【正文】 O2 和水汽等三原子氣體具有顯著的輻射能力，所以煙氣的輻射能力取決于該氣體的濃度、爐膛尺度和煙氣溫度（即 CO2和水汽在煙氣中的分壓 P、氣層的平均輻射長(zhǎng)度 L 和煙氣溫度）有關(guān)?！? 將以上 tp 和 Qn/αAcpF 值，查圖 得兩點(diǎn)（此兩點(diǎn)應(yīng)在吸 收曲線的兩邊），連接兩點(diǎn)作一直線，與管壁溫度 tw=290℃ 曲線相交，由此兩點(diǎn)查的煙氣溫度為760℃ ，此即輻射段煙氣溫度。后者以暴露磚墻面積 和當(dāng)量冷面積的比值作為函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，即： 3 7 .7 5 0 .8 9 34 2 .2 5RCPAA? ?? 設(shè)煙氣溫度 t=600℃ ，查圖 得交換因數(shù) F= 設(shè)煙氣溫度 t=600℃ ，查圖 得交換因數(shù) F= 圖 氣體的交換因數(shù) 輻射段氣體出口溫度 輻射段的熱平衡，輸入熱量 : 燃料的總發(fā)熱量 Qn， 千焦 /時(shí) 空氣顯熱 qn, 千焦 /時(shí) 燃料顯熱 qf， 千焦 /時(shí) 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 輸出熱量： 二段熱焦油帶出的熱量（有效熱） QI千焦 /時(shí) 爐體熱 損失 qL, 千焦 /時(shí) 煙氣帶走的熱量 qz, 千焦 /時(shí) 則熱平衡式為： Qn+qn+qf= Q1+qL+qz或 Q1= Qn+qn+qfqLqz 等式兩邊均除以 αAcpF 1 (1 )fn l nzC P n n n n C Pqq q qA F Q Q Q Q A F? ? ? ? ??? 上式中的 qn/Qn、 qf/Qn 值甚小，故可忽略不計(jì)，則 1 (1 )lnzCP n n CPqqA F Q Q A F? ? ??? 當(dāng)煙氣溫度 tp =600℃ 時(shí) 330 .3 4 6 6 0 0 5 .7 9 1 1 2 0 2 / 5 0 2 4zq ? ? ? ? ?千 卡 標(biāo) 米 濕 煤 氣 千 焦 標(biāo) 米 濕 煤 氣 221 1 2 0 2 2 7 2 7 9 1 5 . 61 0 . 0 3 5 7 1 5 5 84 1 6 0 4 2 . 2 5 0 . 6 1CPQAF ??? ? ? ? ? ? ??????? 千 卡 米 時(shí) =299112 千 焦 米 時(shí) 式中： ——煙氣在 20～ 600℃ 之間的平均比熱，千 焦 /標(biāo)米 3 對(duì)于輻射管，當(dāng)量冷平面 21 0 .9 4 4 8 6 0 .1 5 4 0 .6cpA n LC?? ? ? ? ? ? ? 米 式中： α——有效吸收因數(shù)，為管心距與管徑之比的函數(shù)，查圖得 α= n——輻射管根數(shù) L——輻射管有效長(zhǎng)度，米 C——管心距，米 對(duì)于遮蔽管，因遮蔽管的后面沒(méi)有再輻射的爐墻，故不能吸收再輻射熱，但由于赤熱氣體直接流過(guò)遮蔽管，籍對(duì)流傳熱給它的熱量遠(yuǎn)較一般輻射管為高，此對(duì)流熱用以補(bǔ)償再輻射而有余，故設(shè) α=1。即 3 3 3 3 D d? ? ? ? ? ? ? ? 米 當(dāng)量冷平面 αAcp 火焰和赤熱煙氣的部分，輻射熱能直接傳給管組，并為管組所吸收。 ?DLi 小爐高徑比應(yīng)大些。 （ 2） 管心距 C 加大管心距可以提高管表面熱強(qiáng)度，管心距一般采用 2dc（外徑），此處取C=105 毫米。時(shí) 輻射管管徑及管心距 （ 1） 管徑選擇 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 1 1 1 0 1 0 1 0 . 0 7 13 0 3 0 3 . 1 4 1 7 0 0itGd Nm?? ? ??? 米 式中： di——管內(nèi)徑，米 mt——管內(nèi)流體重量流速，千克 /米 2℃ N2 O2 H20 CO2 N2 O2 H20 CO2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 熱效率 取熱效率 η=76% 總熱消耗量： 11402687. 1 /76% sQ ? 千 焦 小 時(shí) 煤氣耗量 32727915. 6 6564160 ? 標(biāo) 米 濕 煤 氣 濕煤氣重度： r=(+++++++） /100 = /標(biāo)米 3 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 式中 ： 、 、 、 、 、 、 、 ——分 別為 CO CmHn、O CO、 H CH N H2O在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體重度，千克 /標(biāo)米 3 濕煤氣的重量流量： W=656= /時(shí) 廢氣量 當(dāng) α=，每 1標(biāo)米 3濕煤氣產(chǎn)生的廢氣量為： +++= /標(biāo)米 3 則廢氣量為 WG為： WG=656= /時(shí) 管式爐的計(jì)算與選型 輻射段計(jì)算 焦油二段加熱的有效熱負(fù)荷為 56Q Q Q 6 5 8 6 3 2 0 .1 /? ? ? 