（資料）年產(chǎn)16萬噸焦油焦油車間蒸餾工段工藝初步設(shè)計 - 畢業(yè)設(shè)計

年處理16萬噸焦油焦油車間蒸餾工段初步設(shè)計(一)本設(shè)計的專題是瀝青冷卻生產(chǎn)工藝探討，詳細論述目前瀝青冷卻的工藝流餾車間的設(shè)備布置圖、平面立面布置圖和主體設(shè)備(管式爐)圖。 Thepreliminarydesignofditonscoaltarperyear(一)sectionofcoaltarworkshopwiththescaledealingof160,000tonscoaltarperyear,thedistillationprocessusestwotowercontinualtypeoftechnicalprocess.Majorequipment'scraftsizeofofthathasbeenworkedout.Inadditionthemaofcoolingasphalt.thecoolingproductiontechnologyandcleansingcontrolledpoint,目錄 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第1頁1緒論從理論上講，能力越大，規(guī)模效益越好。國內(nèi)單套焦油蒸餾裝置有 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第2頁0.6,1.2,3,5,7.5,5,10,15萬噸/年各種規(guī)模。3萬噸/年以上的規(guī)模均為連續(xù)蒸餾工藝，小于3萬噸/年的規(guī)模都是間歇蒸餾工藝。。國外煤焦油加工有3種模式生產(chǎn)：一是全方位多品種，提純和配制各種規(guī) 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第3頁并為減壓操作，可節(jié)能約15%—50%;減壓抽出的尾氣與分離酚水均送往管式 3Mt/a,預(yù)計到2005年的需求量約為3.5Mt/a,生產(chǎn)能力將有望達到4.425Mt學(xué)工業(yè)的主要支柱之一；二是煉焦工業(yè)將隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展繼續(xù)發(fā)展；三是城市燃料煤氣化的發(fā)展表明，焦爐制氣將是中等城市最好的供氣方案之一；四隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和企業(yè)改制任務(wù)的逐步完成，中國經(jīng)濟的發(fā)展已開始能源將以煤為主，煤焦油加工項目己列人國家發(fā)展計劃，得到國家和地方政府餾是焦油加工的龍頭，其技術(shù)水平影響著焦油餾份的質(zhì)量，并對焦油餾份的后焦油簡單加工后的利用價值不大，國內(nèi)外普遍看好的是其深加工精制產(chǎn)品的應(yīng) 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第5頁1.3設(shè)計任務(wù)本設(shè)計主要完成年處理16噸焦油焦油車間蒸餾工段工藝初步設(shè)計.對工藝與的工藝尺寸的計算；瀝青換熱器工藝尺寸的計算；蒽塔，瀝青高2生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備的論述目前我國各焦化廠根據(jù)生產(chǎn)能力和規(guī)模大小的不同，所采取的生產(chǎn)形式有： 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第6頁低溫(450～650℃)干餾焦油；低溫和中溫(600～800℃)發(fā)生爐焦油；中溫(900～1000℃)立式爐焦油；高溫(1000℃)煉焦焦油。輕油餾份：為170℃前的餾分，產(chǎn)率0.4~0.8%(對無水焦油),比重為 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第7頁含有酚和甲酚20～30%;萘5～20%;吡啶堿類4～6%,其余為酚油。主要含有萘(達70～80%);另含有酚、甲酚、二甲酚4～6%;重質(zhì)吡啶堿類3~4%;其余為萘油。含有甲酚、二甲酚及高沸點酚類3～5%;重質(zhì)吡啶堿類4～5%;萘含量低于15%;16～20%;萘2～4%;高沸點酚類1～3%;重質(zhì)吡啶堿類2～4%;其余為I蒽油。II蒽油餾份：產(chǎn)率4~6%,比重1.08～1.12,初餾點310℃,餾出50%時為400℃,含萘不大于3% 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第8頁蒸汽以100—106℃的溫度自1次蒸發(fā)器頂逸出，進入一段冷凝冷卻器；及油水出的餾份混合蒸汽進入蒽塔進料塔板，塔底排出溫度為320~330℃的二蒽油， 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第9頁爐底的油氣聯(lián)合燃燒器(火嘴)噴出高達幾米的火焰，溫度高達 管(也叫輻射管)內(nèi)流動的油品。煙氣沿著輻射室上升到對流室，溫度降到爐管燒壞，所以輻射室的體積較大。由于火焰溫度很高(最高處可達沖刷爐管的速度越快，傳熱的能力越大，所行部分熱量回收，使煙氣溫度降到200℃左右，再經(jīng)煙囪排出，但這需要用鼓 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第11頁煙崗煙崗煙道擋板回彎頭輻射管爐膛殼體油氣聯(lián)合燃燒器 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第12頁2.2.2管式爐的選型1、立式爐圓簡爐爐膛為直立圓筒形，輻射管在爐膛周圍垂直地排列一周，方形對流 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第13頁塔，如舌形、網(wǎng)孔等塔板。又可根據(jù)有沒有降液管分為溢流式塔板(泡帽等)和穿流式塔板(穿流式篩板和穿流式柵板等)5。