【正文】 當(dāng)量冷面為理想黑平面，與管排具有相同的吸收能 力。 估算輻射管管壁平均溫度 12 1 1 0 4 0 0( 3 0 ~ 6 0 ) 4 0 2 9 522W ttTC? ?? ? ? ? ? 式中： t t2——原料焦油在輻射段入口處和出口處的溫度 ,℃ 輻射段加熱面積 21 1575674. 7 8 7 .518900QA q? ? ? 米 式中： Q ——輻射段熱負荷，千 卡 /時 q——輻射段表面積熱強度，千 卡 /米 2 圖 有效耗熱量 ⑴ 焦油在一段內(nèi)吸收的熱量 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 加熱無水焦油所需的熱量 : Q1=G（ i130i80） =10101(9374)=191919千卡 /時 =802221千焦 /小時 式中 ： G——無水焦油處理量 ， 千克 /時 i1 i80——焦油在 130℃ 及 80℃ 時的焓 ， 千焦 /千克 加熱和蒸發(fā)焦油中水分所需的熱量 : Q2=W（ ） =10101（ ） =230222千卡 /時 =962328千焦 /小時 W——焦油中所含的水分，千克 /時 ——水蒸氣在爐管出口處（ 130℃ ）的焓，千 卡 /千克 80——水在爐管入口處（ 80℃ ）的焓，千 卡 /千克 蒸發(fā)焦油中部分輕油所需的熱量 : 設(shè)在第一段內(nèi)焦油中被蒸出的輕油為無水焦油的 %。 填料塔 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點分為亂堆填料（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]。 無焰爐 無焰爐其外形和立式爐相似，主要特點是將無焰噴嘴沿爐膛測墻均勻分布。在對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。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。 Ⅰ 蒽油餾份：為 280～ 360℃ 餾份，產(chǎn)率為 16～ 22%，比重 ～ 。 設(shè)計任務(wù) 本設(shè)計主要完成年處理 16噸焦油焦油車間蒸餾工段工藝初步設(shè)計 .對工藝與主要設(shè)備進行物料衡算，能量衡算；主要設(shè)備的工藝計算及選型：包括管式爐的工藝尺寸的計算；瀝青換 熱器工藝尺寸的計算；蒽塔，瀝青高置槽，一次蒸發(fā)器和二次蒸發(fā)器及相關(guān)冷卻器的選型。在 國內(nèi) ，其產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于各個生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域。 工藝流程 國內(nèi)外焦油蒸餾的工藝大同小異，都是脫水、分 餾，但國外的工藝比國內(nèi)要多樣化。 本設(shè)計的主體設(shè)備是管式爐，主要進行管式爐的物料衡算、能量衡算及具體的工藝尺寸計算，并繪制成圖。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和對環(huán)境保護要求的日益提高，煤焦油的深加工成為一個亟待解決的課題。但只要嚴(yán)格管理，認(rèn)真處理，達到國外處理水平是完全可以實現(xiàn)的。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，并對焦油餾份的后續(xù)加工工藝的選擇有著較大影響。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。無水焦油槽應(yīng)保持經(jīng)常滿流，滿流的焦油流入無水焦油槽，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。以對流傳熱的方式繼續(xù)將部分熱量傳給對流室爐管內(nèi)流動著的油品，最后溫度降至200~450℃ 的煙氣從煙囪排人大氣。這種爐的特點是爐管沿長度方向受熱均勻，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。在塔盤板上開許多圓孔，每個孔上焊接一個短管，稱為升氣管，管上 再罩一個 ―帽子 ―，稱為泡罩，泡罩周圍開有許多條形空孔。所謂一次蒸發(fā)溫度，就是指在二段蒸發(fā)器中，液體與蒸汽之間達到平衡狀態(tài)時的溫度。攝氏度 上述計算式中的各數(shù)據(jù)為廢氣中各組成的量及其比熱，后者可由表 。 ?DLi 小爐高徑比應(yīng)大些?！? 將以上 tp 和 Qn/αAcpF 值，查圖 得兩點（此兩點應(yīng)在吸 收曲線的兩邊），連接兩點作一直線，與管壁溫度 tw=290℃ 曲線相交，由此兩點查的煙氣溫度為760℃ ，此即輻射段煙氣溫度。 遮蔽管長度可取輻射管總長的 5～ 10%，設(shè)為 7%。