【正文】 ..........................................................................................................................86參考文獻 ......................................................................................................................87致 謝 ..........................................................................................................................89附 錄 ..........................................................................................................................90引 言V引 言我國是以煤為主導能源的國家，同時也是目前世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，而石油和天然氣相對短缺。當今煤化工重要的三大加工途徑為煤干餾、煤氣化、煤液化。由此奠定了有機化學工業(yè)的基礎。其中以萘油為原料制取工業(yè)萘及進一加工成精萘有良好的發(fā)展前景，萘在焦油中的含量約是710%，是一種十分重要的有機化工原料，主要用于生產(chǎn)苯酐、各種萘酚、萘胺、減水劑等，是生產(chǎn)合成樹脂、增塑劑、橡膠防老劑、表面活性、合成纖維、染料、農藥、醫(yī)藥和香料等的原料。目前應用最廣的是雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝。為最大限度增加萘油產(chǎn)量 ,選擇合適的工藝流程尤為重要。1 文獻綜述11 文獻綜述 煤焦油加工工藝我國煤化工的支柱仍然是焦化，伴著鋼鐵的發(fā)展進程，迫切需要對其他煉焦化學產(chǎn)品進行回收利用。煤焦油是煉焦工業(yè)煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一，煤焦油是煤在干餾和汽化過程中獲得的液體產(chǎn)品，其產(chǎn)量約占裝爐煤氣的 3%～4%，在常溫常壓下其產(chǎn)品呈黑色粘稠液狀，煉焦生產(chǎn)的高溫煤焦油密度較高，密度通常在 ～，閃點 100℃具有特殊臭味。目前，我國煤焦油主要用來加工生產(chǎn)輕油、酚油、萘油及改質瀝青等，再經(jīng)深加工后制取苯、酚、萘、芴等多種化工原料，產(chǎn)品數(shù)量眾多，用途十分廣泛。提高工業(yè)萘收率，改進工業(yè)萘質量是焦化廠提高經(jīng)濟效益的重要途徑之一。本設計圍繞單爐雙塔的工藝來進行設計。作為煉焦的化工副產(chǎn)品，煤焦油產(chǎn)率約占煉焦干煤的 3%～4%，是一種組分復雜的有機混合物，所含有機物可達上萬種，僅目前查明的就有500 多種，其中蒽、苊、芘等一些化工產(chǎn)品具有不可替代性。作為原料的精蒽，生產(chǎn)炭素電極的瀝青、咔唑、喹啉、噻吩，它們幾乎全部來自煤焦油。近年來，由于國際油價節(jié)節(jié)攀升，煤化工越來越顯示出優(yōu)勢。目前國內主要的煤焦油加工企業(yè)的主要產(chǎn)品為：輕重苯、酚、萘、洗油、蒽油、瀝青、古馬隆樹脂等，但不少焦化廠由于產(chǎn)量不大，往往不加工或者只進行非常簡單的加工，致使資源浪費嚴重。目前我國大型煤焦油加工企業(yè)有 50 家，已形成一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)基礎和存量優(yōu)勢。 煤焦油加工技術的發(fā)展方向國內外成熟的焦油蒸餾工藝，就蒸餾塔的操作壓力而言，主要分為：減壓蒸餾、常壓蒸餾和常減壓蒸餾三大類。此工藝的優(yōu)點為：煤氣耗量低；余熱利用充分；萘集中度較高：負壓操作可以有利于環(huán)保。常減壓蒸餾：焦油脫水在常壓下進行，餾分根據(jù)沸點和產(chǎn)量不同進行常壓和減壓蒸餾。缺點為：常減壓蒸餾比其他兩種焦油蒸餾工藝增加了蒸餾塔的數(shù)量，并且減壓塔負壓操作對設備要求較高。此工藝的主要優(yōu)點為投資小，設備維護量小，操作簡單，但是產(chǎn)品品質較低，切取餾分時，萘油中萘集中度較低，蒸餾塔消耗的煤氣量較以上兩種高。焦油蒸餾所獲餾分的洗滌技術指的是堿洗脫酚或酸洗脫喹啉裝置，可分別獲得酚鹽與硫酸喹啉。原料則根據(jù)焦油蒸餾切取餾分不同而異，有窄餾分、寬餾分之分。洗滌設備有空氣攪拌、機械攪拌、泵混合、靜態(tài)混合器、噴射混合器等型式。堿洗脫酚的主要控制因素有用堿濃度、洗滌溫度、分離時間、洗滌的級數(shù)等。寶鋼引進的是全連續(xù)堿洗脫酚工藝，堿液濃度較低，為 8%～10%；輕油、酚油均為一段脫酚，脫酚效率分別為 38%和 88%。