年產13萬噸焦油加工廠蒸餾工段的初步設計畢業(yè)設計

1、年產13萬噸焦油加工廠蒸餾工段的初步設計畢業(yè)設計 畢業(yè)設計說明書設計（論文）題目：13萬t/a焦油加工廠蒸餾工段的初步設計學生姓名：學號：專業(yè)班級：學部：指導教師：20xx年x月x日摘要本設計為13萬t/a焦油加工廠蒸餾工段初步設計。通過對國內外焦油加工工藝和發(fā)展現狀的綜述，選擇用國內應用較多且比較成熟的常壓兩塔式焦油蒸餾工藝。首先對一段蒸發(fā)器、二段、蒸發(fā)器、蒽塔、餾分塔等主要設備進行了物料衡算；對餾分塔、蒽塔進行了設計計算，確定了塔徑和塔高，并對塔板進行設計計算和流體力學校核；對餾分塔進行了機械設計和強度校核；最后給出非工藝條件。本設計的主要設備有：圓筒式管式爐350萬千卡/小時，一段蒸發(fā)器

2、的直徑dn=1400mm、二段蒸發(fā)器直徑dn=2200mm、餾分塔直徑dn=1600mm，塔高h=23000mm，塔板數為36，蒽塔dn=1600mm，塔板數為23，一段冷凝冷卻器的換熱面積是54m2，餾份塔冷凝冷卻器的換熱面積是195m2，蒽油浸沒式冷卻器的換熱面積是24m2。關鍵詞:煤焦油；焦油蒸餾；餾分塔；工藝計算abstractthedesignforthe130,000t/acoaltardistillationsectionispreliminarydesigned.theprocessandthedevelopmentstatusofthedomesticandforeignta

3、risdescribed.bycomparisontotheexistingprocess,thedomesticapplicationofmoreandmorematureatmospherictwo-towertardistillationprocessisselected.thefirstsectionoftheevaporator,sec,evaporator,anthracene,tower,distillatetowerequipmentmaterialbalance;distillatetower,anthracene,towerdesigncalculations,todete

4、rminethetowerdiameterandtowerheight,andplatedesigncalculationsandthehydrodynamicscheck;distillatetowermechanicaldesignandstrengthcheck;finally,non-processconditions.theresultsshowthatcylindricaltubetypefurnaceis3.5millionkilocalorie/hour,thesectionoftheevaporatordiameteris1400mm,secevaporatordiamete

5、ris2200mm.thediameterofthetoweris1600mm,theheightofthetoweris23000mm,inwhichtheplatenumberis36.anthracenetowerdiameteris1600mm,platenumberis23.thesectionofcondensationheattransferareaofthecooleris54m2,andthedistillatetowercondensatecoolerheattransferareais195m2,anthraceneoil-immersednocoolerheattran

6、sferareais24m2.keywords:coaltar;tardistillation;distillationtower;calculationofcrafts目錄摘要iabstractii前言11文獻綜述22主要設備選擇123工藝計算133.1物料衡算133.1.1整個流程的物料衡算133.1.2主要設備的物料衡算143.2主要設備計算153.2.1管式加熱爐153.2.2一段蒸發(fā)器173.2.3二段蒸發(fā)器183.2.4蒽塔193.2.5餾分塔203.2.6一段輕油冷凝冷卻器223.2.7餾分塔輕油冷凝冷卻器233.2.8浸沒式冷卻器（切萘洗量混餾分）243.3餾分塔塔板的工藝計算

7、253.3.1塔徑263.3.2塔高263.3.3圓泡罩塔盤的設計263.3.4板面布置273.3.5塔板壓降293.3.6液冷情況313.3.7鼓泡層高度hf313.3.8排空時間t313.4蒽塔塔板的工藝計算323.4.1塔徑333.4.2圓泡罩塔盤的設計333.4.3板面布置343.4.4塔板壓降363.4.5液泛情況383.4.6鼓泡層高度hf383.4.7排空時間t383.5容器附件393.5.1人孔和手孔393.5.2視鏡393.5.3液面計393.5.4接管393.5.5法蘭403.6主要設備機械設計和強度校核403.6.1筒體和封頭壁厚413.6.2塔設備載重計算413.6.3

8、風載荷與風彎矩計算433.6.4地震彎矩計算463.6.5各種載荷引起的軸向應力483.6.6塔體最大組合軸向拉應力校核523.6.7塔體水壓時應力及吊裝時應力校核533.6.8吊裝時應力校核校核543.6.9基礎環(huán)設計553.6.8地腳螺栓計算564非工藝條件設計584.1防火防爆等級584.2采暖通風584.3給水排水584.4供氣594.5設備維修594.6電力594.7土建59結論61參考文獻62謝辭63前言煤焦油中很多化合物是塑料、合成纖維、染料、合成橡膠、農藥、醫(yī)藥、耐高溫材料及國防工業(yè)的貴重原料，也有一部分多環(huán)芳烴化合物是石油加工業(yè)無法生產和替代的。我國的煤焦油主要用來加工生產輕

