15萬ta焦油加工廠工業(yè)萘制取工段的初步設(shè)計(jì)

.由于萘油的分子量為128.2；故SKIPIF1<0kg/h由前面計(jì)算知萘油進(jìn)口溫度為218.5℃,出口溫度為100℃,查手冊(cè)知酚油汽化熱為84kcal/h[12],則冷凝階段酚油放出的熱量：SKIPIF1<0SKIPIF1<0kmol/h,查手冊(cè)知,萘油在195~100℃平均比熱為0.528kcal/kg·℃[12]。冷卻階段萘油放出的熱量：SKIPIF1<0kcal/h,故,SKIPIF1<0kcal/h下段為工業(yè)萘冷卻部分,工業(yè)萘放出熱量126710.84kcal/kg,用于冷卻工業(yè)萘的水蒸發(fā)量：SKIPIF1<0式中539——水在100時(shí)的汽化熱,kcal/kg75——由上段水汽冷凝冷卻部分流入下段冷卻水的溫度,℃工業(yè)萘和冷卻水之間的對(duì)數(shù)平均溫度差萘油,℃218.5 100水,℃100 75118.525 SKIPIF1<0℃換熱面積：SKIPIF1<0式中100——冷卻階段傳熱系數(shù),kcal/m2·h·℃上段為水汽冷凝冷卻部分,冷凝階段水汽放出的熱量：SKIPIF1<0冷卻階段冷卻水放出熱量SKIPIF1<0則冷卻水消耗量：SKIPIF1<0t/h冷卻階段冷卻水升高溫度至：SKIPIF1<0℃水和水汽之間的對(duì)數(shù)平均溫差：水汽,℃100 100 75冷卻水,℃45 32.58 325567.4243 冷凝階段SKIPIF1<0℃冷卻階段SKIPIF1<0℃換熱面積：冷凝階段SKIPIF1<0式中400——冷凝階段傳熱系數(shù),kcal/m2·h·℃冷卻階段SKIPIF1<0式中200——冷卻階段傳熱系數(shù),kcal/m2h℃換熱面積：SKIPIF1<0選用上段SKIPIF1<0下段SKIPIF1<0的冷凝冷卻器。管式爐的設(shè)計(jì)1>.初餾塔段<1>管式爐的有效熱量輸入熱量：①原料入塔熱量的計(jì)算：由于原料0~210℃時(shí)的平均比熱為0.48kcal/kg·℃,故,SKIPIF1<0=3787.88×210×0.48=381818.30kcal圖7工業(yè)萘塔的熱平衡②塔頂回流帶入熱量：由于酚油在0~100℃的平均比熱為0.38kcal/kg·℃SKIPIF1<0=1.64×40.2×2.222×120×0.38×100=668003.6kcal③循環(huán)油帶入熱量：設(shè)所需熱油循環(huán)量為SKIPIF1<0kg/h,設(shè)循環(huán)油入塔溫度為280℃,則0~280℃洗油的平均比熱為0.49kcal/kg·℃SKIPIF1<0=SKIPIF1<0·0.49×280=137.2SKIPIF1<0kcal/h輸入總熱量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=381818.80+668003.6+137.2SKIPIF1<0=1049821.9+137.2SKIPIF1<0輸出熱量：①塔頂蒸汽帶出熱量：由于0~195℃的平均比熱為0.46kcal/kg·℃,而酚油汽化熱為81.5kcal/kg,SKIPIF1<0=[2.222+40.2×2.222×1.64×120×<0.46×195+81.5>]=1220179.43kcal/h②塔底循環(huán)油帶出的熱量：0~240℃是洗油的平均比熱為0.47kcal/kg·℃SKIPIF1<0=〔SKIPIF1<0+26.008×139.61×240×0.47=112.8SKIPIF1<0+409574.19kcal/h輸出總熱量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=1220179.43+112.8SKIPIF1<0+409574.19=1629753.62+112.8SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0,即1049821.9+137.2SKIPIF1<0=1629753.62+112.8SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0=23767.69kg/h需要熱油循環(huán)供給的熱量為：SKIPIF1<0=23767.69×<0.49×280-0.47×240>=579931.64kcal/h,原料預(yù)熱所需的熱量：SKIPIF1<0=3787.88×<0.48×210-0.38×90>=252272.81kcal/h,式中：0.38—0~90℃的平均比熱。