1、燕山大學本科畢業設計（論文）開題報告課題名稱：芳烴回收裝置的設計學院（系）里仁學院建筑與環境化學工程系年級專業：08級過程裝備與控制工程學生姓名：霍紀鵬指導教師：姜守厚完成日期：2012.03.10一、綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義與傳統的板式塔相比，填料塔具有生產能力大、分離效率高、壓降 小、作彈性大、持液量小等優點。特別是在20世紀70年代，由于新型 填料、新型塔內件的開發應用和基礎理論研究的不斷深入，使填料塔的 放大效應取得了實質性的突破，填料塔在化工企業得到了很好的應用。 20世紀80年代以來，以“高效填料及塔內件”為代表的新型填料塔成 套分離工程技術在國內受到普遍重視

2、。隨著工業的發展，生產裝備日趨 大型化，所用的填料塔徑越來越大，而塔的結構和填料也在不斷改進。 天津大學精餾技術國家工程研究中心在大型塔器的基礎理論研究，塔填 料、塔內件的方面處于國內領先地位。隨著我國石油化工向大型化方向 發展以及傳質分離工程學研究的日益深入，必然會使填料塔技術及其應 用進入一個嶄新的時期。首先從塔填料來看，塔填料是填料塔的核心構 件，是氣液兩相迸行熱和質交換的場所，它為氣液兩相間熱、質傳遞提 供了有效的相界面。塔填料的性質決定了填料塔的操作，只有性能優良 的塔填料再輔以理想的塔內件，才有望構成技術上先進的填料塔。因此， 人們對塔填料的研究十分活躍。對塔填料改進與更新的目的在

3、于：改善 流體的均勻分布，提高傳遞效率，減少流動阻力，增大流體的流量以滿 足降耗、節能、設備放大、高純產品制備等各種需要。目前，塔填料的 開發，除研究各種散裝和規整填料結構外，還對填料的材質、加工方法、 表面特性等進行研究。規整填料是繼散堆填料之后在近20余年來發展的 高效新型填料，國外有許多品種。規整填料的應用已成為許多廠分離和 凈化工序技術改造的熱點，成為各廠提高產量、改進分離效果、減少能 耗、安全生產和穩定操作的重要技術措施。規整填料的特點為：（1）分離 效率高。這種填料可根據需要制造成具有較大的比表面積，因此可提高 單位高度的理論板數。如金屬絲網填料每米高的理論板數可達1O塊以 上。（

4、2）通量及操作彈性大。規整填料允許的氣、液通量較大，所以與相 同塔徑的板式塔相比，其產量一般可大幅度增加。同時允許通量在較大 的范圍內變化。規整填料本身的彈性比可高達100，但實際填料塔的彈 性比主要受到塔內液體分布器操作彈性的限制。（3）阻力壓降小。即使在 較大負荷下規整填料的壓降也是比較小的，這是其顯著特點。（4）放大效 應低。與顆粒填料不同，規整填料用于大型塔時，其效率降低較少。在 規整填料方面，我國也有不少研究成果。天津大學與英國Aston大學聯 合開發出了以UnaPak命名的脈沖規整填料。天津市天久新技術開發公司 開發了高效廉價的板花規整填料。其80型（比表面積80m2/ m3）的傳

5、質效 率與MellaPak350Y型（比表面積350m2 / m3）相當；天津大學填料塔新技 術公司1991年引進了蘇爾壽公司的Mellapak自動生產線，并自已開發 了碳鋼滲鋁板波紋填料；清華大學和上海化工研究院分別開發了壓延板 網波紋填料；中石化洛陽工程公司開發了 LH型規整填料。這些成果都在 工業生產中取得了成功的應用。規整填料不僅在一般情況下能夠提高填 料塔的分離效率，節約能耗，且還能適宜于一些特殊情況的應用，如難 分離物系、熱敏物系以及對壓力降較為敏感的真空蒸餾等。國內在對原 有的板式塔實施規整填料技術改造后，已有許多成功的應用實例。如聚 乙烯醇第11精餾塔的改造。第11精餾塔原為板

6、式塔，由于腐蝕嚴重， 改為填料塔，采用的填料為TUPAC6. 0型。該種填料為一種高效規整填 料，具有完美的幾何結構形狀和高度對稱性，從而使所有的流動方向具 有均勻的結構，可顯著地提高填料的分離技術性能，減少了腐蝕，提高 了塔的分離效率，取得了很好的效果。此外，規整填料技術還在煉油廠 的催化裂化吸收穩定裝置、減壓塔、脫硫塔、烷基苯分餾塔等許多場合 得到了成功的應用。目前，散裝填料的發展較慢，工業上仍多采用金屬 鮑爾環和矩鞍環形填料。不過，近來一些新型高效散裝填料的出現以及 它們在一些行業中的成功應用，如環保行業從煙氣中除去HCI和S02等， 已說明在某些領域得到了新的發展。但就總體來看，其應用