千 焦 小 時(shí)，占總有效熱負(fù)荷 千焦 /時(shí)的 79%。攝氏度 上述計(jì)算式中的各數(shù)據(jù)為廢氣中各組成的量及其比熱，后者可由表 。= 卡 /千克 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) I239。 Q3 = i輕 =10101 = /時(shí) = /小時(shí) 式中： i輕 ——輕油餾份的蒸發(fā)潛熱，千 卡 /千克 則第一段的有效耗熱量為： Q1+ Q2+ Q3=802221+962328+=1773726千焦 /小時(shí) ⑵ .工藝用蒸汽過(guò)熱所吸收的熱量 Q4=g（ I239。 水蒸 汽 的千摩爾： 1 0 0 7 8 (1 . 0 0 . 5 ) % 1 5 1 . 2 8 . 41 8 1 8?? ?? 千 摩 油汽的千摩爾 （按表 ）： 4 7 . 5 2 5 2 . 5 1 6 1 6 . 3 3 0 3 . 0 1 6 1 6 . 3 6 8 6 . 9 2 9 . 6 11 0 5 1 2 0 1 3 0 1 5 0 1 7 7 1 9 8? ? ? ? ? ? 千 摩 爾 油氣分壓： 2 9 . 6 11 0 3 5 8 0 62 9 . 6 1 8 . 4p ? ? ?? 毫 米 汞 柱 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) (2)一次蒸發(fā)溫度 ： 先按下式確定一次蒸發(fā)直線的正切 tgα與蒸發(fā)壓力關(guān)系： tgα= =801= 式中： tgα——在一定壓力下，一次蒸發(fā)直線傾角的正切 由 tgα進(jìn)而算出一次蒸發(fā)溫度 tfd tfd=683 tgα() =()=375℃ 式 中 ： g——餾份產(chǎn)率， % 查得，在一次蒸發(fā)溫度為 375℃ ，餾份產(chǎn)率為 45%時(shí)，焦油焓 223千卡 /千克 =932千焦 /千克。所謂一次蒸發(fā)溫度，就是指在二段蒸發(fā)器中，液體與蒸汽之間達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的溫度。不易堵塞，介質(zhì)適用范圍廣。 本設(shè)計(jì)所應(yīng)用的 2 個(gè)塔 設(shè)備都是對(duì) 多 種分進(jìn)行分離，通過(guò)造價(jià)、塔板效率和操作彈性等多方面考慮，采用泡罩塔作為本設(shè)計(jì)的塔設(shè)備類型。 （ 3） 篩板塔盤 篩板塔盤是在塔盤板上開(kāi)許多小孔，操作時(shí)液體從上層塔盤的降 液管流入，橫向流過(guò)篩板后，越過(guò)溢流堰經(jīng)降液管導(dǎo)入下層塔盤；氣體則自下而上穿過(guò)篩孔，分散成氣泡通過(guò)液層，在此過(guò)程中進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱。在塔盤板上開(kāi)許多圓孔，每個(gè)孔上焊接一個(gè)短管，稱為升氣管，管上 再罩一個(gè) ―帽子 ―，稱為泡罩，泡罩周圍開(kāi)有許多條形空孔。圓筒爐是本設(shè)計(jì)的最佳選擇，其不僅能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求而且造價(jià)便宜。由于無(wú)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(wú)焰爐 [4]。煙氣離開(kāi)對(duì)流室時(shí)還含有不少熱量，有時(shí)可用空氣預(yù)熱器進(jìn)行部分熱量回收，使煙氣溫度降到 200℃ 左 右，再經(jīng)煙囪排出，但這需要用鼓風(fēng)機(jī)或引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)。在對(duì)流室內(nèi)，煙氣沖刷爐管，將熱量傳給管內(nèi)油品，這種傳熱方式稱為對(duì)流傳熱。以對(duì)流傳熱的方式繼續(xù)將部分熱量傳給對(duì)流室爐管內(nèi)流動(dòng)著的油品，最后溫度降至200~450℃ 的煙氣從煙囪排人大氣。此生產(chǎn)過(guò)程的主要設(shè)備為：管式爐、蒸發(fā)器、蒽塔、餾分塔、冷卻器等 [4]。餾份塔頂出來(lái)的輕油和水的混合蒸汽引入餾份塔輕油冷凝冷卻器 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 中，冷凝液經(jīng)油水分離后，水經(jīng)窺鏡導(dǎo)入酚水槽或下水道內(nèi)。