【導讀】蒸餾采用兩塔連續(xù)式餾分工藝流程。通過已知數(shù)據(jù)計算整個生產(chǎn)過程的主要設備。的工藝尺寸，并進行非工藝部分的設計。詳細論述了工藝流程。此外還進行蒽塔和餾分塔的物料衡算和熱量衡算。對蒽塔塔板數(shù)及工藝尺寸計算;一次蒸發(fā)器和二次蒸發(fā)器的計算及選型。本設計的專題是介紹煤焦油蒸餾工藝過程中存在的污染物及危害。取得的效果及展望。

　　

【正文】 20℃ ~130℃之間的要求。（ 2）蒸汽過熱段可以設置一段或二段，要合理確定加熱面積。當蒸汽量為焦油量的 4%時，應滿足加熱至 400℃ ~450℃的要求。（ 3）輻射管熱強度實際生產(chǎn)波動在 1800~2600千卡 /米 2 時。設計宜采用 1800~2600 千卡 /米 2 時，對小型加熱爐，還可取低些。當選用光管 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，使熱損失控制在 3%以內(nèi)。（ 5）火嘴能力應大于管式爐能力的 ~ 倍火嘴與管凈 4 宜大于 900 毫米，以免火嘴舔燒爐管。（ 6）輻射管和遮蔽管宜采用耐熱鋼 . 根據(jù)設計題目的要求，再結(jié)合生產(chǎn)實踐和經(jīng)濟條件方面來選擇管式爐。從生產(chǎn)要求和經(jīng)濟效益核算來考慮純加熱式圓筒爐是本設計的最佳選擇。 蒸發(fā)器 一次蒸發(fā)器選擇應滿足以下條件：空塔速度宜采用 米 /秒。閃蒸空間一般不小于 2400 毫米。結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是 上部蒸發(fā)器與下部無水焦油槽相連，中間用隔板隔開。另一種是中間無隔板，上下連通。兩種形式均可，后者操作簡便。無水槽宜以液面自動調(diào)節(jié)裝置自控液面。材質(zhì)采用鑄鐵或普通碳鋼。本設計選擇的一次蒸發(fā)器如下表 。 表 一段蒸發(fā)器規(guī)格 Dg1600 項目 數(shù)據(jù) 高度，毫米 10000 折流板板數(shù) 3 折流板距離，毫米 400 捕霧層 3 層星型泡板，每層 27 個泡罩 無水焦油槽容積，米 3 材質(zhì) 鑄鐵 遼寧科技學院本科生 畢業(yè)設計 第 15 頁 二次一次蒸發(fā)器選擇應滿足以下條件：底部空塔速度宜采用 ~ 米 /秒。一般情況下，二 段蒸發(fā)器直徑宜按餾分塔直徑大一級考慮。閃蒸空間一般不小于4000 毫米。采用液面自調(diào)裝置控制瀝青液面。材質(zhì)采用鑄鐵或碳鋼內(nèi)襯不銹鋼薄板，以耐高溫和腐蝕。設置人孔以便清掃、檢修。本設計選擇的二次蒸發(fā)器如下表 。 表 二次蒸發(fā)器 Dg2400 項目 數(shù)據(jù) 高度，毫米 2200 塔板層數(shù) 10000 內(nèi)蒸空間，毫米 4102 捕霧層 10 層鋼絲網(wǎng)，總高 1000 毫米 蒸餾塔 1 餾分塔選擇原則： 根據(jù)塔徑確定踏板間距。進料層的閃蒸空間宜采用板距的 2 倍。降液管截面宜按停留時間不低于 5 秒考慮。踏板 層數(shù)應結(jié)合流程種類、產(chǎn)品方案、切取制度及其他經(jīng)濟技術(shù)指標綜合考慮。 2 餾分塔的分類： 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。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]。 泡罩塔盤：泡罩塔盤是工業(yè)上應用最早的塔盤之一。