9、油、酚油、萘油、甲基萘油、洗油、蒽油、-蒽油及煤瀝青，各餾分再經深加工后制取苯、萘、酚、蒽等多種芳烴類化工原料及中間體，少量煤焦油被用作筑路油、防腐劑及炭黑原料油、燃料油等，近年也有人利用合成樹脂、合成橡膠對煤焦油進行改性，制造高檔次防水涂料。煤焦混合物不經加工僅作為燃料油、炭黑原料油或防腐油以及直接或簡單加工后的應用價值不是很大。近年來，隨著我國鋼鐵工業(yè)、煉焦行業(yè)和世界煤化工行業(yè)的發(fā)展，給我國煤焦油加工行業(yè)帶來了前所未有的好機遇。我們應緊緊抓住這一難得的歷機遇，立足于國內持續(xù)增長的煤焦油資源，充分利用并引導企業(yè)進行煤焦油的規(guī)模加工，不斷提升產品的科技含量，堅定地向精細化工方向快速發(fā)展。我國是

10、一個以煤為主要能源的大國，通過煤焦油加工可以提高煤的利用率，是能源綜合利用的重要途徑。我國煤焦油加工的現狀為：裝置規(guī)模小、熱能回收利用不合理、產品種類少、環(huán)境保護存在一定問題。在煤焦油加工存在的主要問題有：工藝相對落后，裝置規(guī)模小且過于分散，分離新技術應用水平低，加工過程環(huán)境污染嚴重，加工深度不夠等，因此煤焦油要以集中加工為主，同時還應盡可能以煤焦油加工產品為原料合成新的精細化學產品，以增加產品等級和提高產品附加值。此外，煤焦油蒸餾工藝技術也可以按產品的品種進行選擇，應努力開發(fā)高效低耗的新工藝，從而使自動控制、分析化驗、節(jié)能與環(huán)保等方面的技術水平提高。1文獻綜述1.1課題的實際意義煤焦油是煤在

11、高溫干餾和氣化中副產的具有刺激性臭味有刺激性臭味、黑色或黑褐色、黏稠狀液體產品,簡稱焦油1。產率大約占煉焦干煤的3%4%,組分上萬種,已從中分離并認定的單種化合物約500余種,約占煤焦油總量55%2,是很多稠環(huán)化合物和o、n、s的雜環(huán)化合物的主要*3。煤焦油是煉焦中煤炭化的副產品,所以煤焦油產量也雖焦炭產量的增加而增加。受國內外市場影響,近幾年我國焦炭產量迅速增長。我國是世界焦炭生產大國,從1993年起,焦炭產量連續(xù)居世界第一位4。低水平重復建設造成了焦炭總量處于過剩狀態(tài),一方面是總體規(guī)模的過度膨脹,另一方盡管近30年來受石油化工激烈競爭的影響,煤焦油加工得到的稠環(huán)芳烴與雜環(huán)芳烴仍具發(fā)展?jié)摿?

12、特別在醫(yī)藥、農藥、染料、合成纖維、耐高溫材料等領域有一定的不可替代性。全世界萘的需求量約100萬t以上5,目前90%以上仍來自煤焦油,作為染料原料的精蒽年需求量3萬以上,生產碳素電極的電極瀝青年消耗250萬以上,兩環(huán)以上的雜環(huán)芳烴,如咔唑、喹啉、噻吩,幾乎全部來自煤焦油。1.2課題的應用性和先進性我國雖是煤炭資源大國，但隨著開采力度逐年加大，煤的儲量已經日益減少。如何進一步提高煤的利用價值，除了對煤炭和煤氣進行深加工以外，焦炭生產過程中4%左右的煤焦油也是值得深入研究的課題。特別是近年來石油價格的不斷攀升，使得煤焦油越來越體現出其在化工產品中的價值，國內許多焦化廠、煤礦企業(yè)都在想辦法如何發(fā)揮煤

13、焦油加工產品的附加值6。1.2.1應用性煤焦油是煤在高溫干餾和氣化過程中副產的具有刺激性臭味、黑色或黑褐色、黏稠狀液體產品，產率大約占煉焦干煤的3%4%，幾乎完全是由芳香族化合物組成的復雜混合物，組分上萬種，已從中分離并認定的單種化合物約500余種，約占煤焦油總量的55%。煤焦油中很多化合物是塑料、合成纖維、染料、合成橡膠、農藥、醫(yī)藥、耐高溫材料及國防工業(yè)的貴重原料，也有一部分多環(huán)芳烴化合物是石油加工業(yè)無法生產和替代的。我國的煤焦油主要用來加工生產輕油、酚油、萘油、甲基萘油、洗油、i蒽油、ii蒽油及煤瀝青，各餾分再經深加工后制取苯、萘、酚、蒽等多種芳烴類化工原料及中間體。少量煤焦油被用作筑路油

