【正文】 的計(jì)算和選型 455 工藝說(shuō)明 47 47 49 50 50 51 516 設(shè)備及管道材料匯總 54 54 567 非工藝部分 63 63 66 66 67 67 67 67 67 67 688 經(jīng)濟(jì)概算 69 69 69 74 74 74 75 75 75參考文獻(xiàn) 76附錄1 77致 謝 781緒 論 煤是我國(guó)最主要的能源，除了燃燒提供能量以外，煤還可以經(jīng)過(guò)綜合加工利用，生產(chǎn)多種化學(xué)產(chǎn)品。因此，對(duì)煤氣中的苯族烴及萘應(yīng)盡可能回收。粗苯是多種芳烴和其他化合物組成的混合物，粗苯主要成分是苯、甲苯、二甲苯及三甲苯等，此外，還含有一些不飽和化合物、硫化物及少量的酚類和吡啶堿類。粗苯的組成取決于煉焦配煤的組成及煉焦產(chǎn)物在炭化室內(nèi)熱解的程度。此外，—%之間，%。粗苯的各主要組分在180℃的餾出物稱為溶劑油。粗苯在180℃前的餾出量取決于粗苯工段的工藝流程和操作制度。 各組分的平均含平量 表11組 分分 子 式含量 %苯甲苯二甲苯三甲苯不飽和化合物其中：環(huán)戊二烯苯乙烯苯并呋喃及同系物茚及同系物硫化物（按硫計(jì)）其中：二硫化碳噻吩C6H6C6H5（CH2）3C6H4（CH2）2C6H3（CH2）3——C5H6C6H5CHCH2C8H6OC9H5——CS2C4H4S55～7012～22～6～57～12～～～～～～～粗苯是淡黃色的透明液體，比水輕，不溶于水。粗苯是易燃的物質(zhì)，閃點(diǎn)12℃。本設(shè)計(jì)為20萬(wàn)t/a焦化廠粗苯工段的工藝設(shè)計(jì)。（1）廠址：徐州郊區(qū)，東經(jīng)117176。北緯34176。海拔 高度34米（2）氣象條件：本地區(qū)屬海洋性氣候，具有大陸性氣候特點(diǎn)，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)、東南風(fēng)。地下水質(zhì)對(duì)硅酸鹽水泥混泥土無(wú)侵蝕作用。176。E25)水分,%15℃結(jié)晶物～≯3≮90≯≯13≯2≯無(wú)2 工藝論證及選擇焦?fàn)t煤氣經(jīng)硫銨工段脫除氨后進(jìn)入粗苯工段,在此進(jìn)行苯族烴的回收和制取。下面分別對(duì)這三任務(wù)進(jìn)行工藝論證。在焦?fàn)t煤氣冷卻和部分水蒸汽冷凝的同時(shí)，又有萘從煤氣中析出，因此煤氣的終冷還有除萘的作用。煤氣終冷和焦油洗萘工藝。橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝.煤氣終冷和機(jī)械化除萘工藝流程如圖21所示. 煤氣在終冷塔內(nèi)自下而上流動(dòng),與經(jīng)由隔板孔眼噴淋而下的冷卻水流密切接觸而被冷卻至25℃左右,部分水汽被冷凝下來(lái),同時(shí)還有相當(dāng)數(shù)量的萘從煤氣中析出,并被水沖洗下來(lái),煤氣含萘量也從20003000mg/Nm179。含萘冷卻水由塔底經(jīng)水封管進(jìn)入機(jī)械化刮萘槽,在此水和萘分離,水流入涼水架冷卻到3032℃,再由泵抽送經(jīng)冷卻器冷卻到25℃左右后,回終冷塔循環(huán)使用,在萘沉淀槽中積聚的萘定期用蒸汽間接加熱使其融化流入萘揚(yáng)液槽，再定期用水蒸氣壓送到焦油槽或焦油氨水澄清槽處理。終冷水和萘不能充分分離,部分萘被帶到?jīng)鏊?使其清掃次數(shù)增加。煤氣終冷和焦油洗萘工藝流程如圖22:煤氣在終冷塔內(nèi)的過(guò)程同前所述。熱焦油通過(guò)洗萘器中的篩板孔眼向下流動(dòng)，在與含萘冷卻水對(duì)流接觸中將冷卻水中的萘萃取出來(lái)。焦油在循環(huán)使用24小時(shí)后經(jīng)加熱靜止脫水，再用泵送往焦油車間加工處理，放空的焦油槽再接受新的焦油以備循環(huán)洗萘使用。