芳烃回收装置的设计

燕山大学

本科毕业设计（论文）开题报告

课题名称：芳烃回收装置的设计

学院（系）：里仁学院建筑与环境化学工程系

年级专业： 08级过程装备与控制工程

学生姓名：霍纪鹏

指导教师：姜守厚

完成日期： 2012.03.10

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

与传统的板式塔相比，填料塔具有生产能力大、分离效率高、压降小、作弹性大、持液量小等优点。特别是在20世纪70年代，由于新型填料、新型塔内件的开发应用和基础理论研究的不断深入，使填料塔的放大效应取得了实质性的突破，填料塔在化工企业得到了很好的应用。20世纪80年代以来，以“高效填料及塔内件”为代表的新型填料塔成套分离工程技术在国内受到普遍重视。随着工业的发展，生产装备日趋大型化，所用的填料塔径越来越大，而塔的结构和填料也在不断改进。天津大学精馏技术国家工程研究中心在大型塔器的基础理论研究，塔填料、塔内件的方面处于国内领先地位。随着我国石油化工向大型化方向发展以及传质分离工程学研究的日益深入，必然会使填料塔技术及其应用进入一个崭新的时期。首先从塔填料来看，塔填料是填料塔的核心构件，是气液两相迸行热和质交换的场所，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面。塔填料的性质决定了填料塔的操作，只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件，才有望构成技术上先进的填料塔。因此，人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料改进与更新的目的在于：改善流体的均匀分布，提高传递效率，减少流动阻力，增大流体的流量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要。目前，塔填料的开发，除研究各种散装和规整填料结构外，还对填料的材质、加工方法、表面特性等进行研究。规整填料是继散堆填料之后在近20余年来发展的高效新型填料，国外有许多品种。规整填料的应用已成为许多厂分离和净化工序技术改造的热点，成为各厂提高产量、改进分离效果、减少能耗、安全生产和稳定操作的重要技术措施。规整填料的特点为：(1)分离效率高。这种填料可根据需要制造成具有较大的比表面积，因此可提高单位高度的理论板数。如金属丝网填料每米高的理论板数可达lO块以上。(2)通量及操作弹性大。规整填料允许的气、液通量较大，所以与相同塔径的板式塔相比，其产量一般可大幅度增加。同时允许通量在较大的范围内变化。规整填料本身的弹性比可高达100，但实际填料塔的弹性比主要受到塔内液体分布器操作弹性的限制。(3)阻力压降小。即使在

较大负荷下规整填料的压降也是比较小的，这是其显著特点。(4)放大效应低。与颗粒填料不同，规整填料用于大型塔时，其效率降低较少。在规整填料方面，我国也有不少研究成果。天津大学与英国Aston大学联合开发出了以UnaPak命名的脉冲规整填料。天津市天久新技术开发公司开发了高效廉价的板花规整填料。其80型(比表面积80m2／m3)的传质效率与MellaPak350Y型(比表面积350m2／m3)相当；天津大学填料塔新技术公司1991年引进了苏尔寿公司的Mellapak自动生产线，并自已开发了碳钢渗铝板波纹填料；清华大学和上海化工研究院分别开发了压延板网波纹填料；中石化洛阳工程公司开发了LH型规整填料。这些成果都在工业生产中取得了成功的应用。规整填料不仅在一般情况下能够提高填料塔的分离效率，节约能耗，且还能适宜于一些特殊情况的应用，如难分离物系、热敏物系以及对压力降较为敏感的真空蒸馏等。国内在对原有的板式塔实施规整填料技术改造后，已有许多成功的应用实例。如聚乙烯醇第11精馏塔的改造。第11精馏塔原为板式塔，由于腐蚀严重，改为填料塔，采用的填料为TUPAC6．0型。该种填料为一种高效规整填料，具有完美的几何结构形状和高度对称性，从而使所有的流动方向具有均匀的结构，可显著地提高填料的分离技术性能，减少了腐蚀，提高了塔的分离效率，取得了很好的效果。此外，规整填料技术还在炼油厂的催化裂化吸收稳定装置、减压塔、脱硫塔、烷基苯分馏塔等许多场合得到了成功的应用。目前，散装填料的发展较慢，工业上仍多采用金属鲍尔环和矩鞍环形填料。不过，近来一些新型高效散装填料的出现以及它们在一些行业中的成功应用，如环保行业从烟气中除去HCI和S02等，已说明在某些领域得到了新的发展。但就总体来看，其应用不如规整填料普遍。[1]-[5]

主要研究方向：芳烃回收塔温度压力补偿控制系统的研究与实施、芳烃抽提工艺流程的模拟与优化、芳烃抽提装置回收塔真空系统的优化设计、芳烃抽提装置真空系统节能降耗改造、芳烃装置溶剂回收塔振动原因及改进措施、芳烃抽提装置回收塔重沸器管束失效原因、影响芳烃能耗因素分析、先进控制在芳烃抽提单元应用[6]-[13]

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

1、工艺计算：塔内操作温度27摄氏度，压强106.7kpa。焦炉气流

量850m3/h，其中所含芳烃的摩尔分数为0.02，要求回收率不低于95%。塔顶洗油含芳烃摩尔分数为0.005。选择洗油流量。

2、选择合适的冷凝器、再沸器；

3、进行塔体主要部件的强度计算，设计壁厚及附件结构。

4、编制设计计算说明书，设计图纸图量6A1以上。(其中包括一张

控制原理图)

在满足以上要求的情况下，尽可能的选择合适的填料，降低塔的高度，减少成本，提高效率。

三、研究步骤、方法及措施

首先检索大量相关资料，理解本课题的整体思路，对搜集的资料进行筛选，大致了解本课题的国内外研究动态，草拟设计大纲，撰写开题报告、文献综述和外文翻译，然后依照参考资料中的标准对课题进行结构设计及强度校核和调节阀计算，完成设备整体的结构设计和计算强度，最后绘制设备草图，按照机械制图要求，绘制零部件和装配图，设计合理的控制系统，完成设计说明书及答辩。

在毕业设计的过程中多阅读相关资料，有疑问及时与老师和同学沟通交流，了解填料塔塔设备的结构。

四、研究工作进度

1—3周：检索相关技术资料，熟悉相关毕业课题，完成外文资料翻译。撰写开题报告和文献综述。

4—7周：完成初步结构设计方案设计，进行结构设计及强度计算

8—11周：完成设备整体的结构设计，绘制设备总图。

12—14周：绘制塔设备的零部件图。

15—16周：撰写设计说明书，并答辩。

五、主要参考文献