【正文】 計算: ..????查手冊得：塔頂物質(zhì)的比重 ，因此,塔頂餾分在塔頂溫度下的重度按式 計算，??20????tdt式中， ——系數(shù)（取 ）?則， ??3201..082086?????kgm河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院30在塔頂狀態(tài)下的液相流量： ??2）提餾段氣相、液相負(fù)荷①提餾段的氣相負(fù)荷提餾段的氣相負(fù)荷按式 計算，??39。 kg6kgm液相流量 、sL39。 ?????L km提餾段液相體積流量： 39。 86..719...64830???????sF kg② 提餾段液相負(fù)荷液相負(fù)荷按下式計算： 39。實因此 ??37137..=???PkPa在進(jìn)料塔板狀態(tài)下氣相流量為：河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院2839。 39。?℃ 39。c39。rkcalg， —分別為進(jìn)料塔板和入塔物料的溫度 ℃，39。39。(1)sVF????式中：—入塔原料量 ，F(xiàn)kgmol—進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)39。???????????????Ⅱ ⅠⅠ Ⅱ1nN??代入數(shù)據(jù)即得：? ?????? ?????????? ?n?將上式聯(lián)立解得： ，精餾段實際塔板數(shù)為 ，加料板位置為從上往下數(shù) 30 層塔板。270℃(2) 所需塔板層數(shù)及回流比的確定① 最小理論板數(shù)的確定由物料衡算知最小理論板數(shù)。則 。iKiip0iiyxp?對于 8 種組分： 1541104 iiyxPypPp? ?????選萘為基準(zhǔn)，設(shè)萘在塔頂溫度下的蒸汽壓為 即得：N104NiyPp?根據(jù)相平衡常數(shù)定義： ??200ex??????????siiiiyKxPRT對于本工藝視氣相為理想氣體，液相為理想溶液，則0iipKP?而相對揮發(fā)度的定義： ，令0iiNKpP??N則 ，因此0iiNP??14iNiy??由于沸點高于萘的組分全部蒸出，因此，采用試差法確定塔頂溫度。（2） 操作溫度的確定① 塔頂溫度：塔頂溫度的確定采用泡點法。6?39=?實（4）進(jìn)料板位置的確定采用沸點進(jìn)料，設(shè)精餾段和提餾段塔板數(shù)分別為 n 和 m，則按 kirkbride 提出的經(jīng)驗公式求得 n 和 m。以上求得的溫度同雙塔流程初餾塔的實際操作溫度基本相符，滿足要求。1NKP?根據(jù)相對揮發(fā)度的定義 ，0iiNP??因此上式可簡化為： ??對于該工藝確定塔底溫度時， ??同樣采用試差法確定塔底溫度。個組分的 （取以萘為基準(zhǔn)，去其 ）則各組分的 ?1??值列于表 7。iKiipP0iiyxpP?對于 11 種組分：112110 iiyxxypPp? ?????選萘為基準(zhǔn)，設(shè)萘在塔頂溫度下的蒸汽壓為 即得：NP10NiNyPp?根據(jù)相平衡常數(shù)定義： ??200expsiiii PyKxRT???????????對于本工藝視氣相為理想氣體，液相為理想溶液，則 而相對揮發(fā)度0iipKP?的定義：0iiNKpP??令 ，則 ，因此 由于沸點高于萘的組分全部蒸出，0ii?1iNyK???因此， 。(2) 操作溫度的確定① 塔頂溫度： 塔頂溫度的確定采用泡點法。表 25 物料衡算表組分 進(jìn)料 餾出液 di 釜液 wi四氫化萘 ―萘 硫雜茚 二甲酚 喹啉 β甲基萘 二甲基萘 ― 苊 ― 合計 D W物料衡算式為：…………………①?????……………②??解得： ??因此， ， ，51248d5017w，根據(jù)芬斯克方程知： ??????????????????????????????????