初餾塔管式爐的有效熱量為：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=579931.64+252272.81=832204.45kcal/h取管式爐的熱效率為SKIPIF1<0=70%,則管式爐總熱量為：SKIPIF1<0kcal/h<2>管式爐初餾塔段加熱消耗的煤氣量煤氣的低位發(fā)熱量為17585kJ/m3SKIPIF1<0m3/h2>.精餾塔段<1>管式爐的有效熱量輸入熱量：①原料入塔熱量的計(jì)算：由于原料0~235℃時(shí)的平均比熱為0.47kcal/kg·℃,故,SKIPIF1<0=26.008×139.61×235×0.47=401041.40kcal②塔頂回流帶入熱量：由于萘油在0~110℃的平均比熱為0.398kcal/kg·℃SKIPIF1<02.6×15.797×1.69×128.2×0.398×110=389581.61kcal③循環(huán)油帶入熱量：設(shè)所需熱油循環(huán)量為SKIPIF1<0kg/h,循環(huán)油入塔溫度為295~315℃,故設(shè)為310℃,則0~310℃洗油的平均比熱為0.508kcal/kg·℃SKIPIF1<0=SKIPIF1<0·0.508×310=157.48SKIPIF1<0kcal/h輸入總熱量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=401041.40+389581.61+157.48SKIPIF1<0=790623.01+157.48SKIPIF1<0輸出熱量：①塔頂蒸汽帶出熱量：由于0~220℃的平均比熱為0.464kcal/kg·℃,而220℃酚油汽化熱為84kcal/kg,SKIPIF1<0=[15.797+2.6×15.797×1.69×128.2×<0.464×220+84>]=1021290.84kcal/h塔底循環(huán)油帶出的熱量：0~270℃是洗油的平均比熱為0.48kcal/kg·℃SKIPIF1<0=<SKIPIF1<0+10.211×138.3>×270×0.48=129.6SKIPIF1<0+183018.70kcal/h輸出總熱量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=1021290.84+129.6SKIPIF1<0+183018.70=1204309.54+129.6SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0,即790623.01+157.48SKIPIF1<0=1204309.54+129.6SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0=14838.11kg/h需要熱油循環(huán)供給的熱量為：SKIPIF1<0=14838.11×<0.508×310-0.48×270>=413686.53kcal/h,原料預(yù)熱所需的熱量：SKIPIF1<0=26.008×139.61×<0.47×235-0.464×220>=30391.28kcal/h,式中：0.464—0~220℃的平均比熱。初餾塔管式爐的有效熱量為：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=413686.53+30391.28=444077.81kcal/h取管式爐的熱效率為SKIPIF1<0=70%,則管式爐總熱量為：SKIPIF1<0kcal/h<2>管式爐精餾塔段消耗的煤氣量煤氣的低位發(fā)熱量為17585kl/m3則SKIPIF1<0m3/h<3>管式爐消耗的總煤氣量SKIPIF1<0283.06+151.04=434.1m3/h。故選用255-25-SKIPIF1<0的圓筒管式爐2.10設(shè)備一覽表見表30表30設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量材料備注1初餾塔116MnR2精餾塔216MnR3管式爐1Q235A4換熱器1Q235A5冷凝冷卻器2Q235A6冷卻器1Q235A7回流泵3Q235A一臺(tái)備用8原料泵2一臺(tái)備用9循環(huán)泵4Q235A兩臺(tái)備用10油水分離器12.11非工藝條件工廠選址：XX曹妃甸2.11.1土建設(shè)計(jì)條件1>.