【文章內容簡介】 圖79繁多，其外形有圓筒形和方箱形，金屬爐管可垂直或水平排列。焦化廠主要采用圓筒形五管式加熱爐。無論何種形式的管式爐，其爐體的基本構成相同，主要由輻射室、對流室和煙囪三部分組成，如圖79所示。輻射室又稱爐膛。 2．一段蒸發(fā)器 一段蒸發(fā)器是快速蒸出煤焦油中所含水分和部分輕油的煤焦油蒸餾設備。一段蒸發(fā)器為塔式圓筒形設備、如圖710所示。塔體由碳素鋼或灰鑄鐵制成。煤焦油從塔中部沿切線方向進入，為保護設備內壁不受沖蝕，煤焦油入口處設有可拆卸的保護板。入口的下部有2~3 層再分配錐。煤焦油入口至捕霧層有高為2. 4m以上的蒸發(fā)分離空間，頂部設鋼質拉西環(huán)捕霧層，塔底為無水焦油槽。經(jīng)管式爐加熱的煤焦油中的水分在蒸發(fā)器內迅速汽化并帶出少量輕油，從器頂逸出，脫水后的煤焦油流至無水焦油槽。 m/s。3．二段蒸發(fā)器 二段蒸發(fā)器是將400~410℃的過熱無水焦油閃蒸并使其餾分與瀝青分離的設備。二段蒸發(fā)器為塔式圓筒形設備，如圖711新示。它分為有精餾段和無精餾段的兩種結構。塔體均由灰鑄鐵或不銹鋼制成。經(jīng)管式爐加熱的無水焦油從塔中部沿切線方向進入，為保護塔內壁不受沖蝕，煤焦油人口處設有可拆卸的保護板。圖713蒽塔煤焦油入口下部有兩層隔板。當有精餾段時，進料口以上有3~5塊隔板39。隔板以上有4~6塊泡罩塔盤。過熱的無水焦油在蒸發(fā)器內閃蒸。閃蒸后分為氣、液兩相，氣相包括輕油、酚油、洗油、萘油、一葸油和二葸油等餾分蒸氣，在精餾段分餾后，二蒽油餾分在下層泡罩塔盤從側線作為產品采出。塔頂用一蒽油餾分或二蒽油餾分作回流。剩余油氣自塔頂逸出。無精餾段的二段蒸發(fā)器中煤焦油入口以上有高度大于4m的分離空間，頂部有不銹鋼或鋼質拉西環(huán)捕霧層，餾分蒸氣經(jīng)捕霧層除去夾帶的液滴后，全部從塔頂逸出。液相為煤焦油瀝青。瀝青在隔板上進一步分出輕組分后自塔底排出。氣相空塔速度采用0. 2~。 4．煤焦油餾分塔 煤焦油餾分塔是煤焦油蒸餾工藝中切取各種餾分的設備。煤焦油餾分塔如圖712所示。它分精餾段和提餾段，內設塔板，塔板間距為350~500mm。采用灰鑄鐵制造塔體時，采用泡罩塔板，泡罩有條形、圓形和星形等；用合金鋼制造塔體時，采用浮閥塔板。從二段蒸發(fā)器來的煤焦油餾分蒸氣在餾分塔中分餾為各個餾分。塔頂用輕油作回流，塔底通入過熱的直接蒸汽。 5．蒽塔 蒽塔是從煤焦油餾分蒸氣中分離出一葸油餾分和二蒽油餾分的設備。蒽塔為板式塔，如圖713所示，板間距為350~500mm，塔板總數(shù)為21~23層，其中精餾段塔板為18層，提餾段為5層。蒽塔用灰鑄鐵制造時，采用泡罩塔板。泡罩有條形、圓形和星形。用合金鋼制造時，采用浮閥塔板。第二節(jié)煤焦油餾分加工 煤焦油蒸餾得到各段餾分，除170℃前的輕油餾分直接送人粗苯中以提取苯類產品外，其余分別提取酚、吡啶堿、喹啉類化合物、萘和蒽等產品。