【正文】 算和熱量衡算對(duì)蒽塔塔板數(shù)及工藝尺寸計(jì)算 。 最后根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)及資料進(jìn)行非工藝部分的簡(jiǎn)要論述。 原料及產(chǎn)品 說明 煤焦油概述 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 ,其產(chǎn)量約占裝爐煤的3%~4%在常溫常壓下其產(chǎn)品呈黑色粘稠液狀，密度通常在 ./cm3 之間，閃點(diǎn) 100℃具 有特殊臭味，煤焦油又稱焦油 .根據(jù)干餾溫度和方法的不同可得到以下幾種焦油：低溫（ 450～ 650℃）干餾焦油；低溫和中溫（ 600～ 800℃）發(fā)生爐焦油；中溫（ 900～ 1000℃）立式爐焦油；高溫（ 1000℃）煉焦焦油。加工過程首先按沸點(diǎn)范圍蒸餾分割為各種餾分，然后再進(jìn)一步加工。煤焦油蒸餾所得的餾分油也可不經(jīng)分離而直接利用，如瀝青質(zhì)可制電極焦、碳素纖維等各種重要產(chǎn)品，酚油可用于木材防腐，洗油用作從煤氣中回收粗苯的吸收劑，輕油則并入粗苯一并處理。主要含有苯族烴，酚含量小于 5%并含有少量的古馬龍和茚等不飽 和化合物及微量的萘； （ 2） 210～ 230℃的餾分主要為萘油，產(chǎn)率為 ~%，比重為 ~。 煤焦油加工過程 煤焦油加工過程 煤焦油加工從過程上分為 4 個(gè)層次 : 首先是原料煤焦油的預(yù)處理 , 即煤焦油的凈化脫水、脫渣、除鹽過程 。原料煤焦油的預(yù)處理 , 目前各國基本采用靜置分層、離心分離、加壓過濾、銨鹽反應(yīng)轉(zhuǎn)化等方法對(duì)煤焦油進(jìn)行脫渣、脫水、脫鹽。目前國內(nèi)外成熟的煤焦油蒸餾工藝 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 流程較多，就蒸餾塔的操作壓力而言，可分為常壓蒸餾、常減壓蒸餾和減壓蒸 餾三大類；按蒸餾塔的數(shù)量可分為一塔式、二塔式和多塔式。 一塔式流程 一塔式焦油蒸餾工藝又被稱為一塔半式 , 就是在二段蒸發(fā)器上部加一段精餾塔以切取二蒽油餾分。輕油及水的混合蒸汽以 95~ 115 自塔頂逸出 , 經(jīng)冷凝冷卻油水分離后 , 部分輕油打回流 , 其余送粗苯工段處理。 2. 二塔式流程 二塔式蒸餾工藝是在一塔式的基礎(chǔ)上做的改進(jìn)工藝 , 為了提高焦油初次蒸餾的效果 , 在餾分塔之前加入了蒽塔 , 用于切取一蒽油和二蒽油 , 然后塔頂?shù)漠a(chǎn)品進(jìn)入餾分塔 , 提取萘油、洗油和酚油。例如對(duì)于酚油的繼續(xù)精制 , 要進(jìn)行先經(jīng)過洗滌 , 在經(jīng)由蒸餾操作得到精酚 , 本次本設(shè)計(jì)采用兩塔式蒸餾過程，蒸餾工藝如下： 由原料貯槽來的初步脫水的焦油用 1 段焦油泵送入管式爐的對(duì)流段、加熱至120— 130℃后進(jìn)入 1 次蒸發(fā)器。無水焦油用 2 段焦油泵送入管式爐輻射段，在此被加熱到400℃左右送入 2 段蒸發(fā)器進(jìn)行閃蒸，分離成鎦份的混合蒸汽和液體瀝青。蒽塔頂用洗油打回流。輕油經(jīng)窺鏡流入回流槽，用回流泵送到餾份塔頂作為回流油，剩余的輕油送往粗苯工段。 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 管式加熱爐 管式爐工作原理 中國焦化廠用于焦油蒸餾的管式加熱爐有圓形和方形式兩種，新建廠多為圓筒形或箱型立體式。輻射管從入口至出口管徑是變化的，按順序依次為四種規(guī)格， 可使焦油在管內(nèi)加熱均勻，提高爐子熱效應(yīng)，避免爐管結(jié)焦，延長(zhǎng)使用壽命。油品則先進(jìn)入對(duì)流管再進(jìn)入輻射管，不斷吸收高溫?zé)煔鈧鹘o的熱量，逐步升高到所需要的溫度。煙氣沖刷爐管的速度越快，傳熱的能力越大，所以對(duì)流室窄而高些，排滿爐管，且間距要盡量小。有時(shí)則利用煙囪的抽力直接將煙氣排入大氣。燒嘴中有的設(shè)有廢氣通入管，用以噴然有害氣體。