建筑物的結(jié)構(gòu)形式①以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚石結(jié)構(gòu)為主,也可采用鋼結(jié)構(gòu)；②室內(nèi)地坪標(biāo)高比室外地坪標(biāo)高高出0.5米,如有特殊要求,另行提出；③同一廠區(qū)的建筑物的柱網(wǎng)高度主要尺寸應(yīng)盡量統(tǒng)一,以最大限度減少結(jié)構(gòu)件類型；④泵房和主要設(shè)備廠房的低平應(yīng)按耐油和耐酸處理,一般瓷磚或水磨石地；⑤室外設(shè)備的操作及通道需做水泥地坪,并考慮排水；⑥室內(nèi)穿樓板的管洞應(yīng)做凸面,以防漏水、漏油；⑦按照工藝要求在廠房設(shè)計(jì)考慮安裝門或孔,以車間平面布置圖為準(zhǔn)；⑧立式儲(chǔ)槽基礎(chǔ)應(yīng)在沙墊層上澆混凝土基礎(chǔ),并與周圍作混凝土保護(hù)坡,臥式應(yīng)用混凝土或磚石砌筑支墩。地下儲(chǔ)槽臥式基礎(chǔ)出應(yīng)有上述支墩外,還應(yīng)有防腐處理；⑨該廠設(shè)計(jì)抗震烈度為8度。2>.萘加工車間的布置①焦油車間各工段的配置應(yīng)考慮各工序的銜接,各工段之間的連接管道布置合理,禁令縮短管道距離,與運(yùn)輸路線協(xié)調(diào)；②各工段之間的距離應(yīng)符合防火要求,一般工段之間的凈距離不小于12m；③考慮綜合利用,在車間范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地；④當(dāng)有桶裝產(chǎn)品時(shí),需配有堆桶及裝桶場(chǎng)地。2.11.2采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)條件1>.采暖方式工業(yè)上采暖系統(tǒng)按蒸汽壓力分為低壓和高壓兩種,界限是0.07MPa,通常采用0.05～0.07MPa的低壓蒸汽采暖系統(tǒng)。還有的采用熱風(fēng)采暖系統(tǒng),是將空氣加熱到一定的溫度〔70℃送入車間,它除采暖外還有通風(fēng)作用。2>.采暖條件采暖系統(tǒng)可分為熱水采暖,蒸汽采暖和熱風(fēng)采暖三類。熱水采暖系統(tǒng)：低溫?zé)崴膳到y(tǒng)高〔水溫<100℃,溫?zé)崴膳到y(tǒng)〔水溫>100℃；蒸汽采暖系統(tǒng)：低壓蒸汽采暖系統(tǒng)〔汽壓≤70KPa,高壓蒸汽采暖系統(tǒng)〔汽壓>70KPa；熱風(fēng)采暖系統(tǒng)：集中送風(fēng)系統(tǒng)〔集中設(shè)置風(fēng)機(jī)和加熱器,通過風(fēng)道向各房間送暖風(fēng),暖風(fēng)機(jī)系統(tǒng)〔分散設(shè)置暖風(fēng)機(jī)采暖。各車間及車間辦公室、休息室和操作室一般采用0.05MPa壓力的蒸汽為采暖熱媒,選用散熱器采暖,采用集中采暖。采暖溫度定為15℃。3>.通風(fēng)條件通風(fēng)一般可采用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。機(jī)械通風(fēng)又分為局部通風(fēng)、全面通風(fēng)和有毒氣體的凈化和高空排放。車間通風(fēng)的目的在于排除車間和廠房?jī)?nèi)余熱、余濕、有害氣體或蒸汽、粉塵等,使車間內(nèi)作業(yè)地帶的空氣保持適宜的溫度、濕度和衛(wèi)生要求,以保證勞動(dòng)者的正常環(huán)境衛(wèi)生條件。該設(shè)計(jì)的萘車間采用自然通風(fēng),以保持車間干燥保證原料的含水量不高于0.5%,以免對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。該設(shè)計(jì)的采暖通風(fēng)表見表31表31采暖通風(fēng)表生產(chǎn)廠房名稱主要有害氣體冬季室內(nèi)采暖溫度最小換氣次數(shù)工業(yè)萘蒸餾泵房余熱油氣10或165工業(yè)萘蒸餾冷卻室工業(yè)萘蒸汽10或1610工業(yè)萘結(jié)晶室工業(yè)萘揮發(fā)氣體10102.11.3供電設(shè)計(jì)條件本工程設(shè)變電所一座,兩路6KV,接受電源。本設(shè)計(jì)只負(fù)責(zé)本工段邊界線以內(nèi)的區(qū)域,場(chǎng)內(nèi)的供電又該廠及電纜印制各控制站,外部電纜線路采用電纜沿電纜橋架鋪設(shè)的方式。本工段照明電源動(dòng)力電纜和用變壓口,照明電壓一般采用220V檢修照明電壓為380V。