煤焦油餾分加工包括粗酚的提取與精制、工業(yè)萘及精萘的制取、粗蒽的制取與精制、粗吡啶的精制等。 一、粗酚的提取和精制 酚類是煤焦油中提取的主要化學產品之一。焦油中所含酚類的組成很復雜，根據(jù)沸點不同，分為低級酚和高級酚。低級酚包括酚、甲酚、二甲酚，高級酚包括三甲酚、乙基酚、丙基酚、丁基酚、苯二酚、萘酚、菲酚及蒽酚等。高級酚類組成復雜，純組分含量小，提取分離困難。低級酚作為重要的化工原料，已普遍得到分離提取。 粗酚在焦油各餾分中的貧布情況見表73。表73 粗酚分布情況(%)輕油酚油萘油洗油蒽油合計100酚類各主要組分在焦油及各餾分中的分布情況見表74。表74 酚類各主要組分在焦油及其餾分中的分布(%)名 稱酚鄰甲酚間甲酚對甲酚二甲酚高級酚合計焦 油12. 3713. 508. 538. 616. 6240. 38100輕油餾分76. 417. 63. 62. 4－－100酚油餾分44. 015. 020. 010. 011－100萘油餾分5. 513. 224. 817. 52613100洗油餾吩4. 06. 89. 05. 22154100蒽油餾分－－－－1090100 粗酚的提取和精制分為餾分洗滌、酚鈉蒸吹、酚鈉分解和粗酚精制等步驟。 1．餾分洗滌 酚系酸性化合物，可與稀堿溶液反應生成酚鈉。焦油餾分以10%~15%濃度的苛性鈉溶液洗滌時，酚類即與堿起中和反應，所生成的酚鈉溶于堿液中，并因相對密度略大于油分而與油分分離。其反應式如下：C6H5OH+NaOHC6H5ONa+H2O 當餾分以15%~17%的硫酸洗滌時，堿性化合物吡啶堿類即與硫酸起中和反應，所生成的硫酸吡啶可溶于酸液中，亦因相對密度略大于油分而與油分分離。其反應式如下：2C5H5N+H5SO4 (C5H5NH) 2SO4 當餾分中同時存在吡啶和酚時，由于兩者能生成絡合物，使洗滌發(fā)生困難。其反應式如下：C5H5N+C6H5OHC5H5NHOC6H5 上述反應過程是可逆的，當溶液中酚或吡啶的含量不斷降低時，反應向左移動，絡合物又可分解。其平衡與酚或吡啶含量比例有關，如餾分中酚量大于吡啶堿量時，所形成的絡合物酸洗時不易分解；反之，則堿洗時不易分解。因此，若吡啶堿含量比酚含量大，則應先脫吡啶；反之，則應先脫酚。此外，吡啶堿能溶于酚鹽中，會影響酚類產品的純度，因此，實際上焦油餾分的洗滌是酸洗和堿洗交替進行的。餾分洗滌有間隙洗滌和連續(xù)洗滌兩種流程。(1)間歇洗滌。其工藝流程如圖714所示。間歇洗滌是在用壓縮空氣或機械攪拌器攪拌液體的洗滌器內進行的。器內設有加熱與冷卻蛇管，以控制反應操作溫度?？紤]到酚和吡啶能形成絡合物，為使洗滌效果良好，試劑能得到充分利用，應進行多次洗滌，一般采取堿洗一酸洗一堿洗的洗滌順序。將未洗餾分裝入洗滌器后，按順序加入試劑，然后進行攪拌，每脫一遍酚或脫一遍吡啶均應攪拌1. 5h，靜止2~3h，然后分別放出酚鈉溶液或硫酸吡啶溶液圖714 酚油餾分間歇式洗滌工藝流程1－餾分洗滌器；2－視鏡；3－凈油槽；4－堿性酚鈉槽；5－中性酚鈉槽；6－中性硫酸吡啶槽；7－酸性硫酸吡啶槽；8－稀酸槽；9－稀堿槽；10－原料油槽；11－油泵；12－堿泵；13－酸泵和洗后酚油。 (2)連續(xù)洗滌。連續(xù)洗滌流程適合于大型焦化廠。酚萘洗混合餾分的連續(xù)洗滌工藝流程如圖715所示。混合餾分的洗滌是按堿洗一酸洗一堿洗的順序進行的。首先將含酚6%~8%、含吡啶3%~4%、溫度為75~85℃的混合餾分與含游離堿6%~8%的堿性酚鹽在泵前管道內混合，經(jīng)泵攪拌打入一次脫酚分離器（連洗塔），脫酚后的油（含酚3%左右）與生成的中性圖715 泵前混合式連續(xù)洗滌工藝流程1－次脫酚分離器；2－次脫吡啶分離器；3－一次脫吡啶分離器；4－二次脫酚分離器；5－一次脫酚緩沖槽；6－一次脫吡啶緩沖槽；7－二次脫吡啶緩沖槽；8－稀堿槽；9－中性酚鈉槽；10－堿性酚鈉槽；11－中性硫酸吡啶槽；12－酸性硫酸吡啶槽；13－稀酸槽；14－稀堿高位槽；15－堿性酚鈉高位槽；16－稀酸高位槽；17－酸性硫酸吡啶高位槽；18－連洗堿泵；19－連洗酸泵；20－堿泵；21－酸泵酚鈉澄清分離，中性酚鹽由分離器底部排出，經(jīng)液面調節(jié)器流至中性酚鈉槽。一次脫酚后的混合餾分從分離器頂部排出，經(jīng)緩沖槽與含游離酸5%~6%的酸性硫酸吡啶在泵前管道內混合，經(jīng)泵攪拌后打入一次脫吡啶分離器，將吡啶堿含量脫至2%。所生成的中性硫酸吡啶由分離器底部排出，經(jīng)液面調節(jié)器流人中性硫酸吡啶槽。一次脫吡啶后的混合餾分從分離器頂部排出，經(jīng)緩沖槽后又與濃度為15%~17%的稀硫酸在二次脫吡啶泵前混合，經(jīng)泵攪拌后打入二次脫吡啶分離器將吡啶堿脫至1%以下。生成的酸性硫酸吡啶由分離器底部排出，經(jīng)液面調節(jié)器流人酸性硫酸吡啶槽。經(jīng)二次脫吡啶后酌混合餾分最后用新堿進行二次堿洗，%以下。生成的堿性酚鈉由分離器底部經(jīng)液面調節(jié)器排至堿性酚鈉槽。凈混合餾分則由分離器頂部排出。物料在每一分離器內的分離澄清時間應不少于3. 5h。2．酚鈉蒸吹 洗滌得到的中性酚鈉含有中性油、萘和吡啶堿等雜質，在用酸分解前，需用蒸汽蒸出或吹出。酚鈉蒸吹的工藝流程如圖716所示。中性酚鈉與蒸吹柱頂出來的油氣換熱后進入酚鈉蒸吹釜。釜內用蒸汽間接加熱并用蒸汽直接蒸吹，吹出的油和水氣進入冷凝冷卻器和油水分離器，分離出的油送入脫酚酚油中，分離水含酚7000~12000mg/L，經(jīng)酚水槽送往污水處理設備：凈酚鈉從釜底排入凈酚鈉槽，其中性油含量小于0. 05%。圖716 酚鈉蒸吹工藝流程1－酚鈉蒸吹釜和蒸吹柱；2－冷凝冷卻器和油汽換熱器；3－油水分離器；4－酚鈉冷卻器；5－中性酚鈉槽；6－油泵3．酚鈉分解酚鈉分解一般采用硫酸法和二氧化碳法。(1)硫酸法。硫酸分解酚鈉的基本反應式如下：2C6H5ONa+H2SO42C6H5OH+Na2SO4硫酸法的工藝流程分為間歇式和連續(xù)式。 間歇式流程與餾分間歇洗滌流程相似。