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4.2.1洗油循环量计算: 洗油循环量G洗油=iγ
油Vs=1.731.06355657.24=100294.34kg/h
油油气比i取为1.7L/m3煤气,油密度取γ4.2.2贫富油中粗苯含量的计算: (1)、塔前煤气含粗苯量:
?1?G粗笨前?1000=1.06kg/L, Vs=55657.24 m3 /h
V1
=1497.0631000/55095.23=27.17 g/Nm3 式中:V1-塔前煤气实际流量, m3/h
(2)、塔后煤气含粗苯量:
?2?G粗笨后?1000V=10031000/56219.24 =1.78g/Nm3
2式中:V21-塔后煤气实际流量, m3/h (3)、贫油允许含粗苯量:
用焦油作为洗油时与洗苯塔塔后煤气含苯量?2相平衡的贫油允许含苯量X(单位为%)满足
以下公式: 0.0224
式中:?2-出塔含苯量,1.78 g/ m3
X-洗油含苯量, %
Mm—洗油的平均分子量,160 P—煤气总压力
Pb—回收温度下粗苯的饱和蒸汽压, mmHg
'Pb=0.8008 Pb+0.1340Pt+0.0310 Px +0.0342Ps
'Pb =110mmHg Pt= 30mmHg Px =20mmHg Ps=0mmHg分别为纯苯,甲苯,二甲苯,萘溶剂
? 2P2Mm=
1.25(X/Mb)Pb
X/Mb?(100?X)/Mm的饱和蒸汽压,可通过《炼焦化产理化常熟》P38公式和常数表计算。
P2-出塔煤气的绝对压力, mmHg P2=760+600/13.6=804.18 mmHg
将这些参数带入上公式中即可求得x值
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以上各值代入上公式得:X=0.186
(4 )入塔贫油实际含苯量:C1=x/n, %;n是平衡偏离系数,为1.1~1.2,取1.15 C1=x/n=0.186/1.15=0.162 (5)出塔富油含苯量:
C2= C1+回收的苯量/(洗油量+苯的回收量) =0.162+1397.06/(100294.34+1397.06) =17.57 4.2.3、塔径、填料面积、填料量和塔高的确定;
根据《燃料化工》1998(3)提供的参数,塑料花环填料的空塔
速?在1.1~1.4m/s之间,这里取1.2;花环填料表面定额在0.2~0.5㎡/Nm32h,取0.3㎡/Nm32h,本设计取?=1.2m/s ,
D=
4vs4?55657.24/3600==4.05 ?u3.14?1.2 圆整后,取D=4.1m 式中 VS—煤气平均体积流量,Nm3/S 花环填料面积,用量及塔高的计算:
由于花环填料表面定额值为0.25㎡/Nm32h得花环填料面积:
F=0.253V
煤气=0.25350000 =12500㎡ 其中V
煤气=50000Nm3/h 是干煤的体积流量。
该洗苯塔采用的填料是Z型塑料花环填料,其比表面积A'=127㎡/Nm3,空隙率ε=89%则总填料体积V=F/A'=12500/127=98.48 m3。
填料总高度H:H=V/?r2 =98.48/(3.1432.05)=7.44m ,其中r=2.05m ,是洗苯塔的半径。
塔高计算
塔分为4层填料,每层高度为2m,由于塔径大于2m,故采用双升气管型分布板,底座高度为0.5m,煤气进口高度取1m,煤气进口管到第一层填料高度取1.5m,喷淋高度取1.5m,捕雾层高度取0.8m,煤气出口高度取1m,,煤气出口到塔顶高度取3m,每层填料底高度取0.3m ,所以塔高 H=26.8m
4.3管式炉计算与选型
对管式炉的计算,主要是物料和能量的衡算。物料衡算是为了给再生器,脱苯塔计算提供依据,并为管式炉的能量衡算提供数据。
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4.3.1物料衡算
粗苯产量
G粗苯=G煤3A粗苯=147058.8230.95%=1397.06kg/h ,其中,A粗苯=0.95% ,是粗苯加收率(占干煤质量百分比)。
纯苯量 G笨=G粗苯3β的含量。
甲苯量 G甲苯=G粗笨3β甲苯的含量。
二甲苯量 G二甲苯=G粗苯3β苯中二甲苯的含量。
溶剂油量 G溶剂油=G粗苯3β苯中溶剂油的含量。
'贫油中粗苯量(贫油中含苯的量可按0.2-0.4%计算)这里取0.3% ,G粗苯=G
贫油
苯=1397.0630.76=1061.76kg/h ,其中,β
苯=0.76 ,是粗苯中纯苯
甲笨=1397.0630.95%=209.56kg/h ,其中,β
甲笨=0.15 ,是粗苯中
二甲苯=1397.0630.95%=1397.06kg/h ,其中,β
二甲苯=0.05 ,是粗
溶剂油=1397.0630.95%=1397.06kg/h ,其中,β
