【文章內(nèi)容簡介】 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，利用氣體噴射作用，將液相分散成液滴和流束而進有一次、二次通風(fēng)口，并有手柄調(diào)節(jié)風(fēng)量。燒嘴中有的設(shè)有廢氣通入管，用以噴然有害氣體。在兩個燃燒器旁設(shè)有噴燒酚水的噴嘴。風(fēng)箱是一個側(cè)面為L型、斷面為長方形的管狀物，內(nèi)襯消聲材料，端部入口設(shè)有百葉窗。燃燒器用風(fēng)通過風(fēng)箱時噪聲被消除。爐子采用陶瓷纖維為耐火材料，以玻璃棉氈為絕熱性能好，質(zhì)量輕，易施工，使用壽命長。本設(shè)計采用的餾分塔塔板是圓形泡罩塔盤。 第3章 工藝詳述 工藝形成背景隨著焦化工業(yè)的發(fā)展，焦油加工越來越趨于集中化、大規(guī)?；⒕毞蛛x和深加工方向發(fā)展。但目前國內(nèi)已建成投產(chǎn)的焦油加工項目多為20萬 t/a以下規(guī)模的常壓或常減壓工藝，尚沒有30萬t/a以上規(guī)模焦油蒸餾工藝生產(chǎn)經(jīng)驗，尤其是減壓蒸餾或常減壓蒸餾工藝流程。新建工程一般都采用國外引進基本技術(shù)和國內(nèi)聯(lián)合設(shè)計，因此價格昂貴?；谑袌鲂枨螅陙碇匮芯苛藝鴥?nèi)外各種焦油蒸餾工藝路線的原理、特點、產(chǎn)品構(gòu)成、設(shè)備選擇和熱能利用等方面的資料，開發(fā)了較為經(jīng)濟實用的大規(guī)模焦油蒸餾工藝流程，并與高校合作，運用計算機仿真計算，模擬蒸餾單元操作，得到主要設(shè)備的設(shè)計和操作參數(shù)。該工藝的開發(fā)初衷是：1）高沸點餾分采用真空蒸餾操作，既能降低操作溫度、節(jié)省能源，又能有效減輕泄漏，減少環(huán)境污染。2）盡可能切取窄餾分，以減少后續(xù)深加工的能耗，簡化深加工操作。3）強化分離操作，提高一次分離效率。4）充分利用各種餾分熱能換熱，節(jié)能降耗。5）引入溫水系統(tǒng)，用于一些易結(jié)晶物料的冷卻，可有效避免結(jié)晶堵塞管道。 工藝流程工藝采用兩塔式常減壓蒸餾，包括脫水、常壓蒸餾、減壓蒸餾等主要系統(tǒng)及真空、溫水、排氣洗凈、貯槽等輔助系統(tǒng)。原料焦油進焦油預(yù)熱器加熱后進入預(yù)脫水塔。預(yù)脫水塔頂部脫出部分水和輕油，輕油作為脫水塔回流，分離水自流到氨水槽。預(yù)脫水塔底的焦油自流入脫水塔。脫水塔頂餾出的輕油餾分和水經(jīng)冷凝冷卻、油水分離后，一部分輕油作為回流，其余作為產(chǎn)品送至輕油槽，分離水自流到氨水槽。脫水焦油在脫水塔底用泵抽出，與酚油塔底循環(huán)油混合后進1號管式加熱爐。脫水塔底焦油經(jīng)重沸器循環(huán)加熱后返回塔底，以提供脫水蒸餾所需熱量。酚油塔為常壓操作，塔頂?shù)姆佑蜌庠诜挚s器內(nèi)冷凝，一部分作為回流，另一部分作為產(chǎn)品采出，冷卻后進入酚油槽。酚油塔側(cè)線切取萘油餾分，冷卻后送至萘油槽。塔底混合油一部分與脫水塔底無水焦油混合后進1號管式加熱爐，加熱到一定溫度后返回塔底，提供蒸餾所需熱量； 另一部分從酚油塔底抽出與餾分塔底循環(huán)瀝青混合后進2號管式加熱爐。餾分塔為減壓操作，塔頂?shù)南从蜌庠诜挚s器內(nèi)冷凝，一部分作為回流；另一部分作為產(chǎn)品采出，與原料焦油換熱并用溫水冷卻后進洗油槽。餾分塔側(cè)線分別切取苊油、一蒽油和二蒽油餾分。苊油餾分與冷卻后送苊油槽，一蒽油餾分與冷卻后送一蒽油槽，二蒽油餾分冷卻后送二蒽油槽。塔底瀝青一部分用餾分塔底循環(huán)泵抽出，與酚油塔底油混合后進2號管式加熱爐，在此加熱到一定溫度后返回塔底，提供蒸餾所需熱量；另一部分由餾分塔底抽出，與冷卻后送至后續(xù)生產(chǎn)裝置。 工藝特點： 1）常減壓蒸餾相結(jié)合，溫度、壓力分配合理，減壓蒸餾降低了操作溫度， 減少燃料消耗量，又可改善操作環(huán)境，有利于環(huán)境保護。