【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 業(yè)萘主要缺點(diǎn)之一是能耗較高 ,有專(zhuān)家認(rèn)為工業(yè)萘精餾采用單爐單塔是發(fā)展的方向,且應(yīng)采用高效填料塔以提高經(jīng)濟(jì)效益。另外，生產(chǎn) 95 %工業(yè)萘的原料也有不同：窄餾分(即萘油餾分)、四混餾分(輕、酚、萘、洗)，三混餾分(酚、萘、洗) ，兩混餾分(萘、洗) 等。為最大限度增加萘油產(chǎn)量,對(duì)中、小規(guī)模工廠,將萘油餾分切取到“三混餾分(酚油、萘油、洗油 )”中,以三混餾分為原料制取工業(yè)萘,萘的收率有所提高。大規(guī)模生產(chǎn)要求盡量提高萘油餾分的萘集中度,以優(yōu)化工業(yè)萘制取工藝。以含萘餾分為原料采用精餾法制取工業(yè)萘的工藝有雙爐雙塔連續(xù)精餾、單爐單塔連續(xù)精餾和單爐雙塔加壓連續(xù)精餾等工藝。工業(yè)萘的質(zhì)量指標(biāo)也因工藝不同而不同，按其質(zhì)量指標(biāo)可分為優(yōu)等品、一等品和合格品。 精餾法制萘工藝精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘處理量大，萘回收率高，且對(duì)原料萘油要求不高，因而廣泛用于中國(guó)、日本、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家。精餾法有多種流程，如連續(xù)和間歇：常壓和減壓等。連續(xù)精餾又有常壓雙爐雙塔、單爐單塔和單爐雙塔、加壓?jiǎn)螤t雙塔等類(lèi)型。這些工藝都具有各自的特點(diǎn)，主要從投資、能耗、方便操作等方面加以區(qū)別。目前應(yīng)用最廣的是雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝（主要設(shè)備是兩座管式加熱爐和兩座精餾塔）；由于精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘主要缺點(diǎn)之一是能耗高，有專(zhuān)家認(rèn)為工業(yè)萘精餾采用單爐單塔的發(fā)展方向，且應(yīng)用高效填料塔以提高經(jīng)濟(jì)效益。精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘是一種比較新的工藝，它需設(shè)備投資少，處理量大，對(duì)原料要求不高，可以用洗油也可以用混合餾分作為原料。精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘有許多優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)以得到普遍推廣，技術(shù)上也有不少創(chuàng)興。以含萘餾分為原料采用精餾法制取工業(yè)萘的工藝有雙爐雙塔連續(xù)精餾，單爐單塔連續(xù)精餾和單爐雙塔加壓連續(xù)精餾等工藝。工業(yè)萘的質(zhì)量指標(biāo)也因工藝不同而不同，按其質(zhì)量指標(biāo)可分為優(yōu)等品、一等品和合格品。隨著微機(jī)的應(yīng)用，單爐、單塔連續(xù)精餾工藝有發(fā)展前途。單爐、雙塔常壓連續(xù)精餾工藝的特點(diǎn)是：一個(gè)管式爐向兩個(gè)塔的塔底提供熱量，管式爐的面積分配尤為重要；兩個(gè)塔頂?shù)臏囟热钥扛髯缘幕亓髁縼?lái)控制；兩個(gè)塔底的溫度控制則靠調(diào)節(jié)管式爐(如：煤氣量、空氣量、二次空氣量、煙道翻板等)來(lái)實(shí)現(xiàn)。