常减压蒸馏工艺论证资料

第一章  绪论 1． 设计目的和意义 毕业设计的目的和意义：毕业设计是教学 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 中最后一个综合性实践教学环节，是学生在教师的指导下，独立从事化工设计工作的初步尝试，其基本目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识、基本技能应对和处理问题的能力。是学生对四年所学知识和技能进行系统化、综合化运用、 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 和深化的过程。通过考察、立题、收集素材、设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 、工艺制作等过程，检查学生的思维能力、创造能力、实践能力和掌握工艺的深度。通过毕业答辩、毕业设计和实习工作，来考核教学质量，对深化教学改革，提高人才培养工作水平具有重要的意义。 本设计的目的和意义：无论现在还是将来，煤焦油蒸馏都将是化学工业的先导，目前全世界煤焦油总产量约2000万t,加工煤焦油的数量有1600万t/a, 其中前苏联有280万t,美国200万t,日本180万t,德国160万t,全世界产煤焦油有五分之一被烧掉。 尽管近30年来受到石油化工的激烈竞争,焦油加工非但未失去其存在价值, 且仍具发展潜力, 在经济上仍具重要地位,如煤焦油化学品有一定不可替代性, 蒽、苊、芘,全世界萘的需求上,生产碳素电极的电极沥青年消耗250万t,咔唑、喹啉、噻吩, 它们几乎全部来量约100万t ,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来自煤焦油。 煤焦油加工业再度引起人们的重视是由于随着经济和技术的发展，不仅传统工业的焦油加工产品如萘、蒽、苊、芴和酚类及沥青开发出了新的用途，而且应用新技术提取和进一步加工出的煤焦油产品更具市场竞争力。 焦油蒸馏是对煤焦油进行初步分离，一半可得到萘油、酚油、洗油、轻油、蒽油和沥青六种馏分。萘用来制取邻苯二甲酸酐，供生产树脂、工程塑料、染料油漆及医药等用；蒽用来制蒽醌染料、合成糅剂及油漆；沥青是焦油蒸馏残夜，为多种多环高分子的混合物，用于制屋顶涂料、防潮层和筑路、生产沥青焦和电炉电极等。 煤焦油是一个组分上万种的复杂混合物，其中很多有机物是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料的重要材料。所以在21世纪，煤焦油加工在化工业有着不可替代的重要位置。 2． 产品的组成和成分及物性参数 馏分 名称 沸点 范围℃ 平均含量 %（质量） 所含主要化合物 烃类 非烃类 轻油 ～170 0.5 B.T.X 轻毗咤、毗咯 、唆吩等 酚油 170～210 1.5 苯 阶、甲酚、二甲酚重毗吮、古马隆等 萘油 210～230 9.0 萘、甲基萘、二甲基萘 三甲酚、四甲基毗蔡、哇琳等 洗油 230～300 9.0 苊、芴 茹、古马隆的烃基衍生物, 哩琳衍生物等 蒽油 300～360 23.0 蒽、菲、萤菲 喳琳衍生物、咔哇及其衍生物等 沥青质 〉360 57.0               3． 