产。加氢氢气源，根据不同的加氢工艺可自制、外来和用焦炉煤气通过变压吸附工艺制取，氢气纯度要求大于99。在中国，工艺流程的选择取决于轻苯精制的规模。采用酸洗精制法，当年处理原料量小于25万t时，宜选择半连续流程；大于25万t时。宜选择全连续流程。由于加氢精制法的投资高，宜将轻苯集中精制，年处理原料量以5万t以上为佳，规模越大，效益越好。酸洗精制车间由酸洗、蒸馏和油库(含油品装卸)工段和公用设施组成。加氢精制车间由加氢、蒸馏、制氢(不含外来氢气源)和油库(含油品装卸)工段以及公用设施等组成。在工艺布置上根据防火防爆和防雷要求，设置接地等静电防护措施。酸洗精制法用精馏塔多为浮阀塔，冷凝冷却设
15、备可选用列管式冷却器或空气冷却器。加氢精制法的反应器属压力容器，需考虑高温、高压和热补偿条件，精馏塔也可选择大孔筛板塔和填料塔。 1.4 酸洗精制硫酸洗精制，是对经过初步精馏所得的BTX用硫酸进行洗净处理，以出去其中的不饱和化合物和硫化物，因为这些不饱和化合物和硫化物的沸点与苯类的沸点相差很小，所以不能用精馏的方法将他们去除；然后，将酸洗后的BTX用碱中和，再进行最终精馏，制取苯类各纯产品。酸洗精制的连续流程已被各大中型焦化厂广泛采用，见下图1-1。混合馏分、硫酸和1.21.8的添加剂，经过计算后泵（12）第一组球形混合器（4），进行主要的化学反应，但是液体在球内只停留1min，酸洗还不完全反应器（5），停留10min，完成酸洗反应，出反应器后加入约占未洗BTX的34的水，由于水稀释了硫酸，从而中断了反应，并使硫酸再生第二组球形混合器（6）澄清槽（7）约1h，分两部分。底部沉淀出酸焦油及再生酸，并在酸焦油澄清槽（8）中将他们分离；澄清槽上部排出的混合馏分加1216的减中和第三组球形混合器（9