河北聯(lián)合大學(xué) XXX 學(xué)院6 單爐雙塔連續(xù)精餾的工藝流程因采用的原料餾分不同，各廠具備的條件不同，單爐雙塔加工工藝有所不同，對(duì)于以萘油餾分為原料，且有氮?dú)夤┙o條件的加工廠所用工藝流程. 其特點(diǎn)是，精餾塔（萘塔）在加壓條件下操作，以萘蒸汽冷凝冷卻器作為初餾塔的再沸器——被稱之為雙效精餾。脫酚后萘油經(jīng)換熱器4后進(jìn)入初餾塔1。由初餾塔頂逸出的酚油氣經(jīng)初餾塔的第一冷縮器5.，將熱量傳遞給鍋爐給水使其產(chǎn)生蒸汽。冷凝液在經(jīng)初餾塔第二凝縮器6而進(jìn)入初餾塔回流槽2。在此，大部分作為回流返回初餾塔塔頂，少部分經(jīng)冷卻后作脫酚的原料。初餾塔底液體被分成兩條路，一部分用泵送入萘塔12.，另一部分用循環(huán)油泵11送入重沸器8，與萘塔頂逸出的蒸汽換熱后趕回初餾塔，以供初餾塔熱量。為了利用萘塔頂萘蒸汽的熱量，萘塔采用加壓操作。壓力是靠調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)加入系統(tǒng)內(nèi)的氮?dú)饬亢拖蛳到y(tǒng)外排出的氣體量而實(shí)現(xiàn)的。從萘塔頂逸出的萘蒸汽經(jīng)初餾塔重沸器8，冷卻后入萘回流槽17。在此，一部分送到萘塔頂作回流，另一部分送入第二換熱器4和甲基萘油冷卻器20冷卻后作為產(chǎn)品排入貯槽。回流槽的未凝氣體排入排氣冷卻器冷卻后，用壓力調(diào)節(jié)閥減壓至接近大氣壓，再經(jīng)過(guò)安全閥噴出器凝縮器15而進(jìn)入排氣洗凈塔。在萘塔排氣冷卻器16冷凝的萘液流入回流槽。萘塔底的甲基萘油，一部分與初餾原料換熱，再經(jīng)冷卻排入貯槽；另外大部分通過(guò)加熱爐加熱后返回萘塔，供給精餾塔所必需的熱量。圖 單爐雙塔加壓連續(xù)精餾流程1初餾塔；2 初餾塔回流液槽；3第一換熱器；4 第二換熱器；5初餾塔第一凝縮器；6初餾塔第二凝縮器；7冷凝器；8 重沸器；9 初餾塔回流泵；10 初餾塔底抽出泵；11初餾塔重沸器循環(huán)泵；12萘塔；13加熱1 文獻(xiàn)綜述7爐；14萘塔底液油抽出泵；15安全閥噴出氣凝縮器；16萘塔排氣冷卻器；17萘塔回流也槽；18 萘塔回流泵；19工業(yè)萘冷卻器；20甲基萘油冷卻器 單爐單塔流程已洗的萘油、洗油混合分在原料槽 1 中間加熱至 8090℃，再靜置脫水，然后由原料泵 2 抽出送入管式爐 3 的第一組爐管中預(yù)熱至 240250℃，從第 26 曾塔盤(pán)進(jìn)入精餾塔 4.，塔頂氣相溫度控制在 199201℃，塔頂逸出的氣體經(jīng)酚油冷凝冷卻器 5 冷凝冷卻后進(jìn)入油水分離器 6，與水分離后的分又進(jìn)入回流槽 7，所得含酚 10%一下，含萘 35%以下的酚油從回流槽底部用酚油回流泵 9 進(jìn)行塔頂回流。從油水分離器 6 的地步間歇排出少量的酚油和水至酚油槽 8，酚油槽中積累的油水混合物倒油泵倒入洗滌器脫水后，既得酚油，再將其與焦油蒸餾所得的酚油混合脫酚，脫酚后的精酚油送往油庫(kù)酚油成品槽。塔底的洗油用熱油循環(huán)泵 15 抽出，經(jīng)管式爐 3 的第二組爐管加熱到 297300℃后打回塔內(nèi)，從熱油循環(huán)泵 15 的出口分出一部分洗油，經(jīng)冷卻器 16 冷卻后通過(guò)計(jì)量槽 17 流入洗油油庫(kù)。成品洗油含萘量應(yīng)小于 10%，供粗苯工段煤氣洗苯用。