【正文】 61 該工藝特點(diǎn) ...................................................................................................62 工藝流程的選擇 .............................................................................................62 主要設(shè)備計(jì)算與選型 ......................................................................................62 瀝青生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的問(wèn)題及解決方案 ......................................................64 出現(xiàn)的問(wèn)題 ...................................................................................................64 瀝青煙的處理方法 .......................................................................................65 技術(shù)改造 .......................................................................................................66 結(jié)論 ..................................................................................................................66結(jié)論 ..............................................................................................................................67致謝 ..............................................................................................................................68參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................69附錄 A....................................................................................................................70英文文獻(xiàn) ......................................................................................................................70附錄 B ....................................................................................................................75英文翻譯 ......................................................................................................................751 緒論 煤化工生產(chǎn)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀煤焦油行業(yè)是一個(gè)比較傳統(tǒng)的行業(yè)，盡管近 30 年來(lái)受到石油化工行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，煤焦油行業(yè)仍然具有較大的發(fā)展?jié)摿?，尤其近幾年?lái)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。我國(guó)煤焦油年產(chǎn)量約為 500—600 萬(wàn)噸，加工能力約為 450 萬(wàn)噸，在建、擴(kuò)建、擬建項(xiàng)目能力約為 200 萬(wàn)噸。目前共有約 50 多家企業(yè)進(jìn)行煤焦油加工，其中最為先進(jìn)的是寶鋼集團(tuán)上世紀(jì)從日本引入的煤焦油加工裝置，加工規(guī)模為 26 萬(wàn)噸／年，產(chǎn)品品種有 26 種，其次是鞍鋼、武鋼和本鋼。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，煤焦油的深加工成為一個(gè)亟待解決的課題。從目前煤焦油行業(yè)的發(fā)展情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)的煤焦化行業(yè)正處在一次重要的整合變革時(shí)期，未來(lái)的煤焦油工業(yè)正向集中化、精細(xì)分離、深加工、新材料合成方向發(fā)展。生產(chǎn)規(guī)模日本、德國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)家的單套焦油蒸餾裝置的能力都在 l0～50萬(wàn)。從理論上講，能力越大，規(guī)模效益越好。國(guó)內(nèi)單套焦油蒸餾裝置有0．6，1．2，3，5，7．5，5，10，15 萬(wàn)噸／年各種規(guī)模。3 萬(wàn)噸／年以上的規(guī)模均為連續(xù)蒸餾工藝，小于 3 萬(wàn)噸／年的規(guī)模都是間歇蒸餾工藝。 。