产品的质量指标、价格 煤焦油蒸馏一般按其中所含不同组分的沸点分割成：轻油馏分(170℃以前)，酚油馏分(170～210℃)，萘油馏分(210～230℃)，洗油馏分(230～300℃)，一蒽油馏分(300～330℃)，二蒽油馏分(330～360℃)及沥青(大于360℃)。 轻油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为170℃前的馏出物。其产率为无水煤 焦油的0.4％～0.8％。主要组分为苯及其同系物。 轻油馏分是质量控制指标 密度(20℃)/g.cm-3 0.8～0.9 初馏点/℃ >95 酚含量/% <5 180℃前馏出量/% >90   酚油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为170～210℃的馏出物。其产率为无水煤焦油的1.4％～2.3％。煤焦油中的酚40％～50％集中在这段馏分中。 酚油馏分的质量控制指标 密度（20℃）/g.cm-3 0.98～1.01 初镏点/℃ >170 酚含量/% >28 200℃前馏出量/% >80 萘含量/% <10 230℃前馏出量/% >95   萘油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为210～230℃的馏出物。其产率为无水煤焦油的10%～3%。煤焦油中的萘80%～85%集中在萘油馏分中。 密度（20℃）/g.cm-3 1.01～1.04 初镏点/℃ >205 萘含量/% >75 230℃前馏出量/% >85 酚含量/% <6 270℃前馏出量/% >95   洗油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为230～300。C的馏出物。其产率为无水焦油的4.5%～6.5%。主要组分有甲基萘、二甲基萘、苊(e)、联苯、芴、氧芴、喹啉、吲哚和好高沸点酚等。 密度（20℃）/g.cm-3 1.035～1.055 初镏点/℃ >230 萘含量/% <10 270℃前馏出量/% >85 酚含量/% <3   一蒽油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为300-330。C的馏出物，其产率为无水焦油的14%-20%。主要成分有蒽、菲、咔唑和芘等。 密度（20℃）/g.cm-3 1.12～1.13 300℃前馏出量 /% <10 萘含量/% <3 360℃前馏出量/% 50～70   二蒽油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为330-360。C的馏出物，其产率为无水焦油的4%-10%。主要成分苯基萘、荧蒽、芘（pi）、苯基芴等。 密度（20℃）/g.cm-3 1.15～1.19 萘含量/% <1 360℃前馏出量 /% <15   沥青是煤焦油蒸馏提取馏分后的残留物，常温下为黑色固体，无固定的熔点，呈玻璃相，受热后软化继而熔化，密度为1.25～1.35g/cm3。按其软化点高低可分为低温沥青、中温沥青和高温沥青三种。焦油蒸馏一般切取中温沥青，其软化点为80～90。 4． 设计地点、气候参数 地    点：辽宁鞍山 气候参数：鞍山市地处中纬度的松辽平原的东南部边缘，属于温带季风性气候区。主要气候特点是：四季分明，雨热同期，干冷同季，降水充沛，温度适宜，光照丰富，大风、冰雹、旱涝、霜冻等灾害性天气在不同年份和季节均有不同程度的发生。