【正文】 黑油是通過各種油和瀝青的連續(xù)配制制造的。根據(jù)炭黑油的品質(zhì)，決定軟瀝青和各種油的配制比例，通過控制比重進(jìn)行連續(xù)配制。配制出的炭黑油輸送到炭黑油產(chǎn)品油箱中。改質(zhì)瀝青是通過在瀝青塔中處理，濃縮和改質(zhì)制造的。工藝特點(diǎn)：a) 焦油蒸餾全程不加堿，蒽油及瀝青中鈉離子含量低，相應(yīng)炭黑油及改質(zhì)瀝青產(chǎn)品中鈉離子含量也低，產(chǎn)品品質(zhì)高，可以滿足中高端炭黑及瀝青市場對其產(chǎn)品質(zhì)量要求；b) 主塔和減壓塔均在較低溫度下操作，瀝青無二次喹啉不溶物及縮聚反應(yīng)物產(chǎn)生，有利于提高瀝青及炭黑油品質(zhì)；c) 按照溫度梯度與市場需求確定產(chǎn)品工藝流程，可滿足瀝青與炭黑油市場多變狀態(tài)：即一套裝置可將瀝青全部生產(chǎn)成炭黑油、也可按部分炭黑油部分改質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)，必要時(shí)也可全部生產(chǎn)改質(zhì)瀝青。即通過控制軟瀝青向下一個(gè)工序排出,可以變更炭黑油及改質(zhì)瀝青的生產(chǎn)比例，市場靈活性與適應(yīng)性強(qiáng)；d) 蒸餾裝置一體化布置，將焦油蒸餾、瀝青蒸餾與工業(yè)萘蒸餾布置在一起，節(jié)省占地、減少路徑，避免堵塞，降低投資；e) 脫水塔、主塔和減壓塔均采用塔底循環(huán)加熱的供熱方式，便于操作和調(diào)節(jié)，裝置穩(wěn)定性高；f) 焦油主塔不通直接過熱蒸汽，溫度控制穩(wěn)定，無新增工藝廢水產(chǎn)生，有利于環(huán)保[4]。 CastropRauxel焦油加工工藝 R0 v/ q9 e。 h c9 ` 該廠焦油蒸餾裝置的設(shè)計(jì)處理能力為65萬t/a，實(shí)際處理量為48萬t/a，主要產(chǎn)品有精萘、精蒽、咔唑、菲和酚產(chǎn)品等。 焦油蒸餾采用常減壓多塔式工藝，每個(gè)主塔均配有1個(gè)副塔，塔底油的循環(huán)加熱都用管式爐，各塔的回流量均可單獨(dú)調(diào)節(jié)。 原料焦油與脫水塔的輕油蒸汽換熱后，再在加熱器中用低壓蒸汽預(yù)熱到105℃后送入脫水塔中。脫水塔底的塔底油經(jīng)管式爐循環(huán)加熱到150℃后進(jìn)行脫水，無水焦油先后與酚油塔頂?shù)恼羝洼煊退椎臒釣r青換熱后，其溫度可升高到250℃，進(jìn)入常壓操作的酚油塔中部。酚油塔由上下兩段組成，下段為10m高的填料層，上段有40塊泡罩塔盤組成。從酚油塔頂逸出的酚油蒸汽經(jīng)冷凝后部分作酚油塔的回流，回流比為16，其余部分作酚油產(chǎn)品。酚油塔的側(cè)線餾出物送入有20層塔盤的副塔頂部，副塔采出萘油。酚油塔的部分塔底油先在換熱器中加熱副塔的塔底油，然后送入甲基萘塔的中部，甲基萘塔的塔頂壓力控制在27kPa，該塔下段為高10m的填料層．上段為40塊泡罩塔盤，回流比17, 塔頂產(chǎn)品即為甲基萘餾分。甲基萘主塔的上側(cè)線餾出物引入副塔中，經(jīng)副塔蒸餾得洗油產(chǎn)品。主塔的下側(cè)線餾分即為芴油，主塔塔底油用管式爐循環(huán)加熱，副塔的塔底油在換熱器中用主塔的塔底油加熱。主塔塔底油與副塔塔底油換熱后送入蒽塔中部，塔頂壓力控制在9kPa。蒽塔的上下段均為高10 m的填料層，塔頂采出蒽油，塔底產(chǎn)品為瀝青。