由 值求中間組分的餾出量的釜液量：m河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院16 . kmolh???????????????????????? . kmolh???????????????????????? . kmolh????????????????????????偏差較小故最終物料衡算得到的物料平衡列于表 26。則物料平衡關(guān)系式為：………………………………………………①??……………………………②0..0349?解得：塔頂餾出物物量： ，釜液量：??表 22 初餾塔的物料平衡原料 餾出物 殘液組分 kmol/h 摩爾分?jǐn)?shù)% kmol/h 摩爾分?jǐn)?shù)% kmol/h 摩爾分?jǐn)?shù)%1,2,4三甲苯 ― ―茚 ― ―對甲酚 ― ―四氫化萘 32 萘 硫雜茚 ― ― 二甲酚 ― ― 2 設(shè)計內(nèi)容13喹啉 ― ― β甲基萘 ― ― 二甲基萘 ― ― 苊 ― ― 合計 100 100 100餾出物中含四氫化萘的量： ??餾出物中含萘的量： .????（ ）釜液中萘的量： 沸點低于四氫化萘的各組分可以認(rèn)為全部蒸出，沸點高于萘的各種餾分可以認(rèn)為全部留在殘液中，即嚴(yán)格滿足清晰分割，則初餾塔的物料平衡見表 2 精餾塔物料衡算由于 β甲基萘含量多且與萘含量接近故取萘為輕關(guān)鍵組分，β 甲基萘為重關(guān)鍵組分，該工藝要求提取含萘量大于 95%的產(chǎn)品，因此規(guī)定殘液中輕關(guān)鍵組分含量為 2%（摩爾分?jǐn)?shù)） ，重關(guān)鍵組分在餾出液中含量為 %（摩爾分?jǐn)?shù)） 。③原料處理量：由于焦油蒸餾塔式工藝切取 3 混餾分產(chǎn)率為 18～23%，該工藝取 21%。單爐雙塔的工藝路線與雙爐雙塔生產(chǎn)工藝相比，工藝流程簡單，減少了設(shè)備，減少了能量消耗，但操作要求較高，此工藝既需要保證工業(yè)萘合格又要降低洗油含萘量，萘的回收率比單爐單塔高，流程比較成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定，已被普遍采用。但由于其耗能大，設(shè)備笨重，因此結(jié)晶法的使用受到限制。進(jìn)行壓榨之前先將萘油結(jié)晶送入帶攪拌機(jī)的料斗內(nèi)，在其中間接蒸汽加熱到 50~55℃，并混合均勻在此溫度下壓榨，油黏度不大，易于分離，同時可以最大限度的脫出萘中含的有害物質(zhì)硫雜茚。河北聯(lián)合大學(xué) XXX 學(xué)院10圖 雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾過程1—原料槽；2—原料泵；3—原料與工業(yè)萘換熱器；4—初餾塔；5—精餾塔；6—管式爐；7—初餾塔熱油循環(huán)泵；8—精餾塔熱油循環(huán)泵；9—酚油冷凝冷卻器；10—油水分離器；11—酚油回流槽：12—酚油回流泵；13—酚油槽；14 工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器；15—工業(yè)萘回流槽；16 工業(yè)萘回流泵；17—工業(yè)萘貯槽；18—轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機(jī)；19—工業(yè)萘裝袋自動稱量裝置；20—洗油冷卻器；21—洗油計量槽；22—中間槽 精餾法制萘工藝萘油餾分由高置槽加入結(jié)晶機(jī)，結(jié)晶終了后將粗萘結(jié)晶和油一起放至螺旋輸送機(jī)，再經(jīng)螺旋給料機(jī)加入間歇式離心機(jī)中進(jìn)行過濾和干燥，為了使結(jié)晶與油分離，物料在離心機(jī)內(nèi)約需操作 10min，將大部分油排出后在不停離心機(jī)的情況下，再用熱水或蒸汽洗滌結(jié)晶，以洗去萘結(jié)晶表面的油分，離心后的產(chǎn)品中純萘含量約 80%~90%，脫晶萘油中含萘量應(yīng)小于 30%，水分應(yīng)小于 %。