春季（3月——5月）大风多，降水少，日照长，回暖快，蒸发大，湿度小；夏季（6月——8月）降水多且集中，暴雨多发生在此季，气温高而少酷热；秋季（9月——11月）天高气爽，雨量骤减，气温急降；冬季（12月——次年2月）雪少北风多，干燥寒冷。鞍山所辖区域虽属同一个气候带，但因地理环境（地形、地貌、距海远近）不同而有差异。年降水量为640——880毫米，自东南向西北逐次减少；年平均℃气温平原地区为8.0——9.0℃，而东部和东南部山区为6.3——7.0℃；日照小时数年平均为2350-2700小时，西北部多于东南部。 第二章  工艺论证 1． 国内外工艺路线 目前国内外成熟的煤焦油蒸馏工艺流程较多，就蒸馏塔的操作压力而言，可分为常压蒸馏、常减压蒸馏和减压蒸馏三大类；按蒸馏塔的数量可分为一塔式、二塔式和多塔式。目前国外大型煤焦油加工企业，大都采用常减压流程，特点是：各馏份切取较精细，如萘油馏份中萘的集中度可达95%以上，洗油馏份中含萘量较低；由于馏份分割较细，有利于馏份的后续加工和提高产品的提取率。而国内焦化企业大都采用常压单塔流程，这种流程投资低，易操作，比较适合中小规模的焦油蒸馏装置，但馏份切割较粗。 1.1 国外工艺发展情况 国外的煤焦油加工企业以德国和日本比较有代表性，德国吕格特公司的煤焦油加工能力为 150 万t/a，已能生产 500 多种化工产品，煤焦油的化工利用率接近 60%，位居世界之首，世界闻名的一些工艺流程几乎都是德国斯蒂尔公司和考伯斯公司设计的，无论是产品种类还是生产技术，始终在世界的前列。日本的焦化工业曾经发展较快，现有煤焦油加工能力超过 180 万 t/a，煤焦油加工工艺大多是考伯斯二次气化工艺的改进型，近十年多来，在住友金属化学、新日铁化学、神户制钢和川崎钢铁等多家公司的共同努力下，日本的煤焦油加工已形成了集中化、大型化和现代化的产业体系。所以多采用减压蒸馏、常减压蒸馏工艺。 减压蒸馏工艺：蒸馏过程由脱水和馏分蒸馏组成。 在常压下脱水， 然后无水焦油在馏分塔内进行减压蒸馏。 宝钢化工公司、 济钢焦化厂、 梅钢焦化厂均采用此种工艺。原料焦油经蒸汽预热后进入预脱水塔， 塔顶脱出大部分水和少量轻油， 塔底的焦油自流入脱水塔。 脱水塔顶部用轻油回流以控制轻油质量， 底部由重沸器进行循环加热以提供蒸馏所需热量， 重沸器以高压蒸汽为热源。 脱水塔顶馏出轻油馏分和水， 塔底无水焦油经过管式炉加热后进入主蒸馏塔下部。 主蒸馏塔为减压操作， 塔顶馏出酚油馏分，侧线自上而下分别切取萘油、 洗油和蒽油馏分， 塔底采出软沥青， 主蒸馏塔顶用酚油馏分回流。 减压蒸馏工艺优点是： ①煤气消耗量少； ②由于蒸馏是负压操作， 降低了蒸馏温度， 减少了管式炉结焦； ③减压操作可改善操作环境， 有利于环境保护。 缺点是： ①由于无水焦油需要在单塔内分离成多个馏分， 各馏分之间分离不够精细， 导致高附加值产品流失； ②减压蒸馏增加了 1 套真空装置，对设备及操作 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 严格， 基建投资高于常压蒸馏，真空系统有腐蚀现象； ③软沥青产品直接销售时，由于其软化点低， 需液态运输， 销路有限。 如果进一步加工生产中温沥青， 则需增加设备投资和运行成本。 常压蒸馏所需热量也由 1 台管式炉提供， 单套装置处理无水焦油 10～20 万 t/a。 