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。工作時，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入升氣管 ，再經(jīng)泡罩的條形孔流散到液體中。 浮閥塔盤：浮閥塔盤是在塔盤板上開許多圓孔，每一個孔上裝一個帶三條腿可上下浮動的閥。浮閥是保證氣液接觸的元件，操作時氣流自下而上吹起浮閥，從浮閥周邊水平地吹入塔盤上的液層；液體由上層塔盤經(jīng)降液管流入下層塔盤，再橫流過塔盤與氣相接觸傳質(zhì)后，經(jīng)溢流堰入降液管，流入下一層塔盤。 遼寧科技學院本科生 畢業(yè)設計 第 16 頁 篩板塔盤：篩板塔盤是在塔盤板上開許多小孔，操作時液體從上層塔盤的降液管流入，橫向流過篩板后，越過溢流堰經(jīng)降液管導入下層塔盤；氣體則自下而上穿過篩孔，分散成氣泡通過液層，在此過程中進行傳質(zhì)、傳熱。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。 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，利用氣體噴射作用，將液相分散成液滴和流束而進有一次、二次通風口，并有手柄調(diào)節(jié)風量。燒嘴中有的設有廢氣通入管，用以噴然有害氣體。在兩個燃燒器旁設有噴燒酚水的噴嘴。風箱是一個側(cè)面為 L 型、斷面為長方形的管狀物，內(nèi)襯消聲材料，端部入口設有百葉窗。燃燒器用風通過風箱時噪聲被消除。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。 3 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]。本設計所應用的 2 個塔設備都是對多種分進行分離，通過造價、塔板效率和操作彈性等多方面考慮，采用泡罩塔作為本設計的塔設備類型。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。操作彈性大，在負荷變動較大時，仍能保持較高的效率。具有較高的生產(chǎn)能力，適用于大型生產(chǎn)。不易堵塞，介質(zhì)適用范圍廣。結(jié)構(gòu)復雜、造價高，安裝維護麻煩；氣相壓降較大，但若在?；蚣訅合虏僮?，這并不是主要問題 [8]。 餾分塔可為條形泡罩塔或浮閥塔，塔板數(shù)為 41~63 層。塔段和塔板由鑄鐵制造。塔板零件由合金鋼制造。餾分塔板間距為 350~450mm，空塔蒸汽流速可取~。餾分塔底設有直接蒸汽分布器，供通入直接過熱蒸汽用。當采用減壓蒸餾時，塔底則無此分布器，根據(jù)第七章的計算結(jié)果和目前國內(nèi)的焦油加工標準系列， 本設計選擇的餾分塔和蒽塔指標如表 。 遼寧科技學院本科生 畢業(yè)設計 第 17 頁 表 餾分塔和蒽塔指標 項目 蒽塔 Dg20xx 餾分塔 Dg20xx 高度，毫米 16000 24000 重量，噸 塔板層數(shù) 21 63 精餾段 16 60 提餾段 5 3 泡罩形式 條形 星形 泡罩個數(shù) 10 43 泡罩齒縫高度，毫米 25 38 每層塔板齒縫面積，米 2 降液管面積，米 2 板距，毫米 450 400 遼寧科技學院本科生 畢業(yè)設計 第 18 頁 3 車間及非工藝部分的設計 蒸餾工藝布置 焦油蒸餾工段一般由管式爐、蒸餾塔平臺、蒸餾廠房、餾分中間槽等組成。必要時也可與工業(yè)萘工段合并處理。根據(jù)氣溫條件，蒸餾廠房可以布置為敞開式或半敞開式。