【正文】 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 77 頁(yè) 焦化廠粗苯工段的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄第一章 緒論 4 4 4 設(shè)計(jì)任務(wù)書 5：100萬(wàn)噸焦化廠粗苯工段工藝設(shè)計(jì) 5 計(jì)算條件： 5 設(shè)計(jì)條件： 5 設(shè)計(jì)要求 6第二章 工藝論證及確定 8 煤氣的終冷及除萘的方法及工藝選擇 8 煤氣終冷和除萘工藝 9 煤氣終冷和焦油洗萘工藝 10 油洗萘和煤氣終冷工藝 11 橫管終冷洗萘工藝 12 洗苯工藝 12 用焦油洗油回收粗苯： 13 石油洗油回收粗苯 15 富油脫苯工藝 15第三章 粗苯脫苯方法及工藝選擇 16 蒸汽加熱法生產(chǎn)一種苯工藝 16 管式爐加熱富油脫苯 17第四章 粗苯回收原理 19 洗油吸收苯族烴的基本原理： 19 影響苯族烴吸收的因素 19 脫苯原理 20 21第五章 粗苯工段工藝的詳述 22 工藝流程詳述 22 橫管終冷洗萘工藝 22 洗苯工藝 23 脫苯工藝 23 操作規(guī)程及技術(shù)指標(biāo) 24 終冷洗苯部分 24 蒸餾脫苯部分 25第六章 主要設(shè)備的工藝計(jì)算和選型 27 終冷洗苯部分的工藝計(jì)算及設(shè)備選型 27 計(jì)算依據(jù) 27 計(jì)算過(guò)程 27 29 洗苯塔的計(jì)算： 33 蒸餾脫苯部分設(shè)備計(jì)算和選型 36 計(jì)算依據(jù)： 36： 37 42： 44： 47 貧富油換熱器的計(jì)算和選型： 47： 47： 47： 49 貧油冷卻器的計(jì)算： 49 冷凝冷卻器的計(jì)算： 50 管道計(jì)算 50： 50： 50： 51： 51 貧油泵的計(jì)算和選型 51： 51第七章 粗苯工段崗位定員及操作規(guī)程 53 53 53 54 54 5停工操作 5停工操作 55 55 56第八章 非工藝部分 56 自動(dòng)化儀表的要求 56 防火防爆和采暖通風(fēng) 59．防火防爆： 59．采暖通風(fēng)： 60 供汽和給排水 60．供汽： 60．給排水： 60 檢化驗(yàn)項(xiàng)目 60 電力 土建 61 其他 61第九章 經(jīng)濟(jì)概算 62 62 62 66第十章 設(shè)備及管道材料匯總 69 69 圖紙目錄 70 管道明細(xì)表 70參考文獻(xiàn) 76中文翻譯： 83專題部分： 94致 謝 98第一章 緒論煉焦化學(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，為了便于說(shuō)明將煤炭煉焦時(shí)的產(chǎn)品如下：（單位：g/Nm3）由此看來(lái)，從荒煤氣重粗苯的含量來(lái)看，回收苯三十分必要的。焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫苯出氨后進(jìn)入粗苯工段，語(yǔ)詞進(jìn)行苯族烴回收并制取粗苯，目前我國(guó)焦化工業(yè)生產(chǎn)的苯類產(chǎn)品仍占很重要的地位。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(shù)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(lái)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(duì)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)物在炭化室內(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(duì)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(lái)；（2） 