年产13万吨焦油加工厂蒸馏工段的初步设计

首先对一段蒸发器、二段、蒸发器、蒽塔、馏分塔等主要设备进行了物料衡算；对馏分塔、蒽塔进行了设计计算，确定了塔径和塔高，并对塔板进行设计计算和流体力学校核；对馏分塔进行了机械设计和强度校核；最后给出非工艺条件。
本设计的主要设备有：圆筒式管式炉350万千卡/小时，一段蒸发器的直径DN=1400mm、二段蒸发器直径DN=2200mm、馏分塔直径DN=1600mm，塔高H=23000mm，塔板数为36，蒽塔DN=1600mm，塔板数为23，一段冷凝冷却器的换热面积是54m2，馏份塔冷凝冷却器的换热面积是195m2，蒽油浸没式冷却器的换热面积是24m2。
1.2课题的应用性和先进性
我国虽是煤炭资源大国，但随着开采力度逐年加大，煤的储量已经日益减少。如何进一步提高煤的利用价值，除了对煤炭和煤气进行深加工以外，焦炭生产过程中4%左右的煤焦油也是值得深入研究的课题。特别是近年来石油价格的不断攀升，使得煤焦油越来越体现出其在化工产品中的价值，国内许多焦化厂、煤矿企业都在想办法如何发挥煤焦油加工产品的附加值[6]。
The first section of the evaporator, Sec, evaporator, anthracene, tower, distillate tower equipment material balance; distillate tower, anthracene, tower design calculations, to determine the tower diameter and tower height, and plate design calculations and the hydrodynamics check; distillate tower mechanical design and strength check; Finally, non-process conditions.
河北联合大学轻工学院
QINGGONGCOLLEGE,HEBEIUNITEDUNIVERSITY
毕业设计说明书
设计（论文）题目：13万t/a焦油加工厂蒸馏工段的初步设计
学生姓名：
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2012年5月15日
摘 要
本设计为13万t/a焦油加工厂蒸馏工段初步设计。通过对国内外焦油加工工艺和发展现状的综述，选择用国内应用较多且比较成熟的常压两塔式焦油蒸馏工艺。
1.2.1应用性
煤焦油是煤在高温干馏和气化过程中副产的具有刺激性臭味、黑色或黑褐色、黏稠状液体产品，产率大约占炼焦干煤的3%～4%，几乎完全是由芳香族化合物组成的复杂混合物，组分上万种，已从中分离并认定的单种化合物约500余种，约占煤焦油总量的55%。
煤焦油中很多化合物是塑料、合成纤维、染料、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料，也有一部分多环芳烃化合物是石油加工业无法生产和替代的。我国的煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、萘油、甲基萘油、
洗油、I蒽油、II蒽油及煤沥青，各馏分再经深加工后制取苯、萘、酚、蒽等多种芳烃类化工原料及中间体。少量煤焦油被用作筑路油、防腐剂及炭黑原料油、燃料油等。近年也有人利用合成树脂、合成橡胶对煤焦油进行改性，制造高档次防水涂料，占煤焦油50%的煤沥青用途十分广泛，可用作电极黏结剂，制造碳素纤维等。
煤焦油混合物不经加工仅作为燃料油、炭黑原料油或防腐油以及直接或简单加工后的应用价值不是很大[7]。国内外普遍看好的是其深加工精制产品的应用。随着经济和技术的发展，不仅传统的煤焦油加工产品开发出了新的用途，而且应用新技术提取或进一步加工出的煤焦油馏分产品更具市场竞争力。因此，应用新技术、新工艺，从煤焦油中提取市场急需的各类贵重化工产品，不仅实现了资源综合利用提高了产品附加值，而且经济效益、环境效益、社会效益明显，对煤焦油的精制加工极为重要。
煤焦油行业是一个比较传统的行业，尽管近30年来受到石油化工行业的激烈竞争，煤焦油行业仍然具有较大的发展潜力，尤其近几年来随着新材料和钢铁行业的发展，煤焦油资源的高效利用再度引起人们的重视[8]。
⑴煤焦油加工工艺
蒸馏按工艺操作可分为间歇式蒸馏和连续式蒸馏。前者是在蒸馏釜中经加热升温把产品逐一蒸出，每蒸完—釜，就停炉装料重新再蒸。本工艺设备简单，而生产效率低，劳动环境差，蒸出的馏分质罨不高，并环境污染严重。后者的工艺流程是把煤焦油在管式炉中加热到400℃，一次性气化，再经一、二次蒸发器至到一蒽塔、二蒽塔把衽由、酚油、萘油分离，最终分离出沥青。
低水平重复建设造成了焦炭总量处于过剩状态, 一方面是总体规模的过度膨胀, 另一方尽管近30年来受石油化工激烈竞争的影响,煤焦油加工得到的稠环芳烃与杂环芳烃仍具发展潜力, 特别在医药、农药、染料、合成纤维、耐高温材料等领域有一定的不可替代性。全世界萘的需求量约100万t以上[5], 目前90%以上仍来自煤焦油,作为染料原料的精蒽年需求量3万ｔ以上,生产碳素电极的电极沥青年消耗250万ｔ以上, 两环以上的杂环芳烃,如咔唑、喹啉、噻吩,几乎全部来自煤焦油。
关键词:煤焦油；焦油蒸馏；馏分塔；工艺计算
Abstract
The design for the 130,000 t / a coal tar distillationsectionispreliminary designed.The process and the development status of the domestic and foreign tar is described.By comparison to the existing process,the domestic application of more and more mature atmospheric two-tower tar distillation process is selected.
