年处理9万吨焦油焦油车间蒸馏工段工艺初步设计

•
• • •
• (4)沥青产量高； • (5)萘的集中度较高，但洗油质量难以保证 ； • (6)二段蒸发器上部有三块塔板，采用一蒽 油打回流。故不易被堵塞； • (7)影响操作的因素较少，故操作简单，易 于稳定，易于自动化操作； • (8)馏分塔较高，操作劳动强度大(自动化后 可克服)。塔板结构复杂，铸造困难。
毕业设计
年处理9万吨焦油焦油车间蒸馏工 段工艺初步设计
专 业：应用化学 班 级： 姓 名 指导教师：
主要内容
• • • • • • 绪论 流程选择 工艺计算及设备选型 车间布置 非工艺部分设计 专题
• 设计的目的及意义
• 煤焦油-用途：煤焦油是焦化工业的重要产 品之一，其产量约占装炉煤3%~4%，其组成 极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专 门进行分离、提纯后加以利用.焦油各馏分 进一步加工，可分离出多种产品。 • 煤焦油历史贡献：煤焦油的实验室研究始 于1820年，其后相继发现了萘（1824年） 苯酚（1830年）、蒽（1833年）、苯胺和 喹啉（1834年）、苯（1845年）、甲苯（ 1849年）和吡啶（1854年）等一序列
• 主要化合物，为有机化学的发展奠定了基 础。1822年英国建成第一个煤焦油蒸馏工 业装置，主要是为浸渍铁路枕木和建筑用 木料提供重油。1860年J. Rutger在柏林附近 建成第一家煤焦油加工厂，一直发展到现 在，为煤焦油加工的技术进步作出了历史 性贡献。直至第二次世界大战结束，工业 用苯、甲苯、萘、蒽、苯酚和杂酚油、吡 啶和喹啉等几乎全部来自煤的焦化副产品 ：粗苯和煤焦油。在石油化工高度发展的 今天，虽然单环芳烃的主要来源已不再是 煤，但多环芳烃和碳素工业的沥青仍主要 甚至全部来自煤焦油。
• 2、管道保温措施 在煤焦油加工过程中，产生大量重质产 品：渣油、沥青，如果保温措施不到位， 受降温的影响，渣油、沥青很容易在管路 内凝结，发生堵塞现象。针对煤焦油加工 的独特性，在加工过程中必须严格做好管 路保温措施，达到保温节能的目的。 一般情况下，保温方式主要有： 1）保温棉做内层，保温布做外层； 2）保温棉内层，保温水泥外层； 3）保温棉—保温水泥—保温布。
设计任务
• 对工艺主要设备进行物料衡算，能量衡算 • 主要设备的工艺计算及选型：馏分塔的工艺 尺寸的计算，带精馏段二次蒸发器选型 • 其它设备的选型：泵及原料、成品槽的计算 及选型，管式炉选型 • 完成车间布置 • 完成二次蒸发器设备图，绘制物料流程图、 平面图及立面图； • 完成车该工艺非工艺部分的设计任务
• 3、余热回收 1）圆筒管式炉由烟气带走热损失达40% ，采用热管换热器用烟气废热预热燃烧用 空气 ，可使管式炉热效率提高，尽量减少 能耗。 2）焦油蒸馏系统的热量除损失于管式炉 的烟气和散热外，主要损失于包括沥青在 内的各馏分，占系统总能量的17%，约占系 统余热77%，这些余热大多被冷却水直接带 走。尤其是沥青占的大量预热，可以使用 沥青——焦油换热流程，将沥青的大量热量 通过换热器转移到原料焦油中，给原料焦 油加热。
当前的主要节能技术 • 化工单元与设备节能 • 1、设备和管道的保温 当在与环境温度不相等的条件下运行时， 设备和管道向环境散热（冷），且温度离环 境温度越远，这种散热（冷）所造成的损失 越大。据分析，不保温的蒸汽管道的散热损 失时保温管道的9倍。因此，设备和管道的 保温，是十分重要的节能措施。
•
工艺计算及设备选型
• 主要设备计算及选型 • 本设计的主要设备--二次蒸发器、馏分塔 • 完成任务为： • 二次蒸发器与馏分塔的物料衡算、能量衡算 • 二次蒸发器塔径计算及选型、设备图绘制 • 馏分塔具体的工艺尺寸计算，其工艺尺寸如 下：
项
目
数
据
塔径D，m 塔板间距Hr,m 塔板形式 空塔速度W，m/s 堰长Lw，m 堰高hw，m 降液管底与下层板距离h，m 泡罩个数，个 齿缝开度hs，m 泡罩排数 泡罩间距t，m 动液封hds，m 塔版压降hp，米液柱 降液管内液层高度 Hd，m 液体在降液管内停留时间t，m 排液空直径dp，m 排版孔个数，个 排空时间T，h 雾沫夹带量ev，kg/kg汽 负荷上限，% 负荷下限，%