從工業(yè)萘精餾塔的第 46 層塔盤(pán)側(cè)線采出溫度為 219℃(含萘大于 95%)的液體工業(yè)萘，經(jīng)工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器 10 冷卻至 120℃左右，流入工業(yè)萘貯槽11，在經(jīng)轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機(jī) 12 冷卻結(jié)晶，即可得到白色片狀結(jié)晶—工業(yè)萘。開(kāi)停工時(shí)，塔內(nèi)油及水可從塔底放至地下放空槽。工業(yè)萘不合格時(shí)，可由汽化冷凝冷卻器后窺視鏡切換至中間槽。中間槽中的油可用倒油泵倒回原料槽處理。圖 單爐單塔生產(chǎn)工業(yè)萘精餾流程河北聯(lián)合大學(xué) XXX 學(xué)院81原料槽；2 原料泵；3 管式爐；4 工業(yè)萘精餾塔；5餾分冷凝冷卻器；6油水分離器；7酚油回流槽；8酚油槽；9酚油回流泵；10工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器；11工業(yè)萘貯槽；12轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機(jī)；13 工業(yè)萘裝袋自動(dòng)稱量裝置；14中間槽；15熱油循環(huán)泵；16洗油冷卻器；17 洗油計(jì)量槽 雙爐雙塔流程雙爐雙塔，是指該流程中采用了兩臺(tái)管式爐、兩座精餾塔（初餾塔和精餾塔） 。經(jīng)堿洗后溫度為 8090℃的原料，經(jīng)靜置脫水后，由原料泵 2 從原料槽 1 中抽出，打入原料與工業(yè)萘換熱器 3，與從精餾塔 5 頂部來(lái)的溫度為 218℃的萘蒸汽盡興熱交換使溫度升至 210215℃，再進(jìn)入初餾塔 4。原料在初餾塔中得出不分離，是靠管式爐 6 提供熱量產(chǎn)生沿塔上升的蒸汽，靠冷凝冷卻器 9，油水分離得到的酚油作回流進(jìn)行分餾的，原料中所含的酚油以 190200℃ 氣態(tài)從初餾塔頂部逸出，進(jìn)入酚油冷凝冷卻器 9 被水冷凝冷卻至3035℃ ，再進(jìn)入酚油油水分離器 10，冷凝液中的分離水從分離器底部排入酚水槽（用來(lái)等待脫酚） ，冷凝液中的酚油則從分離器上部滿流入酚油回流槽 11，由回流泵 12 抽出，打入初餾塔 4 的頂部，以控制塔頂溫度，其余酚油從回流槽上部滿流入酚油槽 13，送洗滌供需回收加工。原料中所含的萘油和洗油餾分以液態(tài)混入熱循環(huán)油，一起流入初餾塔底貯槽，再由初餾塔熱油循環(huán)油泵 7 抽出，一部打入初餾塔管式爐 6，被燃料燃燒加熱至 265270℃部分氣化后，再回到初餾塔下部，供作初餾塔的熱量，另一部分則以 230—235℃的溫度打入精餾塔 5。精餾塔中的萘油、洗油混合餾分靠管式爐 6 循環(huán)加熱而進(jìn)行分餾，其中的萘以 218℃的氣態(tài)從精餾塔頂部逸出，經(jīng)換熱器 3 進(jìn)行熱交換后，在進(jìn)入工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器 14 被水冷卻至 100—110℃，以液態(tài)進(jìn)入工業(yè)萘回流槽 15，不分工業(yè)萘由回流槽底被工業(yè)萘回流泵 16 抽出，打入精餾塔 5 的頂部，以控制塔頂溫度，其余工業(yè)萘從回流槽上部滿流入工業(yè)萘貯槽 17，再放入轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機(jī)18，便得到含萘＞95%的工業(yè)萘。