(1)泡罩塔盤 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第14頁(2)浮閥塔盤浮閥塔盤是在塔盤板上開許多圓孔，每一個孔上裝一個帶三條腿可上下浮邊水平地吹入塔盤上的液層；液體由上層塔(3)篩板塔盤篩板塔盤是在塔盤板上開許多小孔，操作時液體從上層塔盤的降液管流入，橫向流過篩板后，越過溢流堰經(jīng)降液管導(dǎo)入下層塔(4)舌形和浮舌塔盤 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第15頁通過舌孔時，利用氣體噴射作用，將液相分散根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分為亂堆填料(鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、環(huán)矩鞍等顆粒填料)及規(guī)則填料(網(wǎng)波紋填料、板波紋填料、格柵填料)I?1。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第16頁焦油中含水，%(對無水焦油)4蒸汽量(占無水焦油的6%),千克/時606蒸汽入口壓力千帕600 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第17頁輕油0.7洗油3.0II蒽油6.8=30.18×6.0+25.18×59.5+85.58×25.=4260千卡/標米3=17807千焦/標米3 煤氣中的含水量：式中：Po——在20℃時，煤氣中的飽和水氣分壓，由表3.2查得P?=17.5毫米汞P大氣壓力，取P?=760毫米水柱；P——燒嘴前煤氣的靜壓力，毫米汞柱，取P=600毫米汞柱；濕煤氣的低熱值Q:=4160千卡/標米3=17389千焦/標米2、燃燒所需空氣量當煤氣中含水2.2%濕煤氣組成(體積%): 表在毫米汞柱下煤氣中的飽和水蒸汽壓力溫度℃溫度℃壓力mmHg溫度℃表焦爐煤氣各組成的發(fā)熱量(千卡標米)由表3.4中可知，燃燒1標米3的濕煤氣的理論需氧量為： 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第20頁理論需一 未參加燃燒的過剩氧量為：當α=1.3時，1.143-0.8795=0.264標米3/標米3濕煤氣；燃燒1標米3為濕煤氣所需的干空氣量為： 當α=1.2時，標米?/標米?濕煤氣；當α=1.3時，標米?/標米?濕煤氣；由干空氣帶入的氮氣量為：當α=1.2時，5.03×0.79=3.97標米3/標米3濕煤當α=1.3時，5.45×0.79=4.31標米3/標米3濕煤氣；當大氣溫度15℃和相對濕度為0.7時，則空氣入的水汽量為：當α=1.2時，0.017×5.03=0.0855標米3/標米3濕煤氣；當α=1.3時，0.017×5.45=0.0927標米3/標米3濕煤氣；表燃燒標米為濕煤氣所產(chǎn)生的廢氣量及其組成(標米)a=1.2343.1.3耗熱量和煤氣用量的計算1、一次蒸發(fā)溫度在管式爐連續(xù)蒸餾裝置中，煤焦油蒸餾是以一次蒸發(fā)的方式進行的。所謂一次蒸發(fā)溫度，就是指在二段蒸發(fā)器中，液體與蒸汽之間達到平衡狀態(tài)時的溫度。管式爐二段焦油出口溫度必須保證焦油在二段蒸發(fā)器內(nèi)一次 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第22頁蒸發(fā)所需的熱量。一次蒸發(fā)溫度與餾份產(chǎn)率及二段蒸發(fā)器底部壓力有關(guān)。(1)二段蒸發(fā)器底部壓力：設(shè)器底總壓為1035毫米汞柱，進入器底的直接氣量為無水焦油的1.0%,無水焦油量為10078千克/時，餾份產(chǎn)率45%,含水0.5%。水蒸汽的千摩爾：油汽的千摩爾(按表3.1計算):油氣分壓：毫米汞柱(2)一次蒸發(fā)溫度：先按下式確定一次蒸發(fā)直線的正切tga與蒸發(fā)壓力tgα——在一定壓力下，一次蒸發(fā)直線傾角的正切由tgα進而算出一次蒸發(fā)溫度ta 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第23頁查得，在一次蒸發(fā)溫度為375℃,餾份產(chǎn)率為45%時，焦油焓223千卡/千克=932千焦/千克。設(shè)管式爐二段出口焦油的焓為238千卡/千克=994.8千焦/千克。實際上，由二段蒸發(fā)器底通入過熱蒸汽，故一次蒸發(fā)溫度較計算為底。2、有效耗熱量(1)焦油在一段內(nèi)吸收的熱量加熱無水焦油所需的熱量： 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第24頁=10101(93-74)=191919千卡/時=802221千焦/小時加熱和蒸發(fā)焦油中水分所需的熱量：=230222千卡/時=962328千焦/小時649.8——水蒸氣在爐管出口處(130℃)的焓，千卡/千克80——水在爐管入口處(80℃)的焓，千卡/千克=2195.5千卡/時=9177.0千焦/小時式中： 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第25頁則第一段的有效耗熱量為：二段焦油出口溫度400℃,其焓為994.8千焦/千克，則焦油在二段內(nèi)所吸收的熱量為：=(10101-0.0023×10101)(994=6444732.4千焦/小時 式中：L00、Iu焦油在二段出口與入口溫度下的焓，千焦/千克加熱與蒸發(fā)焦油中水份所需的熱量=33872.7千卡/時=141587.7千焦/小時0.005無水焦油中所含的水份782.4、110.19段出口狀態(tài)下過熱水蒸汽和二段入口狀態(tài)下水的焓，千卡/千克則二段的有效耗熱量為：Qs+Q?=6444732.4+141587.7=1575674.7千卡/小時=6586320.1千焦/小時總有效熱量：Qs=1773726+305996.1+6586320.1=8666042.2千焦/小時3、熱損失當空氣過剩系數(shù)α=1.3,廢氣溫度t=400℃時，廢氣帶走的熱量占總熱量： 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第27頁V濕廢氣體積，在α=1.3時，1標米3濕煤氣能生成6.226標米3的濕廢氣=0.336千卡/標米3.