【正文】 中國礦業(yè)大學(xué)2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第53頁中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 設(shè)計(jì)題目： 110萬t/a焦化廠粗苯工段的工藝設(shè)計(jì) 專 題： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 教 授 2009年6月 徐州 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期： 設(shè)計(jì)日期： 設(shè)計(jì)題目：110萬t/a焦化廠粗苯工段的工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)專題題目： 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：（1） 回收工藝論證；（2） 主要設(shè)備計(jì)算和選型；（3） 繪制帶控制點(diǎn)工藝流程圖、設(shè)備平面布置圖、管道平面和立面布置圖、繪制一張主要設(shè)備圖（必須與自己的設(shè)備計(jì)算一致），并用AutoCAD繪制所有圖紙；（4） 編制設(shè)計(jì)說明書；（5） 按孔JNDK5505焦?fàn)t配套規(guī)模進(jìn)行計(jì)算計(jì)算條件：苯回收率：%硫銨工段來煤氣溫度/飽和溫度℃：58/53終冷溫度℃：22院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大?。虎苋〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：成 績： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯(cuò)誤有原則性錯(cuò)誤沒有回答答辯委員會(huì)評(píng)語及建議成績：答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日摘 要 本設(shè)計(jì)為煤氣產(chǎn)量為110萬t/a焦化廠粗苯工段的工藝設(shè)計(jì)，包括工藝部分和非公一部分兩部分。工藝部分包括工藝論證及選擇，粗苯回收原理，工藝流程詳述，主要設(shè)備的布置，計(jì)算和選型等，都以終冷，洗苯和蒸餾脫苯三部分組成，終冷部分采用橫管終冷塔噴灑輕質(zhì)焦油洗萘，焦油吸油吸苯，在蒸餾部分用管式爐加熱法加熱蒸汽和富油生產(chǎn)一種苯粗苯，采用一臺(tái)脫苯塔及必要的輔助設(shè)備。非工藝部分，包括土建，供電供氣，自動(dòng)化儀表、防爆、防火投資概算和經(jīng)濟(jì)分析，這些都是生產(chǎn)順利進(jìn)行的必要條件。在設(shè)計(jì)過程中，參照了徐州焦化廠和山東滕州焦化廠的焦?fàn)t煤氣凈化工藝根據(jù)他們在生產(chǎn)實(shí)際中得出的經(jīng)驗(yàn)，選用了較好的設(shè)備，如用塑料花環(huán)填料代替木格填料，具有阻力小，比表面積大，效率高，重量輕，裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)。一臺(tái)花環(huán)填料可以代替三臺(tái)木格填料，洗苯塔，節(jié)約了大量投資，以螺旋板式換熱器代替列管式換熱器，具有傳熱系數(shù)高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，提高了冷卻效果，節(jié)約了水量，經(jīng)濟(jì)效益也好，所有這些工藝改進(jìn)，不僅利于生產(chǎn)，而且節(jié)約了投資。目 錄1緒論 1 煉焦煤氣中回收苯烴族的意義 1 粗苯的性質(zhì) 1 設(shè)計(jì)任務(wù)、條件和要求 22 粗苯工段的工藝過程及工藝選擇 5 5 煤氣終冷和機(jī)械化除萘工藝 6 煤氣終冷和焦油洗萘工藝 7 油洗萘和煤氣終冷工藝 8 橫管終冷洗萘工藝 9 洗苯工藝 10 回收方法 10 工藝流程 11 脫苯工藝 13 13 15 粗苯回收原理 16 粗苯工段工藝的詳述 19 工藝流程詳述 19 233 主要設(shè)備的工藝計(jì)算和選型 26 橫管終冷洗萘塔的計(jì)算 27 洗苯塔的計(jì)算 31 蒸餾部分的計(jì)算 34 管式爐的計(jì)算和選型 36 再生器的計(jì)算和選型 41 脫苯塔的計(jì)算和選型 43 貧富油換熱器 47 貧油冷卻器（螺旋板式換熱器） 49 管徑的計(jì)算 50 貧油泵的計(jì)算和選型 514 主要設(shè)備的論證及選型 53 洗苯塔 53 脫苯塔 55 終冷塔 56 貧油冷卻器 565 設(shè)備的工藝布置說明 58 布置原則 58 工藝布置詳述 58 操作技術(shù)指標(biāo) 606 非工藝部分 63 自動(dòng)化儀表的要求 63 