萘油則采用三段脫酚，脫酚效率 79%；脫酚設備采用靜態(tài)混合器。設備也采用靜態(tài)混合器。20 世紀塑料材料的出現(xiàn)和發(fā)展給人類的生活帶來了革命性的變化這些新型高聚物材料的單體大多數(shù)是從一環(huán)到三環(huán)的芳香類化合物。而煤焦油中的衍生物是以芳香結構為特征的。毋用質疑，制備新材料是今后煤焦油深加工產(chǎn)品的一個重要發(fā)展方向。甲基萘用亞硫酸氫鈉等氧化制得的亞硫酸氫鈉甲萘醌(別名維生素 K3)?？缮a(chǎn)熒光染料、熒光增白劑和其他熒光物質。必然成為煤焦油深加工的一個重要發(fā)展方向。山西省煤焦油加工企業(yè) 43 家，年加工能力在 5 萬噸以上的僅有 13 家，年加工能力 200 萬噸左右。大多數(shù)焦油加工企業(yè)受規(guī)模、技術和資金的限制，只能生產(chǎn)少量的輕油、酚油、工業(yè)萘、洗油、蒽油及瀝青等幾種低端產(chǎn)品。另外一個值得關注的動向是，目前國內出現(xiàn)了煤焦油加工裝置盲目建設的趨勢。河北聯(lián)合大學 XXX 學院4 工業(yè)萘的生產(chǎn)簡介及發(fā)張前景萘是最基本的稠環(huán)芳烴，是重要的有機化工原料，主要用于合成苯酐、β－萘酚、甲基酚、乙基酚、α－萘酐、Ｈ－酸、減水劑、分散劑、2,6－二烷基萘、2,6－萘二甲酸、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等。來源于煤焦油的萘，占焦油的 10%～ 12%，英國及西歐一些國家有 93%的萘來源于焦油生產(chǎn)。在石油煉制過程中，利用催化裂化、重整等餾分為原料，經(jīng)過加氫精制、催化脫烷基、脫氫等工藝也可獲得萘，通稱石油萘。石油萘硫含量低，更適合于生產(chǎn)精萘、精甲基萘等。第一次世界大戰(zhàn)中，首先被德國用來生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐(苯酐)。20 世紀 60 年代，美國開發(fā)了石油萘生產(chǎn)技術；由于石油萘含硫低、純度高，其供應量( 美國最高年產(chǎn)量曾達到 17 萬 t)最高時占美國生產(chǎn)苯酐耗萘總量的 40%以上。20 世紀 70 年代，以鄰二甲苯代替萘氣相催化氧化制造苯酐的工藝開發(fā)成功且在當時具有一定的技術經(jīng)濟競爭力，用鄰二甲苯為原料生產(chǎn)的苯酐，產(chǎn)量最高時曾達到世界苯酐總產(chǎn)量的 80%。從長期看，苯酐生產(chǎn)將以焦油萘、石油萘及鄰二甲苯三者為原料并存。我國現(xiàn)有 60 多家工業(yè)萘生產(chǎn)企業(yè)，總生產(chǎn)能力在 37～40 萬 t/a，2022 年工業(yè)萘產(chǎn)量約為 21 萬 t，2022 年產(chǎn)量約為 萬 t。我國石油萘生產(chǎn)企業(yè)主要有上海金環(huán)石油萘開發(fā)有限1 文獻綜述5公司、山東齊隆化工股份有限公司、江蘇華倫化工有限公司、吉化高碳醇廠、常熟市聯(lián)邦化工有限公司、遼陽化纖化工實驗二廠等。根據(jù)國家海關總署的統(tǒng)計，自 1996 年以來，工業(yè)萘進口量逐年增加，1996～2022 年，年均增長率高達 20%以上。我國進口工業(yè)萘主要來自日本和俄羅斯聯(lián)邦，分別占30%以上；還有烏克蘭、西班牙、哈薩克斯坦、捷克等。我國已成為全球最大的萘消費國，2022 年消費量約占全球總消費量的 39%。管式爐加熱連續(xù)精餾法制取工業(yè)萘，有雙爐雙塔、單爐雙塔、單爐單塔三種流程。即在初餾塔內切取酚油餾份，在精餾塔內切取工業(yè)萘和甲基萘油餾份，兩臺蒸餾塔分別有兩臺加熱爐供熱。單爐單塔蒸餾工藝有一臺蒸餾塔和一臺加熱爐組成。蒸餾塔由加熱爐供熱。單爐雙塔蒸餾工藝由兩臺蒸餾塔和一臺加熱爐組成。該工藝由一臺加熱爐控制兩臺蒸餾塔塔底溫度，操作難度較大。一班來說煤焦油加工企業(yè)對萘產(chǎn)品的質量要求比較嚴，而且萘產(chǎn)品是大宗產(chǎn)品，保證工業(yè)萘的質量和收率，將直接關系到工程的經(jīng)濟效益。為滿足制取工業(yè)萘的要求,萘油餾分須經(jīng)酸洗、堿洗(脫酚以防止酚與萘之間通過氫鍵締合),同時回收酚、喹啉類產(chǎn)品。工業(yè)上一般采用精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘,精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘處理量大,萘回收率高且對原料萘油要求不高,因而廣泛用于中國、日本、美國、俄羅斯等國家。常壓和減壓等。這些工藝都具有各自的特點,主要從投資、能耗、方便操作方面加以區(qū)別。由于精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘主要缺點之一是能耗較高 ,有專家認為工業(yè)萘精餾采用單爐單塔是發(fā)展的方向,且應采用高效填料塔以提高經(jīng)濟效益。