蒽油蒸汽冷凝時(shí)放出的熱量用蒸汽發(fā)生器回收，塔底油用管式爐循環(huán)供熱。管式爐出口溫度控制在380℃。在該流程中，由于采用了常減壓蒸餾技術(shù)和采取了完善的余熱回收措施，不僅可精細(xì)地將粗焦油分為各種餾分。 該廠位于比利時(shí)的GHENT海峽，聯(lián)結(jié)歐洲最主要的高速公路，緊靠比利時(shí)、德國和荷蘭的煉焦廠。年銷售收入約1億美元，有50％以上的產(chǎn)品銷售到歐洲以外，全廠員工169人，焦油處理量25萬t/a。為減輕環(huán)境污染，瀝青采用液態(tài)輸送。該廠的主要產(chǎn)品有苯酐、純苯、電極瀝青、鋪路瀝青、粗蒽、粗喹啉和炭黑油等。該廠的焦油加工裝置采用StillOtto公司開發(fā)的二塔式常減壓蒸餾技術(shù)。原料焦油先后與酚油塔頂蒸汽、真空塔頂蒸汽和塔底瀝青換熱后進(jìn)入常壓脫水塔中脫水，塔頂?shù)妮p油蒸汽經(jīng)冷凝冷卻和油水分離后，部分輕油作回流，其余部分作輕油產(chǎn)品（沸點(diǎn)90℃，180℃前餾出量90%)。塔底的無水焦油經(jīng)管式爐循環(huán)加熱后為脫水塔提供熱量，部分無水焦油送入酚油塔中部。酚油塔在負(fù)壓下操作，塔頂采出的酚油，部分作回流，部分作為酚油（沸點(diǎn)140℃, 206℃前餾出量95％）產(chǎn)品，塔底油由管式爐循環(huán)加熱提供熱量，塔側(cè)線切取的萘油送入萘油塔，塔頂蒸汽回送至酚油塔，塔底所得萘油（沸點(diǎn)214℃, 218℃前餾出量95％）即為工業(yè)萘。從酚油塔底抽出的部分塔底油送入真空塔底部，該塔在真空度2kPa下操作，故不必補(bǔ)充熱量，塔頂餾出洗油（沸點(diǎn)255℃, 290℃前餾出量95％)，上部側(cè)線切取甲基萘油（沸點(diǎn)288℃ , 250℃前餾出量95％)，中間側(cè)線切取一蒽油，下部側(cè)線提取二蒽油，塔底產(chǎn)品即為瀝青。加工每噸焦油的能耗為836MJ，耗電12kWh, 2 {) z c E* f* _+ O$ G( H4 k% Q8 N) N15℃冷卻水2～8m3。該流程的特點(diǎn)是能耗低，我國大廠加工每噸焦油的能耗. } x. H6 Bamp。 E。 n* ?6 I! t1 Z5 M( ^ V5 L ^/ O* O, E一般在13. 4GJ，％。另外，由于生產(chǎn)過程全部采用了計(jì)算機(jī)自動控制，其勞動生產(chǎn)率很高[8]。 國內(nèi)工藝發(fā)展情況我國較普通采用一塔式和二塔式焦油蒸餾流程，生產(chǎn)規(guī)模小的裝置切取混合分（三混餾分或二混餾分），生產(chǎn)規(guī)模大的裝置一般切取窄餾分。根據(jù)對產(chǎn)品種類和質(zhì)量要求的不同，焦油蒸餾的工藝路線也有所不同。 常壓一塔式煤焦油連續(xù)蒸餾工藝流程是從兩塔式連續(xù)蒸餾改進(jìn)發(fā)展而來的，兩種流程的最大不同之處是，一塔式流程取消了蒽塔，二段蒸發(fā)器改由兩部分組成，上部為精餾段，下部為蒸發(fā)段。經(jīng)靜置脫水后的原料煤焦油用一段泵打入管式爐的對流段，在泵前加入含量為8%～12%的Na2CO3溶液進(jìn)行脫鹽，在管式爐一段煤焦油被加熱到120～130℃后進(jìn)入一段蒸發(fā)器進(jìn)行脫水。分離出的無水煤焦油通過二段泵送入管式爐輻射段加熱至400～410℃后進(jìn)入二段蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)分餾，瀝青由底部排出，油氣升入上部精餾段。