℃=1.4千焦/標米3·攝氏度上述計算式中的各數(shù)據(jù)為廢氣中各組成的量及其比熱，后者可由表3.6得。(2)爐體的散熱損失取輻射段和對流段的總熱損失占總耗熱量的5%表不同溫度下幾種氣體和蒸汽的平均比熱溫度溫度 取熱效率η=76%總熱消耗量：5、煤氣耗量濕煤氣重度：r=(1.975×2.35+1.49×2.16+1.429×0.39+1.250×5.87+0.0899×58=0.455千克/標米3式中：1.975、1.49、1.429、1.250、0.0899、0.717、1.251、0.804——分別為CO、CH、0、COH、CH、N、HO在標準狀態(tài)下的氣體重度，千克/標米3濕煤氣的重量流量：W=656×0.455=298.48千克/時當α=1.3時，每1標米3濕煤氣產(chǎn)生的廢氣量為：1.975×0.375+0.804×1.238+1.251×4.349+1.429×0.264=7.562千克/標米3 3.2管式爐的計算與選型3.2.1輻射段計算焦油二段加熱的有效熱負荷為Q=Q?+Q?=6586320.1千焦小時，占總有效熱負荷8666042.2千焦/時的79%。通常輻射段的熱負荷為全爐熱負荷的70~80%。因此，將輻射段作為二段加熱。式中：t?、t原料焦油在輻射段入口處和出口處的溫度，℃2、輻射段加熱面積式中：Q——輻射段熱負荷，千卡/時3、輻射管管徑及管心距 (1)管徑選擇d——管內(nèi)徑，米m,——管內(nèi)流體重量流速，千克/米2.秒按實際情況，焦油管式爐重量速度選取650～950。此時，相當于管內(nèi)線速度為0.55～0.8米/秒，今取m=700千克/米2.秒G——管內(nèi)焦油流量，取G=13889千克/時選用φ89×6,Cr5Mo石油裂化鋼管。加大管心距可以提高管表面熱強度，管心距一般采用2dc(外徑),此處取C=105毫米。4、輻射段爐體尺寸(1)輻射管總長及根數(shù) 對于不設(shè)輻射錐或折煙板的圓筒爐，火焰直接照射遮蔽管，因此，把遮蔽管當作輻射管看待。遮蔽管長度可取輻射管總長的5～10%,設(shè)為7%。則遮蔽管總長：Lz=0.07L=0.07以313=21.9米輻射管有效長度(露出長度)與爐膛大小及火嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般圓筒爐的高徑比，即小爐高徑比應(yīng)大些。取Li=6.0米，則輻射管根數(shù)：(2)爐管節(jié)圓直徑D將48根爐管分為6組，其中每組為8根。組間管心距取為370毫米，則節(jié)圓直徑D為： 一般爐管中心距爐膛內(nèi)壁約為3dc。即D=D+3d。=3+3以0.089=3+0.267=3.267米5、當量冷平面αAcp火焰和赤熱煙氣的部分，輻射熱能直接傳給管組，并為管組所吸收。另一部分熱能通過爐墻，再度輻射至爐內(nèi)，然后再被管組所吸收，其余部分熱能上升至對流段。這種復(fù)雜情況，在設(shè)計計算中，為簡化計算，以當量冷平面來代替管排進行計算。當量冷面為理想黑平面，與管排具有相同的吸收能力。對于輻射管，當量冷平面αA?=anLC=0.94K叫860.15=40.6米20有效吸收因數(shù)，為管心距與管徑之比的函數(shù)，查圖得α=0.94n輻射管根數(shù)L———輻射管有效長度，米C管心距，米對于遮蔽管，因遮蔽管的后面沒有再輻射的爐墻，故不能吸收再輻射熱， 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第33頁但由于赤熱氣體直接流過遮蔽管，籍對流傳熱給它的熱量遠較一般輻射管為高，此對流熱用以補償再輻射而有余，故設(shè)α=1。遮蔽管每排5根，每根有效長2.2米。則當量冷平面：總當量冷平面：6、爆露磚墻面積Ag全部磚墻面積：D爐膛直徑，米暴露磚墻面積：在爐膛內(nèi)的燃燒氣體中，只有O和水汽等三原子氣體具有顯著的輻射能力， 所以煙氣的輻射能力取決于該氣體的濃度、爐膛尺度和煙氣溫度(即CO和水汽在煙氣中的分壓P、氣層的平均輻射長度L和煙氣溫度)有關(guān)。而氣層的平均輻射長度與爐膛高徑比和爐膛直徑的關(guān)系如下：高徑比=1時，L=2/3D米由于高徑比等于2,所以氣層平均輻射長度L=D=3.267米O和水汽的分壓P,當α=1.2時式中：0.375、1.231——分別為煙氣中O和水汽的體積5.791——煙氣量設(shè)煙氣溫度t=600℃,查圖3.2得氣體輻射率為0.5設(shè)煙氣溫度t=900℃,查圖3.2得氣體輻射率為0.475 00交換因數(shù)F依賴于氣體輻射率和暴露磚墻面積的再輻射量。后者以暴露磚墻面積和當量冷面積的比值作為函數(shù)進行計算，即：設(shè)煙氣溫度t=600℃,查圖3.3得交換因數(shù)F=0.61設(shè)煙氣溫度t=600℃,查圖3.3得交換因數(shù)F=0.48AwAwo0.50000 輸出熱量：二段熱焦油帶出的熱量(有效熱)Q?千焦/時爐體熱損失qL,千焦/時煙氣帶走的熱量qz,千焦/時Qn+qn+q=Q?+qz+q?或Qi=Qn+qn+qrqL-qz 式中：0.346煙氣在20～600℃之間的平均比熱，千焦/標米3.℃5.791當α=1.2時，1標米3濕煤氣燃燒產(chǎn)生的煙氣量，標米3℃4160濕煤氣的低熱值，千卡/標米30.035——輻射段的總熱損失，取q/Qn=3.5%當煙氣溫度tp=900℃時0.359——煙氣在20～900℃之間的平均比熱，千焦/標米3.℃將以上tp和Qn/αAepF值，查圖3.4得兩點(此兩點應(yīng)在吸收曲線的兩邊),連接兩點作一直線，與管壁溫度tw=290℃曲線相交，由此兩點查的煙氣溫度為760℃,此即輻射段煙氣溫度。 B10、輻射段的校核(1)校核輻射段熱負荷Q?由熱平衡方程式代入得：=1622319千卡時千集51293/原假定為65866320千焦/時，與此處計算值基本相符。(2)校核爐管表面熱強度q?輻射段加熱管實際表面積：A=(48以6+10以曉2)π0.089=86.6米2原假設(shè)熱強度為75240千焦/米2·時，與計算所得值基本相符。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第39頁管壁平均溫度按下式檢核：α——管壁對油品的給熱系數(shù)，管壁對焦油的給熱系數(shù)δ——管壁厚度，取δ=0.006米t、t原料在入口及出口的溫度，取t?