各種設備標高要相適應，以滿足各種餾分液體自流 要求。碳酸鈉高位槽槽底標高應高于一段焦油泵的原料焦油槽高度。瀝青冷卻器宜布置于焦油蒸餾塔平臺附近，以利于兼作開工停工用的循環(huán)熱焦油的冷卻設備。餾分中間槽的布置，應考慮共加熱器抽出方便。并宜鄰近結(jié)晶洗滌工段。一般情況下，焦油蒸餾工段的工藝布置間距見表 。 表 焦油蒸餾工段工藝布置間距 焦油蒸餾工段的工藝布置間距 數(shù)值（米） 廠房與室外中間槽之間凈距 管式爐與蒸餾平臺之間凈距 兩座管式爐中心距按最大爐徑 D 廠房與焦油中間槽之間凈距 泵頭與墻行列線之間距離 餾分中間槽之間凈距： 兩行布置時，行與行之間 凈距 一行布置時，槽與槽之間凈距 蒸餾塔之間凈距 蒸餾平臺內(nèi)人行道寬度 ≥ 6 ≥ 10 ≥ ≥ 10 ≥ 2 ≥ ≥ ≥ ≥ 1 車間布置 本次設計的主要任務是年處理量 12 萬噸噸焦油焦油蒸餾工段初步設計，車間布置應滿足以下要求： 焦油車間各工段的配置，應考慮各工序的相互銜接；各工段之間的連接管道布置合理，盡量縮短去瀝青高置槽的瀝青管道距離；與產(chǎn)品 遼寧科技學院本科生 畢業(yè)設計 第 19 頁 運輸路線協(xié)調(diào)等。各工段之間的距離符合防火安全要求，一般工段之間盡距離不少于 12 米，廠房與室外儲槽盡距離不少于 6 米。瀝青池應布置于 當?shù)刈钚☆l率風向的上風側(cè)。考慮綜合利用，在車間范圍內(nèi)應適當留有發(fā)展余地。當有桶裝產(chǎn)品時，與布置有裝桶與堆捅場地。在車間范圍內(nèi)應布置車間辦公室、廁所、浴室更衣室等生活設施。 廠址的選擇 廠址的選擇是一項十分復雜的工作，必須根據(jù)擬建項目的技術(shù)經(jīng)濟要求，結(jié)合建廠地區(qū)的自然地理特征，運輸條件、水源和動力供應條件、建筑施工條件以及工人住宅區(qū)布置條件等進行多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇一個能最大限度滿足建設和生產(chǎn)經(jīng)營 要求的、建廠費用和經(jīng)營費用最省的建廠位置。 廠址的選擇一般要求如下：（ 1）廠址應有較好的交通運輸條件 。年運輸量超過某個數(shù)值時（按國家規(guī)定）。應鋪設專用線并和鐵路正線接轉(zhuǎn)。專用線最好不經(jīng)過橋梁、涵洞，長度應盡量縮短。（ 2）廠址應當靠近主要原材料供應地區(qū)或產(chǎn)品銷售地區(qū)；最好靠近熱電站以獲得大量蒸汽和電力。（ 3）必須有充足的水源保證供應，如有溫度較低的充足水源則更好，這樣可以節(jié)省冷卻設備，節(jié)約資源，水溫一般要求在 25~32℃以下。（ 4） 應在居民區(qū)的下風向和江河下游，但又不受其他企業(yè)的煙氣的影響的地方建廠。窩風的盆地不宜建廠，在全年主導風向不明時，應以夏季風向為主。（ 5）廠址最好選擇在已有居民的附近地區(qū)，離城市不 遠或靠近已建成投資的其他企業(yè)，這樣可以利用城市或原有企業(yè)的各種設施。（ 5）廠址面積與外形應適應工廠總平面布置，并有發(fā)展余地，一般要求平坦，稍能向外傾斜，有一定的坡度，以利于雨水排出。（ 6）有些化工廠有大量的廢渣產(chǎn)生，要有適當?shù)耐莸囟逊呕蛱盥?[7]。 土建 土建應滿足以下要求：廠房室內(nèi)地坪高比室外地坪高宜高出 米。酸堿洗滌室及所屬室外酸類貯槽區(qū)的地坪應作仿佛處理，室內(nèi)應設墻裙及沖洗地坪的排水箅子。各工段泵房和主要設備廠房的地坪應按耐油耐堿處理，一般鋪設磁磚或水磨石地坪。室外設備的操作區(qū)及通道需作 水泥地坪，并考慮排水。