常减压蒸馏工艺：原料焦油预热后进入脱水塔， 塔顶脱出焦油中的部分水和轻油， 塔底无水焦油一部分送入重沸器进行循环加热后向脱水塔底供热， 另一部分由无水焦油泵抽出送至预蒸馏塔前， 与沥青加热炉出口热沥青混合后进入预蒸馏塔。 预蒸馏塔为常压蒸馏， 塔顶油气在分缩器内全部冷凝， 一部分作为回流， 其余部分采出进入下一单元。 预蒸馏塔侧线切取重油馏分， 塔底沥青由泵送入沥青加热炉加热后， 一部分循环入塔提供蒸馏所需热量， 另一部分进入沥青塔， 沥青塔底通入过热蒸汽， 汽提调整软化点后作为产品外送。 预蒸馏塔顶采出的油气被喷洒的氨水急冷后进入急冷塔， 急冷塔顶的轻油油气经冷凝冷却、 油水分离后， 部分轻油作为回流， 其余作为产品。 塔底的宽馏分油经油水分离后进入洗涤塔顶部， 洗涤塔带有搅拌装置， 塔底通入稀碱液， 与宽馏分中的铵盐发生中和反应， 以脱除焦油带入的铵盐。 中和后的宽馏分由泵送入馏分塔， 馏分塔为减压蒸馏。 塔顶油气在分缩器内全部冷凝， 一部分作为回流， 其余部分作为酚油产品采出。 馏分塔自上而下从侧线依次采出萘油、 洗油和蒽油馏分。 萘油和蒽油馏分直接作为产品。 洗油馏分进入洗油塔，进一步蒸馏脱出其中的萘组分生产低萘洗油， 洗油塔为减压操作。 馏分塔底重油馏分首先进入洗油塔重沸器加热， 提供洗油蒸馏的热量， 然后一部分进入加热炉加热后， 再作为热源返回馏分塔底， 另一部分作为产品采出。 常减压蒸馏工艺优点是： ①焦油蒸馏采用常压蒸馏与减压蒸馏相结合， 可降低高沸点馏分蒸馏温度； ②各馏分切取精细， 减少后续加工馏分的重复加热， 洗油馏分中含萘量较低； ③沥青塔底采用油循环加热， 既能有效地防止管式炉的结焦， 又便于操作和调节。 缺点是： ①与常压蒸馏和减压蒸馏工艺相比， 增加了蒸馏塔及附属的大量设备， 基建投资大， 操作复杂， 设备运转、 维护费用较高； ②焦油中主要馏分在常压预蒸馏急冷后进行二次加热，进入减压蒸馏， 过程中 2 次加热， 煤气消耗量大。 不加碱蒸馏工艺： 工艺形成： 加碱焦油蒸馏工艺无论是先加碱还是后加碱都会影响炭黑油质量，并且先加碱还会影响到沥青的质量，不能满足中高端炭黑及国外沥青市场对其产品质量要求。虽然后加碱工艺保证了沥青质量，但是后加碱工艺一般为引进工艺，同时，很多设备和内件必须一并引进，增加项目投资。在此背景下，本公司自主研发了不加碱焦油蒸馏工艺。本文就常减压 （不加碱） 蒸馏工艺进行论述。 工艺流程： 原料焦油经焦油预热器与蒽油换热后，在焦油加热器由蒸汽加热后，进入脱水塔。 脱水塔塔顶逸出的轻油馏份和水经轻油冷凝冷却器冷却后，流入轻油分离槽内，在此轻油与水分离。分离出的轻油一部分返回脱水塔作为回流，其余轻油作为产品送至焦油槽区和原料、产品槽区。分离水自流到中间槽区酚水槽。 脱水塔塔底泵将脱水塔塔底的无水焦油抽出，一部分经焦油加热炉对流段加热后，返回脱水塔底部，作为脱水塔的热源。另外一部分经无水焦油预热器与软沥青换热后，进入主塔。 主塔塔顶逸出的轻油油汽经主塔轻油冷凝冷却器后，流入主塔轻油油水分离器。一部分轻油馏份经主塔回流泵送往主塔塔顶作为回流，其余的轻油馏份送至中间槽区轻油馏份槽。 主塔侧线切取酚萘洗混合馏份。混合馏份经混合份冷却器冷却后，送至中间槽区。 主塔塔底的软沥青，由主塔塔底泵抽出，一部分经焦油加热炉辐射段加热后，返回主塔塔底，作为主塔热源。另外一部分送至沥青加热炉进口，与沥青蒸馏塔底部的循环沥青混合。