【正文】 而氣層的平均輻射長(zhǎng)度與爐膛高徑比和爐膛直徑的關(guān)系如下： 高徑 比 =1 時(shí)， L=2/3D 米 高徑比 ≥ 2 時(shí)， L=D 米 由于高徑比等于 2， 所以 氣層平均輻射長(zhǎng)度 7LD?? 米 CO2和水汽的分壓 P，當(dāng) α= 時(shí) ???p 式中： 、 ——分別為煙氣中 CO2和水汽的體積 ——煙氣量 0. 27 8 3. 26 7 0. 90 8PL ? ? ? ?大 氣 壓 米 設(shè)煙氣溫度 t=600℃ ，查圖 得氣體輻射率為 設(shè)煙氣溫度 t=900℃ ，查圖 得氣體輻射率為 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 圖 氣體輻射率 交換因數(shù) F 交換因數(shù) F 依賴于氣體輻射率和暴露磚墻面積的再輻射量。 0 . 1 5 4 8 0 . 3 7 6 3D ?? ? ??? 米 / 3 2iLD? ? ?高 徑 比 （ 3） 爐膛直徑 一般爐管中心距爐膛內(nèi)壁約為 3dc。秒 G——管內(nèi)焦油流量，取 G=13889 千克 /時(shí) N——管程數(shù) 選用 φ896 ， Cr5Mo 石油裂化鋼管?！? 溫度 ℃ 比熱，千卡 /標(biāo)米 3——6千克 /厘米 2飽和水蒸氣的焓 ， 取 I139。 (1)二段蒸發(fā)器底部壓力 ： 設(shè)器底總壓為 1035毫米汞柱，進(jìn)入器底的直接氣量為無(wú)水焦油的 %，無(wú)水焦油量為 10078千克 /時(shí)，餾份產(chǎn)率 45%，含水 %。具有較高的生產(chǎn)能力，適用于大型生產(chǎn)。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(guò)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。 從生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)濟(jì)條件方面來(lái)選擇管式爐。 圓筒爐 圓簡(jiǎn)爐爐膛為直立圓筒形，輻射管在爐膛周圍垂直地排列一周，方形對(duì)流室在圓筒體上部，對(duì)流管分水平與直立設(shè)置兩種。 [4] 圖 管式加熱爐的主要結(jié)構(gòu) 管式爐的選型 煉油廠加熱爐類型很多，按照管式加熱爐的用途可分為純加熱爐和加熱 反應(yīng)爐，前者如常壓爐、減壓爐，原料在爐內(nèi)只起到被加熱的作用；后者如裂解爐、焦化爐，原料在爐內(nèi)不僅被加熱 ，同時(shí)還有足夠的時(shí)間進(jìn)行裂解和焦化反應(yīng)。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。從而得到分離開(kāi)的輕、重組分，重組分為瀝青，輕組分可通過(guò)進(jìn)一步的精餾得到多種產(chǎn)品。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。 生產(chǎn)工藝的論述 我國(guó)大型焦化廠廣泛采用了管式爐焦油連續(xù)蒸餾裝置，一般均采用原料焦油直接進(jìn)管式爐的加熱方式。 萘油餾份：為 210～ 230℃ 的餾份，產(chǎn)率為 10～ 13%，比重為 ～ 。 工藝流程的論述 原料及產(chǎn)品 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 3/ cmg～ 之間，閃點(diǎn) 100℃ ，具有特殊臭味，煤焦油又稱焦油。但煤焦油簡(jiǎn)單加工后的利用價(jià)值不大，國(guó)內(nèi)外普遍看好的是其深加工精制 產(chǎn)品的應(yīng)用。 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的 調(diào)整和企業(yè)改制任務(wù)的逐步完成，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已開(kāi)始走上持續(xù)發(fā)展的軌道。隨著國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，多使用電，減少水、蒸汽和煤氣的消耗是一個(gè)必然趨勢(shì)。在廢水、廢渣的處理上國(guó)內(nèi)外所采取的措施基本相同，所不同的是國(guó)內(nèi)處理后的指標(biāo)要差一點(diǎn)。從理論上講，能力越大，規(guī)模效益越好。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。 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。 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。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。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。 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。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。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。 煤焦油是煤在干餾和氣化過(guò)程中獲得的液體產(chǎn)品。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。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]。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。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]。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。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]。圓筒爐的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，造價(jià)較低。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。 （ 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。不易堵塞，介質(zhì)適用范圍廣。 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。= 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?！? 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%。 （ 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。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。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(jì) 第 22 頁(yè) 爆露磚墻面積 AR 全部磚墻面積： 23 . 2 6 73 . 1 4 3