【正文】 發(fā) 加大深加工產(chǎn)品和精細(xì)化工產(chǎn)品的開發(fā)投入。使煤焦油加工的路走得更長 ,更遠(yuǎn)。 設(shè)計任務(wù) 本設(shè)計的主體設(shè)備是管式爐，主要進(jìn)行管式爐的物料衡算、能量衡算及具體的工藝尺寸計算，并繪制成圖。 一次蒸發(fā)器和二次蒸發(fā)器的計算及選型。綜合論述 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 國內(nèi)外煤焦油蒸餾過程中對污染物采取的防護(hù)治理措施、工藝、特點、污染治理取得的效果及展望。完成蒸餾工段的設(shè)備布置，繪制工藝流程圖、平面圖及立面圖；完成該工藝三廢處理與環(huán)境保護(hù)方面的設(shè)計和用水、用電等非工藝部分的設(shè)計任務(wù)。通過設(shè)計題目和要求可知本設(shè)計屬大型焦化廠精餾工段，所以采用管式爐連續(xù)蒸餾工藝對焦油進(jìn)行蒸餾，在這套工藝中，無水焦油經(jīng)過汽化和精餾，能夠較好地得到分離，從而得到瀝青和其他副產(chǎn)品。 生產(chǎn)原料為煉焦回收的高溫焦油，高溫煤焦油 黑色粘稠液體，相對密度大于 ,含大量瀝青 ,其他成分是芳烴及雜環(huán)有機(jī)化合物。工業(yè)上將煤焦油集中加工，有利于分離提取含量很少的化合物。各餾分的加工采用結(jié)晶方 法可得到萘、蒽等產(chǎn)品；用酸或堿萃取方法可得到含氮堿性雜環(huán)化合物（稱焦油堿），或酸性酚類化合物（稱焦油酸）。這些化合物是染料、醫(yī)藥、香料、農(nóng)藥的重要原料。 低溫煤焦油 也是黑色粘稠液體，其不同于高溫煤焦油是相對密度通常小于 ，芳烴含量少 ,烷烴含量大，其組成與原料 煤質(zhì)有關(guān) ，低溫干餾焦油是人造石油的重要來源之一，經(jīng)高壓加氫制得汽油、柴油等產(chǎn)品。 一般在焦油連續(xù)蒸餾系統(tǒng)中所切取的餾分有以下幾種： （ 1） 170℃前的餾分為輕油； 170～ 210℃的餾分，主要為酚油產(chǎn)率~%(對無水焦油 )，比重為 ~。含有酚和甲酚 20～ 30%；萘 5～ 20%；吡啶堿類 4～ 6%，其余為酚油； （ 3） 230～ 300℃的餾分主要為洗油，產(chǎn)率為 ～ %，比重為 ～ 。含蒽 16～ 20%；萘 2～ 4%；高沸點酚類 1～ 3%；重質(zhì)吡啶堿類 2～ 4%；其余為Ⅰ蒽油； （ 5）二蒽油餾分初餾點為 310℃，產(chǎn)率 4~6%，比重 ～ ，初餾點 310℃，餾出 50%時為 400℃，含萘不大于 3%； 瀝青：為焦油蒸餾的殘液，產(chǎn)率為 54～ 56%[2]。 其次是煤焦油蒸餾 , 切取各種餾分 。 最后是精制產(chǎn)品的進(jìn)一步深加工 , 利用各種物理或化學(xué)方法開發(fā)下游精細(xì)化工產(chǎn)品。我國焦油加工企業(yè)采用離心分離技術(shù)和加壓過濾技術(shù)的相對較少。 煤焦油加工工藝 煤焦油蒸餾是焦油加工的龍頭，其技術(shù)水平影響著焦油餾份的質(zhì)量，并對焦油餾份的后續(xù)加工工藝的選擇有著較大影響。目前國內(nèi)焦化企業(yè)大都采用常壓單塔流程，這種流程投資低，易操作，比較適合中小規(guī)模的焦油蒸餾裝置，但餾份切割較粗。 我國以前煤焦油蒸餾裝置多采用間歇蒸餾或常壓連續(xù)蒸餾 , 按溫度切取輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油等餾分及瀝青的流程 , 該工藝加熱溫度高、時間長 .分一塔式焦油蒸餾工 藝和兩塔式焦油蒸餾工藝。原料焦油經(jīng)預(yù)處理以后 , 經(jīng)由原料泵送往管式爐一段 , 加熱至 120~ 130 進(jìn)入一段蒸發(fā)器脫水 , 塔底無水焦油于管式爐二段加熱至405 左右送入二段蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)、分餾 , 瀝青由器底排出 , 溫度為 320~ 335 的二蒽油自蒸發(fā)器上部精餾他側(cè)線排出 , 經(jīng)冷卻后送儲槽。由餾分塔下部側(cè)線切取溫度為 225~ 245 的洗油餾分 , 中部側(cè)線切取餾分溫度為 200~ 215 的萘油餾分 , 上部側(cè)線切取 165~ 185 的酚油餾分 , 各種餾分均經(jīng)冷卻后導(dǎo)入相應(yīng)的中間槽 ,然后送去處理。當(dāng)一塔式流程在用于切取酚、萘、洗三混餾分時 , 餾分塔總塔板層數(shù)可由切取窄餾分的 65 層塔板減至 41 層。而以上過程主要采用還是普通精餾操作 [6]。這樣的流程使蒽油等重組分可以較早的 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 從焦油中分離出來 , 對后面其他組分分離的干擾小 , 雖然在設(shè)備投入方面多一些 , 但產(chǎn)品質(zhì)量得到了改善。在焦油初步分離之后還有更復(fù)雜的分離操作 , 以能夠進(jìn)一步經(jīng)過一系列分離操作得到高純度的工業(yè)用產(chǎn)品或原料。于此，粗焦油中的大部分水份和部分輕油的混合蒸汽以 100— 106℃的溫度自 1 次蒸發(fā)器頂逸出，進(jìn)入一段冷凝冷卻器；及油水分離器；與水分離后的輕油送往粗苯工段處理。無水焦油槽應(yīng)保持經(jīng)常滿流，滿流的焦油流入無水焦油槽，此槽中的焦油可用泵倒回原料焦油貯槽，或?qū)M流焦油引入一段焦油泵前的管路中。