產(chǎn)品方案 國(guó)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)格和等級(jí)的產(chǎn)品；二是在煤焦油加工產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，向著精細(xì)化工、染料、醫(yī)藥方面延伸的深加工產(chǎn)品；三是重點(diǎn)加工瀝青類產(chǎn)品國(guó)內(nèi)煤焦油加工產(chǎn)品主要是酚類、萘、洗油、粗蒽、瀝青等。工藝流程國(guó)內(nèi)外焦油蒸餾的工藝大同小異，都是脫水、分餾，但國(guó)外的工藝比國(guó)內(nèi)要多樣化。國(guó)內(nèi)的焦油蒸餾工藝與國(guó)外工藝相比較，差距并不大，只是適用的場(chǎng)合不同。只要對(duì)國(guó)內(nèi)工藝的設(shè)備、儀表控制、能量利用方面做一些改進(jìn)工作，就能夠變成先進(jìn)和實(shí)用的工藝。環(huán)保水平環(huán)保主要是指對(duì)焦油加工過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣的處理。在廢水、廢渣的處理上國(guó)內(nèi)外所采取的措施基本相同，所不同的是國(guó)內(nèi)處理后的指標(biāo)要差一點(diǎn)。廢氣處理主要是指焦油加工過(guò)程中的放散氣和瀝青煙氣的處理。國(guó)外焦油廠收集這部分廢氣，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(jìn)行氮封，其放散氣排出的可能性就更小。而國(guó)內(nèi)只有個(gè)別焦油加工裝置對(duì)放散氣進(jìn)行集中收集處理，大部分裝置都是自由放散。但只要嚴(yán)格管理，認(rèn)真處理，達(dá)到國(guó)外處理水平是完全可以實(shí)現(xiàn)的。節(jié)能水平節(jié)能降耗是裝置的重要指標(biāo)。焦油加工是高能耗過(guò)程，國(guó)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(jí)循環(huán)水、低溫減壓蒸餾、熱量回收蒸汽等技術(shù)，但電的消耗反而比國(guó)內(nèi)還高。隨著國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，多使用電，減少水、蒸汽和煤氣的消耗是一個(gè)必然趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)多采用常壓、一塔式、切取兩混或三混餾分的蒸餾工藝。而引進(jìn)的煤焦油蒸餾裝置有如下特點(diǎn)：采用連續(xù)脫水脫輕油，餾分塔為減壓操作，塔頂采出酚油、壓力為 13．3 kPa，塔底為軟化點(diǎn)為 65℃的軟瀝青；采用方箱管式爐，出口焦油溫度為 330℃；余熱利用好，其中，軟瀝青與焦油換熱、各餾分采用蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生 0．3 MPa 的低壓蒸汽；餾分塔塔頂?shù)挠推捎每諝饫淠鋮s器，并為減壓操作，可節(jié)能約 15％一 50％；減壓抽出的尾氣與分離酚水均送往管式爐焚燒；餾分塔材質(zhì)選用抗腐蝕低碳合金鋼。 發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)意義煤焦油是塑料、合成纖維、染料、合成橡膠、農(nóng)藥、醫(yī)藥、耐高溫材料以及國(guó)防工業(yè)的重要原料。在國(guó)內(nèi)，其產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其生產(chǎn)、加工、消費(fèi)呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。2022 年中國(guó)煤焦油需求量約為 3Mt／a，預(yù)計(jì)到 2022 年的需求量約為 ／a，生產(chǎn)能力將有望達(dá)到 ／a 。增長(zhǎng)的原因：一是中國(guó)能源消費(fèi)歷來(lái)以煤為主，煤焦油化工一直是中國(guó)化學(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?fàn)t制氣將是中等城市最好的供氣方案之一；四是化學(xué)工業(yè)中的某些重要有機(jī)產(chǎn)品無(wú)法從石油中提取，只能從煤焦油中提取。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(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已開(kāi)始走上持續(xù)發(fā)展的軌道。這對(duì)中國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展從新的發(fā)展層次提出越來(lái)越緊迫的更高要求，對(duì)煤焦油加工工業(yè)的發(fā)展在結(jié)構(gòu)和總量上會(huì)帶來(lái)新的發(fā)展需求。其主要原因：一是國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)在“十五”計(jì)劃中己確定中國(guó)基礎(chǔ)化學(xué)品和能源將以煤為主，煤焦油加工項(xiàng)目己列人國(guó)家發(fā)展計(jì)劃，得到國(guó)家和地方政府政策上的支持；二是進(jìn)入 90 年代中期，利用煤焦油加工的萘、蒽、吡啶、酚類等多環(huán)或雜環(huán)芳香烴產(chǎn)品，以及發(fā)展起來(lái)的炭素工業(yè)對(duì)原料(如針狀焦、中間相瀝青) 的需求不斷加大，人們對(duì)煤焦油加工業(yè)的重要經(jīng)濟(jì)地位又有了更新的認(rèn)識(shí)。中國(guó)煤焦油加工工業(yè)作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。煤礦是我國(guó)的只要能源對(duì)人民的日常生活起著舉足輕重的影響。而煤焦油蒸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(duì)焦油餾份的后續(xù)加工工藝的選擇有著較大影響。所以說(shuō)對(duì)蒸餾工段的研究將會(huì)對(duì)增加產(chǎn)量有著巨大的作用 [1]。