=110℃、t?=400℃其余符號意義同前。故與原假設(shè)295℃相近，故可不重新試算。對于圓筒爐，qv可按下式計算： 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第40頁對流段由兩部分組成，一是用作焦油脫水(第一段加熱),一是用作蒸汽(1)對流段尺寸的確定每排5根管，則對流室寬： n——對流室每排管根數(shù)C管心距，米煙氣重量流速：Wg——煙氣量，千克/時煙氣的重量速度，一般為1～4千克/米2.秒對流室尺寸確定如下：有效長L=2.2米有效寬B=980毫米每排管數(shù)n=5(2)進入焦油脫水段煙氣的溫度ts'每標米3濕煤氣所產(chǎn)生煙氣的焓，可由下列熱平衡式求得：is'——煤氣進入焦油脫水段的焓，千焦/標米3濕煤氣 煤氣出焦油脫水段的焓，千焦/標米3濕煤氣i?00=0.336以006.2264.18=3498千焦標米濕煤氣0.336——當α=1.3時，煙氣在400℃時的比熱，千卡/標米3濕煤氣6.226當α=1.3時，每標米3濕煤氣產(chǎn)生的煙氣量，標米標米3113742焦油脫水段的總熱量，千焦/時對流段總傳熱量為總耗熱量的5%-3.5%=1.5%,其中對流段中焦油脫水管排占總管排的7/8。則焦油脫水段的傳熱量為：煙氣進入焦油脫水段的溫度：0.349當α=1.3時，煙氣在此溫度時的比熱，千焦/標米2.℃(3)內(nèi)膜給熱系數(shù)管內(nèi)焦油對管壁的內(nèi)膜給熱系數(shù)可按下式計算：d——對流段爐管內(nèi)徑，米w——焦油在管內(nèi)流速，米/秒U焦油運動粘度，米21秒Y——焦油平均重度，千克/米3以上各參數(shù)計算如下焦油平均溫度：105℃時含水焦油的比重：1.1815在20℃時焦油的比重0.04——1千克無水焦油帶入水量，千克0.955——水在105℃時的比重焦油在管內(nèi)的流速：105℃時焦油的運動粘度，可按下式計算：lgv105=Klgt+b式中： t—焦油平均溫度，℃k、b—系數(shù)，取k=4.29、b=7.75lgY1o?=-4.291g105+7.75=-4.29以2.02+7.75=-0.92105℃時焦油的比熱：千卡開克GO6千焦千克℃0.396——焦油在0～150℃間的平均比熱1.01水在105℃時的比熱105時焦油的導(dǎo)熱系數(shù)為：式中：Y??——焦油在15℃時的比重，取入?=1.185t焦油的平均溫度，取t=105℃則內(nèi)膜給熱系數(shù)： =177千卡米時夸煉米時740/22℃由于雷諾數(shù)Re屬于2300～10000間，故屬過度流狀態(tài)，所以，在求得的α值中，應(yīng)加入校正系數(shù)f,則內(nèi)膜給熱系數(shù)α為：α1=1770.794=140千卡米時②℃包括結(jié)構(gòu)熱阻在內(nèi)的內(nèi)膜給熱系數(shù)：式中：R——結(jié)構(gòu)熱阻，取R?=0.0004(4)管外膜給熱系數(shù) 式中：1.1——磚墻輻射給熱系數(shù)值。其平均值取氣體輻射給熱系數(shù)αo與對流給熱系數(shù)αoc之和的10%①對流給熱系數(shù)αoc,可按煙氣垂直于交錯排列的光管群的計算式計算：式中：mg——煙氣重量流速，千克/米2秒d對流爐管外徑，毫米取M1.17千克/米2.秒，d.=89毫米取得 第47頁②氣體輻射給熱系數(shù)α?煙氣和焦油的對熱平均溫度差可按加油的平均溫差加上煙氣到焦油的對熱平均溫差：平均煙氣溫度：平均管壁溫度：取轉(zhuǎn)強輻射系數(shù)為對流傳熱系數(shù)和輻射傳熱系數(shù)之和的10%,則外膜給熱 系數(shù)為：=113.7千焦米時②②℃包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的外膜傳熱系數(shù)：(5)對流段總傳熱系數(shù)K代入得：(6)爐管表面積和爐管排數(shù)爐管表面積：爐管排數(shù)：取16排，則爐管表面積：16以5以π以0.089以2.2=49.2米2(7)爐管表面熱強度 2、過熱蒸汽管排的計算過熱蒸汽管排的熱負荷Q=305996.1千卡千焦/時，管內(nèi)蒸汽流速一般取取管心距為120毫米，則每排根數(shù)：煙氣重量速度：(1)煙氣進入過熱蒸汽段的溫度656(i-i?00)=73204.8+5114.8=78318.6千卡小時=327372千焦小時煙氣溫度：式中：0.352——煙氣的平均比熱，千焦/米3.℃這與前述輻射段煙氣溫度760℃相差不大，其誤差主要由于計算公式的正 確性所限。過熱蒸汽的內(nèi)膜給熱系數(shù)可由下式計算：包括結(jié)垢熱阻在內(nèi)的內(nèi)膜給熱系數(shù)：(3)外膜給熱系數(shù)①對流給熱系數(shù)e煙氣平均溫度：②輻射給熱系數(shù)Qk 煙氣和蒸汽的對數(shù)平均溫差可按下式計算：平均煙氣溫度：平均管壁溫度：包括垢層熱阻在內(nèi)的外膜給熱系數(shù)： 爐管表面積和爐管排數(shù)爐管表面積：(5)爐管排數(shù)：取2排管，則實際爐管表面積為5.8米2爐管表面熱強度3.2.3爐管壓力降計算(一)對流段焦油管壓降對流段焦油溫度低，視為無相變化，其壓力降可按下式計算f管內(nèi)摩查系數(shù)，Re=4958,查圖3.5得f=0.011W平均操作條件下焦油的線速度，0.66米/秒g重力加速度，g=9.81米/秒 r操作條件下，焦油的平均重度，1120千克/米2式中：中——與爐管連接形式有關(guān)，其值見表3.7,對流段采用V型急彎彎管，取d管內(nèi)徑，0.071米連接型式ψ油流急劇轉(zhuǎn)彎及內(nèi)部縮小的回彎頭100油流急劇轉(zhuǎn)彎的回彎頭50～60油流平緩轉(zhuǎn)彎的回彎頭30半徑R≥4d的急彎彎管15 (二)輻射段爐管壓力降計算和汽化段(有相變化)兩部分進行計算。