室內(nèi)穿樓板的管洞應作凸臺，以防漏水漏油。按照工藝需要在廠房設計中考慮安裝門或安 遼寧科技學院本科生 畢業(yè)設計 第 20 頁 裝孔。焦油車間關(guān)于建筑物的防火等級要大大提高。對于建筑物進行設計時，應使廠房室內(nèi)的地平標志次室外地平標高出 。酸、堿洗滌室及所需室外酸類儲槽區(qū)的地平應作防腐處理。室內(nèi)應設置墻裙及沖洗地平的排水管子 [7]。 供電 焦油車間供電負荷按焦化廠負荷分級規(guī)定。用電設備的按鈕一般設在設備附近，連續(xù)運轉(zhuǎn)的設備，在儀表室內(nèi)應有運行指示信號。主要的泵如一、二段焦油泵、工業(yè)萘熱油循環(huán)泵等應有電流表及報警信號。觀察頻 繁的操作部分如視鏡、工業(yè)萘塔底面等處應有局部照明。車間或工段辦公室和主要儀表操作室應設置自動電話和調(diào)度電話。 滑觸線高度不宜小于 ；如低于 ，其下部應設防護網(wǎng)，防護網(wǎng)應接地良好。車輛上的電磁站中的人行道凈寬不得小于 ；當人行道上部布置有裸導體且離地高度不高于 ，其下部應有隔板，隔板離地不小于 。電氣設備（特別是手持電動工具）的外殼和電線的金屬護管應有接零或接地保護和漏電保護器。電力驅(qū)動車輛的軌道應接地，軌道接頭應有跨條連接。行燈必須是24 伏低壓燈；在金屬容器內(nèi)或潮濕地方其電壓 不得超過 12 伏。安全電壓的電路必須是懸浮的。建筑物和生產(chǎn)裝置必須采取防直接雷擊和感應雷擊的措施。精苯車間應設獨立的避雷裝置。 在 本設計中 ，用水量是很大的，它包括了生產(chǎn)用水（工藝用水和冷卻用水）、輔助生產(chǎn)用水（清洗設備及清洗工作環(huán)境用水）、生活用水和消防用水等，所以供排水設計是化工設計中一個不可缺少的組成部分。 1 供水 在該設計中直接使用城市自來水作為水源 ，冷卻用水占了工業(yè)用水的主要部分。由于冷卻用水對水質(zhì)有一定的要求，因此，從水源取來的原水一般都要經(jīng)過必要的處理如沉淀、混凝和過濾以除去 懸浮物，必要時還需經(jīng)過軟化處理以降低硬度才能使用。為了節(jié)約水源以及減少水處理的費用，大量使用冷卻水的化工廠應該循環(huán)使用冷卻水，即把經(jīng)過換熱設備的熱下水送入冷卻塔或噴水池降溫（冷卻塔使用較多見），在冷卻塔中，熱下水自上向下噴淋，空氣自下而上與熱水逆 遼寧科技學院本科生 畢業(yè)設計 第 21 頁 流接觸，一部分水蒸發(fā) ，使其余的水冷卻。水在冷卻塔中降溫約 5~10℃，經(jīng)水質(zhì)穩(wěn)定處理后在用作冷卻水，如此不斷循環(huán)。 遼寧科技學院本科生 畢業(yè)設計 第 22 頁 2 排水 該設計污水的水源大體上有兩個方面：生活污水（來自廁所、浴室等）生產(chǎn)污水 。生活污水和大氣污水污染的有害程度均小于生產(chǎn)污水，生產(chǎn)污水中往往含有 大量的酸、堿、鹽和各種有害物質(zhì)，經(jīng)過凈化達到國家規(guī)定的排放標準排入河道。污水的排除方法有兩類：合流系統(tǒng)和分流系統(tǒng)。在合流系統(tǒng)中是將所有的污水通過一個共同的水管到凈化池處理后再引入河道，分流系統(tǒng)是將生活污水和大氣污水與生產(chǎn)污水分開排除，或生產(chǎn)污水和生活污水合流而大氣污水分流。該設計采用合流系統(tǒng)。 防火防爆 凡是輸送距離短，有條件設置的，均宜采用自流和虹吸輸送方式。從安全角度看，選用蒸汽往復泵輸送易燃液體最為合適，因為其是以蒸汽為驅(qū)動力，可以避免產(chǎn)生火花