有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，即在長(zhǎng)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)書：100萬(wàn)噸焦化廠粗苯工段工藝設(shè)計(jì)專題題目：搗固焦?fàn)t煉焦工藝的發(fā)展前景要求：（1）工藝論證；（2）主要設(shè)備計(jì)算和選型；（3）繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、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)算尺寸一致），均用AutoCAD繪制；（4）編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書；（5）按250孔JND5505焦?fàn)t配套規(guī)模進(jìn)行計(jì)算；（6）翻譯一篇英文原版文獻(xiàn)；（7）撰寫專題報(bào)告。JND5505搗固焦?fàn)t參數(shù):（1） 碳化室平均寬500mm，碳化室有效容積：41m3。（2） 設(shè)計(jì)結(jié)焦時(shí)間（可作為周轉(zhuǎn)時(shí)間）：；（3） ；（4） 每孔年產(chǎn)焦炭量10320t。 計(jì)算條件：苯回收率： %硫銨工段來(lái)煤氣溫度/飽和溫度℃： 58/52終冷溫度：23℃ 設(shè)計(jì)條件：本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，參考了XX焦化廠的粗苯工段工藝。XX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)。最大風(fēng)速： 最大平均風(fēng)速： 極端最高氣溫： ℃（）年平均氣溫： 14℃極端最低氣溫： ℃海拔高度： 43m冬季采暖： 6℃冬季通風(fēng)： 1℃夏季通風(fēng)： 31℃大氣壓力： 冬季767mmHg 夏季751mmHg最高地下水位： ~土壤耐壓力(砂質(zhì)黏土)： 12T/m2地下水質(zhì)對(duì)硅酸鹽水泥混凝土無(wú)侵蝕作用。 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)（YB29164）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）～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(cè)無(wú)可見(jiàn)的溶解水焦油洗油質(zhì)量指標(biāo)（YB29764）名 稱指 標(biāo)比重（d204）～ 230℃前餾出量（容）%不大于3% 300℃前餾出量（容）%不大于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(wú)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(guò)程中的的體現(xiàn)，目的在于通過(guò)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(wèn)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(shuō)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)第二章 工藝論證及確定一、影響粗苯回收率的因素隨著煉焦工藝的發(fā)展，化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率取決于煉焦過(guò)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(duì)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。 炭化室頂部空間溫度在整個(gè)煉焦過(guò)程中是有變化的，但其值不宜超過(guò)800℃，炭化室頂部空間溫度過(guò)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。 煤氣的終冷及除萘的方法及工藝選擇在生產(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氣冷卻和部分水蒸汽冷凝的同時(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(guó)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。 