14、、防腐劑及炭黑原料油、燃料油等。近年也有人利用合成樹脂、合成橡膠對煤焦油進行改性，制造高檔次防水涂料，占煤焦油50%的煤瀝青用途十分廣泛，可用作電極黏結劑，制造碳素纖維等。煤焦油混合物不經加工僅作為燃料油、炭黑原料油或防腐油以及直接或簡單加工后的應用價值不是很大7。國內外普遍看好的是其深加工精制產品的應用。隨著經濟和技術的發(fā)展，不僅傳統的煤焦油加工產品開發(fā)出了新的用途，而且應用新技術提取或進一步加工出的煤焦油餾分產品更具市場競爭力。因此，應用新技術、新工藝，從煤焦油中提取市場急需的各類貴重化工產品，不僅實現了資源綜合利用提高了產品附加值，而且經濟效益、環(huán)境效益、社會效益明顯，對煤焦油的精制加工

15、極為重要。煤焦油行業(yè)是一個比較傳統的行業(yè)，盡管近30年來受到石油化工行業(yè)的激烈競爭，煤焦油行業(yè)仍然具有較大的發(fā)展?jié)摿Γ绕浣鼛啄陙黼S著新材料和鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，煤焦油資源的高效利用再度引起人們的重視8。煤焦油加工工藝蒸餾按工藝操作可分為間歇式蒸餾和連續(xù)式蒸餾。前者是在蒸餾釜中經加熱升溫把產品逐一蒸出，每蒸完釜，就停爐裝料重新再蒸。本工藝設備簡單，而生產效率低，勞動環(huán)境差，蒸出的餾分質罨不高，并環(huán)境污染嚴重。后者的工藝流程是把煤焦油在管式爐中加熱到400，一次性氣化，再經一、二次蒸發(fā)器至到一蒽塔、二蒽塔把衽由、酚油、萘油分離，最終分離出瀝青。連續(xù)蒸餾按操作壓力分有常壓連續(xù)蒸餾、常壓一減壓連續(xù)蒸餾和

16、減壓連續(xù)蒸餾，常壓連續(xù)蒸餾工藝又有一塔式連續(xù)蒸餾流程和兩塔式煉焦化學產品的回收連續(xù)蒸餾流程。在我國大型焦化廠主要使用連續(xù)蒸餾工藝，使煤焦油加工能連續(xù)加工，生產效率比間歇式蒸餾高，產品收率也較高，但加熱溫度高對某些產品的回收不利，設備較大，能耗也較高。焦油蒸餾的工藝概況流程圖如圖1.1所示。圖1.1焦油蒸餾系統工藝流程由原料庫區(qū)來的原料焦油經過脫水、脫渣、脫鹽，通過焦油/混合份換熱器、焦油/蒽油換熱器、焦油加熱爐節(jié)能器與混合份、蒽油、煙氣換熱，換熱后進入焦油預熱器，在此經導熱油加熱后進入預脫水塔。預脫水塔塔頂逸出的輕油餾分和水經空冷器冷卻流入輕油油水分離器，分離出的輕油進入輕油槽，一部分作為脫水

17、塔回流用，另一部分作為產品送往成品庫區(qū)，分離水自流到庫區(qū)的酚水槽。預脫水塔底的焦油自流到脫水塔。脫水塔利用導熱油作為熱源，脫水塔底的焦油用脫水循環(huán)泵抽出，經脫水塔重沸器進行循環(huán)加熱。脫水塔頂餾出的輕油餾分經輕油空冷器冷卻，流入輕油油水分離器，分離出的輕油作為脫水塔回流用，其余作為產品送往成品庫區(qū)，分離水進入庫區(qū)的酚水槽。脫水焦油由脫水塔底油用抽出泵抽出，經焦油加熱爐加熱到330，進入焦油主塔下部。主塔為減壓操作，自塔頂餾出的酚油汽經空冷器冷卻后流入主塔回流槽，在此一部分用回流泵送往主塔塔頂作為回流，另一部分送至餾分洗滌部分的酚油槽作為洗滌的原料。瀝青由主塔塔底抽出泵從塔底抽出送至中溫瀝青槽，在

18、此由瀝青水下成型系統進行成型。焦油主塔的真空排氣由酚油空冷器抽出，經真空冷凝器冷凝冷卻后進入真空泵，真空泵出口排氣進排氣洗凈塔由循環(huán)洗油洗凈后，不凝性氣體經排氣放散。真空泵采用水環(huán)式。焦油蒸餾工藝設計中有以下特點：設計原則：清潔、高效、實現離線操作；本工藝流程采用常、減壓蒸餾；餾分采出為兩混餾分；輕油、酚油采用空冷器冷卻；焦油蒸餾主塔采用斜孔塔盤；管道采用電伴熱保溫；主塔底直接采中溫瀝青。常壓蒸餾工藝的優(yōu)點是：工藝流程短，控制簡便，易于操作，在國內有很多成熟的生產經驗；對設備要求低于減壓流程和常減壓流程；基建投資低，設備維護量較少。鑒于常壓蒸餾工藝的優(yōu)點，以下介紹兩種典型的常壓蒸餾工藝流程及流