爐子采用陶瓷纖維為耐火材料，以玻璃棉氈為絕熱性能好，質(zhì)量輕，易施工，使用壽命長(zhǎng)。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。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(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。（ 3）輻射管熱強(qiáng)度 實(shí)際生產(chǎn)波動(dòng)在 1800~2600千卡 /米 。（ 5）火嘴能力應(yīng)大于管式爐能力的 ~ 倍火嘴與管凈 4 宜大于 900 毫米，以免火嘴舔燒爐管。閃蒸空間一般不小于 2400 毫米。無水槽宜以液面自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置自控液面。閃蒸空間一般不小于4000 毫米。 蒸餾塔 1 餾分塔選擇原則： 根據(jù)塔徑確定踏板間距。 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。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。由于通過篩孔的氣體有動(dòng)能，故一般情況下液體不會(huì)從篩孔大量泄漏。其主要特點(diǎn)為：氣、液兩相接觸充分，傳質(zhì)面積大，因此塔盤效率高。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，安裝維護(hù)麻煩；氣相壓降較大，但若在常或加壓下操作，這并不是主要問題。餾分塔板間距為 350~450mm，空塔 蒸汽流速可取~。各工段之間的距離符合防火安全要求，一般工段之間盡距離不少于 12 米，廠房與室外儲(chǔ)槽盡距離不少于 6 米。在車間范圍內(nèi)應(yīng)布置車間辦公室、廁所、浴室更衣室等生活設(shè)施。各種設(shè)備標(biāo)高要相適應(yīng)，以滿足各種餾分液體自流要求。并宜鄰近結(jié)晶洗滌工段。年運(yùn)輸量超過某個(gè)數(shù)值時(shí)（按國家規(guī)定）。 （ 3）必須有充足的水源保證供應(yīng)，如有溫度較低的充足水源則更好，這樣可以節(jié)省冷卻設(shè)備，節(jié)約資源，水溫一般要求在 25~32℃以下。 （ 8）廠址面積與外形應(yīng)適應(yīng)工廠總平面布置，并有發(fā) 展余地，一般要求平坦，稍能向外傾斜，有一定的坡度，以利于雨水排出。各工段泵房和主要設(shè)備廠房的地坪應(yīng)按耐油耐堿處理，一般鋪設(shè)磁磚或水磨石地坪。焦油車間關(guān)于建 筑物的防火等級(jí)要大大提高。 供電 焦油車間供電負(fù)荷按焦化廠負(fù)荷分級(jí)規(guī)定。車間或工段辦公室和主要儀表操作室應(yīng)設(shè)置自動(dòng)電話和調(diào)度電話。電力驅(qū)動(dòng)車輛的軌道應(yīng)接地，軌道接頭應(yīng)有跨條連接。精苯車間應(yīng)設(shè)獨(dú)立的避 雷裝置。為了節(jié)約水源以及減少水處理的費(fèi)用，大量使用冷卻水的化工廠應(yīng)該循環(huán)使 用冷卻水，即把經(jīng)過換熱設(shè)備的熱下水送入冷卻塔或噴水池降溫（冷卻塔使用較多見），在冷卻塔中，熱下水自上向下噴淋，空氣自下而上與熱水逆流接觸，一部分水蒸發(fā) ，使其余的水冷卻。 污水的排除方法有兩類：合流系統(tǒng)和分流系統(tǒng)。 2排水 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 該設(shè)計(jì)污水的水源大體上有兩 個(gè)方面：生活污水（來自廁所、浴室等）生產(chǎn)污水 。 1 供水 在該設(shè)計(jì)中直接使用城市自來水作為水源 ，冷卻用水占了工業(yè)用水的主要部分。安全電壓的電路必須是懸浮的。車輛上的電磁站中的人行道凈寬不得小于 ；當(dāng)人行道上部布置有裸導(dǎo)體且離地高度不高于 ，其下部應(yīng)有隔板，隔板離地不小于 。主要的泵如一、二段焦油泵、工業(yè)萘熱油循環(huán)泵等應(yīng)有電流表及報(bào)警信號(hào)。