= 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 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 = /小時 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 = /小時 總有效熱量： QS=1773726++= /小時 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，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 第 18 頁 C——400℃ 廢氣的平均比熱 C=（ +++） = /標(biāo)米 3 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 3 工藝計算及設(shè)備選型 物料與熱量衡算 計算條件及操作制度 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 10101 焦油中含水， %（對無水焦油） 4 焦油加熱制度 焦油入對流段的溫度， ℃ 80 焦油出對流段的溫度， ℃ 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 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 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 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，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 第 12 頁 10039。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]。臥管立式爐其輻射 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 爐管沿爐壁橫排，火焰垂直于爐管上燒，爐膛較窄。其工作原理如下： 爐底的油氣聯(lián)合燃燒器 (火嘴 )噴出高達幾米的火焰，溫度高 達 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)流動的油品。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。 生產(chǎn)原料為煉焦回收的高溫焦油。中國煤焦油加工工業(yè)作為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。有些焦油加工廠的油槽頂部還進行氮封，其放 散氣排出的可能性就更小。我國煤焦油年產(chǎn)量約為 500— 600 萬 噸 ，加工能力約為 450 萬 噸 ，在建、擴 建、擬建項目能力約為 200萬 噸 。 本設(shè)計的專題是 瀝青冷卻生產(chǎn)工藝探討 ，詳細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。只要對國內(nèi)工藝的設(shè)備、儀表控制、能量利用方面做一些改進工作，就能夠變成先進和實用的工藝。 2020 年中國煤焦油需求量約為 3Mt／ a，預(yù)計到 2020 年的需求量約為 ／ a，生產(chǎn)能力將有望達到／ a。 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 2 生產(chǎn)工藝流程和設(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：單塔、雙塔兩種。 Ⅱ 蒽油餾份：產(chǎn)率 4~6%，比重 ～ ，初餾點 310℃ ，餾出 50%時為400℃ ，含萘不大于 3%。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。有時則利用煙囪的抽力直接將煙氣排入大氣。由于燃燒完全，過?？諝庀禂?shù)小，爐子熱效率較高。其主要特點為：氣、液兩相接觸充分，傳質(zhì)面積大，因此塔盤效率高。 I139。秒 按實際情況，焦油管式爐重量速度選取 650～ 950。遮蔽管每排 5 根，每根有效長 米。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流段。通常輻射段的熱負荷為全爐熱負荷的 70～80%。 設(shè)管式爐二段出口焦油的焓為 238千卡 /千克 = /千克。由于通過篩孔的氣體有動能，故一般情況下液體不會從篩孔大量泄漏。從熱負荷上看，圓筒爐通常用作中、小型加熱護，這是因為輻射管不能太長，加大爐膛直徑又會提高造價。煙氣沖刷爐管的速度越快，傳熱的能力越大，所以對流室窄而高些，排滿爐管，且間距要盡量小。蒽塔頂用洗油打回流。 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 洗油餾份：為 230～ 300℃ 餾份，產(chǎn)率為 ～ %，比重為 ～ 。其優(yōu)點是：成本低；能耗低、產(chǎn)率高；投資??；產(chǎn)品品種多、檔次高，有利于深加工；環(huán)境保護好。而引進的煤焦油蒸餾裝 置有如下特點：采用連續(xù)脫水 脫輕油，餾分塔為減壓操作，塔頂采出酚油、壓力為 13． 3 kPa，塔底為軟化點為 65℃的軟瀝