為最大限度增加萘油產(chǎn)量,對中、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。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。 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，且對原料萘油要求不高，因而廣泛用于中國、日本、美國、俄羅斯等國家。連續(xù)精餾又有常壓雙爐雙塔、單爐單塔和單爐雙塔、加壓單爐雙塔等類型。目前應用最廣的是雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝（主要設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)萘主要缺點之一是能耗高，有專家認為工業(yè)萘精餾采用單爐單塔的發(fā)展方向，且應用高效填料塔以提高經(jīng)濟效益。精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘有許多優(yōu)點，在我國以得到普遍推廣，技術上也有不少創(chuàng)興。工業(yè)萘的質量指標也因工藝不同而不同，按其質量指標可分為優(yōu)等品、一等品和合格品。單爐、雙塔常壓連續(xù)精餾工藝的特點是：一個管式爐向兩個塔的塔底提供熱量，管式爐的面積分配尤為重要；兩個塔頂?shù)臏囟热钥扛髯缘幕亓髁縼砜刂?；兩個塔底的溫度控制則靠調節(jié)管式爐(如：煤氣量、空氣量、二次空氣量、煙道翻板等)來實現(xiàn)。脫酚后萘油經(jīng)換熱器4后進入初餾塔1。冷凝液在經(jīng)初餾塔第二凝縮器6而進入初餾塔回流槽2。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。壓力是靠調節(jié)閥自動調節(jié)加入系統(tǒng)內的氮氣量和向系統(tǒng)外排出的氣體量而實現(xiàn)的。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。在萘塔排氣冷卻器16冷凝的萘液流入回流槽。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加熱河北聯(lián)合大學 XXX 學院8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 的第一組爐管中預熱至 240250℃，從第 26 曾塔盤進入精餾塔 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 冷凝冷卻后進入油水分離器 6，與水分離后的分又進入回流槽 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 進行塔頂回流。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，從熱油循環(huán)泵 15 的出口分出一部分洗油，經(jīng)冷卻器 16 冷卻后通過計量槽 17 流入洗油油庫。從工業(yè)萘精餾塔的第 46 層塔盤側線采出溫度為 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)轉鼓結晶機 12 冷卻結晶，即可得到白色片狀結晶—工業(yè)萘。工業(yè)萘不合格時，可由汽化冷凝冷卻器后窺視鏡切換至中間槽。圖 單爐單塔生產(chǎn)工業(yè)萘精餾流程1 文獻綜述91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轉鼓結晶機；13 工業(yè)萘裝袋自動稱量裝置；14中間槽；15熱油循環(huán)泵；16洗油冷卻器；17 洗油計量槽 雙爐雙塔流程雙爐雙塔，是指該流程中采用了兩臺管式爐、兩座精餾塔（初餾塔和精餾塔） 。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，進入酚油冷凝冷卻器 9 被水冷凝冷卻至3035℃ ，再進入酚油油水分離器 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。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 進行熱交換后，在進入工業(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，再放入轉鼓結晶機18，便得到含萘＞95%的工業(yè)萘。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。由離心機卸出的萘為灰黃色散狀物質，尚含有 10%~15%的油分。壓榨過程可使結晶緊密，將含油分壓出。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，進行第二次結晶、離心、壓榨。物質結晶分離法在許多場合下比其它化學工藝的分離方法優(yōu)越，此外當需要高純度的最終產(chǎn)品或當凈化熱不穩(wěn)定