酸 —— 堿洗滌室及所需室外酸類儲(chǔ)槽區(qū)的地平應(yīng)作防腐處理。室內(nèi)穿樓板的管洞應(yīng)作凸臺(tái)，以防漏水漏油。 土建 土建應(yīng)滿足以下要求：廠房室內(nèi)地坪高比室外地坪高宜高出 米。窩風(fēng)的盆地不宜建廠，在全年主導(dǎo)風(fēng)向不明時(shí)，應(yīng)以夏季風(fēng)向?yàn)橹?。專用線最好不經(jīng)過橋梁、涵洞，長(zhǎng)度應(yīng)盡量縮短。 表 焦油蒸餾工段工藝布置間距 焦油蒸餾工段的工藝布置間距 數(shù)值（米） 廠房與室外中間槽之間凈距 管式爐與蒸餾平臺(tái)之間凈距 兩座管式爐中心距按最大爐徑 D 廠房與焦油中間槽之間凈距 泵頭與墻行列線之間距離 餾分中間槽之間凈距： 兩行布置時(shí)，行與行之間凈距 一行布置時(shí)，槽與槽之間凈距 ≥ 6 ≥ 10 ≥ ≥ 10 ≥ 2 ≥ ≥ 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 蒸餾塔之間凈距 蒸餾平臺(tái)內(nèi)人行道寬度 ≥ ≥ 1 廠址的選擇 廠址的選擇是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，必須根據(jù)擬建項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，結(jié)合建廠地區(qū)的自然地理特征，運(yùn)輸條件、水源和動(dòng)力供應(yīng)條件、建筑施工條件以及工人住宅區(qū)布置條件等進(jìn)行多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇一個(gè)能最大限度滿足建設(shè)和生產(chǎn)經(jīng)營 要求的、建廠費(fèi)用和經(jīng)營費(fèi)用最省的建廠位置。瀝青冷卻器宜布置于焦油蒸餾塔平臺(tái)附近，以利于兼作開 工停工用的循環(huán)熱焦油的冷卻設(shè)備。必要時(shí)也可與工業(yè)萘工段合并處理。考慮綜合利用，在車間范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)留有發(fā)展余地。當(dāng)采用減壓蒸餾時(shí)，塔底則無此分布器。塔段和塔板由鑄鐵制造。具有較高的生產(chǎn)能力，適用于大型生產(chǎn)。 3 填料塔 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為亂堆填料（鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、環(huán)矩鞍等顆粒填料）及規(guī)則填料（網(wǎng)波紋填料、板波紋填料、格柵填料） [6]。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。 泡罩塔盤：泡罩塔盤是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔盤之一。降液管截面宜按停留時(shí)間不低于 5 秒考慮。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 。 二次一次蒸發(fā)器選擇應(yīng)滿足以下條件：底部空塔速度宜采用 ~ 米 /秒。另一種是中間無隔板，上下連通。從設(shè)計(jì)要 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 求和經(jīng)濟(jì)核算來考慮圓筒爐是本設(shè)計(jì)的最佳選擇。當(dāng)選用光管時(shí)，對(duì)流段熱強(qiáng)度一般采用 6000~10000 千卡 /米 。（ 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。由于無焰燃燒，爐膛體積可縮小，傳熱較均勻。圓筒爐的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，造價(jià)較低。