【正文】 溫度后，送入瀝青蒸餾塔中閃蒸氣化，側(cè)線采出蒽油，蒽油經(jīng)過焦油預(yù)熱器，與原料焦油換熱后，一部分蒽油回流至瀝青蒸餾塔的中部，另一部分蒽油經(jīng)過蒽油冷卻器，送至成品槽區(qū)蒽油槽。減壓塔塔底泵將減壓塔底中溫瀝青抽出，一部分送瀝青加熱爐加熱后，返回瀝青蒸餾塔作為熱源，另一部分經(jīng)進(jìn)一步改質(zhì)后，送瀝青成型裝置。主塔塔底的軟瀝青要通過兩個(gè)流程。另一個(gè)是制造改質(zhì)瀝青的過程。根據(jù)炭黑油的品質(zhì)，決定軟瀝青和各種油的配制比例，通過控制比重進(jìn)行連續(xù)配制。改質(zhì)瀝青是通過在瀝青塔中處理，濃縮和改質(zhì)制造的。即通過控制軟瀝青向下一個(gè)工序排出,可以變更炭黑油及改質(zhì)瀝青的生產(chǎn)比例，市場靈活性與適應(yīng)性強(qiáng)；d) 蒸餾裝置一體化布置，將焦油蒸餾、瀝青蒸餾與工業(yè)萘蒸餾布置在一起，節(jié)省占地、減少路徑，避免堵塞，降低投資；e) 脫水塔、主塔和減壓塔均采用塔底循環(huán)加熱的供熱方式，便于操作和調(diào)節(jié)，裝置穩(wěn)定性高；f) 焦油主塔不通直接過熱蒸汽，溫度控制穩(wěn)定，無新增工藝廢水產(chǎn)生，有利于環(huán)保[4]。 h c9 ` 該廠焦油蒸餾裝置的設(shè)計(jì)處理能力為65萬t/a，實(shí)際處理量為48萬t/a，主要產(chǎn)品有精萘、精蒽、咔唑、菲和酚產(chǎn)品等。 原料焦油與脫水塔的輕油蒸汽換熱后，再在加熱器中用低壓蒸汽預(yù)熱到105℃后送入脫水塔中。酚油塔由上下兩段組成，下段為10m高的填料層，上段有40塊泡罩塔盤組成。酚油塔的側(cè)線餾出物送入有20層塔盤的副塔頂部，副塔采出萘油。甲基萘主塔的上側(cè)線餾出物引入副塔中，經(jīng)副塔蒸餾得洗油產(chǎn)品。主塔塔底油與副塔塔底油換熱后送入蒽塔中部，塔頂壓力控制在9kPa。蒽油蒸汽冷凝時(shí)放出的熱量用蒸汽發(fā)生器回收，塔底油用管式爐循環(huán)供熱。在該流程中，由于采用了常減壓蒸餾技術(shù)和采取了完善的余熱回收措施，不僅可精細(xì)地將粗焦油分為各種餾分。年銷售收入約1億美元，有50％以上的產(chǎn)品銷售到歐洲以外，全廠員工169人，焦油處理量25萬t/a。該廠的主要產(chǎn)品有苯酐、純苯、電極瀝青、鋪路瀝青、粗蒽、粗喹啉和炭黑油等。原料焦油先后與酚油塔頂蒸汽、真空塔頂蒸汽和塔底瀝青換熱后進(jìn)入常壓脫水塔中脫水，塔頂?shù)妮p油蒸汽經(jīng)冷凝冷卻和油水分離后，部分輕油作回流，其余部分作輕油產(chǎn)品（沸點(diǎn)90℃，180℃前餾出量90%)。酚油塔在負(fù)壓下操作，塔頂采出的酚油，部分作回流，部分作為酚油（沸點(diǎn)140℃, 206℃前餾出量95％）產(chǎn)品，塔底油由管式爐循環(huán)加熱提供熱量，塔側(cè)線切取的萘油送入萘油塔，塔頂蒸汽回送至酚油塔，塔底所得萘油（沸點(diǎn)214℃, 218℃前餾出量95％）即為工業(yè)萘。加工每噸焦油的能耗為836MJ，耗電12kWh, 2 {) z c E* f* _+ O$ G( H4 k% Q8 N) N15℃冷卻水2～8m3。 E。另外，由于生產(chǎn)過程全部采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，其勞動(dòng)生產(chǎn)率很高[8]。根據(jù)對產(chǎn)品種類和質(zhì)量要求的不同，焦油蒸餾的工藝路線也有所不同。經(jīng)靜置脫水后的原料煤焦油用一段泵打入管式爐的對流段，在泵前加入含量為8%～12%的Na2CO3溶液進(jìn)行脫鹽，在管式爐一段煤焦油被加熱到120～130℃后進(jìn)入一段蒸發(fā)器進(jìn)行脫水。二蒽油從上數(shù)第四層塔板側(cè)線引出，經(jīng)冷卻器冷卻后送入二蒽油接受槽。自餾分塔底部排出的一蒽油，經(jīng)一蒽油冷卻器冷卻后，一部分回流入二段蒸發(fā)器，其余送去處理。各種餾分分別經(jīng)各自的冷卻器冷卻后引入各自的中間槽，在送去處理。 常壓蒸餾工藝的優(yōu)點(diǎn)是：(1) 工藝流程短，控制簡便，易于操作，在國內(nèi)有很多成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；(2) 對設(shè)備要求低于減壓流程和常減壓流程；(3) 基建投資低，設(shè)備維護(hù)量較少。由于多個(gè)餾分的分離是在同1個(gè)塔內(nèi)完成，蒸餾所需熱量由管式爐提供，單套裝置處理能力較低，處理無水焦油最多20萬 t/a。常壓一塔式的工藝流程如圖23所示。