假設(shè)開始汽化時的壓力，pe=3.5千克/厘米2(絕)查圖3.6得開始汽化時圖3.6煤焦油壓力與一次汽化開始溫度的關(guān)系曲線輻射段全部爐管當量長度1為汽化段爐管當量長度1按下式計算：式中：L油料在爐出口處的焓，焦油及其餾分的焓為995千卡/千克焦油(按 一次汽化溫度及汽化率值，查圖3.1),水分的焓為4千焦/千克焦油，則共計238+4=242千卡/千克焦油=1012千焦/千克焦油Ie——開始汽化時油料的焓，185+4=189千焦/千克焦油Ii——爐入口處油料的熱焓，40+0.6=40.6千焦/千克焦油忽略微量的水分，則汽化混合重度可按下式計算：6汽化段焦油的平均汽化率，在二段出口處的焓為222千焦/千克，查圖得此點的汽化率e=0則汽化段中，平均汽化率：(參照焦油蒸餾工段設(shè)計指導(dǎo)書)ry——汽化段換算為一個大氣壓下的餾分蒸汽平均重度：128——餾分蒸汽的平均分子量2.5——爐出口處油料的壓力，千克/厘米3(絕) 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第56頁(1)汽化段壓力降：也可用圖解法進行，其試算法如下：查圖代入得： 汽液混合物流速：汽化段壓力降：則開始汽化點的壓力：P?=1.45+2.5=3.95千克厘米2然后，以假定值pe為橫坐標，計算值與假定值之比值為縱坐標，將以上兩次假設(shè)所得兩點繪于圖中，;連接兩點為以直線，此直線與橫坐標之交點，即為所求開始汽化的壓力，pe=3.45千克/厘米2,見圖3.1.8。則汽化段的爐段壓力降為：△pe=3.45-2.5=0.95千克厘米2 局計革值/r假文值局計革值/r假文值(2)汽化點前壓力降為：當pe=3.45千克/厘米2,查圖3.6得te=357℃,則I=192千卡/千克=803千焦/千克，汽化段爐管當量長度為：汽化點當前爐管當量長度：焦油的平均比重：yL=1.1815-0.0007(368-20)=0.9379克厘米平克張7.9/3焦油流速：壓力降： 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第59頁(3)液柱壓頭△P?△p、=hyL以10?=6.5以937.910?=0.610千克厘米2p?=△Pc+△pL+△ps+p?=0.95+0.462+0.61+2.5=4.52千克厘米23.2.4煙囪計算煙囪抽力的富裕量，按煙氣量在對流段入口處增加10%,煙囪入口處增加(1)對流段的管排阻力 計算如下：①遮蔽管的阻力水平放置，交錯排列的光管管排的阻力可按下式計算：式中T煙氣在此段的平均溫度，Tg=760+273=1033Kmg——煙氣在此段的重量流速，mg=1.17×1.1=1.29千克dp——管與管間的空隙，dp=0.15-0.089=0.06μg煙氣的粘度，按下式計算：厘泊當煙氣的溫度為760時，u=1.3時煙氣的粘度為：=0.042厘泊②過熱蒸汽管排的阻力 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第61頁毫米汞柱當a=1.3煙氣溫度為700℃時，煙氣的粘度為：焦油脫水管排的阻力當a=1.3,煙氣平均溫度為538℃時，煙氣的粘度為：則對流段阻力為：△p?=△p-1+△p?-2+△p-3=0.35+0.312+2.2=2.86毫米汞柱①煙氣由輻射到對流段前(過渡段)的阻力入口側(cè)煙氣溫度： A2煙氣出口流通面積，米2AI煙氣入口流通面積，米2由圖3.8查得，ε?=0.46出口側(cè)煙氣重量流速：體積收縮阻力：②煙氣由過渡段到對流段的阻力入口側(cè)煙氣溫度： 查圖3.8得E?=0.44出口側(cè)煙氣重量流速mc=1.287千克/米2秒體積收縮阻力：毫米汞柱③從對流段到煙囪體積收縮阻力設(shè)煙囪通道直徑為900毫米，則煙氣重量流速：查圖3.8得E?=0.26體積縮小阻力：米汞柱則體積縮小阻力總計為：△p?=△p?-1+△p?-2+△P?-3=0.124+0.117+0.199=0.44毫米汞柱(3)煙囪摩擦阻力損失及動能損失假定煙囪高度L=7米。 煙氣在煙囪內(nèi)的重量流速一般為2.5～3.5千克/米2秒，煙囪直徑估算如下：=0.787～0.918米為了施工方便，煙囪直徑不宜過小，故取D?=0.9米①煙囪的摩擦阻力Me82.720.012毫米汞柱式中：Tg——煙囪內(nèi)煙氣平均溫度，一般按對流段煙氣出口溫度減去55,既Tc=(400-55)+273=618Km煙囪內(nèi)煙氣速度，千克/米2秒f——水力摩擦系數(shù)，米 煙囪高度，米②動能損失動能損失即煙囪出口的速度頭： 則系統(tǒng)總阻力：△p=△p?+△p?+△p?+△p?=2.86+0.44+0.225+0.704=4.269毫米汞柱2、煙囪高度H?大氣溫度取25℃,則T?=25+273=298K煙囪內(nèi)煙氣平均溫度式中：Tb——煙囪入口煙氣溫度a計算系數(shù)，其值見表3.8,煙囪有襯里時，as=0.95煙囪直徑，米3 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第66頁則Hg=6.5米項目數(shù)據(jù)爐膛直徑，米輻射段氣體出口溫度，℃體積熱強度，千卡/米，時27對流室寬，米對流管尺寸，毫米過熱蒸汽管排，排過熱蒸汽管每排根數(shù)，根 煙囪直徑，米3.3其他設(shè)備的計算的和選型3.3.1蒽塔的選型蒽塔直徑計算：無水焦油處理量為10101千克/時，由蒽塔頂出來的油氣量為：輕油47.5千克/時、酚油餾分252.5千克/時、萘油餾分1616.3千克/時、洗油餾分303.0千克/時，洗油回流量按無水焦油量的20%計算為：10101×20%=2020.2千克/時。二段蒸發(fā)器帶來的水汽量為無水焦油量的1.5%,蒽塔通入直接汽量為無水焦油量的0.5%,總水汽量為10101以(1.5%+0.5%)=202千克時。塔頂蒸汽溫度為257℃,操作壓力為0.25千克/厘米2則塔頂蒸汽混合物的體積為：=0.403米秒蒽塔的空塔流速取0.23米/秒，故選蒽塔的規(guī)格為Dg1400型項目數(shù)據(jù) 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第68頁塔板層數(shù)23精餾段18提餾段5泡罩形式條形泡罩個數(shù)9泡罩齒縫高度25每層塔板齒縫面積，米20.204降液管截面積，米20.0077板距，毫米375一蒽油的塔板編號11,13,15操作重量，噸40一般選用立式，數(shù)量應(yīng)不少于兩臺，并聯(lián)使用，當有液體瀝青用戶時，瀝青高置槽的臺數(shù)，還應(yīng)滿足液體瀝青裝車的要求。