流入精餾塔底貯槽的殘油為 245—250℃溫度，被精餾塔熱油循環(huán)泵抽出，一部分打入精餾塔管式爐 6，被加熱至 275—282℃部分氣化后，又回入精餾塔內(nèi)部，供作精餾的熱量。多余的另一部分殘油打入洗油冷卻 20，被水冷卻后的洗油放入油庫(kù)。1 文獻(xiàn)綜述9圖 雙爐雙塔工業(yè)萘連續(xù)精餾過(guò)程1—原料槽；2—原料泵；3—原料與工業(yè)萘換熱器；4—初餾塔；5—精餾塔；6—管式爐；7—初餾塔熱油循環(huán)泵；8—精餾塔熱油循環(huán)泵；9—酚油冷凝冷卻器；10—油水分離器；11—酚油回流槽：12—酚油回流泵；13—酚油槽；14 工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器；15—工業(yè)萘回流槽；16 工業(yè)萘回流泵；17—工業(yè)萘貯槽；18—轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機(jī)；19—工業(yè)萘裝袋自動(dòng)稱量裝置；20—洗油冷卻器；21—洗油計(jì)量槽；22—中間槽 精餾法制萘工藝萘油餾分由高置槽加入結(jié)晶機(jī)，結(jié)晶終了后將粗萘結(jié)晶和油一起放至螺旋輸送機(jī)，再經(jīng)螺旋給料機(jī)加入間歇式離心機(jī)中進(jìn)行過(guò)濾和干燥，為了使結(jié)晶與油分離，物料在離心機(jī)內(nèi)約需操作 10min，將大部分油排出后在不停離心機(jī)的情況下，再用熱水或蒸汽洗滌結(jié)晶，以洗去萘結(jié)晶表面的油分，離心后的產(chǎn)品中純萘含量約 80%~90%，脫晶萘油中含萘量應(yīng)小于 30%，水分應(yīng)小于 %。由離心機(jī)卸出的萘為灰黃色散狀物質(zhì)，尚含有 10%~15%的油分。為進(jìn)一步濃縮，采用壓榨的方法。壓榨過(guò)程可使結(jié)晶緊密，將含油分壓出。進(jìn)行壓榨之前先將萘油結(jié)晶送入帶攪拌機(jī)的料斗內(nèi)，在其中間接蒸汽加熱到 50~55℃，并混合均勻在此溫度下壓榨，油黏度不大，易于分離，同時(shí)可以最大限度的脫出萘中含的有害物質(zhì)硫雜茚。但該溫度下油中溶有 40%~50%的萘，故以壓榨及排出的油用泵送至高位槽，進(jìn)行第二次結(jié)晶、離心、壓榨。離心分離所得的萘油仍含萘 30%~35%，為提高萘回收率將二遍萘油脫酚后打入焦油中。物質(zhì)結(jié)晶分離法在許多場(chǎng)合下比其它化學(xué)工藝的分離方法優(yōu)越，此外當(dāng)需要高純度的最終產(chǎn)品或當(dāng)凈化熱不穩(wěn)定性物質(zhì)時(shí)，使用結(jié)晶法更有利。但由于其耗能大，設(shè)備笨重，因此結(jié)晶法的使用受到限制。河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院102 設(shè)計(jì)內(nèi)容 工藝流程的選擇本課題為年處理 12 萬(wàn)噸焦油加工廠工業(yè)萘制取工段的初步設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用單爐雙塔的生產(chǎn)工藝流程，即該工藝采用一個(gè)管式爐兩個(gè)蒸餾塔，初餾塔保持近常壓操作，精餾塔也常壓操作以便將萘塔塔頂?shù)妮琳羝淠裏嶙鳛槌躔s塔原料液的加熱源達(dá)到回收廢熱，節(jié)省能耗的目的。 