一段蒸發(fā)器底部出來的無水焦油（含水量%）流入器低的無水焦油92圖23 一塔式焦油蒸餾工藝流程（切取窄餾分）1—管式爐；2—一段蒸發(fā)器；3—二段蒸發(fā)器；4—餾分塔；5—一段輕油冷凝冷卻器；6—餾分塔輕油冷凝冷卻器；7—碳酸鈉高位槽；8，9—油水分離器；10—酚油餾分冷卻器；11—萘油餾分冷卻器；12—洗油餾分冷卻器；13—一蒽油餾分冷卻器；14—二蒽油餾分冷卻器槽，無水焦油槽應(yīng)保持經(jīng)常滿流，滿流的無水焦油進(jìn)入無水焦油滿流槽。5℃后，進(jìn)入二段蒸發(fā)器進(jìn)行一次蒸發(fā)，分離成各種餾分的很合蒸汽和液體瀝青。從二段蒸發(fā)器頂逸出的溫度為那70～374℃的油汽進(jìn)入蒽塔下數(shù)第3層塔板，塔頂用洗油打回流，塔底排出溫度為330～355℃的Ⅱ蒽油，自1115層塔板側(cè)線切取溫度為280～295℃的Ⅰ蒽油餾分。自蒽塔頂逸出的油汽進(jìn)入餾分塔下數(shù)第5層塔板，洗油與餾分以225～235℃的溫度自塔底排出；溫度為198～200℃的萘油餾分從第1224層塔板側(cè)線采出；溫度為160～170℃的酚油餾分從第3340層采出。餾分塔頂出來的輕油和水的混合蒸汽經(jīng)冷凝冷卻和油水分分離后，輕油經(jīng)視鏡進(jìn)入回流槽，一部分送入餾分塔頂作為回流，剩余部分貯槽，分離水入水槽。綜上所述，我選擇的是焦油常減壓蒸餾工藝。 煉油廠加熱爐類型很多，按照管式加熱爐的用途可分為純加熱爐和加熱反應(yīng)爐，前者如常壓爐、減壓爐，原料在爐內(nèi)只起到被加熱的作用；后者如裂解爐、焦化爐，原料在爐內(nèi)不僅被加熱，同時(shí)還有足夠的時(shí)間進(jìn)行裂解和焦化反應(yīng)。 立式爐：立式爐爐膛為長方形箱體，爐管可水平放置或垂直放置。對流室置于輻射室圖24 二塔式焦油蒸餾工藝流程管式爐 一段蒸發(fā)器 二段蒸發(fā)器 蒽塔 蒸餾塔 一段輕油冷凝冷卻器蒸餾塔冷凝冷卻器 碳酸鈉高位槽 9 油水分離器 1酚油蒸餾冷卻器 1萘油餾分（或萘洗兩混離分）冷卻器 1洗油餾分（或苊油餾分）冷卻器 1一蒽油餾分冷卻器1二蒽油餾分冷卻器之上，長度與輻射室相同，煙囪放在對流室頂部。其主要優(yōu)點(diǎn)是減少了爐管支架，便于布置多管程，缺點(diǎn)是爐管沿管長受熱不均勻，清掃困難。圓筒爐：圓簡爐爐膛為直立圓筒形，輻射管在爐膛周圍垂直地排列一周，方形對流室在圓筒體上部，對流管分水平與直立設(shè)置兩種。從熱負(fù)荷上看，圓筒爐通常用作中、小型加熱護(hù)，這是因?yàn)檩椛涔懿荒芴L，加大爐膛直徑又會(huì)提高造價(jià)。無焰爐：無焰爐其外形和立式爐相似，主要特點(diǎn)是將無焰噴嘴沿爐膛測墻均勻分布。由于燃燒完全，過?？諝庀禂?shù)小，爐子熱效率較高。根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，再結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)濟(jì)條件方面來選擇管式爐。合理確定一段和二段加熱面積比例，應(yīng)滿足正常條件下，（1）二段焦油出口溫度400℃~410℃時(shí)，一段焦油出口溫度120℃~130℃之間的要求。當(dāng)蒸汽量為焦油量的4%時(shí)，應(yīng)滿足加熱至400℃~450℃的要求。設(shè)計(jì)宜采用1800~2600千卡/米2時(shí)，對小型加熱爐，還可取低些。（4）保護(hù)層厚度宜大于200毫米，使熱損失控制在3%以內(nèi)。（6）輻射管和遮蔽管宜采用耐熱鋼. 蒸發(fā)器 一次蒸發(fā)器選擇應(yīng)滿足以下條件：。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。兩種形式均可，后者操作簡便。材質(zhì)采用鑄鐵或普通碳鋼。表21一段蒸發(fā)器規(guī)格Dg1600項(xiàng)目數(shù)據(jù)高度，毫米16000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(gè)泡罩材質(zhì)鑄鐵 二次一次蒸發(fā)器選擇應(yīng)滿足以下條件：~。閃蒸空間一般不小于4000毫米。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。本設(shè)計(jì)選擇的二次蒸發(fā)器如下表22。 1餾分塔選擇原則：根據(jù)塔徑確定踏板間距。降液管截面宜按停留時(shí)間不低于5秒考慮。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。泡罩塔盤：泡罩塔盤是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔盤之一。工作時(shí)，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(jìn)入升氣管，再經(jīng)泡罩的條形孔流散到液體中。