溶剂油=0.04 ,是粗
3
w粗苯=100294.3430.3%=307.44kg/h ,其中,w粗苯=0.3% ,是贫油中粗苯的含量 。
''G苯=G粗苯3β''G甲苯=G粗苯3β
'苯=307.4432.8%=8.60kg/h =307.44319.2%=59.02kg/h =307.44330.8%=94.69kg/h =307.44347.2%=145.11kg/h
'甲苯''G二甲苯=G粗苯3β''G溶剂油=G粗苯3β
'二甲苯'溶剂油富油量
'G富油=G粗苯+ G贫油 + G粗苯=1397.06+100294.34+307.44=101998.84kg/h
富油中水量 G水=G富油3β量。
富油中含萘油
水=101998.8430.8%=815.99kg/h 其中,β
水=0.8% ,是富油含水
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G萘=G富油3β洗油量
萘=101998.8435%=5099.94kg/h 其中,β
萘=5% ,是富油含萘量。
G洗油=G贫油 -G萘=100294.34-5099.94=95194.40kg/h
'所以进入管式炉富油中纯苯的质量流量G苯1=G苯+G苯=1070.36kg/h ,所以可得甲
苯 ,二甲苯 ,溶剂油的量。
表4-4:进管式炉富油的各个组分及其流量
组分 质量流量(kg/h) 分子量 摩尔流量(Kmol/h) 苯 1070.36 78 13.72 甲 苯 268.58 91.9 3.92 二甲苯 164.54 105.9 1.55 溶剂油 200.99 120 1.67 洗 油 95194.34 160 594.96 萘 5099.94 128 39.84 共计 102814.74 699.99 设 是在管式炉中富油中富油闪蒸后和闪蒸前组分的液相的比,则有以下关系: ?甲苯=?? φ苯p苯 φ苯p苯(1-φ苯)p苯 φ苯p苯 ?二甲苯=
φ苯p苯 φ苯p苯(1-φ苯)p二甲苯 φ苯p苯
溶剂油=
φ苯p苯(1-φ苯)p溶剂油 φ苯p苯 ?洗油=
φ苯p苯(1-φ苯)p洗油
萘=
φ苯p苯(1-φ苯)p萘
设?B=0.60 则 ? ? ? ? ?甲苯=0.6037668/(0.6037668+0.433875)=0.75 =0.6037668/(0.6037668+0.432060)=0.85 =0.6037668/(0.6037668+0.431100)=0.91
二甲苯溶剂油萘=0.6037668/(0.6037668+0.43295)=0.98 =0.6037668/(0.6037668+0.43110)=0.99
洗油其中,管式炉出口富油温度为180℃,压力为920mmHg。180℃时各种组分的饱和蒸汽压(mmHg)分别为:苯:7668;甲苯:3875;萘:295;溶剂油:1100;洗油:110,另外,因富油中的水在管式炉中全部蒸发,因而?水=0
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所以,出管式炉的富油的富油(液相)中的纯苯的量G苯2=G苯13?苯=1070.3630.60
=642.22kg/h ,同理可得甲苯 ,二甲苯,溶剂油 ,洗油,萘,水的量。
表4-5:出管式炉内各组分的蒸发量
组分 质量流量(kg/h) 分子量 摩尔流量(Kmol/h) 苯 642.22 78 8.23 甲苯 201.44 91.9 2.19 二甲苯 139.86 105.9 1.32 溶剂油 182.90 120 1.52 洗 油 94242.40 160 589.01 萘 4997.94 128 39.05 水 0 18 0 共计 100406.76 641.32 进入管式炉的富油,一部分蒸发成为蒸汽,其余部分是液态,所以,苯在管式炉内的蒸发量G苯3=G苯1-G苯2=1070.36-642.22=428.14kg/h ,同理可得甲苯,二甲苯,溶剂油,洗油,萘,水的蒸发量
表4-6:管式炉内各组分的蒸发量
组分 质量流量(kg/h) 分子量 摩尔流量(Kmol/h) 苯 428.14 78 5.49 甲苯 67.14 91.9 0.73 二甲苯 24.68 105.9 0.32 溶剂油 18.09 120 0.15 洗 油 951.94 160 5.94 萘 102 128 0.79 水 815.99 18 45.33 共计 2407.98 58.67 ?苯的验算: PN2920?641.32==10056.49 ,其中,P=920mmHg ,是管式炉出口压力 ,
N1?N2699.99?641.32 A=
N1 =699.99Kmol/h(见表4-4),是进管式炉富油中各个组分的物质的量总和;N2 =641.32Kmol/h(见表4-5),是出管式炉的富油(液相)中各组分的物质的量总和。