瀝青的處理量為5.454噸，225℃時比重為1.163,在高置槽內(nèi)停留時間按進料、冷卻和放料所需最長時間為24小時，則所需高置槽總?cè)莘e為數(shù)據(jù)高度，毫米折流板板數(shù)折流板距離捕霧層無水焦油槽容積，米2重量，噸材質(zhì)36鋼3H=500塔頂溫度105℃,塔頂壓力1.01千克/厘米2塔頂出來的物料：輕油23.2千克/時，水分252.5千克/時 塔徑計算：設(shè)空塔速度為0.2米/秒，則蒸發(fā)器直徑為故選Dg=1000毫米的規(guī)格項目數(shù)據(jù)材質(zhì)36鋼3H=5003.3.4二段蒸發(fā)器汽相負荷采用空塔速度為0.2米/秒，則蒸發(fā)器直徑為故選Dg=1600毫米規(guī)格項目數(shù)據(jù) 3.3.5其他冷卻器的選型1、混合餾分冷卻器混合分入口溫度220℃,混合分出口溫度70℃需由冷卻水帶走的熱量：Q=2171以0.43(220-70)=140075千卡時油：220正70平均溫度差總傳熱系數(shù)K=100,所以傳熱面積故選用GL500IV-6-15型號的規(guī)格：項目數(shù)據(jù)公稱換熱面積，米2計算換熱面積，米2殼程流通截面積，米22、一蒽油冷卻器進入冷卻器的一蒽油1616.2千克/時一蒽油入口溫度290℃,一蒽油出口溫度90℃ 油：290虧武90水：45正25平均溫度差總傳熱系數(shù)K=100,所以傳熱面積故選用GL500IV-6-12型號的規(guī)格：項目數(shù)據(jù)公稱換熱面積，米23、二蒽油冷卻器進入冷卻器的二蒽油686.9千克/時二蒽油入口溫度330℃,二蒽油出口溫度90℃需由冷卻水帶走的熱量：Q=686.9以0.5以(330-90)=82428千卡時油：330方E90水：45云正25平均溫度差 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第72頁項目數(shù)據(jù)5計算換熱面積，米2管程流通截面積，米24非工藝部分4.1廠址的選擇下，在編制項目建議書階段就可以開始選廠工作，選廠報告也 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第73頁 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第74頁4.3.1選擇適宜的輸送設(shè)備控制和消除明火與摩擦、撞擊火花 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第75頁集液井的設(shè)施，集液井應(yīng)加蓋，并有用泵抽除的設(shè)施。耐火等級耐火等級四級三級一、二級三、級三、級4.3.4焦化廠的防火防爆事項焦化廠主要爆炸和火災(zāi)危險場所等級的劃分應(yīng)遵守爆炸和火災(zāi)危險場所等級見表4.2。配、變電室和電磁站應(yīng)備有干粉、二氧化碳或1211滅火器。 瀝青高置槽瀝青冷卻運輸機、裝車站焦油一粗蒽熱瀝青固態(tài)瀝青一4.4環(huán)境保護4.4.1采用的環(huán)保標準1)《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》2)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》3)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》4)《大氣污染物綜合排放標準》5)《遼寧省污水與廢氣排放標準》 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第77頁6)《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》GBJ12348-904.4.3三廢處理 4.5.1編制依據(jù)4.5.2主要危險源及防護措施本廠的主要危險物為硫酸和煤氣。車間生產(chǎn)的火災(zāi)危險性屬于乙類，防爆等級屬于乙類，廠區(qū)內(nèi)設(shè)環(huán)形消防4.5.3防護措施 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第79頁4.5.4工業(yè)衛(wèi)生防護措施 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第80頁4.6.2防觸電電氣設(shè)備(特別是手持電動工具)的外殼和電線的金屬護管應(yīng)有接零或接行燈必須是24伏低壓燈；在金屬容器內(nèi)或潮濕地方其電壓不得超過12伏。防雷電 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第81頁4.7給水排水生產(chǎn)用水水溫一般為25℃,當系二次利用水時，設(shè)備出水計算溫度為隔油池的保護高不應(yīng)小于0.4m。且應(yīng)有防止污油溢出的措施和蒸汽滅火措25℃水，米3/時32℃循環(huán)水，米3/時 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第83頁5.1.1瀝青質(zhì)量 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第84頁表5.1瀝青質(zhì)量標準指標名稱電極瀝青中溫瀝青軟化點，℃55固態(tài)瀝青屬于無定形體，熔點物樣定值，在儲存或運輸過程中，往往由于溫度升高及所受重力負荷增大等條件的影響而軟化失去脆性，產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象(如中溫瀝青)。一般隨著軟化點的提高，其固態(tài)性質(zhì)也趨于穩(wěn)定(如硬瀝青)5.1.2瀝青的冷卻成型連續(xù)焦油蒸餾的瀝青冷卻1、從二段蒸發(fā)器來的中溫瀝青進入瀝青冷卻器，溫度由370℃降到220~230℃,再進入瀝青高置槽，在此自然冷卻打到150～180℃,然后通過分配盤的篩孔進行澆注，使熱瀝青在瀝青冷卻運輸機上被水冷卻成條狀經(jīng)由溜槽裝車，池，待瀝青碎屑沉淀后，送往冷卻水架冷卻后循環(huán)使用。