浮閥是保證氣液接觸的元件，操作時(shí)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。由于通過篩孔的氣體有動(dòng)能，故一般情況下液體不會(huì)從篩孔大量泄漏。燒嘴中有的設(shè)有廢氣通入管，用以噴然有害氣體。風(fēng)箱是一個(gè)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。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。 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)?；?、精細(xì)分離和深加工方向發(fā)展。新建工程一般都采用國外引進(jìn)基本技術(shù)和國內(nèi)聯(lián)合設(shè)計(jì)，因此價(jià)格昂貴。該工藝的開發(fā)初衷是：1）高沸點(diǎn)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。3）強(qiáng)化分離操作，提高一次分離效率。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。原料焦油進(jìn)焦油預(yù)熱器加熱后進(jìn)入預(yù)脫水塔。預(yù)脫水塔底的焦油自流入脫水塔。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(jìn)1號管式加熱爐。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(jìn)入酚油槽。塔底混合油一部分與脫水塔底無水焦油混合后進(jìn)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(jìn)2號管式加熱爐。餾分塔側(cè)線分別切取苊油、一蒽油和二蒽油餾分。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(jìn)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。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。4）餾分分割較細(xì)，減少后續(xù)加工餾分的重復(fù)加熱，減少總能耗。 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34常減壓蒸餾主要操作指標(biāo)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(shí)有發(fā)生，脫水較為困難，且焦油渣較多。 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。 餾分塔采用泡罩塔盤，容易引起塔盤和降液管堵塞。餾分塔清理難度大，用時(shí)長，費(fèi)用高。第4章 工藝計(jì)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(shí)，一段焦油出口溫度在120～130℃之間的要求。當(dāng)蒸氣量為焦油量的4%時(shí)，應(yīng)滿足加熱至400～450℃的要求。時(shí)，設(shè)計(jì)宜采用18000～22000千卡/米2當(dāng)選用光管時(shí)，對流段熱強(qiáng)度一般采用6000～10000千卡/米2（4）保護(hù)層厚度宜大于200毫米，是散熱損失控制在3%以內(nèi)?；鹱炫c爐管凈距宜大于900毫米，以免火焰添燒爐管。（1）根據(jù)不同塔徑確定塔板間距，見表41。（3）降液管截面宜按停留時(shí)間不低于5秒考慮。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(shí)處理能力 w＝可按30303 kg計(jì)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(gè)流程的物料衡算輸入 (kg/h)輸出 (kg/h)共計(jì)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： 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(jì) +＝ 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(jì) ++++＝輸入物料量等于輸出物料量，故滿足物料衡算定律。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(jì)）：