车间布置
• 根据车间布置要求对车间进行布置及图纸绘制
非工艺部分设计
• • • • • •
厂址选择 安全防火与环境保护 公用工程 供电 土建 设备维修
专题——蒸馏工艺节能探讨
•
节能就是应用技术上可行、经济上合理 、环境和社会可以接受的方法有效地利用 能源。所以，节能并不简单的意味着少用 能源，其实质是充分有效地发挥能源的作 用，使用同样数量的能源，可以提供更多 的有效能，从而生产出更多、更好的产品 ，创造出更多的产值和利润。
Hale Waihona Puke • 碳酸钠溶液高位槽：根据碳酸钠溶液的处 理量，计算所需槽的总容积为4.25米3，故选 用V=5米3碳酸钠溶液高位槽 • 二蒽油接收槽：根据二蒽油的处理量，计 算所需槽的总容积为17米3，故选用V=20米3 二蒽油接收槽 • 一次蒸发器： 根据一次蒸发器的汽相负荷 ，计算器塔径，通过塔径进行选型，故选 用的一次蒸发器塔径为1000毫米，塔高 8063毫米
• 本设计节能方式改进 • 1、加热炉节能 1）在其对流室与烟囱之间增设了供风与 排烟换热器。利用排烟余热将加热炉供风 进炉前先预热，使天然气能够更充分地燃 烧。从而提高了加热炉的燃烧效率。 2）充分利用装置的潜能,对装置进行优 化改造，降低管式加热炉的热负荷,进而降 低炉膛温度和排烟温度，并通过加强对加 热炉控制、操作降低能源消耗，增加效益
1.8 0.4 单流型 0.325 1.17 0.06 0.045 φ 100铸铁泡罩 0.0225 9 0.15 0.03 0.0575 0.128 22.8 0.01
3 6 0.0091 121 40
其他设备的计算及选型 • 管式炉：根据管式炉物料衡算与热量衡算 结果，对管式炉工艺进行选型，可选350万 千卡/小时焦油蒸馏圆筒管式炉 • 一段泵与二段泵：根据泵的物料处理量计 算出单位时间内泵的工作要求，进行选型 得到3DT-15/20型号泵 • 回流泵：根据二次蒸发器与馏分塔的物料 衡算及热量衡算得到的回流处理量进行选 型得到型号为25w-25与40F-40的一蒽油回 流泵与轻油回流泵
2、额外的蒸汽引入 在单效蒸发中，若能将二次蒸发汽移至 其他加热设备内作为热源加以利用，则对 蒸发装置来说，能量消耗已降至最低限度 ，只是将生蒸发汽转变为温度较低的二次 蒸汽而已。同理，对多效蒸发，如能将末 效蒸发器的二次蒸汽有效利用，也可大大 提高生蒸汽的利用率。
•
3、馏分塔塔顶蒸气的回收利用 塔顶蒸气的冷凝热从量上讲是比较大的 。例如炼油厂最大的冷却负荷就是移走常 压塔顶的冷凝热，温度一般为88~104 ；其 次是催化裂化装置精馏塔顶的冷凝热，温 度为93~121 。塔顶蒸气余热的回收利用方 法有： 产生低压蒸汽。在高温精馏、加压精馏 中，用蒸气发生器代替冷凝器把塔顶蒸气 冷凝，可以得到低压蒸汽，外供其他用户 做热源。余热发电。用塔顶余热产生低压 蒸气驱动透平发电。
工艺流程选择
• 焦油连续蒸馏一般都采用常压蒸馏工艺流程， 可分为两种类型，即两塔式和一塔式。按切取馏 分的不同又可分为窄馏分和酚萘洗三混馏分或萘 洗两混馏分。 本设计选择常压一塔式煤焦油连续蒸馏工艺装置 。其主要特点： (1)耗热量小，比双塔流程可减少10%； (2)结构简单，投资费用较少，占地面积小； (3)采用了较好的塔板结构，鼓泡线长度大，塔板 效率高；
• 过程系统节能——夹点技术 工业生产中存在着大量的需要换热的工 段，有些需要加热，如化工工业中物料进 入精馏塔前一般需要预热；有些需要冷却 或冷凝，如精馏塔顶的蒸气需要冷凝。如 果能过合理地设计好换热网络系统，就可 以最大限度地减少公共供热或供冷，而且 还可能减少设备投资，达到节能的目的。 换热网络综合设计技术常用的方法是以 Linnhoff教授为首的研究小组提出的“夹 点技术”（Pinch Point Technology）,利 用该方法设计可以合成公共供热或供冷最 小的换热网络，达到节能的目的。