进入沥青加热炉的物料，被加热到一定温度后，送入沥青蒸馏塔中闪蒸气化，侧线采出蒽油，蒽油经过焦油预热器，与原料焦油换热后，一部分蒽油回流至沥青蒸馏塔的中部，另一部分蒽油经过蒽油冷却器，送至成品槽区蒽油槽。 减压塔塔顶设冷凝器。减压塔塔底泵将减压塔底中温沥青抽出，一部分送沥青加热炉加热后，返回沥青蒸馏塔作为热源，另一部分经进一步改质后，送沥青成型装置。 脱水塔轻油冷凝冷却器、脱水塔油水分离器、主塔轻油冷凝冷却器、主塔油水分离器排出的不凝性气体，送馏份洗涤及酚盐分解装置，经洗油洗涤后排放。 主塔塔底的软沥青要通过两个流程。一个是制造炭黑油的流程。另一个是制造改质沥青的过程。炭黑油是通过各种油和沥青的连续配制制造的。根据炭黑油的品质，决定软沥青和各种油的配制比例，通过控制比重进行连续配制。配制出的炭黑油输送到炭黑油产品油箱中。 改质沥青是通过在沥青塔中处理，浓缩和改质制造的。 工艺特点： a) 焦油蒸馏全程不加碱，蒽油及沥青中钠离子含量低，相应炭黑油及改质沥青产品中钠离子含量也低，产品品质高，可以满足中高端炭黑及沥青市场对其产品质量要求；b) 主塔和减压塔均在较低温度下操作，沥青无二次喹啉不溶物及缩聚反应物产生，有利于提高沥青及炭黑油品质；c) 按照温度梯度与市场需求确定产品工艺流程，可满足沥青与炭黑油市场多变状态：即一套装置可将沥青全部生产成炭黑油、也可按部分炭黑油部分改质产品生产，必要时也可全部生产改质沥青。即通过控制软沥青向下一个工序排出,可以变更炭黑油及改质沥青的生产比例，市场灵活性与适应性强；d) 蒸馏装置一体化布置，将焦油蒸馏、沥青蒸馏与工业萘蒸馏布置在一起，节省占地、减少路径，避免堵塞，降低投资；e) 脱水塔、主塔和减压塔均采用塔底循环加热的供热方式，便于操作和调节，装置稳定性高；f) 焦油主塔不通直接过热蒸汽，温度控制稳定，无新增工艺废水产生，有利于环保。 Castrop-Rauxel焦油加工厂/ N# Q# R0 v/ q9 e; h" c9 ` 该厂焦油蒸馏装置的设计处理能力为65万t/a，实际处理量为48万t/a，全厂职工约1000人, 主要产品有精萘、精蒽、咔唑、菲和酚产品等。 焦油加工技术： 焦油蒸馏采用常减压多塔式工艺，每个主塔均配有1个副塔，塔底油的循环加热都用管式炉，各塔的回流量均可单独调节，工艺流程见图1。 2 t7 A" K" U+ O4 u1 C# A 图1   Castrop-Rauxel厂的多塔式常减压焦油蒸馏工艺流程图 1 t# C+ o& O- g/ I, V- h5 X# N    如图1所示，原料焦油与脱水塔的轻油蒸汽换热后，再在加热器中用低压蒸汽预热到105℃后送入脱水塔中。脱水塔底的塔底油经管式炉循环加热到150℃后进行脱水，无水焦油先后与酚油塔顶的蒸汽和蒽油塔底的热沥青换热后，其温度可升高到250℃，进入常压操作的酚油塔中部。酚油塔由上下两段组成，下段为10m高的填料层，上段有40块泡罩塔盘组成。从酚油塔顶逸出的酚油蒸汽经冷凝后部分作酚油塔的回流，回流比为16，其余部分作酚油产品。酚油塔的侧线馏出物送入有20层塔盘的副塔顶部，副塔采出萘油。酚油塔的部分塔底油先在换热器中加热副塔的塔底油，然后送入甲基萘塔的中部，甲基萘塔的塔顶压力控制在27kPa，该塔下段为高10m的填料层．上段为40块泡罩塔盘，回流比17, 塔顶产品即为甲基萘馏分。甲基萘主塔的上侧线馏出物引入副塔中，经副塔蒸馏得洗油产品。