7、不如規整填 料普遍。1-5主要研究方向：芳烴回收塔溫度壓力補償控制系統的研究與實施、 芳烴抽提工藝流程的模擬與優化、芳烴抽提裝置回收塔真空系統的優化 設計、芳烴抽提裝置真空系統節能降耗改造、芳烴裝置溶劑回收塔振動 原因及改進措施、芳烴抽提裝置回收塔重沸器管束失效原因、影響芳烴 能耗因素分析、先進控制在芳烴抽提單元應用 6-13二、研究的基本內容，擬解決的主要問題1、工藝計算：塔內操作溫度27攝氏度，壓強106.7kpa。焦爐氣流 量850m3/h，其中所含芳烴的摩爾分數為0.02，要求回收率不低于 95%。塔頂洗油含芳烴摩爾分數為0.005。選擇洗油流量。2、選擇合適的冷凝器、再沸器；3、進行

8、塔體主要部件的強度計算，設計壁厚及附件結構。4、編制設計計算說明書，設計圖紙圖量6A1以上。（其中包括一張 控制原理圖）在滿足以上要求的情況下，盡可能的選擇合適的填料，降低塔的高 度，減少成本，提高效率。三、研究步驟、方法及措施首先檢索大量相關資料，理解本課題的整體思路，對搜集的資料進 行篩選，大致了解本課題的國內外研究動態，草擬設計大綱，撰寫開題 報告、文獻綜述和外文翻譯，然后依照參考資料中的標準對課題進行結 構設計及強度校核和調節閥計算，完成設備整體的結構設計和計算強度， 最后繪制設備草圖，按照機械制圖要求，繪制零部件和裝配圖，設計合 理的控制系統，完成設計說明書及答辯。在畢業設計的過程中

9、多閱讀相關資料，有疑問及時與老師和同學溝 通交流，了解填料塔塔設備的結構。四、研究工作進度13周：檢索相關技術資料，熟悉相關畢業課題，完成外文資料翻 譯。撰寫開題報告和文獻綜述。47周：完成初步結構設計方案設計，進行結構設計及強度計算811周：完成設備整體的結構設計，繪制設備總圖。1214周：繪制塔設備的零部件圖。1516周：撰寫設計說明書，并答辯。五、主要參考文獻.韓聯國，杜剛，杜軍峰.填料塔技術現狀與發展的趨勢.期刊論 文-中氮肥,2009,(6).趙靜妮.填料塔技術的現狀與發展趨勢.蘭州石化職業技術學院 學報,2002,2(3).李寶順，戚俊清等.大型規整填料塔技術的現狀及進展.期刊論

10、文-化工裝備技術,2010,31(1).李群生，馬文濤等.塔填料的研究現狀及發展趨勢.期刊論文- 化工進展,2005,24(6).曹緯.國外填料塔最新發展.期刊論文-石油化工設 備，2000,29(2).喻朝善.芳烴抽提蒸餾工藝運行中存在的問題及對策.期刊論 文-石油化工應用，2008,27(3).翟新亭.芳烴抽提裝置回收塔重沸器管束失效原因.期刊論 文-石油化工腐蝕與防護,2005.程正安，唐孟海.芳烴抽提裝置節能優化改造.期刊論文-河南化工,2009,26(10).何西濤，干愛華,周子勝.芳烴抽提工藝流程的模擬與優化. 期刊論文-現代化工,2011,31(10).孫先輝.芳烴抽提裝置回收塔重沸器腐蝕原因分析及處理辦法.期刊論文-甘肅科技,2009,25(22).孔為杰,聶相奎等.芳烴裝置溶劑回收塔振動原因及改進措施.期刊論文-化工科技,2010,18(3)： 5456.穆進水.影響芳烴能耗因素分析.期刊論文-河南化 工，2009,26(5).蔣輝,王宇紅.先進控制在芳烴抽提單元應用.中國石油大學.王樹楹等.現代填料塔技術指南.北京：中國石化出版社，1998.Hengstebeck,R.J.Distillation Principles and Design Procedures. 1961.Murch,D.P.,I.E.C.1953,45