【正文】 頂用洗油打回流。 管式爐的工作原理 管式加熱爐一般由三個(gè)主要部分組成：輻射室、對(duì)流室及煙囪。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。 立式爐 立式爐爐膛為長(zhǎng)方形箱體，爐管可水平放置或垂直放置。從熱負(fù)荷上看，圓筒爐通常用作中、小型加熱護(hù)，這是因?yàn)檩椛涔懿荒芴L(zhǎng)，加大爐膛直徑又會(huì)提高造價(jià)。 塔設(shè)備的選型 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。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。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?；蚣訅合虏僮?，這并不是主要問題。 設(shè)管式爐二段出口焦油的焓為 238千卡 /千克 = /千克?！?千克 /厘米 2400℃ 過熱水蒸氣的焓 ， 取 I139。通常輻射段的熱負(fù)荷為全爐熱負(fù)荷的 70～80%。 輻射段爐體尺寸 （ 1） 輻射管 總長(zhǎng) 及根數(shù) 1 8 7 . 5 3133 . 1 4 0 . 0 8 9cAL d?? ? ?? 米 對(duì)于不設(shè)輻射錐 或折煙板的圓筒爐，火焰直接照射遮蔽管，因此，把遮蔽管當(dāng)作輻射管看待。另一部分熱能通過爐墻，再度輻射至爐內(nèi)，然后再被管組所吸收，其余部分熱能上升至對(duì)流段?！? ——當(dāng) α= 時(shí)， 1 標(biāo)米 3濕煤氣燃燒產(chǎn)生的煙氣量，標(biāo)米 3℃ 4160 ——濕煤氣的低熱值，千 卡 /標(biāo)米 3 ——輻射段的總熱損失，取 qL/Qn=% 當(dāng)煙氣溫度 tp =900℃ 時(shí) 330 .3 5 9 9 0 0 5 .7 9 1 1 8 7 0zq ? ? ? ? 千 卡 標(biāo) 米 濕 煤 氣 = 千 焦 標(biāo) 米 濕 煤 氣 221 1 8 7 0 2 7 2 7 9 1 5 . 61 0 . 0 3 5 6 9 3 3 94 1 6 0 4 2 . 2 5 0 . 4 8CPQAF? ??? ? ? ? ? ? ??? ??? 千 卡 米 時(shí) =289837 千 焦 米 時(shí) 式中： 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 ——煙氣在 20～ 900℃ 之間的平均比熱，千 焦 /標(biāo)米 3遮蔽管每排 5 根，每根有效長(zhǎng) 米。取 Li= 米，則輻射管根數(shù)： 3 1 3 2 1 .9 4 8 .56 .0ZiLLn L? ?? ? ? 取 n=48 根 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 （ 2） 爐管節(jié)圓直徑 D′ 將 48 根爐管分為 6 組，其中 每 組為 8 根 。秒 按實(shí)際情況，焦油管式爐重量速度選取 650～ 950。 ⑵ 爐體的散熱損失 取輻射段和對(duì)流段的總熱損失占總耗熱量的 5%。 I139。管式爐二段焦油出口溫度必須保證焦油在二段蒸發(fā)器內(nèi)一次蒸發(fā)所需的熱量。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。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。由于燃燒完全，過剩空氣系數(shù)小，爐子熱效率較高。其主要優(yōu)點(diǎn)是減少了爐管支架，便于布置多管程，缺點(diǎn)是爐管沿管長(zhǎng)受熱不均勻，清掃困難。有時(shí)則利用煙囪的抽力直接將煙氣排入大氣。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。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。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。 Ⅱ 蒽油餾份：產(chǎn)率 4~6%，比重 ～ ，初餾點(diǎn) 310℃ ，餾出 50%時(shí)為400℃ ，含萘不大于 3%。 酚油餾份：為 170~210℃ 前的餾分，產(chǎn)率為 ~%，比重為 ~。 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 2 生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備的論述 目前我國(guó)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。所以說對(duì)蒸餾工段的研究將會(huì)對(duì)增加產(chǎn)量有著巨大的作用 [1]。 2020 年中國(guó)煤焦油需求量約為 3Mt／ a，預(yù)計(jì)到 2020 年的需求量約為 ／ a，生產(chǎn)能力將有望達(dá)到／ a。 節(jié)能水平 節(jié)能降耗是裝置的重要指標(biāo)。只要對(duì)國(guó)內(nèi)工藝的設(shè)備、儀表控制、能量利用方面做一些改進(jìn)工作，就能夠變成先進(jìn)和實(shí)用的工藝。從目前煤焦油行業(yè)的發(fā)展情況來看，國(guó)內(nèi)的煤焦化行業(yè)正處在一次重要的整合變革時(shí)期，未來的煤焦油工業(yè)正向集中化、精細(xì)分離、深加工、新材料合成方向發(fā)展。 本設(shè)計(jì)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。詳細(xì)論述 了 工藝流程。我國(guó)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(kuò) 建、擬建項(xiàng)目能力約為 200萬 噸 。 產(chǎn)品方案 國(guó)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(jí)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(diǎn)加工瀝青類產(chǎn)品 國(guó)內(nèi)煤焦油加工產(chǎn)品主要是酚類、萘、洗油、粗蒽、瀝青等。有些焦油加工廠的油槽頂部還進(jìn)行氮封，其放 散氣排出的可能性就更小。 發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的 經(jīng)濟(jì)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(guó)防工業(yè)的重要原 料。中國(guó)煤焦油加工工業(yè)作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，國(guó)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(jí)、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境 [1]。 生產(chǎn)原料為煉焦回收的高溫焦油。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)。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(jìn)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。 自蒽塔頂來的油氣進(jìn)入餾分塔進(jìn)料塔板。其工作原理如下： 爐底的油氣聯(lián)合燃燒器 (火嘴 )噴出高達(dá)幾米的火焰，溫度高 達(dá) 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(dòng)的油品。有時(shí)為增加對(duì)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。臥管立式爐其輻射 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 爐管沿爐壁橫排，火焰垂直于爐管上燒，爐膛較窄。圓筒爐的熱效率偏低也使熱負(fù)荷的提高受到限制。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]。 （ 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(shí)，利用氣體噴射作用，將液相分散成液滴和流束而進(jìn)行傳質(zhì)，并推動(dòng)液相通過塔盤。 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 3 工藝計(jì)算及設(shè)備選型 物料與熱量衡算 計(jì)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(shí) 10101 焦油中含水， %（對(duì)無水焦油） 4 焦油加熱制度 焦油入對(duì)流段的溫度， ℃ 80 焦油出對(duì)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(shí) 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(duì)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(jì) 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(shí) 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(jì)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(shí)，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(jì) 第 12 頁 10039。 實(shí)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(jì)算為底。= 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(shí) 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(shí) = /小時(shí) 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(shí) = /小時(shí) 總有效熱量： QS=1773726++= /小時(shí) 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(shí)，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(jì) 第 18 頁 C——400℃ 廢氣的平均比熱 C=（ +++） = /標(biāo)米 3因此，將輻射段作為二段加熱。 遮蔽管長(zhǎng)度可取輻射管總長(zhǎng)的 5～ 10%，設(shè)為 7%。這種復(fù)雜情況，在設(shè)計(jì)計(jì)算中，為簡(jiǎn)化計(jì)算，以當(dāng)量冷平面來代替管排進(jìn)行計(jì)算。℃ 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。 對(duì)于輻射管，當(dāng)量冷平面 21 0 .9