一、二蒽油分別經(jīng)各自埋入式冷卻器冷卻后，流入各自貯槽，以備結(jié)晶工段加工處理。無(wú)水焦油槽應(yīng)保持經(jīng)常滿流，滿流的焦油流入無(wú)水焦油槽，此槽中的焦油可用泵倒回原料焦油貯槽，或?qū)M流焦油引入一段焦油泵前的管路中。按蒸餾系統(tǒng)采用的塔數(shù)及餾份切取的方式的不同，主要有：?jiǎn)嗡搅鞒?、兩塔式流程和切取寬、窄餾分的焦油蒸餾流程 [3]。含蒽16～ 20%；萘 2～ 4%；高沸點(diǎn)酚類 1～ 3%；重質(zhì)吡啶堿類 2～ 4%；其余為 Ⅰ 蒽油。主要含有萘（達(dá) 70～ 80%）；另含有酚、甲酚、二甲酚 4～ 6%；重質(zhì)吡啶堿類 3～4%；其余為萘油。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。 煤焦油是煤在干餾和氣化過(guò)程中獲得的液體產(chǎn)品。完成蒸餾工段的設(shè)備布置，繪制工藝流程圖、平面圖及立面圖；完成該工藝三廢處理與環(huán)境保護(hù)方面的設(shè)計(jì)和用水、用電等非工藝部分的設(shè)計(jì)任務(wù)。世界焦油精制先進(jìn)廠家已從焦油中提取 230 多種產(chǎn)品，并集中加工向大型化方向發(fā)展。而煤焦油蒸餾是焦油加工的龍頭，其技術(shù)水平影響著焦油餾份的質(zhì)量，并對(duì)焦油餾份的后續(xù)加工工藝的選擇有著較大影響。這對(duì)中國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展從新的發(fā)展層次提出越來(lái)越緊迫的更高要求，對(duì)煤焦油加工工業(yè)的發(fā)展在結(jié)構(gòu)和總量上會(huì)帶來(lái)新的發(fā)展需求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其生產(chǎn)、加工、消費(fèi)呈現(xiàn)良好的發(fā)展勢(shì)頭。 目前國(guó)內(nèi)多采用常壓、一塔式、切取兩混或三混餾分的蒸餾工藝。但只要嚴(yán)格管理，認(rèn)真處理，達(dá)到國(guó)外處理水平是完全可以實(shí)現(xiàn)的。廢氣處理主要是指焦油加工過(guò)程中的放散氣和瀝青煙氣的處理。國(guó)內(nèi)的焦油蒸餾工藝與國(guó)外工藝相比較，差距并不大，只是適用的場(chǎng)合不同。國(guó)內(nèi)單套焦油蒸餾裝置有 0． 6， 1． 2，3， 5， 7． 5， 5， 10， 15 萬(wàn) 噸／年 各種規(guī)模。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，煤焦油的深加工成為一個(gè)亟待解決的課題。 關(guān)鍵詞： 焦油 蒸餾， 管式爐 ， 瀝青 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 II 頁(yè) The preliminary design of distilling section of coal tar workshop with the scale dealing of 160,000 tons coal tar per year（一） Abstract The topic of the design is the preliminary design of distilling section of coal tar workshop with the scale dealing of 160,000 tons coal tar per year, the distillation process uses two tower continual type of technical process. Major equipment 39。此外還進(jìn)行蒽塔 和餾分塔的 物料衡算和 熱量衡算對(duì) 蒽塔 、 餾份塔 、 冷凝冷卻器 等設(shè)備 進(jìn)行計(jì)算與選型。 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 I 頁(yè) 年 處理 16 萬(wàn)噸 焦油焦油車間 蒸餾工段 初步設(shè)計(jì) （一） 摘 要 本次設(shè)計(jì)的題目是年產(chǎn) 16 萬(wàn)噸 焦油焦油車間 蒸餾工段工藝初步設(shè)計(jì)，焦油蒸餾采用兩塔連續(xù)式餾分工藝流程。 本設(shè)計(jì)的主體設(shè)備是管式爐，主要進(jìn)行管式爐的物料衡算、能量衡算及具體的工藝尺寸計(jì)算，并繪制成圖。完成工藝流程圖、蒸餾車間的設(shè)備布置圖、平面立面布置圖和主體設(shè)備（管式爐）圖。目前共有約 50 多家企業(yè)進(jìn)