由 2次蒸發(fā)器的底部排出的瀝青，送瀝青冷卻澆注系統(tǒng)。一、二蒽油分別經(jīng)各自埋入式冷卻器冷卻 后，流入各自貯槽，以備結(jié)晶工段加工處理。自蒽塔頂來的油氣進(jìn)入餾分塔進(jìn)料塔板。餾份塔頂出來的輕油和水的混合蒸汽引入餾份塔輕油冷凝冷卻器中，冷凝液經(jīng)油水分離后，水經(jīng)窺鏡導(dǎo)入酚水槽或下水道內(nèi)。 焦油分離主要設(shè)備 焦油蒸餾過程主要是將焦油加熱，利用組分間的沸點不同。此生產(chǎn)過程的主要設(shè)備為：管式爐、蒸發(fā)器、蒽塔、餾分塔、冷卻器等 [6]。箱型立體式或圓筒管式爐主要由燃燒室、對流室和煙囪構(gòu)成。 爐管分輻射段和對流段，水平安設(shè)。 爐底的油氣聯(lián)合燃燒器 (火嘴 )噴出高達(dá)幾米的火焰，溫度高達(dá) 1000~1500℃、主要以輻射傳熱的方式，將大部分熱量傳給輻射室 (又叫爐 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 膛 )爐管 (也叫輻射管 )內(nèi)流動的油品。以對流傳熱的方式繼續(xù)將部分熱量傳給對流室爐管內(nèi)流動著的油品，最后溫度降至 200~450℃的煙氣從煙囪排人大氣。 輻射室是加熱爐的核心部分， 從火嘴噴出的燃料 (油或氣 )在爐膛內(nèi)燃燒，需要一定的空間才能燃燒完全，同時還要保證火焰不直接撲到爐管上，以防將爐管燒壞，所以輻射室的體積較大。在對流室內(nèi)，煙氣沖刷爐管，將熱量傳給管內(nèi)油品，這種傳熱方式稱為對流傳熱。有時為增加對流管的受熱表面積，以提高傳熱效率，還常采用釘頭管和翅片管。煙氣離開對流室時還含有不少熱量，有時可用空氣預(yù)熱器進(jìn)行部分熱量回收，使煙氣溫度降到 200℃左右，再經(jīng)煙囪排出，但這需要用鼓風(fēng)機(jī)或引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)。由于抽力受煙氣溫度、大氣溫度變化的影響，要在煙道內(nèi)加擋板進(jìn)行控制，以保證爐膛內(nèi)最合適的負(fù)壓，一般要求負(fù)壓為 2~3mm水柱，這樣既控制了輻射室的進(jìn)風(fēng)量，又使火焰不向火門外撲，確保操作安全。本爐設(shè)有多個自然通風(fēng)和垂直向上的燃燒器，煤氣通入中心燒嘴進(jìn)行燃燒，有一次、二次通風(fēng)口，并有手柄調(diào)節(jié)風(fēng)量。在兩個燃燒器旁設(shè)有噴燒酚水的噴嘴。燃燒器用風(fēng)通過風(fēng)箱時噪聲被消除。 管式爐的分類 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 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 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，同時還有足夠的時間進(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)點是減少了爐管支架，便于布置多管程，缺點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)，這是因為輻射管不能太長，加大爐膛直徑又會提高造價。 無焰爐：無焰爐其外形和立式爐相似，主要特點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。 圓管式爐選擇要點 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，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，應(yīng)滿足加熱至 400℃ ~450℃的要求。設(shè)計宜采用 1800~2600 千卡 /米 ,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 .再結(jié)合生產(chǎn)實踐和經(jīng)濟(jì)條件方面來選擇管式爐。 蒸發(fā)器 一次 蒸發(fā)器選擇應(yīng)滿足以下條件：空塔速度宜采用 米 /秒。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。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。采用液面自調(diào)裝置控制瀝青液面。設(shè)置人孔以便清掃、檢修。進(jìn)料層的閃蒸空間宜采用板距的 2 倍。踏板層數(shù)應(yīng)結(jié)合流程種類、產(chǎn)品方案、切取制度及其他經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)綜合考慮。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） [6]。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。 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。 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(dǎo)入下層塔盤；氣體則自下而 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 上穿過篩孔，分散成氣泡通過液層，在此過程中進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱。 