19、程圖。常壓一塔式煤焦油連續(xù)蒸餾工藝流程原料煤焦油經靜止脫水后用一段柱塞泵打入管式爐對流段加熱,在泵前加質量分數為812%的na2co3溶液脫鹽,再對流管式爐內一段煤焦油加熱到120130后,進入系統段蒸發(fā)器脫水,器頂蒸出一次輕油,經冷凝冷卻后進入一次輕油分離器,分離出的廢水進入油庫廢水池,分離出的一次輕油流入貯槽,器底流入無水焦油槽的為含水在0.5%以下的無水焦油,分離出的無水焦油通過系統段泵送入管式爐輻射段加熱至300400后進入系統段蒸發(fā)器,器底排除中溫瀝青,器頂蒸汽進入系統段餾分塔,在餾分塔底排出蒽油,經冷卻后進入產品貯槽餾分塔側線采出三混餾分,經冷卻后進入各自的貯槽,餾分塔塔頂蒸出二次

20、輕油,經冷凝冷卻后入油水分離器分離出的廢水進入油庫廢水池,分離出的二次輕油一部分回流,回流量約為無水焦油量的40%,另一部分產品入貯槽銷售。從無水焦油槽另一部分進入系統段蒸發(fā)器和餾分塔,流程同系統段。連續(xù)蒸餾工藝流程如下圖1.2所示。圖1.2塔式連續(xù)蒸餾工藝流程圖1-管式爐；2-一次蒸發(fā)器；3-二次蒸發(fā)器；4-餾分塔；5-油水分離；6-回流槽；7-循環(huán)槽；8-滿流槽常壓兩塔式煤焦油連續(xù)蒸餾工藝流原料焦油在貯槽中加熱靜置初步脫水后，用一段焦油柱塞泵26送入管式爐1的對流段，在一段泵入口處加入濃度8%12%的na2co3溶液進行脫鹽。焦油在對流段被加熱到120130后進入一段蒸發(fā)器2，在此，粗焦油

21、中的大部分水分和輕油蒸發(fā)出來，混合蒸汽自蒸發(fā)器頂逸出，經冷凝冷卻器6得到3040的冷凝液，再經一段輕油油水分離器分離后得到一段輕油和氨水。氨水流入氨水槽，一段輕油可配入回流洗油中。一段蒸發(fā)器排出的無水焦油進入器底的無水焦油槽，以其中滿流的無水焦油進入滿流槽16。由此引入二段焦油泵前管路中。無水焦油用二段焦油柱塞泵27送入管式爐輻射段加熱至400410后，進入二段蒸發(fā)器3一次蒸發(fā)，使餾分與煤焦油瀝青分離。瀝青自底部排出，餾分蒸汽自頂部逸出進入蒽塔4下數第三層塔板，塔頂用洗油餾分打回流，塔底排出二蒽油。自11、13、15層塔板的側線切取蒽油。一蒽油和二蒽油分別經埋入式冷卻器冷卻后，放入各自貯槽，以

22、備送去處理。自蒽塔4頂逸出的油氣進入餾分塔5（又稱洗塔）下數第五層塔板。洗油餾分自塔底排出，萘油餾分從第18、20、22、24層塔板側線采出；酚油餾分從第36、38、40層塔板采出。這些餾分經冷卻后進入各自貯槽。自餾分塔頂出來的輕油和水的混合蒸汽冷凝冷卻和油水分離后，水導入酚水槽，用來配制洗滌脫酚時所需的堿液；輕油入回流槽，部分用作回流液，剩余部分送粗苯工段處理。蒸餾用直接蒸汽經管式爐輻射段加熱至450，分別送入各塔底部。中國有些焦化廠，在餾分塔中將萘油餾分和洗油餾分合并一起切取，叫做兩混餾分。此時塔底油稱為苊油餾分，含苊量大于25%。這種切取兩混餾分的操作可使萘較多地集中在兩混餾分中，萘的集

23、中度達93%96%，從而可提高工業(yè)萘的產率。同時，洗油餾分中的重組分已在切取苊油餾分時除去，也提高了洗油質量。煤焦油常壓兩塔式焦油連續(xù)蒸餾工藝流程如圖1.3所示。圖1.3常壓兩塔式焦油連續(xù)蒸餾流程1煤焦油管式爐；2一段蒸發(fā)器及無水煤焦油器；3二段蒸發(fā)器；4蒽塔；5餾分塔；6一段輕油冷凝冷卻器；7餾分塔輕油冷凝冷卻器；8一段輕油油水分離器；9餾分塔輕油油水分離器；10萘油埋入式冷卻器；12蒽油冷卻器；13二蒽油冷卻器；14輕油回流槽；15洗油回流槽；16無水煤焦油滿流槽；17煤焦油循環(huán)槽；18酚油接受槽；19酚水接受槽；20輕油接受槽；21萘油接受槽；22洗油接受槽；23蒽油接受槽；24二蒽油接