該流程的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以把冷卻水中的萘幾乎全部清除，而且對(duì)水中的酚有一定萃取作用。缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，出口煤氣含萘量高，用水量大，后期仍需進(jìn)行污水處理。左右。再用泵送至終冷塔的上下兩段，送往上段的水須經(jīng)間冷器用低溫水冷卻，由于終冷器只冷卻煤氣，179。缺點(diǎn)是該流程洗萘在較為高的溫度下進(jìn)行，塔后煤氣含萘量仍較高，煤氣溫度波動(dòng)；操作復(fù)雜，洗油耗量大，脫苯困難，仍需進(jìn)行污水處理。為使循環(huán)輕質(zhì)焦油中的萘含量保持穩(wěn)定，輕質(zhì)焦油由泵導(dǎo)入循環(huán)槽的同時(shí)，從循環(huán)槽的導(dǎo)出管導(dǎo)出相同的焦油連續(xù)送往機(jī)械化氨水澄清槽，再送往焦油車間處理。出口煤氣約22℃左右，煤氣含萘量大約在350450mg/Nm179。該系統(tǒng)阻力小，風(fēng)機(jī)電耗低；操作維護(hù)簡(jiǎn)便；無(wú)污染；占地面積小，基建費(fèi)用少。本設(shè)計(jì)采用第四種方法即：橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝。洗油吸收法又分為石油洗油吸收法和焦油洗油吸收法兩種。從最后一臺(tái)洗苯塔頂出來(lái)的煤氣含苯量要求低于2 g/Nm179。%左右的富油從第一臺(tái)洗苯塔的底部導(dǎo)出，用富油泵抽送至脫苯工序，脫苯后的貧油送回貧油槽循環(huán)使用。從塔頂下來(lái)的洗油經(jīng)U型管流入該槽，槽內(nèi)油位應(yīng)保持穩(wěn)定。用石油洗油回收苯族烴的工藝與用焦油洗油回收苯族烴的工藝流程一樣,只是在設(shè)計(jì)貧油槽時(shí),需要考慮經(jīng)常排出油渣和可能生成的乳濁物。此外石油洗油吸收萘的能力強(qiáng)，一般塔后煤氣量可達(dá)150 mg/Nm179。石油洗油吸收法的缺點(diǎn)是洗苯能力較低，故循環(huán)洗油量比用焦油洗油時(shí)大，所以脫苯蒸餾時(shí)的蒸汽耗量也大。由于上述工藝流程缺點(diǎn)較多，設(shè)備選型上存在難題，所以，一般不采用該工藝，而多采用第一種工藝。由洗苯工序過(guò)來(lái)的含苯富油需進(jìn)行脫苯。按照粗苯產(chǎn)品可以分為生產(chǎn)一種苯工藝和生產(chǎn)兩種苯工藝，按照富油的加熱方式不同可以分為蒸汽加熱法和管式爐加熱法下面將蒸汽加熱法生產(chǎn)兩種苯工藝和管式爐加熱生產(chǎn)一種苯的方法分別介紹。從脫苯塔底部排出的熱貧油自流入貧富油換熱器，然后回脫苯塔底部貧油槽，再用泵送到貧油冷卻器冷卻，送往洗苯塔循環(huán)使用。從分縮器底部出來(lái)的粗苯蒸汽和水蒸氣進(jìn)入兩苯塔，在此分離成輕苯和重苯。從兩苯塔頂部出來(lái)的輕苯蒸汽和水蒸氣進(jìn)入輕苯冷凝冷卻器，冷凝的輕苯用泵送到兩苯塔頂部作回流，控制塔頂溫度，同時(shí)控制輕苯質(zhì)量，另一部分由回流槽進(jìn)入中間槽即為輕苯產(chǎn)品。此外，洗油在循環(huán)使用過(guò)程中質(zhì)量會(huì)變壞。大部分洗油被蒸發(fā)并隨著直接水蒸汽進(jìn)入脫苯塔的底部。管式爐加熱法生產(chǎn)一種苯的工藝流程如圖26該工藝流程與前述工藝基本相同，唯一區(qū)別在經(jīng)貧富油換熱器后的富油不是進(jìn)入預(yù)熱器中用中壓蒸汽加熱，而是進(jìn)入管式爐加熱到180200℃后再進(jìn)入脫苯塔脫苯。本設(shè)計(jì)采用的脫苯工藝為管式爐加熱法生產(chǎn)工藝。一、輕質(zhì)焦油終冷洗萘工藝流程見圖24。以下，后從塔底排出，進(jìn)入旋風(fēng)捕霧器除掉的大部分焦油，凝結(jié)水霧，進(jìn)入煤氣總管送至洗苯塔。再由循環(huán)油泵從槽底抽出至塔頂噴灑。