物料、能量橫算.doc

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1、參賽隊伍：環(huán)衛(wèi)工團(tuán)隊參賽題目：20萬噸直餾柴油/年氨精制裝置設(shè)計所屬院校：廣東石油化工學(xué)院參賽學(xué)生：林寶杰，張錦恒，李德偉，吳偉榮康佳良，陳清木，陳柱輝，楊春輝指導(dǎo)老師：陳興來，李宗寶目錄第1章工藝流程簡述11.1原料及產(chǎn)品規(guī)格11.1.1原料11.1.2產(chǎn)品規(guī)格11.1.3設(shè)計規(guī)模和設(shè)計要求11.1.4反應(yīng)原理21.1.5反應(yīng)條件21.2工藝流程簡述21.2.1第一階段：反應(yīng)、萃取階段21.2.2第二階段：沉降分離階段21.2.3第三階段：氣提提純階段21.3靜態(tài)混合器操作參數(shù)21.3.1反應(yīng)溫度、壓力31.3.2氨反應(yīng)量的確定31.3.3乙二

2、醇用量的確定41.4主要設(shè)備的操作條件51.5脫酸原則工藝流程圖51.6物料流程圖5第2章物料橫算72.1靜態(tài)混合器的物料橫算72.1.1混合器入口物料計算72.1.2靜態(tài)混合器出口物料計算82.2氨分離器的物料衡算82.3立式沉降塔Ⅰ的物料衡算92.4乙二醇汽提塔92.5柴油汽提塔102.6立式沉降塔Ⅱ11第3章能量衡算133.1靜態(tài)混合器133.1.1計算反應(yīng)熱133.1.2靜態(tài)混合器熱量衡算143.2氨分離器173.3立式沉降塔Ⅰ183.4溶劑汽提塔193.4.1氣提塔進(jìn)出物料情況193.4.2計算氣提塔熱負(fù)荷203.5柴油氣提塔203.5

3、.1氣提塔進(jìn)出物料情況203.5.2計算氣提塔熱負(fù)荷213.6重力沉降塔Ⅱ21第1章工藝流程簡述1.1原料及產(chǎn)品規(guī)格1.1.1原料（1）直餾柴油（餾程195～336℃）表1.1直流柴油（餾程195～336℃）20℃時物性表密度（g/mL）運(yùn)動粘度υ（mm2/s）酸度ζ（mgKOH·100mL-1油）0.82154.58774.32原料油恩氏蒸餾數(shù)據(jù)：餾出體積分?jǐn)?shù)/%0（初餾點）1030507090100（終餾點）餾出溫度/℃195207242269298320336（2）工業(yè)液氨：氨≥99.6w%（3）工業(yè)級乙二醇：乙二醇≥99.0w%1.1.2

4、產(chǎn)品規(guī)格（1）主要產(chǎn)品脫酸柴油：環(huán)烷酸含量≤2mgKOH·100mL-1油（DB11/239-2007（北京）環(huán)烷酸含量≤7mgKOH·100mL-1油）。（2）副產(chǎn)品粗環(huán)烷酸：環(huán)烷酸含量≥80w%，純酸值≥200mgKOH/g，粗酸值≥160mgKOH/g，達(dá)到SH/T0092一級品中75號酸要求。1.1.3設(shè)計規(guī)模和設(shè)計要求（1）設(shè)計規(guī)模20萬噸直餾柴油/年，按照7200小時開工計算，原料油處理量27777.8kg/h。（2）設(shè)計要求產(chǎn)品脫酸柴油：回收率≥98%，酸度≤2mgKOH·100mL-1；回收乙二醇和氨氣：乙二醇回收率99%，氨回收

5、率99.5%。1.1.4反應(yīng)原理R-COOH+NH3（l）====R-COONH41.1.5反應(yīng)條件本設(shè)計過程為連續(xù)操作，反應(yīng)在絕熱條件下進(jìn)行，反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度：T=35℃反應(yīng)壓力：P=1.8~2.0MPa1.2工藝流程簡述本設(shè)計分為三個階段達(dá)到脫除油品中的環(huán)烷酸的要求。1.2.1第一階段：反應(yīng)、萃取階段原料（油品、液氨、乙二醇）在靜態(tài)混合器中充分混合，純氨與直餾柴油中的環(huán)烷酸進(jìn)行反應(yīng)生成環(huán)烷酸銨鹽，并用乙二醇對環(huán)烷酸銨進(jìn)行萃取，從而達(dá)到脫酸分離的目的。R-COOH+NH3（l）====R-COONH41.2.2第二階段：沉降分離階段（1）靜

6、態(tài)混合器出口物料經(jīng)節(jié)流減壓后進(jìn)入氨分離器，釋放出大量氨氣；（2）氨分離器出口的物料進(jìn)入沉降塔Ⅰ，通過沉降可將物料分為油相（塔頂）和萃取相（塔底）；（3）乙二醇?xì)馓崴壮鰜淼幕旌衔铮ㄒ叶己痛炙嵋海┻M(jìn)入沉降塔Ⅱ，由于環(huán)烷酸與乙二醇不互溶，利用兩者的密度差，通過沉降可將乙二醇與粗酸液分離，乙二醇可回收循環(huán)利用。1.2.3第三階段：氣提提純階段（1）柴油氣提塔：將含有氨氣的油相送入氣提塔進(jìn)行換熱升溫（70℃），并用氮?dú)鈱Π睔膺M(jìn)行氣提，脫除油相中的氨，得到優(yōu)質(zhì)的脫酸油。（2）乙二醇?xì)馓崴簩⒑协h(huán)烷酸銨和氨氣的萃取相加熱到131℃左右送入氣提塔，環(huán)烷酸

7、銨開始分解，在氣提塔中繼續(xù)加熱升溫（140℃），使環(huán)烷酸銨進(jìn)一步分解完全，并用氮?dú)膺M(jìn)行氣提。R-COONH4====R-COOH+NH3（g）另外，將分離出來的氨氣和氮?dú)膺M(jìn)行壓縮分離，進(jìn)行循環(huán)使用。1.3靜態(tài)混合器操作參數(shù)1.3.1反應(yīng)溫度、壓力R-COOH+NH3（l）====R-COONH4通過熱量衡算可計算得該反應(yīng)前后焓變值△H=--11032kJ/h，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，提高溫度有利于反應(yīng)的進(jìn)行，如圖1.1所示，圖中藍(lán)色線為0～40℃對應(yīng)的平均反應(yīng)速率曲線，黑色線為趨勢曲線。由圖可知當(dāng)T=35℃時，υ=2.50mol/(m3·s)。溫度

8、達(dá)到40℃時，平均反應(yīng)速率為2.73mol/(m3·s)，隨著操作溫度的升高，為維持氨為液態(tài)，操作壓力也隨之升高，操作費(fèi)用急劇增大。綜合