原料中所含的萘油和洗油餾分以液態(tài)混入熱循環(huán)油，一起流入初餾塔底貯槽，再由初餾塔熱油循環(huán)油泵 7 抽出，一部打入初餾塔管式爐 6，被燃料燃燒加熱至 265270℃部分氣化后，再回到初餾塔下部，供作初餾塔的熱量，另一部分則以 230—235℃的溫度打入精餾塔 5。中間槽中的油可用倒油泵倒回原料槽處理。成品洗油含萘量應(yīng)小于 10%，供粗苯工段煤氣洗苯用。萘塔底的甲基萘油，一部分與初餾原料換熱，再經(jīng)冷卻排入貯槽；另外大部分通過加熱爐加熱后返回萘塔，供給精餾塔所必需的熱量。從萘塔頂逸出的萘蒸汽經(jīng)初餾塔重沸器8，冷卻后入萘回流槽17。在此，大部分作為回流返回初餾塔塔頂，少部分經(jīng)冷卻后作脫酚的原料。1 文獻(xiàn)綜述7 單爐雙塔連續(xù)精餾的工藝流程因采用的原料餾分不同，各廠具備的條件不同，單爐雙塔加工工藝有所不同，對于以萘油餾分為原料，且有氮氣供給條件的加工廠所用工藝流程. 其特點是，精餾塔（萘塔）在加壓條件下操作，以萘蒸汽冷凝冷卻器作為初餾塔的再沸器——被稱之為雙效精餾。以含萘餾分為原料采用精餾法制取工業(yè)萘的工藝有雙爐雙塔連續(xù)精餾，單爐單塔連續(xù)精餾和單爐雙塔加壓連續(xù)精餾等工藝。這些工藝都具有各自的特點，主要從投資、能耗、方便操作等方面加以區(qū)別。工業(yè)萘的質(zhì)量指標(biāo)也因工藝不同而不同，按其質(zhì)量指標(biāo)可分為優(yōu)等品、一等品和合格品。另外，生產(chǎn) 95 %工業(yè)萘的原料也有不同：窄餾分(即萘油餾分)、四混餾分(輕、酚、萘、洗)，三混餾分(酚、萘、洗) ，兩混餾分(萘、洗) 等。連續(xù)精餾又有常壓雙爐雙塔、單爐單塔和單爐雙塔、加壓單爐雙塔等類型。對一些中、小規(guī)模工廠,當(dāng)不回收喹啉時 ,僅有堿洗一種工序。上述工藝流程均具有各自的特點，適用于不同的場合。該工藝設(shè)備簡單，投資少，由于在一臺蒸餾塔內(nèi)要同時保證酚油、工業(yè)萘和甲基萘油三種產(chǎn)品質(zhì)量都合格，所以比雙爐雙塔工藝難于調(diào)節(jié)，適用于原料含萘較高的情況。該工藝工業(yè)萘產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，酚油、甲基萘油含萘低，萘的收率較高，操作穩(wěn)定，易于控制，但投資大。 工業(yè)萘蒸餾技術(shù) 目前，大規(guī)模的工業(yè)萘生產(chǎn)裝置多采用管式爐加熱連續(xù)精餾法。此外，我國每年還進(jìn)口一些精萘。其中 95%以上采用煤焦油為原料，大多數(shù)企業(yè)是冶金系統(tǒng)的焦化廠，生產(chǎn)規(guī)模較大的企業(yè)有上海寶鋼化工有限公司、鞍鋼實業(yè)化工公司、武漢鋼鐵集團(tuán)焦化有限責(zé)任公司、首都鋼鐵公司焦化廠、攀枝花鋼鐵集團(tuán)煤化工公司、北京焦化廠、上海焦化廠等。但由于石油萘成本高、鄰二甲苯也易受國際市場石油價格波動的影響，以致其在苯酐制造上不能完全代替煤焦油萘。由于苯酐是重要的有機(jī)化工原料，需求量巨大，因而很快成為萘的最大用戶并造成了 20 世紀(jì)四五十年代焦油萘的供不應(yīng)求。石油萘通常先從石油裂解 C10 中采用萃取及吸附的方法提取，最后用溶劑吸收洗滌或升華結(jié)晶法提純。萘按生產(chǎn)原料不同分為煤焦油萘和石油萘，目前無論國內(nèi)外，煤焦油萘都占大多數(shù)。此外，國內(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、過多考慮項目投資額，為節(jié)省投資不愿購入高水平裝備；二、高溫運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備、耐腐蝕材質(zhì)、高溫高粘度介質(zhì)的檢測儀表等不能找到合適的國內(nèi)生產(chǎn)廠家；三是即使引進(jìn)國外先進(jìn)的設(shè)備，后續(xù)的維修水平也跟不上。 