二蒽油從上數(shù)第四層塔板側(cè)線引出，經(jīng)冷卻器冷卻后送入二蒽油接受槽。其余餾分混合蒸氣自頂部逸出進(jìn)入餾分塔。自餾分塔底部排出的一蒽油，經(jīng)一蒽油冷卻器冷卻后，一部分回流入二段蒸發(fā)器，其余送去處理。由餾分塔下部側(cè)線切去溫度為225—245℃的洗油餾分；中部側(cè)線切取溫度為200—215℃的萘油餾分；上部側(cè)線切取溫度為165—185℃的切取酚油餾分。各種餾分分別經(jīng)各自的冷卻器冷卻后引入各自的中間槽，在送去處理。由塔頂出來的輕油和水的混合蒸氣經(jīng)冷凝器冷凝和餾分塔輕油油水分離器分離后，部分輕油回流入塔，其余送入粗苯工段處理。 常壓蒸餾工藝的優(yōu)點(diǎn)是：(1) 工藝流程短，控制簡便，易于操作，在國內(nèi)有很多成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；(2) 對設(shè)備要求低于減壓流程和常減壓流程；(3) 基建投資低，設(shè)備維護(hù)量較少。缺點(diǎn)是常壓蒸餾煤氣耗量較高。由于多個(gè)餾分的分離是在同1個(gè)塔內(nèi)完成，蒸餾所需熱量由管式爐提供，單套裝置處理能力較低，處理無水焦油最多20萬 t/a。而且通入的直接蒸汽經(jīng)過油水分離后變成含酚廢水，增加了水污染。常壓一塔式的工藝流程如圖23所示。 由原料焦油出槽來的焦油在一段焦油泵之前加入堿液，從泵送入管式爐的對流段，加熱至120℃～130℃后進(jìn)入一段蒸發(fā)器，在此進(jìn)行焦油的最終脫水。一段蒸發(fā)器底部出來的無水焦油（含水量%）流入器低的無水焦油92圖23 一塔式焦油蒸餾工藝流程（切取窄餾分）1—管式爐；2—一段蒸發(fā)器；3—二段蒸發(fā)器；4—餾分塔；5—一段輕油冷凝冷卻器；6—餾分塔輕油冷凝冷卻器；7—碳酸鈉高位槽；8，9—油水分離器；10—酚油餾分冷卻器；11—萘油餾分冷卻器；12—洗油餾分冷卻器；13—一蒽油餾分冷卻器；14—二蒽油餾分冷卻器槽，無水焦油槽應(yīng)保持經(jīng)常滿流，滿流的無水焦油進(jìn)入無水焦油滿流槽。無水焦油用二段焦油泵送入管式爐輻射段，加熱至405177。5℃后，進(jìn)入二段蒸發(fā)器進(jìn)行一次蒸發(fā)，分離成各種餾分的很合蒸汽和液體瀝青。由二段蒸發(fā)器底部排出的瀝青送往瀝青冷卻澆注系統(tǒng)。從二段蒸發(fā)器頂逸出的溫度為那70～374℃的油汽進(jìn)入蒽塔下數(shù)第3層塔板，塔頂用洗油打回流，塔底排出溫度為330～355℃的Ⅱ蒽油，自1115層塔板側(cè)線切取溫度為280～295℃的Ⅰ蒽油餾分。Ⅰ、Ⅱ蒽油餾分分別經(jīng)過各自的埋入式冷卻器冷卻后，經(jīng)視鏡流入出槽。自蒽塔頂逸出的油汽進(jìn)入餾分塔下數(shù)第5層塔板，洗油與餾分以225～235℃的溫度自塔底排出；溫度為198～200℃的萘油餾分從第1224層塔板側(cè)線采出；溫度為160～170℃的酚油餾分從第3340層采出。這些餾分都分別經(jīng)各自的埋入式冷卻器冷卻，經(jīng)視鏡流入貯槽。餾分塔頂出來的輕油和水的混合蒸汽經(jīng)冷凝冷卻和油水分分離后，輕油經(jīng)視鏡進(jìn)入回流槽，一部分送入餾分塔頂作為回流，剩余部分貯槽，分離水入水槽。兩塔式焦油蒸餾工藝如圖24所示。綜上所述，我選擇的是焦油常減壓蒸餾工藝。在焦油蒸餾工藝中，主要用到的設(shè)備有管式加熱爐、餾分塔、脫水塔、減壓蒸餾塔等。 