工藝流程圖見圖1 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第85頁圖1瀝青冷卻工藝流程5瀝青煙捕集器循環(huán)槽7油泵8捕液槽9吸風(fēng)機瀝青冷卻器瀝青入口溫度瀝青出口溫度瀝青高置槽瀝青出口溫度瀝青持冷卻水入口溫度瀝青冷卻運輸機平板上水位高度800毫米瀝青高置槽內(nèi)瀝青停留時間8～24小時瀝青池用水量對于B=800運輸機對于B=500運輸機5～10米3/時 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第86頁5.2.1工藝介紹(1)生產(chǎn)前準備(2)液態(tài)瀝青冷卻 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第87頁(3)瀝青粒化 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第88頁以通過電機上的變速驅(qū)動裝置于2.02到14.4m/min之間調(diào)節(jié)。池溫保持在大約44℃,所有顆粒被皮帶機送到水面并翻到，裝入車廂內(nèi)。(4)水閉環(huán)回路為除掉熱瀝青顆粒帶到池中的熱量，用泵通過熱交換器管閉路循環(huán)礦坑水。該冷卻水之前安裝了過濾器，過濾器由尼龍帶組成，保存浮在池中的精細顆粒，且達到最大壓差值，水流可以切換到備用設(shè)備上，對該過程中收集的瀝青顆粒進行干燥并最終與池底部集灰桿回收的瀝青顆粒相混流出熱交換器以后，水分成兩路，一路繼續(xù)從池頂部流，一路噴到瀝青皮帶返回部分，由此瀝青皮帶保持永久的清潔，瀝青顆粒直接落到池底部，在那里被吸走。工藝流程圖見圖2。卻卻流量暴粒螺能傳送器熱交接器P圖2工藝流程圖5.2.2生產(chǎn)參數(shù)操作控制表5.2瀝青各處溫度原料槽/℃瀝青冷卻器/℃入口表1瀝青各處溫度蒸汽冷凝液溫度：80℃;蒸汽冷凝器的蒸汽人口溫度：120～140℃;瀝青冷卻器的蒸汽冷凝物流量：0.4m3/h;到蒸汽發(fā)生器的蒸汽冷凝物液位：80%;蒸汽發(fā)生器的冷凝物操作步驟 (2)徹底解決了環(huán)境污染問題。瀝青成型溫度低，避免了善了操作環(huán)境，同時瀝青在水下成型可以避免灰塵。(4)較高的自動化控制水平。采用DCS控制系統(tǒng)，裝置運行穩(wěn)定，大大降低(5)瀝青成型時粉化率低。粉化率小于0.8%,國內(nèi)常規(guī)工藝一般在1%以上；表5.3 5.3工藝流程的選擇通過新舊工藝的比較，新工藝需要將整套設(shè)備進行更換，這樣成本就會大大增加，并且新工藝耗電量比較大，考慮實際的經(jīng)濟效益，故選用舊工藝，對舊工藝進行部分的技術(shù)改造。5.4主要設(shè)備計算與選型1、瀝青冷凝冷卻器的計算與選型①進入換熱器的瀝青5454.5千克/時瀝青入口溫度360℃,瀝青出口溫度230℃需由冷卻水帶走的熱量：Q=5454.5以0.5以(耗水油：360云正230水：100元孟60平均溫度差故選用的規(guī)格如下表5.3: 項目數(shù)據(jù)可調(diào)面積F?,米2可調(diào)面積F?,米2可調(diào)面積F?,米2②上部冷凝部分水汽入口溫度100℃,水汽出口溫度60℃冷卻水入口溫度32℃,冷卻水出口溫度45℃冷卻水：45云正32平均溫度差故選用的規(guī)格為GL500IV-6-15:表5.4項目數(shù)據(jù)計算換熱面積，米2管程流通截面積，米2殼程流通截面積，米22、瀝青高置槽 一般選用立式，數(shù)量應(yīng)不少于兩臺，并聯(lián)使用，當有液體瀝青用戶時，瀝青高置槽的臺數(shù)，還應(yīng)滿足液體瀝青裝車的要求。瀝青的處理量為5.454噸，225℃時比重為1.163,在高置槽內(nèi)停留時間按進料、冷卻和放料所需最長時間為24小時，則所需高置槽總?cè)莘e為則選用V=36米3瀝青高置槽3臺表5.4數(shù)據(jù)公稱直徑，毫米全高或全長，毫米瀝青出口公稱直徑，毫米瀝青入口公稱直徑，毫米設(shè)備重，噸操作重，噸5.5瀝青生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的問題及解決方案5.5.1出現(xiàn)的問題瀝青是焦油蒸餾過程中剩余的液體殘渣，含有多種有機物質(zhì)，從二次蒸發(fā)器出來后，溫度在360℃左右，由于溫度較高，瀝青液體的一些輕質(zhì)餾分就會揮發(fā)出來，形成大量的黃色煙霧瀝青煙，氣味難聞，對人的身體健康構(gòu)成極大的傷害。瀝青煙主要來自煤焦油蒸餾的熱瀝青儲槽放散管、瀝青冷卻成型等幾處。瀝 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第94頁青中約含0.11%～0.84%,在瀝青煙中的含量約為1.3～2.0mg/m3。接觸瀝青煙，可引起急性光敏性皮炎、角膜炎，并使皮膚產(chǎn)生明顯的色素沉著，因此如何控制瀝青煙，減少煙氣量，就顯得至關(guān)重要。5.5.2瀝青煙的處理方法1、水洗法即瀝青煙氣與循環(huán)洗滌水在洗滌塔中逆向接觸，煙氣中的瀝青被沖洗捕集2、油洗吸收法用洗油或脫晶蒽油在吸收塔或噴射吸收器中與瀝青煙氣逆向接觸，瀝青被 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第95頁3、靜電捕集法4、吸附法95%以上。5、焚燒法 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第96頁1瀝青冷卻器2瀝青高置槽3瀝青冷卻運輸機4吸風(fēng)罩及分配盤5瀝青煙捕集器循環(huán)槽7油泵8捕液槽9吸風(fēng)機10文丘里管5.3結(jié)論 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第97頁本次設(shè)計主要完成年產(chǎn)16萬噸焦油焦油車間蒸餾工段工藝初步設(shè)計，在設(shè)通過本次設(shè)計，使我有了科學(xué)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，樹立了正確的設(shè)計思想，能根據(jù)實際情況，運用自己說學(xué)習(xí)的知識解決實際問題，并且培養(yǎng)了查閱文獻， 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第98頁 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第99頁致謝 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第100頁參考文獻[2]肖瑞華，白金鋒.