2）各蒸餾塔底采用油循環(huán)加熱的供熱方式，便于操作和調(diào)節(jié)，能有效地防止結(jié)焦的產(chǎn)生。3）蒸餾過程不需通入直接蒸汽，不產(chǎn)生含酚廢水。4）餾分分割較細，減少后續(xù)加工餾分的重復(fù)加熱，減少總能耗。5）易結(jié)晶、易凝固的餾分用溫水冷卻，減少設(shè)備、管道堵塞[10]。 常減壓蒸餾工藝流程見圖31工藝參數(shù)：工藝參數(shù)見表3表3表3表34。表31各冷凝冷卻器、冷卻器的油出口溫度品種出口溫度/℃輕油25～40萘油90～110洗油60～90圖31 焦油常減壓蒸餾工藝流程1焦油預(yù)熱器；2預(yù)脫水塔；3脫水塔再沸器；4脫水塔底循環(huán)泵；5脫水塔；6脫水塔底抽出泵；71號管式爐；8酚油塔底循環(huán)泵；9酚油塔；10洗油冷卻器；11萘油泵；12苊油冷卻器；13酚油冷卻器；14萘油冷卻器；15酚油塔底抽出泵；162號管式爐；17餾分塔底循環(huán)泵；18餾分塔；19瀝青泵；20瀝青冷卻器；21二恩油泵；22二蒽油冷卻器；23一恩油泵；24一蒽油冷卻器；25苊油泵項目密度（20℃）g/cm3含酚/%含萘/%初餾點/℃餾出量水分/%酚油餾分～2215≥170 200℃前≥80%，230℃前≥95%萘油餾分～72≥205 230℃前≥85%，270℃前≥95%洗油餾分～≤20≥230300℃前≥88%一蒽油餾分～≤5≥270300℃前≤10%，360℃前50～60%二蒽油餾分～≤3360℃前≤20%萘油混合分≤≥≤1輕油～≤5≥90180℃前≥90%表32餾分與半成品技術(shù)指標表33 成品技術(shù)指標項目閃蒸重油二蒽油一蒽油脫酚酚油輕油密度（20℃）g/cm3≥≥～—～水分/%≤≤≤≤目測無可見不溶解的水初餾點/℃≥210———≥90餾出量/%360℃前≥30（體積分數(shù)）360℃前≥5（質(zhì)量分數(shù)）300℃前（質(zhì)量分數(shù)）≤10/360℃前（質(zhì)量分數(shù)）≥50200℃前（質(zhì)量分數(shù)）≥45%—粘度（E80）≤—≤——續(xù)表33項目閃蒸重油二蒽油一蒽油脫酚酚油輕油甲苯不溶物含量/%≤————含萘/%———≤30—含酚/%————≤5180℃前餾出量（體積分數(shù)）/ %————≥90注：一蒽油水分≤%時，只作計量依據(jù)，超出技術(shù)要求規(guī)定部分扣量計算，%時報廢。表34常減壓蒸餾主要操作指標瀝青換熱器煤焦油出口溫度120~130℃脫水塔頂部溫度100~110℃脫水塔管式爐煤焦油出口溫度250~260℃常壓塔頂部溫度170~185℃萘油餾分側(cè)線溫度200~210℃常壓塔管式爐煤焦油出口溫度360~370℃減壓塔頂部壓力 工藝存在問題 原料焦油的主要問題是水分不穩(wěn)定，乳化時有發(fā)生，脫水較為困難，且焦油渣較多。焦油渣被帶入焦油蒸餾系統(tǒng)，可造成管式爐、餾分塔堵塞。 管式爐的輻射段爐管沿爐壁圓周均勻分布，可兼受對流及輻射兩種傳熱方式的作用。由于長時間高溫加熱，管式爐輻射段爐管出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，嚴重時甚至?xí)氯麄€爐管，造成非正常停產(chǎn)。 餾分塔采用泡罩塔盤，容易引起塔盤和降液管堵塞。清塔時發(fā)現(xiàn)，一般餾分塔油汽入口下3 層塔板降液管易堵，經(jīng)過化驗堵塞物，60%為鐵銹，其余為高溫聚合物。餾分塔清理難度大，用時長，費用高。 焦油在加熱過程中會產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)，相關(guān)工藝管道長時間在高溫腐蝕性液體流速快、壓力相對較高的環(huán)境下會逐漸被侵蝕、沖刷變薄而泄漏，導(dǎo)致非正常停工。