2.11.4給排水設(shè)計(jì)條件1>.水質(zhì)的要求：①懸浮物小于50mg/L。②碳酸鹽硬度：為保證循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)的穩(wěn)定性,應(yīng)按補(bǔ)充水的耗氧量、非碳酸鹽硬度和循環(huán)水的最高水溫度核算后,確定循環(huán)水水系統(tǒng)所允許的極限碳酸鹽硬度。③pH值一般為6.5~8.5。2>.設(shè)計(jì)條件①生產(chǎn)、生活污水采用鑄鋼管,雨水采用鋼筋混凝土管,地下鋪設(shè)有一搭能夠的坡度,排水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)檢驗(yàn)井。②水系統(tǒng)采用分流制,即雨水排水系統(tǒng)和生產(chǎn)、生活污水排水系統(tǒng),兩個(gè)系統(tǒng)的水均排入廠區(qū),合為一個(gè)總排污口外排。③按洪峰流量參數(shù),場(chǎng)外考慮排洪措施,場(chǎng)內(nèi)考慮倒洪措施。④一般給水采用生活用水和生產(chǎn)、消防用水兩個(gè)系統(tǒng)。生產(chǎn)給用外部循環(huán)時(shí),應(yīng)鋪設(shè)兩根輸水管道,兩路電源,保證一根管道發(fā)生故障時(shí)立一根能通水,在場(chǎng)外水壓不小于0.4MPa,生活用水用自來水源。2.11.5分析化驗(yàn)條件本工段化驗(yàn)由焦油車間的化驗(yàn)室負(fù)責(zé),不單獨(dú)設(shè)化驗(yàn)室?；?yàn)室主要負(fù)責(zé)存料焦油的質(zhì)量分析、焦油蒸餾、餾分洗滌及工業(yè)萘中間控制分析、輕油、洗油、工業(yè)萘等產(chǎn)品的檢驗(yàn)。表32萘的日常檢驗(yàn)項(xiàng)目名稱取樣地點(diǎn)分析項(xiàng)目次數(shù)工業(yè)萘工業(yè)萘冷凝冷卻器后結(jié)晶點(diǎn)、不揮發(fā)物、灰分、含萘每班二次酚油冷卻器視鏡前含萘每班二次洗油冷卻器視鏡前蒸餾試驗(yàn)、含萘每班二次已洗三混餾分餾分槽含酚、初餾點(diǎn)、干點(diǎn)、水分、含萘每班二次3結(jié)論本設(shè)計(jì)首先綜述了焦油的發(fā)展?fàn)顩r和工業(yè)萘的應(yīng)用及國內(nèi)外發(fā)展情況,通過各種制取萘的工藝的比較,選擇了單爐雙塔的工藝,說明了該工藝的發(fā)展前景,該工藝具有生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量高,廢熱利用率高等優(yōu)點(diǎn)。1.通過查閱文獻(xiàn),在物料衡算的基礎(chǔ)上確定了塔的操作條件。<1>初餾塔的塔頂操作條件為SKIPIF1<0=102.6kPa,SKIPIF1<0=195℃,塔底的操作條件為SKIPIF1<0=137.3kPa,SKIPIF1<0=240℃。<2>精餾塔的塔頂操作條件為SKIPIF1<0=105.3kPa,SKIPIF1<0=220℃,塔底的操作條件為SKIPIF1<0=150.6kPa,SKIPIF1<0=270℃。2.經(jīng)過計(jì)算對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì),其主要設(shè)備是初餾塔和精餾塔,<1>初餾塔主要工藝尺寸分別為SKIPIF1<0=1200mm,SKIPIF1<038000mm,初餾塔為68層塔板,板間距是400mm。<2>精餾塔主要工藝尺寸分別為SKIPIF1<0=1000mm,SKIPIF1<030000mm,精餾塔50層塔板,板間距是400mm。3.在塔的工藝計(jì)算基礎(chǔ)上對(duì)塔內(nèi)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)確定尺寸并進(jìn)行流體力學(xué)的驗(yàn)算。<1>兩塔的主要設(shè)備構(gòu)件塔板均選用V-Ⅰ型浮閥塔板,其閥孔的孔間距為100mm,排間距為83.6mm。<2>兩塔的人孔直徑均為400mm,設(shè)人孔處板間距均為600mm,初餾塔開設(shè)8個(gè)人孔,精餾塔開設(shè)7個(gè)人孔。<3>通過流體力學(xué)驗(yàn)算,兩塔均可防止漏液和液泛等不正?，F(xiàn)象,通過畫負(fù)荷性能圖,有一定的操作彈性。4.