煤化學(xué)產(chǎn)品工藝學(xué)[M.北京：冶金工業(yè)出版社，[3]庫咸熙.《煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工》[M].北京：冶金工業(yè)出版社， 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計第101頁2005,14-25. 英文文獻3.operatingpressureoimportantparameterforheatexchangerde5.foulingresistanceforboth6.physicalpropertiesofbothstreams.Theseincludeviscosity,inletandoutlettemperatures. inletandoutlettemperatures,especiallyforliquids,sincethe8.typeofheatexchanger.Ifnotfurnished,thedesignercanchoosethisbaseduponthecharacteristicsofthevarioustypesofabetterpositionthantheprocessengineertodothis.sizestoavoidexpandersorreducersnozzlesareusuallymothickness(usuallybaseduponinventoryconsiderations),andtheManyplantownersprefertostandardizeallthreedimensions,againbaseduponinventory11.maximumshellIimitationsapplyonlytoexch identicalmaterials,allcomponentsshouldbeofthismaterial.Thus,specified.However,iftheshellandtubesareofandbaffles.Tubesheetsflowrepresentsasimplecasemakethebestuseoftheallowathehighestheat-transfercoefficient.tubepass),itwouldleadtovelocityisunacceptablylowandthereforehastobeincreased.Byincorporatingpasspartitionplates(withappropriategasketing)inthechannels,thetubesidethroughafractionofthetotalnumberoftubes.Thus,inaheattherewereonlyonepass.Thenumberoftubepassesisusually Thetubesideheat-transfercoefficientisafunbebrokendownintothefollowingfundamentalparameters:physicalheat);tubediameter;and,vephysicalpropertyhasthemostdramaticeffectonheat-transferNu=0.027(Re)0.8(Pr)0.33(1)h=0.027(DG/μ)0.8(cμ/k)0.33(k/opposingways—asaparameteroftheReynoldsnumber,andasaparameterofPrandtInumber.Thus,fromEq.3:ha(μ)0.33-0.8(4)coefficient.Thus,coolingwater(themalconductivityofaround0.55ftypically6,000kcal/hm2·℃, themalconductivity(Thus,itsheat-transfercoefficientistowardtheupperlimitoftheTherangeofheat-transfercoefficientsforhydrocarbonliquidsisratherlargeduetothelargevariationintheirvimoreforbitumen.coefficientsofhydrocasquareofmassvelocTherefore,forthesamepressuredrop,ahighermassvelocitycanbemaintainedwhenthedensityishigher.ThislargermassveloMassvelocitystronglyinfluencestheheat-transfthe0.8poweroftubesidemassvelocity,whereastubesidepressuredropvariestothesquareofmassvelocityabovewhichitwillbewastefultoincreasemassvelocitypressuredropIimitationusuallybecomescontrollinglongbeforeerosivevelocitiesareattained.ThePressuredropisproportionaltothesquareofvelocityandthe totallengthoftravel.Thus,whenthenumberoftubepassesisthepressuredroprisestothecubeofthisincrease.Inactualpractice,therisefactorsathigherReynoldsnumbersapproximately2.8instnumberoftubepasses.Consequently,itoftenhappensthatnumberoftubesandtwopasses,thepressure