24、受槽；25一蒽油接受槽；26一段煤焦油泵；27二段煤焦油泵；28輕油回流泵；29洗油回流泵；30二蒽油泵；31輕油泵煤焦油蒸餾的主要設備煤焦油蒸餾的主要設備有管式加熱爐，一次蒸發(fā)器，二次蒸發(fā)器和餾分塔。管式加熱爐目前煤焦油加工企業(yè)焦油整流設備中都采用管式加熱爐，其中圓筒式管式爐已經很普及。如圖1.4所示，它主要有燃燒室（輻射室）,對流室和煙囪三部分組成。圓筒式加熱爐的規(guī)格依生產能力的不同而不同，爐管均為單程，輻射段爐管和對流段光管的材質均為1cr5mo合金鋼。輻射段爐管沿爐壁圓周等距直立排列，無死角，加熱均勻。對流段光管在燃燒室頂水平排列，兼受對流和輻射倆種傳熱方式作用。蒸汽過熱管設置在對流段

25、和輻射段，其加熱面積應滿足將所需蒸汽加熱至450。輻射段爐管加熱強度取為75400-92100kj/(m2.h),對流管采用光管時，加熱強取為25200-41900kj/(m2.h)。圖1.4圓筒爐結構圖1-煙囪；2-對流室頂蓋；3-對流室富油入口；4-對流室爐管；5-清掃門；6-飽和蒸汽入口；7-過熱蒸汽入口；8-輻射段富油出口；9-射段爐管；10-看火門；11-火嘴；12-人孔；13-調節(jié)閥板的手搖鼓輪一段蒸發(fā)器一段蒸發(fā)器為塔式圓筒形設備，如圖1.5所示，作用是快速蒸出煤焦油中所含的水分和部分輕油。塔體由碳素鋼或灰鑄鐵制成。為保護設備內壁不受沖激磨損腐蝕，在煤焦入口的下部有2-3層分配錐。

26、煤焦油入口至補霧層有高為2.4m以上的蒸發(fā)空間，頂部設鋼制拉西環(huán)補霧層，塔底為無水煤焦油槽。氣體空塔氣速一般取為0.2m/s。圖5一段蒸發(fā)器結構圖1-蒸汽出口；2-捕霧層；3-保護板；4-煤焦油入口；5-再分配錐；6-無水煤焦油出口；7-無水煤焦油入口；8，9-溢流塔板；10-無水煤焦油出口二段蒸發(fā)器二段蒸發(fā)器的作用是將400-410的過熱無水煤焦油閃蒸并使餾分與瀝青分離。在兩塔式流程中所用二段蒸發(fā)器不帶精餾段，構造簡單。而一塔式帶有精餾段，其構造如圖1.6所示，他的塔體是由若干灰鑄鐵或不銹鋼塔段組成的圓筒型設備。圖1.6二段蒸發(fā)器結構圖1-放空口；2-浮球液面計接口；3-瀝青出口；4，5-泡

27、罩塔板；6-緩沖板；7-煤焦油入口；8-滿流槽；9-無水煤焦油槽；10-泡罩；11-人孔；12-餾分蒸汽出口；13-回流液入口；14-二蒽油出口；15-蒸汽出口餾分塔餾分塔是煤焦油蒸餾工藝中切取各種餾分的設備，其結構如圖1.7所示。它分為精餾段和提餾段，內設塔板。塔板間距一半為350-550mm，相應的空塔氣速取0.35-0.45m/s。進料塔板于其上升塔板間宜采用2倍于其他板間距。用灰鑄鐵制造塔體時用泡罩塔板，泡罩有條形，園形和星形等；用合金鋼制造塔體時，采用浮閥塔板。影響?zhàn)s分塔操作的因素有很多，主要是：原料油的性質與組成煤焦油泵流量；冷凝冷卻系統操作，塔頂輕油回流流量及性質，各側線位置及開

28、度，塔底過熱蒸汽溫度及流量等。圖1.7煤焦油餾分塔結構圖1.2.2先進性生產規(guī)模日本、德國、法國、俄羅斯等國家的單套焦油蒸餾裝置的能力都在1050萬t/a。從理論上講，能力越大，規(guī)模效益越好。在資源有限的情況下，選擇10萬t/a的加工裝置能最大限度發(fā)揮產品的加工價值。只有焦油收集量足夠多的時候，才能建設50萬t/a焦油加工裝置。國內單套焦油蒸餾裝置有0.6萬，1.2萬，3萬，5萬，7.5萬，10萬，15萬t/a各種規(guī)模。3萬t/a以上的規(guī)模均為連續(xù)蒸餾工藝，小于3萬t/a的規(guī)模都是間歇蒸餾工藝。出現不同加工規(guī)模的原因有:焦油加工廠自身焦油產量不同，按自產焦油建設相應的規(guī)模；未作為一個產業(yè)來考慮

29、焦油的加工，僅作為一個焦化廠的附帶處理單元；大規(guī)模焦油加工的技術水平不夠；環(huán)境保護和能量利用沒有達到發(fā)達國家的重視程度。產品方案國外煤焦油加工廠的生產有三種模式:一是全方位多品種，提純和配制各種規(guī)格和等級的產品；二是在煤焦油加工產品的基礎上，向著精細化工、染料、醫(yī)藥方面延伸的深加工產品；三是重點加工瀝青類產品。國內煤焦油加工產品主要是酚類、萘、洗油、粗蒽、瀝青等。各廠的產品質量和數量都基本類似，導致焦油加工的效益平平，與國外差距較大。其主要原因有以下幾方面:各焦油加工裝置的規(guī)模普遍偏??；高質量、高附加值產品較少；生產企業(yè)適應市場能力較差；焦油深加工產品的市場有待開發(fā)，特別是新產品推向市場時，其