將精制酚鹽裝入分解器（間歇洗滌器）內，在用壓力為25~50kPa的壓縮空氣攪拌下，緩慢加入濃度為70%~75%的硫酸，保持反應溫度不高于90℃，經(jīng)充分反應呈微酸性時為止。然后靜置4h。分解生成的粗酚浮在上層，其下為中間層，最下層為相對密度較大的硫酸鈉溶液。 連續(xù)式流程如圖717所示。此流程是，以凈酚鈉為主流體，濃度為60%的稀硫酸作為副流體，同時送入噴射混合器，再經(jīng)管道混合器進入1號分離槽；反應得到的粗酚從槽上部排出，底部排出硫酸鈉溶液；粗酚經(jīng)中間槽再與新水混合，洗去粗酚中的游離酸。新水加入量為粗酚量的30%。粗酚和水經(jīng)管道混合器進入2號分離槽靜置分離，%~0. 6%的分離水從槽上部排出，粗酚從槽底部經(jīng)液位調節(jié)器排入粗酚中間槽。圖717硫酸分解酚鈉的工藝流程1－稀硫酸槽；2－凈酚鈉槽；3－稀酸泵；4－噴射混合器；5－管道混合器；6－1號分離槽；7－2號分離槽；8－粗酚泵；9－凈酚鈉泵；10－粗酚中間槽；11－粗酚貯槽 (2)二氧化碳法。硫酸分解法不但需耗用硫酸，且外排硫酸鈉廢液中含有酚（%），既損失了酚，又污染了水系。采用二氧化碳法來分解精制酚鹽，則不僅可克服上述缺點，而且能提高粗酚回收率，還可從廢液中回收燒堿，予以循環(huán)使用。 酚鈉是一種強堿弱酸形成的鹽，任何一種酸性較酚強的酸都可以分解酚鈉。二氧化碳分解酚鈉的反應如下：C6H6ONa+CO2+H2OC6H5OH+NaHCO3或2C6H5ONa+CO2+H2O2C6H5OH+Na2CO3 第一類反應是在二氧化碳過量時進行的，而第二類反應是在二氧化碳不足的情況下進行的。在實際操作中，應盡可能使分解過程按第二類反應進行。反應是在水溶液內完成的，生成的粗酚與碳酸鹽溶液按相對密度差而自然分層。 將碳酸鹽溶液加熱至95℃時，全部碳酸氫鈉轉化為碳酸鈉：2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O 將碳酸鈉用石灰乳苛化后得氫氧化鈉，其反應式為：Na2CO3+CaO+H2OCaCO3+2NaOH 苛化所得的氫氧化鈉重新用于焦油餾分脫酚，從而形成了氫氧化鈉的閉路循環(huán)。氫氧化鈉回收率約為75%，損失部分用新堿液補充。二氧化碳氣可由石灰窯氣或焦爐煙道廢氣中獲得。石灰窯氣中二氧化碳含量可達30%以上，有利于酚鹽分解，但需專設石灰窯。煙道廢氣的二氧化碳含量較低，約為10%~17%，但比用石灰窯氣經(jīng)濟。用煙道廢氣中二氧化碳分解酚鈉酌工藝流程如圖718所示。煙道氣經(jīng)除塵后進入直接冷卻塔，冷卻至40℃，由鼓風機送入酚鈉分解塔的上、下段和酸化塔的下段。酚鈉溶液經(jīng)套管加熱器送到分解塔頂部，同上升的煙道氣逆流接觸，進行第一次分解；然后流入分解塔下段，再次同煙道氣逆流接觸進行第二次分解。分解效率可達99%。混合溶液流入塔底分離器，粗酚從上部排出，碳酸鈉從底部排出，流入相應的中間槽。粗酚初次產品中