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(jìn)行傳質(zhì)，并推動液相通過塔盤。本設(shè)計 所應(yīng)用的 2 個塔設(shè)備都是對多種分進(jìn)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(shè)計的塔設(shè)備類型。操作彈性大，在負(fù)荷變動較大時，仍能保持較高的效率。不易堵塞，介質(zhì)適用范圍廣。 餾分塔可為條形泡罩塔或浮閥塔，塔板數(shù)為 41~63 層。塔板零件由合金鋼制造。餾分塔底設(shè)有直接蒸汽分布器，供通入直接過熱蒸汽用。 本設(shè)計采用的流程？ 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 3 車間及其他專業(yè) 設(shè)計 車間布置 本次設(shè)計的主要任務(wù)是年處理量 12 萬噸噸焦油焦油蒸餾工段初步設(shè)計，車間布置應(yīng)滿足以下要求： 焦油車間各工段的配置，應(yīng)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)品運輸路線協(xié)調(diào)等。瀝青池應(yīng)布置于當(dāng)?shù)刈钚☆l率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。當(dāng)有桶裝產(chǎn)品時，與布置有裝桶與堆捅場地。 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。根據(jù)氣溫條件，蒸餾廠房可以布置為敞開式或半敞開式。碳酸鈉高位槽槽底標(biāo)高應(yīng)高于一段焦油泵的原料焦油槽高度。餾分中間槽的布置，應(yīng)考慮共加熱器抽出方便。一般情況下，焦油蒸餾工段的工藝布置間距見表 。 廠址的選擇一般要求如下： （ 1）廠址應(yīng)有較好的交通運輸條件。應(yīng)鋪設(shè)專用線并和鐵路正線接轉(zhuǎn)。 （ 2）廠址應(yīng) 當(dāng)靠近主要原材料供應(yīng)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。 （ 4）（應(yīng)在居民區(qū)的下風(fēng)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。 （ 7）廠址最好選擇在已有居民的附近地區(qū)，離城市不遠(yuǎn)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(shè)施。 （ 9）有些化工廠有大量的廢渣產(chǎn)生，要有適當(dāng)?shù)耐莸囟逊呕蛱盥瘛Ｋ釅A洗滌室及所屬室外酸類貯槽區(qū)的地坪應(yīng)作仿佛處理，室內(nèi)應(yīng)設(shè)墻裙及沖洗地坪的排水箅子。室外設(shè)備的操作區(qū)及通道需作水泥地坪，并考慮排水。按照工藝需要在廠房設(shè)計中考慮安裝門或安裝孔。對于建筑物進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng) 遼寧科技學(xué)院本科生 畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 使廠房室內(nèi)的地平標(biāo)志次室外地平標(biāo)高出 。室內(nèi)應(yīng)設(shè)置墻裙及沖洗地平的排水管子 [11]。用電設(shè)備的按鈕一般設(shè)在設(shè)備附近，連續(xù)運轉(zhuǎn)的設(shè)備，在儀表室內(nèi)應(yīng)有運行指示信號。觀察頻繁的操作部分如視鏡、工業(yè)萘塔底面等處應(yīng)有局部照明。 滑觸線 高度不宜小于 ；如低于 ，其下部應(yīng)設(shè)防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)網(wǎng)應(yīng)接地良好。電氣設(shè)備（特別是手持電動工具）的外殼和電線的金屬護(hù)管應(yīng)有接零或接地保護(hù)和漏電保護(hù)器。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。建筑物和生產(chǎn)裝置必須采取防直接雷擊和感應(yīng)雷擊的措施。 供水排水 在 本設(shè)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(shè)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(shè)計是化工設(shè)計中一個不可缺少的組成部分。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。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)。 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(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)排入河道