防火防爆和采暖通風(fēng) 64 供氣和給排水 65 檢化驗(yàn)項(xiàng)目 65 電力 土建 667 經(jīng)濟(jì)概算 68 編制說明 68 經(jīng)濟(jì)概算 68 經(jīng)濟(jì)收入 69 銷售稅金及附加 71 結(jié)余 718 圖紙說明 73 設(shè)備一覽表 73 圖紙目錄 74 管道明細(xì)表 75參考文獻(xiàn)：………………………………………………………………………80致謝：……………………………………………………………………………811緒 論 煉焦煤氣中回收苯烴族的意義粗苯和煤焦油是煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收中最重要的兩類產(chǎn)品。在石油工業(yè)中曾被稱為基礎(chǔ)化工原料的八種烴類有四類（苯、甲苯、二甲苯、萘）從粗苯和煤焦油產(chǎn)品中提取。目前，中國年產(chǎn)焦炭達(dá)到兩億多噸，可回收的粗苯資源達(dá)200多萬噸。雖然從石油化工可生產(chǎn)這些產(chǎn)品，但焦化工業(yè)仍是苯類產(chǎn)品的重要來源，因此，從焦?fàn)t煤氣中回收苯族烴具有重要的意義。煉焦化學(xué)是研究以煤為原料，經(jīng)高溫干餾獲得焦炭和荒煤氣（或稱粗煤氣），并用經(jīng)濟(jì)合理的方法將荒煤氣分離和精致成化學(xué)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝原理的學(xué)科。以煤為原料，經(jīng)過高溫干餾生產(chǎn)焦炭，同時(shí)獲得煤氣、煤焦油、并回收其他化工產(chǎn)品的工業(yè)是煉焦化學(xué)工業(yè)。煉焦化學(xué)工業(yè)是煤炭綜合利用的專業(yè)。煤在煉焦時(shí)除了有75%左右變成焦炭外，還有25%左右生成各種化學(xué)品及煤氣。從荒煤氣重粗苯的含量來看，回收粗苯是十分必要的。焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫苯出氨后進(jìn)入粗苯工段，其次進(jìn)行苯族烴回收并制取粗苯，目前我國焦化工業(yè)生產(chǎn)的苯類產(chǎn)品仍占很重要的地位。 粗苯的性質(zhì)粗苯是多種芳烴族和和其它多種碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混合物，粗苯的主要成分是苯、二甲苯、甲苯及三甲苯等。此外，還含有一些不飽和化合物，硫化物及少量的酚類和吡啶堿類。在用洗油回收煤氣中的苯族烴時(shí)，則尚有少量輕質(zhì)餾分摻雜在其中。粗苯是談黃色的透明液體，比水輕，不溶于水。在貯存時(shí)，由于輕質(zhì)不飽和化合物的氧化和聚合所形成的樹脂狀物質(zhì)能溶于粗苯使其著色并很快地變暗。在常溫下，～。粗苯是易燃易爆物質(zhì)，閃點(diǎn)12℃.～%（體積）范圍內(nèi)時(shí)，及形成爆炸性的混合物。粗苯質(zhì)量的好壞以實(shí)驗(yàn)室蒸餾時(shí)180℃前蒸餾出量的百分?jǐn)?shù)來確定，粗苯的沸點(diǎn)范圍是75～200℃，若180℃前溜出量越多，粗苯質(zhì)量越好；若在180℃后的溜出物則為溶劑油。粗苯易燃易爆，要求工段必須嚴(yán)禁煙火，并對電動(dòng)機(jī)加以防爆。粗苯的組成取決于煉焦配煤的組成及煉焦產(chǎn)物在碳化室內(nèi)熱解程度，粗苯各組分的平均含量如下：組 分分 子 式含 量%備 注苯55～75甲苯11～22二甲苯～6同分異構(gòu)體及乙基苯三甲苯和乙基甲苯1～2同分異構(gòu)體總和不飽和化合物，其中：7～12環(huán)戊二烯～苯乙烯～苯并呋喃～包括同系物茚～硫化物，其中：～按硫計(jì)二硫化碳～噻吩～飽合物～為了滿足從煤氣中回收和制取粗苯的要求，洗油為了滿足從煤氣中回收和制取粗苯的要求，洗油應(yīng)具有如下性能：（1）常溫下對苯族烴有良好的吸收能力，在加熱時(shí)又能使粗苯很好的分離出來。（2）有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，即在長期使用中其吸收能力基本穩(wěn)定。（3）在吸收操作溫度下，不應(yīng)析出固體沉淀物。（4）易與水分離，且不生成乳化物。（5）有較好的流動(dòng)性，易于用泵抽送并能在填料上均勻分布。 設(shè)計(jì)任務(wù)、條件和要求一、設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)是110萬t/a焦化廠粗苯回收工段的工藝設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)條件本設(shè)計(jì)是在參考徐州焦化廠的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。徐州地區(qū)的氣象條件如下：本地區(qū)屬海洋性氣候，具有大陸性氣候的特點(diǎn)，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)、東北風(fēng)。