對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了機(jī)械設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核,并對(duì)一些危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核,均滿足當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件。5.通過熱量衡算計(jì)算出換熱器和管式爐的換熱量并進(jìn)行了選型,選用原料與工業(yè)萘換熱器型號(hào)為G600Ⅳ-1.0-110。酚油冷凝器的換熱面積為4.5m2,選用F=6m2換熱器即可,工業(yè)萘冷凝器的換熱面積為19.67m2,選用F=20m2換熱器即可,管式爐的型號(hào)為255-25-SKIPIF1<0。6.給出了車間布置的非工藝條件。7.在計(jì)算和對(duì)設(shè)備選型的基礎(chǔ)上繪制了主要設(shè)備裝配圖、車間平面圖,對(duì)所選工藝?yán)L制了單爐雙塔的帶控制點(diǎn)工藝流程圖。參考文獻(xiàn)[1]陳惜明.煤焦油加工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]煤化工,2005<6>：24-26[2]王春江,李平.煤焦油加工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]化工科技市場(chǎng),2007<04>11-13[3]姜玉山.國內(nèi)外煤焦油加工工業(yè)的發(fā)展探析[J]煤炭加工與綜合利用,2005<03>：40-43[4]徐翰初,韓永霞等。煤焦油精制新技術(shù)[J]XX冶金,2004<12>：65-68[5]潘孔洲,葉煌.國內(nèi)外煤焦油加工工藝的比較[J]燃料與化工2002,〔05249-252[6]M.D.GonzálezAzpíroz,C.GutierrezBlanco,M.D.CasalBanciella.Theuseofsolventsforpurifyingindustrialnaphthalenefromcoaltardistilledoils[J].ElsevierB.V.：2006<22>：111-117.[7]陳偉雄,我國工業(yè)蔡供需概況[J].化工科技市場(chǎng),2005〔07：43-44.[8]謝建明.工業(yè)萘加工利用和市場(chǎng)前景[J].煤化工,2000,增刊：12-13.[9]PaulS.Price*,MichaelA.Jayjock.Availabledataonnaphthaleneexposures：Strengthsandlimitations[J].RegulatoryCheckbook.：2007,10<01>：15-21.[10]NIPPONSTEELCHEMICALCO.LTD.EUROPEANPatent0415790A2.1990-08-31[11]趙剛山,孫虹．萘精制工藝的比較與選擇[J]．燃料與化工,2003,〔1：10-12．[12]焦化設(shè)計(jì)參考資料編寫組．焦化設(shè)計(jì)參考資料[M]．冶金工業(yè)出版社：1980,625-670．[13]庫咸熙．煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工[M]．冶金工業(yè)出版社：1980,258-268．[14]陳洪鈁,劉家祺．化工分離過程[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1995,13-35．[15]王兆熊,高晉生．焦化產(chǎn)品的精制與利用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1991,196-212．[16]煉焦化產(chǎn)理化常數(shù)編寫組．煉焦化產(chǎn)理化常數(shù)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社,1980,53-65．[17]何建平．煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008,244-250．[18]賈紹義,柴誠敬．化工原理課程設(shè)計(jì)[M]．天津：天津大學(xué)出版社,2002,104-133．[19]路秀林,王者相．塔設(shè)備[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004