30、難度較大9。工藝流程國內外焦油蒸餾的工藝大同小異，都是脫水、分餾，但國外的工藝比國內要多樣化。國內的焦油蒸餾工藝與國外工藝相比較，差距并不大，只是適用的場合不同。只要對國內工藝的設備、儀表控制、能量利用方面做一些改進工作，就能夠變成先進和實用的工藝10。環(huán)保水平環(huán)保主要是指對焦油加工過程中所產生的廢水、廢氣、廢渣的處理。焦油加工產生的廢水，國內外所采取的措施基本相同，都是集中收集，送焦化廠污水處理裝置處理后排放。所不同的是國內污水處理后的指標要差一點。廢氣處理主要是指焦油加工過程中的放散氣和瀝青煙氣的處理。國外焦油加工廠收集這部分廢氣，并集中到洗滌塔，凈化、降溫后送管式爐焚，國內外所采取的措施

31、基本相同，都是集中收集，送焦化廠污水處理裝置處理后排放，所不同的是國內污水處理后的指標要差一點。廢氣處理主要是指焦油加工過程中的放散氣和瀝青煙氣的處理。國外焦油加工廠收集這部分廢氣，并集中到洗滌塔，凈化降溫后送管式爐焚燒。有些焦油加工廠的油槽頂部還進行氮封，其放散氣排出的可能性就更小。而國內只有個別焦油加工裝置對放散氣進行集中收集處理，大部分裝置都是自由放散。所以在廢氣處理上應改進。焦油加工產生的廢渣只有焦油渣，各國處理模式都一樣，均是集中收集后混配到煤中。國內配到煤中的設施較差，有些廠隨地拋棄現象嚴重。但只要嚴格管理，認真處理，達到國外處理水平是完全可以實現的。節(jié)能水平節(jié)能降耗是裝置的重要指

32、標。焦油加工是高能耗過程，國外在水、蒸汽、煤氣消耗方面控制較好，采用空冷、冷熱流體換熱、多級循環(huán)水、低溫減壓蒸餾、熱量回收蒸汽等技術，但電的消耗反而比國內還高。隨著國內能源結構的調整，多使用電，減少水、蒸汽和煤氣的消耗是一個必然趨勢。裝備水平裝置的裝備水平與機械制造、自控水平密切相關。國內焦油加工的裝備水平與國外差距較大，主要原因是過多考慮項目投資額；高溫運轉設備、耐腐蝕材質、高溫高粘度介質的檢測儀表等難以找到合適的國內生產廠；即使是國外引進的設備，維修水平相差較遠。1.3發(fā)展前景綜合幾十年來煤焦油加工技術的發(fā)展可以看到，高效低耗、低污染、深加工始終是推動煤焦油加工技術不斷向前發(fā)展的動力。盡管

33、煤焦油加工工藝和技術從總體上講變化緩慢，但也表現出一定的規(guī)律性。煤焦油是組成極為復雜的混合物，目前己從中成功分離出來的有500多種。煤焦油加工產品是冶金、化工、醫(yī)藥、建材、交通、通訊等領域的重要基礎原料，在國內外有著廣闊的市場前景。與此同時，煤焦油行業(yè)是一個比較傳統的行業(yè)，盡管近30年來受到石油化工行業(yè)的激烈競爭，煤焦油行業(yè)仍然具有較大的發(fā)展?jié)摿?1，尤其近幾年來隨著新材料和鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，煤焦油資源的高效利用再度引起人們的重視12。當前，必須加快整合企業(yè)和科研院所的技術力量，建立以企業(yè)為主體的焦油深度加工的技術開發(fā)的創(chuàng)新體系。必須加大在科研方面的投入，其中人力物力進行分離工藝，分離裝置等技術

34、研究，提高煤焦油中各單組分的分離效率，形成系列成套的生產工藝技術和裝備，縱觀產品分離工藝的靈活性，根據市場需求及時調整產品的質量和品種，以提升煤焦油企業(yè)的綜合實力和經濟效益13。2工藝方案的確定及主要設備選擇2.1工藝方案的確定根據設計需要本次設計采用國內應用較多并且比較成熟的焦油蒸餾方案是常壓兩塔式焦油蒸餾工藝。該工藝流程成熟、簡單；投資低；產品質量好；萘餾份集中度高；洗油餾份中萘含量低；餾份脫酚操作簡單；尾氣用集中洗滌，環(huán)保效果好。2.2主要設備選擇煤焦油蒸餾的主要設備有管式加熱爐，一次蒸發(fā)器，二次蒸發(fā)器和餾分塔。2.2.1管式加熱爐目前煤焦油加工企業(yè)焦油整流設備中都采用管式加熱爐，其中圓

