【正文】 ..........................................51 機(jī)械校核 ............................................................................................................61 初餾塔機(jī)械校核 .........................................................................................61 熱量衡算 ............................................................................................................74 初餾塔酚油冷凝冷卻器 .............................................................................74 工業(yè)萘與原料換熱器 .................................................................................75 工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器 .............................................................................76 管式爐的設(shè)計(jì) .............................................................................................78 設(shè)備一覽表 ......................................................................................................81 非工藝條件 ......................................................................................................82 土建設(shè)計(jì)條件 ...........................................................................................82 采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)條件 ...................................................................................83 供電設(shè)計(jì)條件 ...........................................................................................84 給排水設(shè)計(jì)條件 .......................................................................................84 分析化驗(yàn)條件 ...........................................................................................84結(jié) 論 ..........................................................................................................................86參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................87致 謝 ..........................................................................................................................89附 錄 ..........................................................................................................................90引 言V引 言我國(guó)是以煤為主導(dǎo)能源的國(guó)家，同時(shí)也是目前世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，而石油和天然氣相對(duì)短缺。煤除了直接用作燃料外，還可以通過(guò)各種化學(xué)加工生成多種有用的化學(xué)品，即這種煤的加工業(yè)為煤化工。當(dāng)今煤化工重要的三大加工途徑為煤干餾、煤氣化、煤液化。煤焦油是煤干餾的產(chǎn)物之一，焦油化學(xué)至今已有三百年的歷史，1822 年英國(guó)建立世界上第一個(gè)煤焦油蒸餾加工廠(chǎng)。由此奠定了有機(jī)化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)。煤焦油蒸餾分離可以得到輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油和瀝青。其中以萘油為原料制取工業(yè)萘及進(jìn)一加工成精萘有良好的發(fā)展前景，萘在焦油中的含量約是710%，是一種十分重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)苯酐、各種萘酚、萘胺、減水劑等，是生產(chǎn)合成樹(shù)脂、增塑劑、橡膠防老劑、表面活性、合成纖維、染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥和香料等的原料。工業(yè)萘的生產(chǎn)方法主要是精餾，其中連續(xù)精餾又有常壓雙爐雙塔、單爐單塔和單爐雙塔、加壓?jiǎn)螤t雙塔等。目前應(yīng)用最廣的是雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝。此外，生產(chǎn) 95%工業(yè)萘的原料也由窄餾分(即萘油餾分) 和四混餾分 (輕、酚、萘、洗 )發(fā)展到現(xiàn)在的三混餾分(酚、萘、洗)和兩混餾分( 萘、洗 )等。為最大限度增加萘油產(chǎn)量 ,選擇合適的工藝流程尤為重要。本設(shè)計(jì)從能耗的角度出發(fā)采用單爐雙塔工藝流程。1 文獻(xiàn)綜述11 文獻(xiàn)綜述 煤焦油加工工藝我國(guó)煤化工的支柱仍然是焦化，伴著鋼鐵的發(fā)展進(jìn)程，迫切需要對(duì)其他煉焦化學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行回收利用。生產(chǎn)附加值更高的產(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，煤焦油是煤在干餾和汽化過(guò)程中獲得的液體產(chǎn)品，其產(chǎn)量約占裝爐煤氣的 3%～4%，在常溫常壓下其產(chǎn)品呈黑色粘稠液狀，煉焦生產(chǎn)的高溫煤焦油密度較高，密度通常在 ～，閃點(diǎn) 100℃具有特殊臭味。煤焦油中的很多化合物是塑料、合成纖維、合成橡膠、農(nóng)藥、醫(yī)藥、耐高溫材料及國(guó)防工業(yè)的貴重原料，也有一部分多環(huán)化合物是石油化工所不能生產(chǎn)或替代。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、芴等多種化工原料，產(chǎn)品數(shù)量眾多，用途十分廣泛。工業(yè)萘是煤焦油中提取的重要的化工產(chǎn)品之一。提高工業(yè)萘收率，改進(jìn)工業(yè)萘質(zhì)量是焦化廠(chǎng)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑之一。提高工業(yè)萘收率的途徑是制定合理的焦油蒸餾和工業(yè)萘蒸餾工藝制度，降低酚油、洗油中含萘量，提高混合份中萘集中度，減少萘在焦油其他餾份中的損失的過(guò)程。本設(shè)計(jì)圍繞單爐雙塔的工藝來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 煤焦油的發(fā)展現(xiàn)狀煤焦油是煤干餾和氣化過(guò)程中獲得的具有刺激性臭味、呈黑色或黑褐色的粘稠狀液體產(chǎn)物。作為煉焦的化工副產(chǎn)品，煤焦油產(chǎn)率約占煉焦干煤的 3%～4%，是一種組分復(fù)雜的有機(jī)混合物，所含有機(jī)物可達(dá)上萬(wàn)種，僅目前查明的就有500 多種，其中蒽、苊、芘等一些化工產(chǎn)品具有不可替代性。全球萘需求約 100萬(wàn) t，其中 90%來(lái)自煤焦油。作為原料的精蒽，生產(chǎn)炭素電極的瀝青、咔唑、喹啉、噻吩，它們幾乎全部來(lái)自煤焦油。