煤氣終冷和除萘工藝 圖21 煤氣終冷和機(jī)械化除萘工藝流程1煤氣終冷塔 2機(jī)械化刮萘槽 3萘揚(yáng)液槽 4終冷循環(huán)水5涼水架 6循環(huán)水冷卻器來(lái)自硫銨工段的煤氣進(jìn)入終冷塔內(nèi)，與隔板眼淋下的冷卻水密切接觸，從55℃左右冷卻到25℃左右。在煤氣冷卻的同時(shí)，煤氣中一部分水蒸汽被冷凝，大部分萘析出并被水沖洗下來(lái)。煤氣含萘量從2000~3000毫克/標(biāo)m3降至800毫克/標(biāo)m3左右，冷卻后的煤氣進(jìn)入洗苯塔。含萘的冷卻水由塔底經(jīng)水封管自流到機(jī)械化刮萘槽，水和萘在槽中分離后，水自流到冷水架被冷卻至30~32℃，再用泵送經(jīng)冷卻器用低溫水將其冷卻到25℃后，回終冷塔循環(huán)使用。在刮萘槽中積聚的萘，定期用水蒸汽間接熔化后流入萘揚(yáng)液槽，再用水蒸汽壓送到焦油槽和焦油氨水澄清槽。該流程的優(yōu)點(diǎn)是操作穩(wěn)定，便于管理；缺點(diǎn)是出終冷塔煤氣含萘量較高；水和萘不能充分分離，部分萘被水帶到冷水架，增加清掃冷水架的次數(shù)；刮萘槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且笨重，基建費(fèi)用較高。 煤氣終冷和焦油洗萘工藝 圖22 煤氣終冷和焦油洗萘工藝1煤氣終冷塔 2循環(huán)水泵 3焦油循環(huán)泵 4焦油槽 5水澄清槽6液位調(diào)節(jié)器 7循環(huán)水冷卻器 8焦油泵煤氣在終冷塔內(nèi)的冷卻過(guò)程同前所述。含萘冷卻水從終冷塔底部流出，經(jīng)液封管導(dǎo)入焦油洗萘器底部并向上流動(dòng)。熱焦油經(jīng)伸入器內(nèi)的分布器均勻噴灑在篩板上，通過(guò)篩板的孔眼向下流動(dòng)，在與水封流接觸過(guò)程中將水中萘萃取出來(lái)，可使出口煤氣含萘量降到800毫克/標(biāo)m3以下。洗萘后的焦油從焦油洗萘器下部排出，經(jīng)液位調(diào)節(jié)器流入焦油槽。經(jīng)過(guò)加熱靜止脫水，再送往焦油車間，送完焦油的容槽，再接受從冷凝鼓風(fēng)工段來(lái)的新鮮焦油以備循環(huán)洗萘使用。從洗萘器上部流出的水進(jìn)入水澄清槽，分離出殘余焦油后，自流到冷水架。分離出的焦油及浮在水面上的油類、萘等混合物自流到焦油槽。上述兩種工藝存在的共同特點(diǎn)是：在終冷塔內(nèi)冷卻煤氣的同時(shí)，析出的萘須用水沖流，因而實(shí)際所需的冷卻水量遠(yuǎn)大于熱平衡所需的冷卻水量，由于水量大，則更新循環(huán)水系統(tǒng)所排出的污水量相應(yīng)增多。 油洗萘和煤氣終冷工藝圖23 油洗萘和煤氣終冷工藝流程1洗萘塔 2加熱器 3富油泵 4含萘富油泵 5煤氣終冷塔 6循環(huán)水冷卻器 7熱水泵 9循環(huán)水泵 10熱水池 11冷水池從飽和器來(lái)的55~60℃煤氣進(jìn)入木格填料塔或洗萘塔，被由塔頂噴淋下來(lái)的富油洗滌。富油進(jìn)塔溫度比煤氣高5~7℃，煤氣含萘可由2000~2500毫克/標(biāo)m3降到500~800毫克/標(biāo)m3左右。從洗萘塔頂出來(lái)的煤氣，溫度約升高2℃，進(jìn)入煤氣終冷塔，被噴淋下來(lái)的冷卻水冷卻后至洗苯塔。該流程所用的循環(huán)水量，僅為前兩種煤氣終冷流程用水一半，因而可以減少污水排放量。由于上述流程的油洗萘過(guò)程系在較高溫度下進(jìn)行，因而洗萘塔后煤氣含萘量還較高，終冷塔排出的水有時(shí)有浮油。 橫管終冷洗萘工藝 圖24 輕質(zhì)焦油終冷洗萘工藝流程1終冷塔 2新焦油槽 3溢流槽 4焦油泵 5循環(huán)泵該工藝流程見(jiàn)圖，煤氣的終冷和除萘都在橫管終冷塔進(jìn)行，煤氣從上部導(dǎo)入終冷洗萘塔，從終冷塔下部導(dǎo)出，而水從下往上與煤氣逆流而行，且與煤氣是間接接觸，煤氣中遇冷段內(nèi)，冷卻到24～26℃后進(jìn)入吸收段的上部，循環(huán)噴灑輕質(zhì)焦油除萘，凈化后的煤氣進(jìn)入捕霧器除去其所夾帶動(dòng)焦油霧滴，捕霧后的煤氣進(jìn)入洗苯塔。為使循環(huán)輕質(zhì)焦油中的萘含量保持穩(wěn)定，在輕質(zhì)焦油由泵送入循環(huán)槽的同時(shí)，從循環(huán)槽的壓出管引出相同的數(shù)量的焦油連