35、筒式管式爐已經很普及。主要有燃燒室（輻射室）,對流室和煙囪三部分組成。圓筒式加熱爐的規(guī)格依生產能力的不同而不同，爐管均為單程，輻射段爐管和對流段光管的材質均為1cr5mo合金鋼。蒸汽過熱管設置在對流段和輻射段，其加熱面積應滿足將所需蒸汽加熱至450。輻射段爐管加熱強度取為75400-92100kj/(m2.h),對流管采用光管時，加熱強取為25200-41900kj/(m2.h)。2.2.2一段蒸發(fā)器一段蒸發(fā)器為塔式圓筒形設備，作用是快速蒸出煤焦油中所含的水分和部分輕油。塔體由碳素鋼或灰鑄鐵制成。為保護設備內壁不受沖激磨損腐蝕，在煤焦入口的下部有2-3層分配錐。煤焦油入口至補霧層有高為2.4m

36、以上的蒸發(fā)空間，頂部設鋼制拉西環(huán)補霧層，塔底為無水煤焦油槽。氣體空塔氣速一般取為0.2m/s。2.2.3二段蒸發(fā)器二段蒸發(fā)器的作用是將400-410的過熱無水煤焦油閃蒸并使餾分與瀝青分離。在兩塔式流程中所用二段蒸發(fā)器不帶精餾段，構造簡單。而一塔式帶有精餾段，塔體是由若干灰鑄鐵或不銹鋼塔段組成的圓筒型設備。2.2.4餾分塔餾分塔是煤焦油蒸餾工藝中切取各種餾分的設備，其結構如圖7所示。它分為精餾段和提餾段，內設塔板。塔板間距一半為350-550mm，相應的空塔氣速取0.35-0.45m/s。進料塔板于其上升塔板間宜采用2倍于其他板間距。用合金鋼制造塔體時，采用浮閥塔板。影響?zhàn)s分塔操作的因素有很多，

37、主要是：原料油的性質與組成煤焦油泵流量；冷凝冷卻系統操作，塔頂輕油回流流量及性質，各側線位置及開度，塔底過熱蒸汽溫度及流量等。3工藝計算為實現該分離任務，采用常壓兩塔式煤焦油連續(xù)蒸餾流程，且切取蒽油餾分。整個流程中所需要的熱能全由管式爐燒煤氣提供，提供熱能包括以下三部分：管式爐在對流段為煤焦油脫水提供熱能，在輻射段對無水煤焦油加熱提供熱能，以及飽和蒸汽成為過熱蒸汽提供熱能。為簡化計算，假設：煤焦油水分全部在一段蒸發(fā)器中脫除，占無水煤焦油0.25%的輕油在一段蒸發(fā)時蒸發(fā)，脫鹽用堿液不計入，物料損失忽略不計，不考慮無水煤焦油滿流。3.1物料衡算原始數據：年處理量13萬t原料煤焦油所含水分4%年工作

38、日330日，半年維修一次每小時處理能力w16414.4可按16414kg計算表3-1煤焦油餾分產率%餾分輕油酚油萘油洗油一蒽油二蒽油苊油瀝青兩塔式0.51.51251753563.1.1整個流程的物料衡算表3-2整個流程的物料衡算輸入(kg/h)輸出(kg/h)共計煤焦油水分：65.66無水煤焦油：16348.3416414輕油：16348.340.5%84.7酚油：16348.341.5%245.2苊油：16348.343%490.4萘油：16348.3412%1961.8洗油：16348.345%817.4一蒽油：16348.3417%2779.2二蒽油：16348.345%817.4瀝青

39、：16348.3456%9155.1從脫水塔蒸出的煤焦油的水分：164144%65.6616414輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算的要求。3.1.2主要設備的物料衡算一段蒸發(fā)器輸入物料量：無水煤焦油16414(14%)15757.6kg/h輸出物料量：輕油15757.60.25%39.4kg/h焦油15757.699.75%15718.2kg/h共計39.4+15718.28486.4kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。二段蒸發(fā)器輸入物料量：從一段蒸發(fā)器來的焦油量15718.2kg/h輸出物料量：瀝青15757.656%8824.3kg/h餾分15757.6(10.2

40、5%56%)6893.9kg/h共計8824.3+6893.915718.2kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。蒽塔輸入物料量：來自二段蒸發(fā)器頂部的餾分6893.9kg/h輸出物料量：一蒽油15757.617%2678.8kg/h二蒽油15757.65%787.9kg/h餾分蒸汽15757.6(10.25%56%17%5%)3427.3kg/h共計2678.8+787.9+3427.36893.9kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。餾分塔輸入物料量：來自蒽塔的餾分蒸汽3427.3kg/h輸出物料量：輕油15757.60.25%39.3kg/h酚油15757.