目前，我國(guó)煤焦油主要用來(lái)加工生產(chǎn)輕油、酚油、萘油及改質(zhì)瀝青等，再經(jīng)深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多種化工原料，產(chǎn)品數(shù)量眾多、用途十分廣泛。但煤焦油簡(jiǎn)單加工后的利用價(jià)值不大，國(guó)內(nèi)外普遍看好的是其深加工精制產(chǎn)品的應(yīng)用。世界焦油精制先進(jìn)廠家已從焦油中提取 230 多種產(chǎn)品，并集中加工向大型化方向發(fā)展。其優(yōu)點(diǎn)是：成本低；能耗低、產(chǎn)率高；投資省；產(chǎn)品品種多、檔次高，有利于深加工；環(huán)境保護(hù)好。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，國(guó)內(nèi)外煤焦油加工工藝大同小異，都是脫水、分餾，煤焦油加工的主要研究方向是 增加產(chǎn)品品種、提高產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境 [1]。 設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)主要完成年處理 16 與主要設(shè)備進(jìn)行物料衡算，能量衡算；主要設(shè)備的工藝計(jì)算及選型：包括管式爐的工藝尺寸的計(jì)算；瀝青換熱器工藝尺寸的計(jì)算；蒽塔，瀝青高置槽，一次蒸發(fā)器和二次蒸發(fā)器及相關(guān)冷卻器的選型。完成蒸餾工段的設(shè)備布置，繪制工藝流程圖、平面圖及立面圖；完成該工藝三廢處理與環(huán)境保護(hù)方面的設(shè)計(jì)和用水、用電等非工藝部分的設(shè)計(jì)任務(wù)。2 生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備的論述目前我國(guó)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：間歇式焦油蒸餾和連續(xù)式焦油蒸餾，生產(chǎn)工藝有分為：?jiǎn)嗡?、雙塔兩種。通過(guò)設(shè)計(jì)題目和要求可知本設(shè)計(jì)屬大型焦化廠精餾工段，所以采用管式爐連續(xù)蒸餾工藝對(duì)焦油進(jìn)行蒸餾，在這套工藝中，無(wú)水焦油經(jīng)過(guò)汽化和精餾，能夠較好地得到分離，從而得到瀝青和其他副產(chǎn)品 [2]。 工藝流程的論述 原料及產(chǎn)品煤焦油是煉焦工業(yè)煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一，其產(chǎn)量約占裝爐煤的 3%～ 4%，在常溫常壓下其產(chǎn)品呈黑色粘稠液狀，密度通常在之間，閃點(diǎn) 100℃，具有特殊臭味，煤焦油又稱焦油。3/～煤焦油是煤在干餾和氣化過(guò)程中獲得的液體產(chǎn)品。根據(jù)干餾溫度和方法的不同可得到以下幾種焦油：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。生產(chǎn)原料為煉焦回收的高溫焦油。一般在焦油連續(xù)蒸餾系統(tǒng)中所切取的餾分有以下幾種：輕油餾份：為 170℃前的餾分，產(chǎn)率 ~%(對(duì)無(wú)水焦油)，比重為~。主要含有苯族烴，酚含量小于 5%并含有少量的古馬龍和茚等不飽和化合物及微量的萘。酚油餾份：為 170~210℃前的餾分，產(chǎn)率為 ~%，比重為 ~。含有酚和甲酚 20～30%；萘 5～20%；吡啶堿類 4～6%，其余為酚油。萘油餾份：為 210～230℃的餾份，產(chǎn)率為 10～13%，比重為 ～。主要含有萘（達(dá) 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。洗油餾份：為 230～300℃餾份，產(chǎn)率為 ～%，比重為 ～。含有甲酚、二甲酚及高沸點(diǎn)酚類 3～5%；重質(zhì)吡啶堿類 4～5%；萘含量低于15%；其余為洗油及少量其他有機(jī)物質(zhì)。Ⅰ蒽油餾份：為 280～360℃餾份，產(chǎn)率為 16～22%，比重 ～。含蒽 16～20% ；萘 2～4% ；高沸點(diǎn)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 ～，初餾點(diǎn) 310℃，餾出 50%時(shí)為400℃，含萘不大于 3%。瀝青：為焦油蒸餾的殘液，產(chǎn)率為 54～56% [2]。 生產(chǎn)工藝的論述我國(guó)大型焦化廠廣泛采用了管式爐焦油連續(xù)蒸餾裝置，一般均采用原料焦油直接進(jìn)管式爐的加熱方式。按蒸餾系統(tǒng)采用的塔數(shù)及餾份切取的方式的不同，主要有：?jiǎn)嗡搅鞒獭伤搅鞒毯颓腥?、窄餾分的焦油蒸餾流程 [3]。本設(shè)計(jì)采用兩塔式蒸餾過(guò)程，蒸餾工藝如下：由原料貯槽來(lái)的初步脫水的焦油用 1 段焦油泵送入管式爐的對(duì)流段、加熱至 120—130℃后進(jìn)入 1 次蒸發(fā)器。于此，粗焦油中的大部分水份和部分輕油的混合蒸汽以 100—106℃的溫度自 1 次蒸發(fā)器頂逸出，進(jìn)入一段冷凝冷卻器；及油水分離器；與水分離后的輕油送往粗苯工段處理。經(jīng)脫水后含水量 %以下的無(wú)水焦油，經(jīng)過(guò)油封流入無(wú)水焦油槽中。無(wú)水焦油槽應(yīng)保持經(jīng)常滿流，滿流的焦油流入無(wú)水焦油槽，此槽中的焦油可用泵倒回原料焦油貯槽，或?qū)M流焦油引入一段焦油泵前的管路中。無(wú)水焦油用 2 段焦油泵送入管式爐輻射段，在此被加熱到 400℃左右送入 2 段蒸發(fā)器進(jìn)行閃蒸，分離成鎦份的混合蒸汽和液體瀝青。由 2 次蒸發(fā)器的底部排出的瀝青，送瀝青冷卻澆注系統(tǒng)。從 2 次蒸發(fā)器頂逸出的餾份混合蒸汽進(jìn)入蒽塔進(jìn)料塔板，塔底排出溫度為 320~330℃的二蒽油，側(cè)線切取溫度為 290~300℃的一蒽油。一、二蒽油分別經(jīng)各自埋入式冷卻器冷卻后，流入各自貯槽