【正文】 ................................................ 75 英文翻譯 ...................................................................................................................... 75 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 1 緒論 煤化工生產(chǎn)的國內(nèi)外現(xiàn)狀 煤焦油行業(yè)是一個比較傳統(tǒng)的行業(yè)，盡管近 30 年來受到石油化工行業(yè)的激烈競爭，煤焦油行業(yè)仍然具有較大的發(fā)展?jié)摿?，尤其近幾年來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。 本設(shè)計的專題是 瀝青冷卻生產(chǎn)工藝探討 ，詳細(xì)論述目前瀝青冷卻的工藝流程、瀝青冷 卻工業(yè)中所產(chǎn)生的問題 —— 瀝青煙的凈化。通過已知數(shù)據(jù)計算整個生產(chǎn) 過程的主要設(shè)備的工藝尺寸，并進行非工藝部分的設(shè)計。詳細(xì)論述 了 工藝流程。 最后根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)及資料進行非工藝部分的簡要論述。我國煤焦油年產(chǎn)量約為 500— 600 萬 噸 ，加工能力約為 450 萬 噸 ，在建、擴 建、擬建項目能力約為 200萬 噸 。 生產(chǎn)規(guī)模 日本、德國、法國、俄羅斯等國家的單套焦油蒸餾裝置的能力都在 l0～ 50萬 。 產(chǎn)品方案 國外煤焦油加工有 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；三是重點加工瀝青類產(chǎn)品 國內(nèi)煤焦油加工產(chǎn)品主要是酚類、萘、洗油、粗蒽、瀝青等。 環(huán)保水平 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 環(huán)保主要是指對焦油加工過程中所產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣的處理。有些焦油加工廠的油槽頂部還進行氮封，其放 散氣排出的可能性就更小。焦油加工是高能耗過程，國外在水、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內(nèi)還高。 發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的 經(jīng)濟意義 煤焦油是塑料、合成纖維、染料、合成橡膠、農(nóng)藥、醫(yī)藥、耐高溫材料以及國防工業(yè)的重要原 料。增長的原因：一是中國能源消費歷來以煤為主，煤焦油化工一直是中國化學(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)中的某些重要有機產(chǎn)品無法從石油中提取，只能從煤焦油中提 取。中國煤焦油加工工業(yè)作為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。 目前，我國煤焦油主要用來加工生產(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。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，國內(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、節(jié)約能源和保護環(huán)境 [1]。通過設(shè)計題目和要求可知本設(shè)計屬大型焦化廠 精餾 工段，所以采用管式爐連續(xù)蒸餾工藝對焦油進行蒸餾，在這套工藝中，無水焦油經(jīng)過汽化和精餾，能夠較好地得 到分離，從而得到瀝青和其他副產(chǎn)品 [2]。 生產(chǎn)原料為煉焦回收的高溫焦油。含有酚和甲酚 20～ 30%；萘 5～ 20%；吡啶堿類 4～ 6%，其余為酚油。含有甲酚、二甲酚及高沸點酚類 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物質(zhì)。 瀝青：為焦油蒸餾的殘液，產(chǎn)率為 54～ 56%[2]。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。 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)。 自蒽塔頂來的油氣進入餾分塔進料塔板。 設(shè)備的論述 焦油蒸餾過程主要是將焦油加熱，利用組分間的沸點不同。其工作原理如下： 爐底的油氣聯(lián)合燃燒器 (火嘴 )噴出高達幾米的火焰，溫度高 達 1000~1500℃ 、主要以輻射傳熱的方式，將大部分熱量傳給輻射室 (又叫爐膛 )爐管 (也叫輻射管 )內(nèi)流動的油品。 輻射室是加熱爐的核心部分，從火嘴噴出的燃料 (油或氣 )在爐膛內(nèi)燃燒，需要一定的空間才能燃燒完全，同時還要保證火焰不直接撲到爐管上，以防將爐管燒壞，所以輻 射室的體積較大。有時為增加對流管的受熱表面積，以提高傳熱效率，還常采用釘頭管和翅片管。由于抽力受煙氣溫度、大氣溫度變化的影響，要在煙道內(nèi)加擋板進行控制，以保證爐膛內(nèi)最合適的負(fù)壓，一般要求負(fù)壓為 2~3mm 水柱，這樣既控制了輻射室的進風(fēng)量，又使火焰不向火門外 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 撲，確保操作安全。