煉油廠加熱爐類型很多，按照管式加熱爐的用途可分為純加熱爐和加熱反應(yīng)爐，前者如常壓爐、減壓爐，原料在爐內(nèi)只起到被加熱的作用；后者如裂解爐、焦化爐，原料在爐內(nèi)不僅被加熱，同時(shí)還有足夠的時(shí)間進(jìn)行裂解和焦化反應(yīng)。按照管式爐的結(jié)構(gòu)又可分為立式爐、圓筒爐和無焰爐。 立式爐：立式爐爐膛為長方形箱體，爐管可水平放置或垂直放置。臥管立式爐其輻射爐管沿爐壁橫排，火焰垂直于爐管上燒，爐膛較窄。對流室置于輻射室圖24 二塔式焦油蒸餾工藝流程管式爐 一段蒸發(fā)器 二段蒸發(fā)器 蒽塔 蒸餾塔 一段輕油冷凝冷卻器蒸餾塔冷凝冷卻器 碳酸鈉高位槽 9 油水分離器 1酚油蒸餾冷卻器 1萘油餾分（或萘洗兩混離分）冷卻器 1洗油餾分（或苊油餾分）冷卻器 1一蒽油餾分冷卻器1二蒽油餾分冷卻器之上，長度與輻射室相同，煙囪放在對流室頂部。這種爐的特點(diǎn)是爐管沿長度方向受熱均勻，另外由于其輻射室高度低，故各輻射管間的受熱也比較均勻。其主要優(yōu)點(diǎn)是減少了爐管支架，便于布置多管程，缺點(diǎn)是爐管沿管長受熱不均勻，清掃困難。立式爐在熱負(fù)荷較低時(shí)，投資高于圓筒爐，一般在熱負(fù)荷較大時(shí)使用。圓筒爐：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，方形對流室在圓筒體上部，對流管分水平與直立設(shè)置兩種。圓筒爐的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，造價(jià)較低。從熱負(fù)荷上看，圓筒爐通常用作中、小型加熱護(hù)，這是因?yàn)檩椛涔懿荒芴L，加大爐膛直徑又會提高造價(jià)。圓筒爐的熱效率偏低也使熱負(fù)荷的提高受到限制。無焰爐：無焰爐其外形和立式爐相似，主要特點(diǎn)是將無焰噴嘴沿爐膛測墻均勻分布。由于無焰燃燒，爐膛體積可縮小，傳熱較均勻。由于燃燒完全，過?？諝庀禂?shù)小，爐子熱效率較高。但這種無焰燃燒噴嘴目前只能燒氣體燃料，另外爐墻結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜、造價(jià)較高，國內(nèi)主要用作焦化爐、高溫制氫的轉(zhuǎn)化爐及裂解爐等。根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，再結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)濟(jì)條件方面來選擇管式爐。從生產(chǎn)要求和經(jīng)濟(jì)效益核算來考慮純加熱式圓筒爐是本設(shè)計(jì)的最佳選擇。合理確定一段和二段加熱面積比例，應(yīng)滿足正常條件下，（1）二段焦油出口溫度400℃~410℃時(shí)，一段焦油出口溫度120℃~130℃之間的要求。（2）蒸汽過熱段可以設(shè)置一段或二段，要合理確定加熱面積。當(dāng)蒸汽量為焦油量的4%時(shí)，應(yīng)滿足加熱至400℃~450℃的要求。（3）輻射管熱強(qiáng)度實(shí)際生產(chǎn)波動在1800~2600千卡/米2時(shí)。設(shè)計(jì)宜采用1800~2600千卡/米2時(shí)，對小型加熱爐，還可取低些。當(dāng)選用光管時(shí)，對流段熱強(qiáng)度一般采用6000~10000千卡/米2時(shí)。（4）保護(hù)層厚度宜大于200毫米，使熱損失控制在3%以內(nèi)。