主塔的下侧线馏分即为芴油，主塔塔底油用管式炉循环加热，副塔的塔底油在换热器中用主塔的塔底油加热。主塔塔底油与副塔塔底油换热后送入蒽塔中部，塔顶压力控制在9kPa。蒽塔的上下段均为高10 m的填料层，塔顶采出蒽油，塔底产品为沥青，其回流比控制在1.5。蒽油蒸汽冷凝时放出的热量用蒸汽发生器回收，塔底油用管式炉循环供热。管式炉出口温度控制在380℃。在该流程中，由于采用了常减压蒸馏技术和采取了完善的余热回收措施，不仅可精细地将粗焦油分为各种馏分，而且加工焦油的耗热量可控制在0.882MJ/t左右。 Zelzate焦油加工厂 0 m9 c: B0 n) E" [- M, s; Y6 J    该厂位于比利时的GHENT海峡，联结欧洲最主要的高速公路，紧靠比利时、德国和荷兰的炼焦厂。年销售收入约1亿美元，有50％以上的产品销售到欧洲以外，全厂员工169人，焦油处理量25万t/a，年产电极沥青12.5万t。为减轻环境污染，沥青采用液态输送。精苯装置的处理能力6.5万t/ a。该厂的主要产品有苯酐、纯苯、电极沥青、铺路沥青、粗蒽、粗喹啉和炭黑油等。% T" r, p) ~+ E 焦油蒸馏技术： 该厂的焦油加工装置采用Still-Otto公司开发的二塔式常减压蒸馏技术。 Zelzate厂的焦油蒸馏工艺流程 如图所示，原料焦油先后与酚油塔顶蒸汽、真空塔顶蒸汽和塔底沥青换热后进入常压脱水塔中脱水，塔顶的轻油蒸汽经冷凝冷却和油水分离后，部分轻油作回流，其余部分作轻油产品（沸点90℃，180℃前馏出量90%)。塔底的无水焦油经管式炉循环加热后为脱水塔提供热量，部分无水焦油送入酚油塔中部。酚油塔在负压下操作，塔顶采出的酚油，部分作回流，部分作为酚油（沸点140℃, 206℃前馏出量95％）产品，塔底油由管式炉循环加热提供热量，塔侧线切取的萘油送入萘油塔，塔顶蒸汽回送至酚油塔，塔底所得萘油（沸点214℃, 218℃前馏出量95％）即为工业萘。从酚油塔底抽出的部分塔底油送入真空塔底部，该塔在真空度2kPa下操作，故不必补充热量，塔顶馏出洗油（沸点255℃, 290℃前馏出量95％)，上部侧线切取甲基萘油（沸点288℃ , 250℃前馏出量95％)，中间侧线切取一蒽油，下部侧线提取二蒽油，塔底产品即为沥青。加工每吨焦油的能耗为836MJ，耗电12kWh, 2 {) z" c- E* f* R.5 _+ O$ G( H4 k% Q8 N) N15℃冷却水2～8m3。该流程的特点是能耗低，我国大厂加工每吨焦油的能耗. }" x. H6 B& E; n* ?6 I#! t1 Z5 M( ^- V5 L# ^/ O* O, E一般在13. 4GJ，而Zelzate厂焦油蒸馏装置的能耗仅为国内大厂的62.5％。另外，由于生产过程全部采用了计算机自动控制，其劳动生产率很高。 1.2  国内工艺发展情况 我国较普通采用一塔式和二塔式焦油蒸馏流程，生产规模小的装置切取混合分（三混馏分或二混馏分），生产规模大的装置一般切取窄馏分。根据对产品种类和质量要求的不同，焦油蒸馏的工艺路线也有所不同。 一塔式焦油常压蒸馏工艺： 常压一塔式煤焦油连续蒸馏工艺流程是从两塔式连续蒸馏改进发展而来的，两种流程的最大不同之处是，一塔式流程取消了蒽塔，二段蒸发器改由两部分组成，上部为精馏段，下部为蒸发段。经静置脱水后的原料煤焦油用一段泵打入管式炉的对流段，在泵前加入含量为8%～12%的Na2CO3溶液进行脱盐，在管式炉一段煤焦油被加热到120～130℃后进入一段蒸发器进行脱水。