海拔高度： 43m極端最高氣溫： ℃（1927/6/11）年平均氣溫： 14℃極端最低氣溫： ℃（1969/2/6）室外計(jì)算干球溫度：冬季采暖： 6℃冬季通風(fēng)： 1℃夏季通風(fēng)： 31℃大氣壓力：冬季： KPa夏季： KPa最高地下水位： mm最大風(fēng)速： m/s最常風(fēng)向及頻率：全年 東、東北夏季 東、東南土壤耐壓力（沙質(zhì)黏土）：12 t/m三、設(shè)計(jì)要求本工段用焦油洗油吸收粗苯，富油經(jīng)脫苯塔蒸餾，得到粗苯，粗苯產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。粗苯的質(zhì)量指標(biāo)名 稱指 標(biāo)加工用粗苯溶劑用粗苯外觀黃色透明液體黃色透明液體比重（d204）～餾程75℃前餾出量（容）% 不大于3%180℃前餾出量（容）%不小于93%不小于91水分室溫（18～25℃）下目測無可見的溶解水焦油洗油質(zhì)量指標(biāo)名 稱指 標(biāo)比重（d204）～餾程230℃前餾出量（容）%不大于3%300℃前餾出量（容）%不小于90%酚含量（容）%奈含量（容）%不大于13粘度（。E25）不大于2水分%15℃結(jié)晶物無綜上合述：本設(shè)計(jì)為畢業(yè)設(shè)計(jì)，是集四年學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)理論和實(shí)際中運(yùn)用在生產(chǎn)過程中的的體現(xiàn)，目的在于通過這次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的各種知識(shí)和技能，是一次比較全面的分析和解決工程問題的能力訓(xùn)練。是我們初步了解有關(guān)技術(shù)政策，學(xué)會(huì)查閱和綜合運(yùn)用各種文獻(xiàn)資料，掌握使用有關(guān)工程技術(shù)的規(guī)定和準(zhǔn)則，以及設(shè)計(jì)的方案的論證和確定，設(shè)計(jì)的計(jì)算能力，繪圖和撰寫說明書的能力，于此同時(shí)培養(yǎng)自己一個(gè)嚴(yán)肅的工作態(tài)度和掌握嚴(yán)密的工藝流程，為今后打下良好的工作基礎(chǔ)。2 粗苯工段的工藝過程及工藝選擇隨著煉焦工藝的發(fā)展，化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率取決于煉焦過程的技術(shù)操作條件。影響粗苯的回收率的因素主要有三點(diǎn)：一、配煤性質(zhì)和組成的影響焦油的產(chǎn)率取決于配煤的揮發(fā)分高低和煤的變質(zhì)程度。在一定范圍內(nèi)，苯族烴的產(chǎn)率隨著煤料中的碳?xì)浔龋–/H）及揮發(fā)分的增加而增加。當(dāng)配煤的揮發(fā)分V=20～30%時(shí)，可由下式求得產(chǎn)率Y（%）：=+二、溫度對焦?fàn)t化學(xué)產(chǎn)品的影響焦?fàn)t化學(xué)產(chǎn)品的組成會(huì)受到焦?fàn)t操作溫度，壓力和揮發(fā)物在反映空間停留時(shí)間的影響，也受到焦?fàn)t內(nèi)生成的石墨、焦炭或焦炭灰分中某些成分的催化劑作用的影響，而最主要的影響因素是爐墻溫度和炭化室空間溫度。增高爐墻溫度將使焦油中苯族烴含量減少，而高溫產(chǎn)物——萘、蔥瀝青和游離碳的含量增加，比重變大，酚類及中性油類含量降低。 碳化室頂部空間溫度在整個(gè)煉焦過程中是有變化的，但其值不宜超過800℃，碳化室頂部空間溫度過高，則由于熱解作用，焦油和粗苯的產(chǎn)率均將降低，高溫化合水的產(chǎn)率增加，氨脂高溫下由于進(jìn)行逆反反應(yīng)而部分分解，并和此熱的焦炭作用生成氰化氫，氨氮產(chǎn)率也降低。三、焦?fàn)t內(nèi)操作壓力大影響炭化室內(nèi)壓力的升高或降低都會(huì)造成化學(xué)產(chǎn)品的部分損失，故規(guī)定焦氣管必須報(bào)一定的壓力。在實(shí)際生產(chǎn)中，粗苯工段的主要任務(wù)是完成煤氣的終冷除萘、吸收苯族烴以及粗苯的脫出三項(xiàng)任務(wù)。下面分別介紹完成這三項(xiàng)任務(wù)的工藝及論證。在生產(chǎn)硫氨的回收工藝中，出飽和器進(jìn)入粗苯工段的煤氣溫度通常為55℃左右，而回收苯族烴的適宜溫度為25℃左右，因此在回收苯族烴之前煤氣要進(jìn)行冷卻。在焦?fàn)t氣冷卻和部分水蒸氣冷凝的同時(shí)，尚有萘從煤氣析出，因此煤氣的最終冷卻的同時(shí)應(yīng)考慮到如何除萘。目前我國焦化廠目前所采用的煤氣終冷及除萘的工藝流程主要有三種即煤氣終冷機(jī)械化除萘工藝，煤氣終冷和焦油洗萘工藝，油洗萘和煤氣終冷工藝和橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油的新終冷除萘工藝。