因此煤焦油要以集中加工为主，同时还应尽可能以煤焦油加工产品为原料合成新的精细化学产品，以增加产品等级和提高产品附加值。此外，煤焦油蒸馏工艺技术也可以按产品的品种进行选择，应努力开发高效低耗的新工艺，从而使自动控制、分析化验、节能与环保等方面的技术水平提高。
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1.1课题的实际意义
煤焦油是煤在高温干馏和气化中副产的具称焦油[1]。产率大约占炼焦干煤的3%～4%,组分上万种,已从中分离并认定的单种化合物约500余种,约占煤焦油总量55%[2],是很多稠环化合物和O、N、S的杂环化合物的主要来源[3]。煤焦油是炼焦中煤炭化的副产品,所以煤焦油产量也虽焦炭产量的增加而增加。受国内外市场影响,近几年我国焦炭产量迅速增长。我国是世界焦炭生产大国,从1993年起,焦炭产量连续居世界第一位[4]。
常压蒸馏工艺的优点是：①工艺流程短，控制简便，易于操作，在国内有很多成熟的生产经验；②对设备要求低于减压流程和常减压流程；③基建投资低，设备维护量较少。
鉴于常压蒸馏工艺的优点，以下介绍两种典型的常压蒸馏工艺流程及流程图。
①常压一塔式煤焦油连续蒸馏工艺流程
原料煤焦油经静止脱水后用一段柱塞泵打入管式炉对流段加热, 在泵前加质量分数为8~12%的Na2CO3溶液脱盐,再对流管式炉内一段煤焦油加热到120～130℃后,进入Ⅰ系统Ⅰ段蒸发器脱水,器顶蒸出一次轻油,经冷凝冷却后进入一次轻油分离器,分离出的废水进入油库废水池,分离出的一次轻油流入贮槽, 器底流入无水焦油槽的为含水在0.5%以下的无水焦油,分离出的无水焦油通过Ⅰ系统Ⅱ段泵送入管式炉辐射段加热至300～400℃后进入Ⅰ系统Ⅱ段蒸发器,器底排除中温沥青,器顶蒸汽进入Ⅰ系统Ⅱ段馏分塔, 在馏分塔底排出蒽油, 经冷却后进入产品贮槽馏分塔侧线采出三混馏分, 经冷却后进入各自的贮槽,馏分塔塔顶蒸出二次轻油,经冷凝冷却后入油水分离器分离出的废水进入油库废水池,分离出的二次轻油一部分回流,回流量约为无水焦油量的40%,另一部分产品入贮槽销售。从无水焦油槽另一部分进入Ⅱ系统Ⅱ段蒸发器和馏分塔,流程同Ⅰ系统Ⅱ段。
Keywords: coal tar; tar distillation; distillation tower ; calculation of crafts
目 录
前
煤焦油中很多化合物是塑料、合成纤维、染料、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料，也有一部分多环芳烃化合物是石油加工业无法生产和替代的。我国的煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、萘油、甲基萘油、洗油、Ⅰ–蒽油、Ⅱ-蒽油及煤沥青，各馏分再经深加工后制取苯、萘、酚、蒽等多种芳烃类化工原料及中间体，少量煤焦油被用作筑路油、防腐剂及炭黑原料油、燃料油等，近年也有人利用合成树脂、合成橡胶对煤焦油进行改性，制造高档次防水涂料。煤焦混合物不经加工仅作为燃料油、炭黑原料油或防腐油以及直接或简单加工后的应用价值不是很大。
近年来，随着我国钢铁工业、炼焦行业和世界煤化工行业的发展，给我国煤焦油加工行业带来了前所未有的好机遇。我们应紧紧抓住这一难得的历机遇，立足于国内持续增长的煤焦油资源，充分利用并引导企业进行煤焦油的规模加工，不断提升产品的科技含量，坚定地向精细化工方向快速发展。
我国是一个以煤为主要能源的大国，通过煤焦油加工可以提高煤的利用率，是能源综合利用的重要途径。我国煤焦油加工的现状为：装置规模小、热能回收利用不合理、产品种类少、环境保护存在一定问题。在煤焦油加工存在的主要问题有：工艺相对落后，装置规模小且过于分散，分离新技术应用水平低，加工过程环境污染严重，加工深度不够等，
The results show that cylindrical tube type furnace is 3.5 million kilocalorie/hour, the section of the evaporator diameter is1400mm, Sec evaporator diameter is2200mm. The diameter of the tower is1600mm, the height of the tower is23000mm, in which the plate number is36. Anthracene tower diameter is1600mm, plate number is 23.The section of condensation heat transfer area of the cooler is54 m2, and the distillate tower condensate cooler heat transfer area is195m2, anthracene oil-immersed no cooler heat transfer area is24m2.