分离出的无水煤焦油通过二段泵送入管式炉辐射段加热至400～410℃后进入二段蒸发器进行蒸发分馏，沥青由底部排出，油气升入上部精馏段。二蒽油从上数第四层塔板侧线引出，经冷却器冷却后送入二蒽油接受槽。其余馏分混合蒸气自顶部逸出进入馏分塔。自馏分塔底部排出的一蒽油，经一蒽油冷却器冷却后，一部分回流入二段蒸发器，其余送去处理。由馏分塔下部侧线切去温度为225—245℃的洗油馏分；中部侧线切取温度为200—215℃的萘油馏分；上部侧线切取温度为165—185℃的切取酚油馏分。各种馏分分别经各自的冷却器冷却后引入各自的中间槽，在送去处理。由塔顶出来的轻油和水的混合蒸气经冷凝器冷凝和馏分塔轻油油水分离器分离后，部分轻油回流入塔，其余送入粗苯工段处理。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。 缺点是常压蒸馏煤气耗量较高。由于多个馏分的分离是在同1个塔内完成，蒸馏所需热量由管式炉提供，单套装置处理能力较低，处理无水焦油最多20万 t/a。而且通入的直接蒸汽经过油水分离后变成含酚废水，增加了水污染。 图1-2 一塔式焦油蒸馏工艺流程（切取窄馏分） 1—管式炉；2—一段蒸发器；3—二段蒸发器；4—馏分塔；5—一段轻油冷凝冷却器；6—馏 分塔轻油冷凝冷却器；7—碳酸钠高位槽；8，9—油水分离器；10—酚油馏分冷却器；11—萘油馏分冷却器；12—洗油馏分冷却器；13—一蒽油馏分冷却器；14—二蒽油馏分冷却器 两塔式焦油蒸馏工艺： 由原料焦油出槽来的焦油在一段焦油泵之前加入碱液，从泵送入管式炉的对流段，加热至120℃～130℃后进入一段蒸发器，在此进行焦油的最终脱水。一段蒸发器底部出来的无水焦油（含水量<0.5%）流入器低的无水焦油槽，无水焦油槽应保持经常满流，满流的无水焦油进入无水焦油满流槽。 无水焦油用二段焦油泵送入管式炉辐射段，加热至405±5℃后，进入二段蒸发器进行一次蒸发，分离成各种馏分的很合蒸汽和液体沥青。 由二段蒸发器底部排出的沥青送往沥青冷却浇注系统。从二段蒸发器顶逸出的温度为那70～374℃的油汽进入蒽塔下数第3层塔板，塔顶用洗油打回流，塔底排出温度为330～355℃的Ⅱ蒽油，自11、13、15层塔板侧线切取温度为280～295℃的Ⅰ蒽油馏分。Ⅰ、Ⅱ蒽油馏分分别经过各自的埋入式冷却器冷却后，经视镜流入出槽。 自蒽塔顶逸出的油汽进入馏分塔下数第5层塔板，洗油与馏分以225～235℃的温度自塔底排出；温度为198～200℃的萘油馏分从第18、20、22、24层塔板侧线采出；温度为160～170℃的酚油馏分从第36、38、40层采出。这些馏分都分别经各自的埋入式冷却器冷却，经视镜流入贮槽。馏分塔顶出来的轻油和水的混合蒸汽经冷凝冷却和油水分分离后，轻油经视镜进入回流槽，一部分送入馏分塔顶作为回流，剩余部分贮槽，分离水入水槽。 1、管式炉 2、一段蒸发器 3、二段蒸发器 4、蒽塔  5、蒸馏塔  6、一段轻油冷凝冷却器7、蒸馏塔冷凝冷却器    8、碳酸钠高位槽  9 10、油水分离器  11、酚油蒸馏冷却器  12、萘油馏分（或萘洗两混离分）冷却器  13、洗油馏分（或苊油馏分）冷却器  14、一蒽油馏分冷却器15、二蒽油馏分冷却 结论： 我选择的是新焦油常减压蒸馏工艺。 2．主要设备论证 在焦油蒸馏工艺中，主要用到的设备有管式加热炉、馏分塔、脱水塔、减压蒸馏塔等。 