第4章 工藝計算 圓筒管式爐（1）合理確定一段（對流段）和二段（輻射段）加熱面積比例，應(yīng)滿足正常條件下，二段焦油出口溫度400～410℃時，一段焦油出口溫度在120～130℃之間的要求。（2）蒸汽過熱管可設(shè)置預(yù)一段或二段，要合理確定加熱面積。當(dāng)蒸氣量為焦油量的4%時，應(yīng)滿足加熱至400～450℃的要求。（3）輻射管熱強度實際生產(chǎn)波動在18000～26000千卡/米2時，設(shè)計宜采用18000～22000千卡/米2時，對小型加熱爐，還可取低些。當(dāng)選用光管時，對流段熱強度一般采用6000～10000千卡/米2時。（4）保護層厚度宜大于200毫米，是散熱損失控制在3%以內(nèi)。（5）～?；鹱炫c爐管凈距宜大于900毫米，以免火焰添燒爐管。（6）輻射管和遮蔽管宜采用耐熱鋼（如Cr5Mo等）。（1）根據(jù)不同塔徑確定塔板間距，見表41。表41 塔板間距塔徑（mm)80090010001200140016001800200022002400板距（mm)350350350350400400450450450450400400450450500500500500（2）進料層的閃蒸空間宜采用板距的2倍。（3）降液管截面宜按停留時間不低于5秒考慮。 （4）塔板層數(shù)應(yīng)結(jié)合流程種類、產(chǎn)品方案、切取制度及其他技術(shù)經(jīng)濟指標綜合確定。原始數(shù)據(jù)：年處理量 24萬t/a原料煤焦油所含水分 4%年工作日 330日，半年維修一次 每小時處理能力 w＝可按30303 kg計算表42 煤焦油餾分產(chǎn)率 % 餾分輕油酚油萘油洗油一蒽油二蒽油苊油瀝青產(chǎn)率125175356表43 整個流程的物料衡算輸入 (kg/h)輸出 (kg/h)共計煤焦油水分：無水煤焦油： 30303輕油： %＝酚油： %＝苊油： 3%＝ 萘油： 12%＝ 洗油： 5%＝ 一蒽油： 17%＝ 二蒽油： 5%＝ 瀝青： 56%＝ 從脫水塔蒸出的煤焦油的水分： 303034%＝ 30303輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算的要求。 輸入物料量：無水煤焦油 30303(1－4%)＝ kg/h輸出物料量：輕油 %＝焦油 %＝共計 +＝ kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。輸入物料量： 從一段蒸發(fā)器來的焦油量 kg/h輸出物料量： 輕油 %＝ 餾分 (1－%－%)＝ 共計 +＝ kg/h輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。輸入物料量： 來自二段蒸發(fā)器頂部的餾分 kg/h輸出物料量： 酚油 %＝ 萘油 12%＝ 餾分蒸汽 (1－%－12%－%)＝ 共計 ++＝輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。輸入物料量： 來自蒽塔的餾分蒸汽 kg/h輸出物料量：一蒽油 17%＝二蒽油 5%＝瀝青 56%= 洗油 5%＝ 苊油 3%＝ kg/h 共計 ++++＝輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。 已知條件： 焦油溫度 一段入口 85℃ 一段出口 125℃ 二段入口 110℃ 二段出口 405℃過熱蒸汽出口 450℃ 焦油含水量 一段，按焦油量的3%計 303033%＝ 二段，%計 30303%＝91kg/h 過熱蒸汽量，按焦油量的4%計 303034%＝ kg/h 經(jīng)管式爐一段后輕油蒸發(fā)量，% kg/h⑴一段焦油加熱加熱焦油耗熱量： Q1＝3030396%(i125－i85)＝(－) ＝2199272kJ/h 式中 —原料煤焦油125℃時的熱焓，kJ/kg； —原料煤焦油85℃時的熱焓，kJ/kg。加熱及蒸發(fā)一段焦油水分耗熱量（按二段焦油含水量為零計）：Q2＝(q125－