我國(guó)是一個(gè)缺油、少氣，而煤炭資源相對(duì)豐富的國(guó)家，煤炭在能源結(jié)構(gòu)中的比例長(zhǎng)期以來(lái)一直維持在 70%左右，預(yù)計(jì)在未來(lái)的 50 年中，仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。近年來(lái)，由于國(guó)際油價(jià)節(jié)節(jié)攀升，煤化工越來(lái)越顯示出優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)，幾乎所有大中型城市都建有焦化廠(chǎng)，在提供煤氣的同時(shí)，副產(chǎn)煤焦油。目前國(guó)內(nèi)主要的煤焦油加工企業(yè)的主要產(chǎn)品為：輕重苯、酚、萘、洗油、蒽油、瀝青、古馬隆樹(shù)脂等，但不少焦化廠(chǎng)由于產(chǎn)量不大，往往不加工或者只進(jìn)行非常簡(jiǎn)單的加工，致使資源浪費(fèi)嚴(yán)重。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)河北聯(lián)合大學(xué) XXX 學(xué)院2業(yè)已經(jīng)形成。目前我國(guó)大型煤焦油加工企業(yè)有 50 家，已形成一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和存量?jī)?yōu)勢(shì)。特別是大型煤焦化企業(yè)，如北京煉焦化學(xué)廠(chǎng)、鞍山鋼鐵公司、上海寶山鋼鐵公司、攀枝花鋼鐵公司、馬鞍山鋼鐵公司、武漢鋼鐵公司等，已基本完成原始積累，煤焦油年加工能力達(dá) 300 萬(wàn)噸，產(chǎn)量達(dá) 120 萬(wàn)噸，成為我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重要行業(yè)。 煤焦油加工技術(shù)的發(fā)展方向國(guó)內(nèi)外成熟的焦油蒸餾工藝，就蒸餾塔的操作壓力而言，主要分為：減壓蒸餾、常壓蒸餾和常減壓蒸餾三大類(lèi)。減壓蒸餾：焦油在常壓下進(jìn)行脫水，然后無(wú)水焦油在餾分塔內(nèi)進(jìn)行減壓蒸餾。此工藝的優(yōu)點(diǎn)為：煤氣耗量低；余熱利用充分；萘集中度較高：負(fù)壓操作可以有利于環(huán)保。此工藝的缺點(diǎn)為：由于增加了一套真空裝置，減壓蒸餾對(duì)設(shè)備的要求較為嚴(yán)格，裝置的投資高，并且真空系統(tǒng)易腐蝕。常減壓蒸餾：焦油脫水在常壓下進(jìn)行，餾分根據(jù)沸點(diǎn)和產(chǎn)量不同進(jìn)行常壓和減壓蒸餾。該工藝優(yōu)點(diǎn)為：常壓與減壓蒸餾相結(jié)合，節(jié)省能源；萘油餾分中萘集中度高；餾分分割較細(xì)，利于后續(xù)深加工產(chǎn)品的分離和提?。惶幚硪?guī)?？梢暂^大。缺點(diǎn)為：常減壓蒸餾比其他兩種焦油蒸餾工藝增加了蒸餾塔的數(shù)量，并且減壓塔負(fù)壓操作對(duì)設(shè)備要求較高。常壓蒸餾：常壓蒸餾指焦油在脫水塔和瀝青塔內(nèi)脫水，然后再餾分塔內(nèi)按照三混或者兩混切取餾分，操作在常壓下進(jìn)行。此工藝的主要優(yōu)點(diǎn)為投資小，設(shè)備維護(hù)量小，操作簡(jiǎn)單，但是產(chǎn)品品質(zhì)較低，切取餾分時(shí)，萘油中萘集中度較低，蒸餾塔消耗的煤氣量較以上兩種高。隨著國(guó)外煤焦油深加工技術(shù)的不斷推廣，以上幾種工藝在國(guó)內(nèi)均有企業(yè)使用。焦油蒸餾所獲餾分的洗滌技術(shù)指的是堿洗脫酚或酸洗脫喹啉裝置，可分別獲得酚鹽與硫酸喹啉。一般是先脫酚、后脫喹啉，也可只脫酚、不脫喹啉。原料則根據(jù)焦油蒸餾切取餾分不同而異，有窄餾分、寬餾分之分。洗滌工藝可間歇或連續(xù)操作。洗滌設(shè)備有空氣攪拌、機(jī)械攪拌、泵混合、靜態(tài)混合器、噴射混合器等型式。后兩種洗滌器較先進(jìn)，洗滌效果好，便于連續(xù)操作與自動(dòng)控制。堿洗脫酚的主要控制因素有用堿濃度、洗滌溫度、分離時(shí)間、洗滌的級(jí)數(shù)等。各餾分的洗滌要求餾分含酚小于 %。寶鋼引進(jìn)的是全連續(xù)堿洗脫酚工藝，堿液濃度較低，為 8%～10%；輕油、酚油均為一段脫酚，脫酚效率分別為 38%和 88%。其輕油脫酚對(duì)酚鈉鹽起到凈化的作用。萘油則采用三段脫酚，脫酚效率 79%；脫酚設(shè)備采用靜態(tài)混合器。另外，只對(duì)脫酚酚油與甲基萘油分別進(jìn)行1 文獻(xiàn)綜述3連續(xù)酸洗脫喹啉，加酸濃度為 30%～39%，效率分別為 %和 %。設(shè)備也采用靜態(tài)混合器。 