這種爐的特點(diǎn)是爐管沿長(zhǎng)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。按照管式爐的結(jié)構(gòu)又可分為立式爐、圓筒爐和無焰爐 [4]。風(fēng)箱是一個(gè)側(cè)面為 L 型、斷面為長(zhǎng)方形的管狀物，內(nèi)襯消聲材料，端部入口設(shè)有百葉窗。 焦油在管內(nèi)流向是先從對(duì)流管的上部接口進(jìn)入，流經(jīng)全部對(duì)流管后，出對(duì)流段，經(jīng)聯(lián)絡(luò)管進(jìn)入斜頂處的輻射管入口，由下至 上流經(jīng)輻射段一側(cè)的輻射管，再由底部與另一側(cè)的輻射管相連，由下至上流動(dòng)，最后由斜頂處最后一根輻射管出爐。在對(duì)流室還可以加幾排蒸汽管，以充分利用蒸汽 余熱，產(chǎn)生過熱蒸汽供生產(chǎn)上使用。由于火焰溫度很高 (最高處可達(dá) 1500~1800℃左右 )，又不允許沖刷爐管，所以熱量主要以輻射方式傳送。煙氣沿著輻射室上升到對(duì)流室，溫度降到700~900℃。下圖 為一種焦油蒸箱型立體式管式爐。從而得到分離開的輕、重組分，重組分為瀝青，輕組分可通過進(jìn)一步的精餾得到多種產(chǎn)品。洗油餾份以 230~340℃的溫度自塔底排出；溫度為 200~210℃的萘油餾份從側(cè)線采出；溫度為 150~160℃的酚油餾份從對(duì)應(yīng)的側(cè)線層采出；這些餾份都分別經(jīng)各自的埋入式冷卻器，然后經(jīng)窺鏡流入各自的貯槽。從 2 次蒸發(fā)器頂逸出的餾份混合蒸汽進(jìn)入蒽塔進(jìn)料塔板，塔底排出溫度為 320~330℃的二蒽油，側(cè)線切取溫度為 290~300℃的一蒽油。經(jīng)脫水后含水 量 %以下的無水焦油，經(jīng)過油封流入無水焦油槽中。上面的流程主要是用于提取焦油中的一些餾分 , 如輕油餾分和三混餾分。 而后再精制三混得到高純度的萘、苊、芴、酚、吲哚、吡啶鹽、甲基萘餾分和 甲基萘餾分。其余餾分的混合蒸汽自頂部逸出進(jìn)入餾分塔 , 自餾分塔底排出的 270~ 290 的一蒽油 , 經(jīng)冷卻后 , 一部分用于二段蒸發(fā)器頂部打回流 , 以保持二段蒸發(fā)器頂部溫度為 315~ 325 , 其余送去處理。國外大型煤焦油加工企業(yè)，大都采用常減壓流程，特點(diǎn)是：各餾份切取較精細(xì)，如萘油餾份中萘的集中度可達(dá) 95%以上，洗油餾份中含萘量較低；由于餾份分割較細(xì)，有利于餾份的后續(xù)加工和提高產(chǎn)品的提取率。脫鹽技術(shù)主要是利用碳酸鹽或二氧化碳反應(yīng)除去煤焦油中的固定銨鹽。 第三是各餾分的分離 , 即用各種分離技術(shù)從餾分中提取各種精制產(chǎn)品 。含有甲酚、二甲酚及高沸點(diǎn)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(jī)物質(zhì)； （ 4） 280～ 360℃的餾分主要為一蒽油，產(chǎn)率為 16～ 22%，比重 ～ 。 產(chǎn)品分類 焦油的各組分性質(zhì)有差別，但性質(zhì)相近組分較多，需要先采用蒸餾方法切取各種餾分，使酚、萘、蒽等欲提取的單組分產(chǎn)品濃縮集中到相應(yīng)餾分中去，再進(jìn) 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 一步利用物理和化學(xué)的方法進(jìn)行分離。焦油酸、焦油堿再進(jìn)行蒸餾分離可分別得到酚、甲酚、二甲酚和吡啶、甲基吡啶、喹啉。包含的化合物已被鑒定的達(dá) 400 余種。 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 2 生產(chǎn)工藝流程和 主要 設(shè)備 的論述 目前我國各 焦化廠根據(jù)生產(chǎn)能力和規(guī)模大小的不同，所采取的生產(chǎn)形式有：間歇式焦油蒸餾和連續(xù)式焦油蒸餾，生產(chǎn)工藝有分為：?jiǎn)嗡?、雙塔兩種。 本設(shè)計(jì)的專題是介紹煤焦油蒸餾工藝過程中存在的污