打開輕質(zhì)焦油槽至循環(huán)油槽的閥門，新輕焦油依靠液位差自流入循環(huán)油槽，大約補(bǔ)充新洗油約2小時(shí)。二、洗苯工藝流程見圖25。塔前煤氣中含苯族烴2540克/標(biāo)米179。%，用貧油泵送至洗苯塔頂部，從塔頂噴淋而下，%左右，經(jīng)過(guò)U型管自流入塔底富油槽。脫苯后的貧油循環(huán)使用。三、脫苯工藝流程見圖26。熱富油從脫苯塔14層塔板進(jìn)入。然后用分油泵從塔底抽出到貧油冷卻器，冷卻到2530℃，回洗苯塔循環(huán)使用。從油水分離器出來(lái)的粗苯進(jìn)入儲(chǔ)槽。輕、重分縮器進(jìn)入地下槽與富油混合后處理使用。于此用管式爐加熱至400450℃的蒸汽進(jìn)行蒸吹。3 要設(shè)備論證及選型前面我們介紹了四種終冷洗萘工藝，它們各自使用的終冷塔也不同。此塔局有傳熱，傳質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)，但在終冷塔后出口煤氣的含萘量較高，萘的脫除率低，終冷水和萘不能很好地分離。此塔雖然具有擴(kuò)散推動(dòng)力大的優(yōu)點(diǎn)，但操作不穩(wěn)定，對(duì)水質(zhì)的要求高。此工藝洗萘與終冷分開，投資高，不易小廠借鑒。它的優(yōu)點(diǎn)：不僅終冷效果好，除萘效果也好；系統(tǒng)阻力小，操作維修簡(jiǎn)便，節(jié)約點(diǎn)耗；不需含酚污水處理。目前，我國(guó)焦化廠采用的洗苯塔主要有空噴塔，板式塔和填料塔，下面分別加以介紹。洗油從第二段起來(lái)采用循環(huán)噴灑。缺點(diǎn)：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán)量大，動(dòng)力消耗大。該塔容易實(shí)現(xiàn)最佳流體力學(xué)條件，即增加氣液兩相的接觸面積，提高兩相的湍流程度，迅速更改兩相界面以減小其擴(kuò)散阻力。其缺點(diǎn)是塔板的效率受負(fù)荷變動(dòng)的影響較大。塔內(nèi)填料了用木格，鋼板網(wǎng)，金屬螺旋，帖拉累托填料，鮑爾環(huán)，鞍形填料以及塑料花環(huán)填料等。但也存在著生產(chǎn)能力小，設(shè)備龐大、苯重，投資和操作費(fèi)用高及木材耗量大等缺點(diǎn)。鋼板網(wǎng)填料塔該塔型在國(guó)內(nèi)已被采用。金屬螺旋填料塔金屬螺旋填料塔采用鋼帶和鋼絲繞成，其比表面積大，重度小由于形狀復(fù)雜，填料層的持液量大，因此吸收劑與煤氣接觸時(shí)間較長(zhǎng)，又由于煤氣通過(guò)填料時(shí)攪動(dòng)激烈，因而吸收效率較高。這種填料在蘇、美應(yīng)用較多。國(guó)家有關(guān)部門鑒于該填料具有以上優(yōu)點(diǎn)，已要求推廣使用高效花環(huán)填料洗苯塔。 附表：各種型式洗苯塔經(jīng)濟(jì)比較 表31塔型使用廠家及規(guī)模萬(wàn)噸焦/年塔的直徑與塔高 mm臺(tái)數(shù)及單重，T總?cè)莘e比總重量比總占地比泵（閥）臺(tái)數(shù)總投資比總阻力 Pa木格子邯鄲鋼廠60Φ3500H=3700383833（9）2000浮動(dòng)閥濟(jì)鋼60Φ3500H=230013511（3）1000鋼板網(wǎng)新余60Φ3500H=350025422（6）1000日本 空噴塔寶鋼180Φ6200H=440032107312（9）1500西德 鋼板網(wǎng)寶鋼180Φ3800H=5100119811（8）1200國(guó)產(chǎn) 花環(huán)濟(jì)鋼60Φ3200H=27001311111（3）1600日 本花環(huán)戶煙60Φ2800H=2700222（6）1100 花環(huán)填料與其它填料經(jīng)濟(jì)比較 表32各種填料塔與濟(jì)鋼的相比（濟(jì)鋼花環(huán)填料）木格子填料塔鋼板網(wǎng)填料塔日本花環(huán)填料塔西德鋼板網(wǎng)塔日本空噴塔泵多用電 萬(wàn)kwh多用塔臺(tái)數(shù)多占地多用煤氣閥門 個(gè)多用泵 臺(tái)增加投資增大阻力 Pa*22/3622/313001511/2312/54001521/2311/2200600301/33/560027521/26112/3900*包括鼓風(fēng)機(jī)電耗從以上兩表可以看出，幾乎在所有比較項(xiàng)目中，花環(huán)填料塔都優(yōu)于其它塔型（包括填料塔），它是當(dāng)前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的洗苯塔。