該工藝是將煤焦油中各種流程含萘較高的餾分作為原料，該設(shè)計(jì)采用已洗酚萘洗三混餾分作為原料，在初餾塔內(nèi)加熱經(jīng)過(guò)精餾在塔頂分出酚油，塔頂溫度控制在 190℃左右，然后將塔底的萘洗混合餾分在精餾塔內(nèi)加熱在塔頂分出萘產(chǎn)品，塔底的洗油作為管式爐的一部分熱源，管式爐的其余熱量由該廠的煤氣供給。單爐雙塔的工藝路線與雙爐雙塔生產(chǎn)工藝相比，工藝流程簡(jiǎn)單，減少了設(shè)備，減少了能量消耗，但操作要求較高，此工藝既需要保證工業(yè)萘合格又要降低洗油含萘量，萘的回收率比單爐單塔高，流程比較成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定，已被普遍采用。單爐雙塔操作工藝要求進(jìn)料量穩(wěn)定，%，要嚴(yán)格控制塔頂塔底溫度，塔頂采出的萘含量不小于95%，塔底洗油中含萘量不大于2%。 物料衡算 計(jì)算依據(jù)①采用已洗酚萘洗混合餾分作為原料，連續(xù)精餾制取工業(yè)萘全年工作日330 天，每日工作時(shí)間 24h，三班制。②由于以三混餾分制取萘的質(zhì)量指標(biāo)范圍為 95～98%（工業(yè)產(chǎn)品） ，該工藝取精餾塔蒸出萘的回收率大于 95%。③原料處理量：由于焦油蒸餾塔式工藝切取 3 混餾分產(chǎn)率為 18～23%，該工藝取 21%。因此，原料處理量： %????2 設(shè)計(jì)內(nèi)容11 初餾塔物料衡算原料組成見(jiàn)表 1，其中已洗酚萘洗三混餾分中萘含量 %，按照表 1 計(jì)算各組分的質(zhì)量處理量與摩爾處理量。取四氫化萘為輕關(guān)鍵組分，萘為重關(guān)鍵組分，則，原料進(jìn)料量：（摩爾分?jǐn)?shù)） ， （摩爾分?jǐn)?shù)）%fX?Ⅰ %fX?Ⅱ該工藝假設(shè)輕關(guān)鍵組分在餾出物中的濃度為 （摩爾分?jǐn)?shù)） ，輕關(guān)鍵組分在殘液中的濃度為 （摩爾分?jǐn)?shù)） 。表 21 已洗三混餾分的組成組分 分子式 沸點(diǎn) /℃ 相對(duì)分子質(zhì)量 質(zhì)量分 數(shù)% 摩爾分 數(shù)% 質(zhì)量處理 量 kg/h 摩爾處理量 kmol/h1,2,4三甲苯 C9H12 120 茚 C9H8 116 對(duì)甲酚 C7H8O 202 108 四氫化萘 C10H12 207 132 萘 C10H8 218 128 硫雜茚 C8H6S 134 二甲酚 C8H10O 225 122 喹啉 C9H7N 129 β甲基萘 C11H10 142 二甲基萘 C12H12 156 苊 C12H10 278 154 合計(jì) 　― 　― 　― 100 設(shè)：塔頂餾出物的流量為 D，釜液為 W。則物料平衡關(guān)系式為：………………………………………………①??……………………………②0..0349?解得：塔頂餾出物物量： ，釜液量：??表 22 初餾塔的物料平衡原料 餾出物 殘液組分 kmol/h 摩爾分?jǐn)?shù)% kmol/h 摩爾分?jǐn)?shù)% kmol/h 摩爾分?jǐn)?shù)%1,2,4三甲苯 ― ―茚 ― ―對(duì)甲酚 ― ―四氫化萘 32 萘 硫雜茚 ― ― 二甲酚 ― ― 河北聯(lián)合大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院12喹啉 ― ― β甲基萘 ― ― 二甲基萘 ― ― 苊 ― ― 合計(jì) 100 100 100餾出物中含四氫化萘的量： ??餾出物中含萘的量： .????（ ）釜液中萘的量： 沸點(diǎn)低于四氫化萘的各組分可以認(rèn)為全部蒸出，沸點(diǎn)