我國煤焦油加工業(yè)業(yè)目前存在的主要問題 目前，我國焦油加工企業(yè)一是生產(chǎn)規(guī)模小，2022 年統(tǒng)計的 37 家大中型加工企業(yè)的焦油加工量僅為 308 萬噸，平均 8 萬噸多一點。可作為合成維生素 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。用它們可以比較簡單地轉(zhuǎn)化為高價值的新型材料。 煤焦油產(chǎn)品深加工的發(fā)展方向 新材料的不斷發(fā)展是社會進(jìn)步的標(biāo)志之一。其輕油脫酚對酚鈉鹽起到凈化的作用。后兩種洗滌器較先進(jìn)，洗滌效果好，便于連續(xù)操作與自動控制。一般是先脫酚、后脫喹啉，也可只脫酚、不脫喹啉。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。此工藝的缺點為：由于增加了一套真空裝置，減壓蒸餾對設(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。特別是大型煤焦化企業(yè)，如北京煉焦化學(xué)廠、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 萬噸，產(chǎn)量達(dá) 120 萬噸，成為我國化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重要行業(yè)。在我國，幾乎所有大中型城市都建有焦化廠，在提供煤氣的同時，副產(chǎn)煤焦油。全球萘需求約 100萬 t，其中 90%來自煤焦油。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程。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。本設(shè)計從能耗的角度出發(fā)采用單爐雙塔工藝流程。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、加壓單爐雙塔等。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 年英國建立世界上第一個煤焦油蒸餾加工廠。關(guān)鍵詞：工業(yè)萘；單爐雙塔工藝；物料衡算；熱量衡算AbstractIIAbstractNaphthalene is an important anic chemical industrial raw materials，the content of coal tar is the most important to extract highvalue ponents．It is widely used in the production of dyes，plasticizers ，synthetic fiber，rubber ，resin and chemical additives．In this paper，single furnace twin columns process has been studied，120220 tons tar processing industry39。其次，對塔進(jìn)行機(jī)械校核塔的設(shè)計，使其滿足當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和設(shè)計條件。計算塔的工藝負(fù)荷，確定塔的塔板數(shù)，有效高度和直徑。本文結(jié)合單爐雙塔工藝對年處理 12 萬噸焦油加工廠工業(yè)萘制取工段進(jìn)行了設(shè)計，首先由泡點法確定初餾塔和精餾塔的塔頂、塔底的操作壓力和溫度。經(jīng)過工藝比較選用浮閥型塔板并對其進(jìn)行流體力學(xué)驗算，塔板均選用 VⅠ型浮閥塔板。并在15/?此基礎(chǔ)上畫出主要設(shè)備裝配圖、工藝流程圖及車間設(shè)備平面布置圖。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。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