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的三種型號(hào)的花環(huán)填料規(guī)格如下： 表33型號(hào)外經(jīng)內(nèi)厚環(huán)數(shù)高（cm）容重kg/m空隙率%比表面積填充個(gè)數(shù)使用溫度HX1(x)HZ1(z)HD1(d)47cm73cm95cm3*33*43*69121219371111028888899018512794*10179。8*10179。*10179。120℃120℃120℃我國(guó)焦化廠采用的脫苯塔有圓形泡罩塔，條形泡罩塔以及浮閥塔等，以條形泡罩塔應(yīng)用最廣。缺點(diǎn)是：塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價(jià)高，板上液層厚，氣體流動(dòng)曲折，塔板壓降大，兼因霧沫夾帶現(xiàn)象較嚴(yán)重，限制氣速的提高，故生產(chǎn)能力不大。浮閥塔是在泡罩塔與篩板塔兩種型式的基礎(chǔ)上而衍生的一種新塔型。根據(jù)目前的使用證明泡罩塔的操作，運(yùn)行更為穩(wěn)定。通常終冷塔有金屬板式直接冷卻塔，帶焦油洗萘器的煤氣終冷塔及橫管終冷塔。我國(guó)焦化廠應(yīng)用貧油冷卻器主要有：空氣—水噴淋式冷卻器，浮頭管殼冷卻器和螺旋板換熱器三種。近年來(lái)，螺旋板換熱器在我國(guó)焦化廠得到廣泛應(yīng)用。螺旋板換熱器與普通換熱器相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：傳熱效率高。最突出的特點(diǎn)是對(duì)低溫?zé)嵩催M(jìn)行熱交換時(shí)，有極好的效果。所需面積只為列管式換熱器的1/21/4。因螺旋板的通道是單通道，如果通道內(nèi)處沉積了污垢，此處的通道截面積就會(huì)減少，流速就相應(yīng)增高，污垢易被沖刷掉。另外，它還有鋼材耗量少，成本低等優(yōu)點(diǎn)，但它阻力較大。同樣由于螺旋板換熱器所具有的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用螺旋板換熱器作為貧富油換熱器?！娑氯闆r體積耐壓重量（隨壓力，溫度變）材質(zhì)壓力損失△P，kg/cm178。=50 kg/m178。= kg/m178。計(jì)算中對(duì)一些參數(shù)的選擇，要求考慮實(shí)際操作，設(shè)備的選型除考慮實(shí)際操作需要外，還需考慮設(shè)備的型號(hào)是否為國(guó)內(nèi)大量生產(chǎn)的系列，以便檢修和更換零件。S2=【】50=(%)㏑=＋=故：=314 J/㎡K(2)是管內(nèi)壁至冷卻水對(duì)流傳熱系數(shù) J/㎡K = ()橫管終冷冷卻器塔采用323的無(wú)縫鋼管制得，：管內(nèi)水速為u===在冷卻水的平均溫度為：=23℃時(shí)水的物性參數(shù)如下： 比熱：C=sK(3)管壁厚b=,鋼的傳熱系數(shù)，b/λ=10㎡K/J(管壁熱阻)查手冊(cè)得：管內(nèi)壁污垢熱阻R==10㎡K/J 管外壁污垢熱阻R==10㎡K/J則： =1/314+10++10+1/2230=10㎡K/J故：K=244J/㎡K冷卻面積的計(jì)算： （1）求平均溫差： 煤 氣：56℃22℃ 冷卻水：28℃18℃——————————— △T： 28℃ 4℃ 則平均溫差為：===℃