臥管立式爐其輻射 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 爐管沿爐壁橫排，火焰垂直于爐管上燒，爐膛較窄。 立式爐在熱負(fù)荷較低時，投資高于圓筒爐，一般在熱負(fù)荷較大時 使用。圓筒爐的熱效率偏低也使熱負(fù)荷的提高受到限制。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。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]。 （ 2） 浮閥塔盤 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 浮閥塔盤是在塔盤板上開許多圓孔，每一個孔上裝一個帶三條腿可上下浮動的閥。 （ 4） 舌形和浮舌塔盤 舌形塔盤是在塔盤板上沖有一系列舌孔，舌片與塔盤板呈一定傾角，氣流通過舌孔時，利用氣體噴射作用，將液相分散成液滴和流束而進行傳質(zhì)，并推動液相通過塔盤。操作彈性大，在負(fù)荷變動較大時，仍能保持較高的效率。 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 3 工藝計算及設(shè)備選型 物料與熱量衡算 計算條件及操作制度 原料焦油 無水焦油年處理量 噸 /年 80000 焦油車間工作日，天 330 無水焦油處理量，千克 /時 10101 焦油中含水， %（對無水焦油） 4 焦油加熱制度 焦油入對流段的溫度， ℃ 80 焦油出對流段的溫度， ℃ 130 焦油入輻射段的溫度， ℃ 110 焦油 出輻射段的溫度， ℃ 400 輻射段出口壓力，千帕 150 過熱蒸汽 蒸汽量（占無水焦油的 6%），千克 /時 606 蒸汽入口壓力 千帕 600 蒸汽入口溫度 ℃ 蒸汽出口溫度 ℃ 400 燃料體積 組成 CO2 CmHn O2 CO H2 CH4 N2 空氣過剩系數(shù) α 輻射段 對流段 焦油蒸餾的餾份產(chǎn)率 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 表 焦油蒸餾的餾份產(chǎn)率 餾份名稱 產(chǎn)率 % 產(chǎn)量 千克 /時 平均分子量 輕油 105 酚油 120 萘洗寬餾份 130 洗油 150 Ⅰ 蒽油 177 Ⅱ 蒽油 198 瀝青 — 損失 101 — 總量 100 10101 — 燃燒過程的計算 焦油煤氣的低熱值 干煤氣的低熱值 Q′e由表 ： Q′e =+++ =+++ =4260千卡 /標(biāo)米 3=17807千焦 /標(biāo)米 3 煤氣中的含水量： 02 100PWg PP??? %100 ??? =%≈% 式中 ： P0——在 20℃ 時，煤氣中的飽和水氣分壓，由表 P0= ； P2——大氣壓力，取 P2=760毫米 水 柱 ； P——燒嘴前煤氣的靜壓力，毫米汞柱，取 P=600毫米汞柱 ； 濕煤氣的低熱值 Qe： 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 10039。 一次蒸發(fā)溫度與餾份產(chǎn)率及二段蒸發(fā)器底部壓力有關(guān)。 實際上，由二段蒸發(fā)器底通入過熱蒸汽，故一次蒸發(fā)溫度較計算為底。） =606() = /時 = /小時 式中 ： g——過熱的蒸汽量 ， 千克 /時 I139。= 卡 /千克 ⑶ 焦油在二段內(nèi)吸收的熱量 二段焦油出口溫度 400℃ ，其焓為 /千克，則焦油在二段內(nèi)所吸收的熱量為： Q5=（ G ） （ I400 I110） =（ 10101）（ ） = /小時 式中 ： I400、 I110——焦油在二段 出口與入口溫度下的焓 ， 千焦 /千克 加熱與蒸發(fā)焦油中水份所需的熱量 Q6=10078（ ） = /時 = /小時 式中 ： ——無水焦油中所含的水份 、 ——二段出口狀態(tài)下過熱水蒸汽和二段入口狀態(tài)下水 的焓，千卡 /千克 則二段的有效耗熱量為： Q5+Q6=+ = /小時 = /小時 總有效熱量： QS=1773726++= /小時 熱損失 ⑴ 廢氣帶走的熱量 當(dāng)空氣過剩系數(shù) α=，廢氣溫度 t=400℃ 時，廢氣帶走的熱量占總熱量： %100?? etQVCX %1004160 ???? =20% 式中： V——濕廢氣體積，在 α=， 1標(biāo)米 3 濕煤氣能生成 3的濕廢氣 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 C——400℃ 廢氣的平均比熱 C=（ +++） = /標(biāo)米 3 表 不同溫度下幾種氣體和蒸汽的平均比熱 溫度 ℃ 比熱，千卡 /標(biāo)米 3因此，將輻射段作為二段加熱。此時，相當(dāng)于管內(nèi)線速度為 ～ 米 /秒，今取 mt=700 千克 /米 2 遮蔽管長度可取輻射管總長的 5～ 10%，設(shè)為 7%。 組間管心距取 為 370 毫米， 則節(jié)圓直徑 D′為： 39。這種復(fù)雜情況，在設(shè)計計算中，為簡化計算，以當(dāng)量冷平面來代替管排進行計算。則當(dāng)量冷平面： 22 1 5 2. 2 0. 15 1. 65cpA nLC??? ? ? ? ? ? 米 總當(dāng)量冷平面： 24 0 .6 1 .6 5 4 2 .2 5cpA? ? ? ? 米 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁 爆露磚墻面積 AR 全部磚墻面積： 23 . 2 6 73 . 1 4 3 . 2 6 7 6 7 822DF D H? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? 米 式中： H——爐膛高，米 D——爐膛直徑，米 暴露磚墻面積： 278 42 .2 5 37 .7 5R c pA F A?? ? ? ? ?? 米 氣體輻射率 在爐膛內(nèi)的燃燒氣體中，只有 C