41、61.5%236.4kg/h萘油15757.612%1890.9kg/h洗油15757.65%787.9kg/h苊油15757.63%472.7kg/h共計39.3+236.4+1890.9+787.9+472.73427.3kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。3.2主要設備計算表3-3焦油餾分產量kg/h（以無水煤焦油計）輕油酚油萘油洗油苊油一蒽油二蒽油39.4236.41890.0787.9472.72678.8787.93.2.1管式加熱爐已知條件：焦油溫度一段入口85一段出口125二段入口110二段出口405過熱蒸汽出口450焦油含水量一段，按焦油量的3%計16414

42、3%492.4kg/h二段，按焦油量的0.3%計164140.3%49.2kg/h過熱蒸汽量，按焦油量的4%計164144%656.6kg/h經管式爐一段后輕油蒸發(fā)量，按無水煤焦油的0.25%計39.4kg/h一段焦油加熱加熱焦油耗熱量：q11641496%(i125i85)16414(197.4121.8)1240906.0kj/h式中197.4原料煤焦油125時的熱焓，kj/kg；121.8原料煤焦油85時的熱焓，kj/kg。加熱及蒸發(fā)一段焦油水分耗熱量（按二段焦油含水量為零計）：q2492.4(q125q85)492.4(2722.02357)1164535.8kj/h式中2722.02

43、水蒸氣125時的熱焓，kj/kg；357水85時的熱焓，kj/kg。蒸發(fā)輕油耗熱量：q339.4396.915637.9kj/h式中39.4輕油蒸發(fā)量，kj/h396.9輕油汽化熱，kj/kg一段焦油加熱總耗熱量：q1q2q31240906.0+1164535.8+15637.9=2421079.6kj/h過熱蒸汽加熱量加熱蒸汽耗熱量：q4656.6(3385.62771.6)403152.4kj/h式中3385.66kg/cm2（表壓）飽和水蒸氣過熱至450時熱焓：kj/kg；2771.66kg/cm2（表壓）飽和水蒸氣熱焓：kj/kg。二段洗油加熱加熱焦油耗熱量：q5(15757.639.

44、4)(966168)12543123.6kj/h式中966焦油380（即一次蒸發(fā)溫度）時熱焓，kj/kg；168焦油110，kj/kg。加熱二段焦油中水分耗熱量：q649.2138808.9kj/h式中3285405水蒸氣熱焓，kj/kg；463.68110水蒸氣熱焓，kj/kg。二段焦油焦油總耗熱量：q5q612681932.5kj/h管式爐有效熱負荷qq1q2q3q4q5q615506164.5kj/h加熱焦油單位耗熱量：944.7kj/kg焦油熱負荷比例：一段熱負荷15.6%過熱蒸汽熱負荷2.6%二段熱負荷81.8%耗煤氣量設管式爐熱效率為75%，則耗煤氣量為：=1172.0nm3/h式

45、中17640煤氣熱值，kj/m3每噸焦油耗煤氣量為：=71.4nm3選用有效負荷為6270mj/h(350萬千卡/時)的標準圓筒式管式爐一臺。3.2.2一段蒸發(fā)器已知條件：塔頂溫度105塔頂壓力（絕對壓力）1.01kg/cm3塔頂出來的物料輕油39.4kg/h水分492.4-49.2=443.2kg/h汽相負荷：v=22.4=0.213m3/s設空塔氣速為0.2m/s，則蒸發(fā)器直徑為：d=m故選用dg=1400mm的一段蒸發(fā)器一臺。3.2.3二段蒸發(fā)器已知條件：直接汽量，按焦油量的1%計算164.1kg/h焦油含水量，按焦油量的0.3%計算49.2kg/h小計213.3kg/h塔頂壓力（絕對壓

46、力）1.35kg/cm3塔頂溫度370汽相負荷：v=22.=0.59m3/s式中39.4、236.4、1890.9、787.9、472.7、2678.8、787.9、213.3分別是輕油、酚油、萘油、苊油、一蒽油、二蒽油等餾分產量及水氣量，kg/h；105、120、133、170、189、209、18分別是輕油、酚油餾分、萘油混合餾分、苊油餾分、一蒽油餾分、二蒽油餾分及水氣的分子量。采用空塔氣速為0.2m/s，則蒸發(fā)器直徑為：d=1.959m故選用dg=2200mm的二段蒸發(fā)器一臺。3.2.4蒽塔蒽塔采用苊油進行回流。已知條件：從二段蒸發(fā)器來的直接蒸汽量213.3kg/h塔頂壓力（絕對壓力）1

47、.25kg/cm3塔頂溫度257回流量16414=2462kg/h回流溫度85苊油餾分汽化熱321.3kj/kg苊油餾分平均比熱0851.512kj/kg02571.932kj/kg蒸發(fā)回流所需要的熱量：q=2462=1697145.7kj/h內回流量：=5282.1kg/h塔頂汽相負荷：v=22.4=0.659m3/s=2372.3m3/h汽相重度：=3.76kg/m3液相重度：0.89=890kg/m3式中0.00008計算系數；1.08苊油餾分20時的比重。液相負荷：=0.00165m3/s空塔氣速：=0.691m/s式中co系數，根據不同板間距求得（當板間距是450mm時，求得co=0.045）。適宜空塔氣速按0.8wmax=0.8m/s計算塔徑：d=1.23m