煤焦油產(chǎn)品深加工的發(fā)展方向 新材料的不斷發(fā)展是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志之一。20 世紀(jì)塑料材料的出現(xiàn)和發(fā)展給人類(lèi)的生活帶來(lái)了革命性的變化這些新型高聚物材料的單體大多數(shù)是從一環(huán)到三環(huán)的芳香類(lèi)化合物。如萘、酚、蒽、菲、咔唑等，這些都不易從石油組分中合成。而煤焦油中的衍生物是以芳香結(jié)構(gòu)為特征的。用它們可以比較簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的新型材料。毋用質(zhì)疑，制備新材料是今后煤焦油深加工產(chǎn)品的一個(gè)重要發(fā)展方向。煤焦油下游產(chǎn)品在醫(yī)藥、染料方面有著廣泛的應(yīng)用 。甲基萘用亞硫酸氫鈉等氧化制得的亞硫酸氫鈉甲萘醌(別名維生素 K3)?？勺鳛楹铣删S生素 Kl 和維生素 K2 的原料和飼料添加劑 1．8 一萘二甲酐是染料中間體?？缮a(chǎn)熒光染料、熒光增白劑和其他熒光物質(zhì)。類(lèi)似含有芳環(huán)的醫(yī)藥、染料中間體很多都可以由煤焦油提取物來(lái)合成 隨著醫(yī)藥、染料工業(yè)的不斷發(fā)展，煤焦油分離組分的需求量越來(lái)越大。必然成為煤焦油深加工的一個(gè)重要發(fā)展方向。 我國(guó)煤焦油加工業(yè)業(yè)目前存在的主要問(wèn)題 目前，我國(guó)焦油加工企業(yè)一是生產(chǎn)規(guī)模小，2022 年統(tǒng)計(jì)的 37 家大中型加工企業(yè)的焦油加工量?jī)H為 308 萬(wàn)噸，平均 8 萬(wàn)噸多一點(diǎn)。山西省煤焦油加工企業(yè) 43 家，年加工能力在 5 萬(wàn)噸以上的僅有 13 家，年加工能力 200 萬(wàn)噸左右。二是產(chǎn)品少，高附加值產(chǎn)品更少，國(guó)內(nèi)從煤焦油加工中提取的主要化工產(chǎn)品僅有 20 余種。大多數(shù)焦油加工企業(yè)受規(guī)模、技術(shù)和資金的限制，只能生產(chǎn)少量的輕油、酚油、工業(yè)萘、洗油、蒽油及瀝青等幾種低端產(chǎn)品。此外，國(guó)內(nèi)煤焦油加工裝置的裝備水平、自控水平較低，主要原因是：一、過(guò)多考慮項(xiàng)目投資額，為節(jié)省投資不愿購(gòu)入高水平裝備；二、高溫運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備、耐腐蝕材質(zhì)、高溫高粘度介質(zhì)的檢測(cè)儀表等不能找到合適的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)家；三是即使引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的設(shè)備，后續(xù)的維修水平也跟不上。另外一個(gè)值得關(guān)注的動(dòng)向是，目前國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了煤焦油加工裝置盲目建設(shè)的趨勢(shì)。據(jù)衛(wèi)正義介紹，我國(guó)現(xiàn)有焦油年加工能力為 540 萬(wàn)噸，在建加工能力425 萬(wàn)噸，而擬建的加工能力達(dá)到 377 萬(wàn)噸，投產(chǎn)后合計(jì)年加工能力達(dá)到 1340萬(wàn)噸，如果在建、擬建的項(xiàng)目全部建成投產(chǎn)，焦油加工能力將是現(xiàn)有焦油產(chǎn)量的兩倍多，焦油加工能力面臨嚴(yán)重過(guò)剩，新建項(xiàng)目應(yīng)慎重審批、建設(shè)。河北聯(lián)合大學(xué) XXX 學(xué)院4 工業(yè)萘的生產(chǎn)簡(jiǎn)介及發(fā)張前景萘是最基本的稠環(huán)芳烴，是重要的有機(jī)化工原料，主要用于合成苯酐、β－萘酚、甲基酚、乙基酚、α－萘酐、Ｈ－酸、減水劑、分散劑、2,6－二烷基萘、2,6－萘二甲酸、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等。萘按生產(chǎn)原料不同分為煤焦油萘和石油萘，目前無(wú)論國(guó)內(nèi)外，煤焦油萘都占大多數(shù)。來(lái)源于煤焦油的萘，占焦油的 10%～ 12%，英國(guó)及西歐一些國(guó)家有 93%的萘來(lái)源于焦油生產(chǎn)。它是在1819 年發(fā)現(xiàn)并于 1821 年從熱解的煤焦油中分離出的較純固體。在石油煉制過(guò)程中，利用催化裂化、重整等餾分為原料，經(jīng)過(guò)加氫精制、