（5）~，以免火嘴舔燒爐管。（6）輻射管和遮蔽管宜采用耐熱鋼. 蒸發(fā)器 一次蒸發(fā)器選擇應(yīng)滿足以下條件：。閃蒸空間一般不小于2400毫米。結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是上部蒸發(fā)器與下部無水焦油槽相連，中間用隔板隔開。另一種是中間無隔板，上下連通。兩種形式均可，后者操作簡便。無水槽宜以液面自動調(diào)節(jié)裝置自控液面。材質(zhì)采用鑄鐵或普通碳鋼。本設(shè)計(jì)選擇的一次蒸發(fā)器如下表21。表21一段蒸發(fā)器規(guī)格Dg1600項(xiàng)目數(shù)據(jù)高度，毫米16000折流板板數(shù)3折流板距離，毫米400捕霧層3層星型泡板，每層27個(gè)泡罩材質(zhì)鑄鐵 二次一次蒸發(fā)器選擇應(yīng)滿足以下條件：~。一般情況下，二段蒸發(fā)器直徑宜按餾分塔直徑大一級考慮。閃蒸空間一般不小于4000毫米。采用液面自調(diào)裝置控制瀝青液面。材質(zhì)采用鑄鐵或碳鋼內(nèi)襯不銹鋼薄板，以耐高溫和腐蝕。設(shè)置人孔以便清掃、檢修。本設(shè)計(jì)選擇的二次蒸發(fā)器如下表22。表22二次蒸發(fā)器Dg2800項(xiàng)目數(shù)據(jù)高度，毫米24500塔板層數(shù)10000內(nèi)蒸空間，毫米4102捕霧層10層鋼絲網(wǎng)，總高1000毫米。 1餾分塔選擇原則：根據(jù)塔徑確定踏板間距。進(jìn)料層的閃蒸空間宜采用板距的2倍。降液管截面宜按停留時(shí)間不低于5秒考慮。踏板層數(shù)應(yīng)結(jié)合流程種類、產(chǎn)品方案、切取制度及其他經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)綜合考慮。2餾分塔的分類：板式塔：可根據(jù)氣液操作狀態(tài)分為鼓泡式塔板，如泡罩、浮閥、篩板等塔板及噴射式塔，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]。泡罩塔盤：泡罩塔盤是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔盤之一。在塔盤板上開許多圓孔，每個(gè)孔上焊接一個(gè)短管，稱為升氣管，管上再罩一個(gè)“帽子”，稱為泡罩，泡罩周圍開有許多條形空孔。工作時(shí)，液體由上層塔盤經(jīng)降液管流入下層塔盤，氣體從下一層塔盤上升進(jìn)入升氣管，再經(jīng)泡罩的條形孔流散到液體中。浮閥塔盤：浮閥塔盤是在塔盤板上開許多圓孔，每一個(gè)孔上裝一個(gè)帶三條腿可上下浮動的閥。浮閥是保證氣液接觸的元件，操作時(shí)氣流自下而上吹起浮閥，從浮閥周邊水平地吹入塔盤上的液層；液體由上層塔盤經(jīng)降液管流入下層塔盤，再橫流過塔盤與氣相接觸傳質(zhì)后，經(jīng)溢流堰入降液管，流入下一層塔盤。篩板塔盤：篩板塔盤是在塔盤板上開許多小孔，操作時(shí)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)入下層塔盤；氣體則自下而上穿過篩孔，分散成氣泡通過液層，在此過程中進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱。由于通過篩孔的氣體有動能，故一般情況下液體不會從篩孔大量泄漏。舌形和浮舌塔盤：舌形