1、管式加热炉 圆筒式加热炉的 规格 视频线规格配置磁共振要求常用水泵型号参数扭矩规格钢结构技术规格书 依生产能力的不同而不同，炉管均为单程，辐射段炉管和对流段光管的材质均为1Cr5Mo合金钢。辐射段炉管沿炉壁圆周等距直立排列，无死角，加热均匀。对流段光管在燃烧室顶水平排列，兼受对流及辐射两种传热方式作用。蒸汽过热管设置在对流段和辐射段，其加热面积应满足将所需蒸汽加热至450℃。辐射段炉管加热强度取为75400～92100kJ/（m2·h）,对流管采用光管时，加热强度取为25200～41900kJ/（m2·h）。 二、馏分塔 馏分塔是焦油蒸馏工艺中切取各种馏分的设备。馏分塔分精馏段和提馏段，内设塔板。塔板间距一般为350～500mm，相应的空塔气速可取0.35～0.45m/s。进料塔板与其上升塔板间宜采用2倍于其他塔板间距。用灰铸铁制造塔体时，采用泡罩塔板，泡罩有条形、圆形和星形等；用合金钢制造塔体时，采用浮阀塔板。馏分塔的塔板输及切取各馏分的侧线位置。见表 煤焦油馏分塔塔板层数和切取各馏分的侧线位置 项目名称 两塔式流程 一塔式流程 切取窄馏分 切取两混馏分 切取窄馏分 切取三混馏分 塔板总层数 47 47 63 41 精馏段塔板层数 44 44 60 38 提馏段塔板层数 3 3 3 3 侧线位置（塔板层数自下向上数） 轻油馏分 塔顶 塔顶 塔顶 塔顶 酚油馏分 36～42 36～47 51～57 25～35 萘油馏分 18～26 切取两混馏分（18～26） 33～39   洗油馏分 塔底 塔底（苊油） 15～21 备用 15～19 一蒽油馏分     塔底 塔底             馏分塔内各馏分分布规律如下： 温度是进料口处最高，并沿塔高向上逐渐下降，各侧线出口处应有适合的温度分布，塔顶出口温度125℃左右，酚油150℃左右，萘油200℃左右，洗油230℃左右，一蒽油出口温度为310℃左右。 萘、酚分布很广，而在某一位置集中度最大，酚集中度最高部位的含量占酚总含量的30～35%，该处可提取酚油馏分，作为侧线位置。萘集中度可达75～80%，常根据温度计指示结合取样化验确定适当的萘油侧向位置。 塔内压力也是沿着高度反向逐渐变化的，一般进料口压力不大于29400Pa（表压），塔顶出口约14700～19800Pa（表压）。 影响馏分塔操作的因素很多，主要有以下几个方面的因素： （1）原料油的性质与组成 （2）焦油泵流量 （3）冷凝冷却操作系统 （4）塔顶轻油回流量及性质 （5）各侧线位置及性质 （6）塔底过热蒸汽 第3章  工艺详述 3.1  工艺形成背景 随着焦化工业的发展，焦油加工越来越趋于集中化、大规模化、精细分离和深加工方向发展。但目前国内已建成投产的焦油加工项目多为20万 t/a以下规模的常压或常减压工艺，尚没有30万t/a以上规模焦油蒸馏工艺生产经验，尤其是减压蒸馏或常减压蒸馏工艺流程。新建工程一般都采用国外引进基本技术和国内联合设计，因此价格昂贵。基于市场需求，近年来着重研究了国内外各种焦油蒸馏工艺路线的原理、特点、产品构成、设备选择和热能利用等方面的资料，开发了较为经济实用的大规模焦油蒸馏工艺流程，并与高校合作，运用计算机仿真计算，模拟蒸馏单元操作，得到主要设备的设计和操作参数。该工艺的开发初衷是： 1）高沸点馏分采用真空蒸馏操作，既能降低操作温度、节省能源，又能有效减轻泄漏，减少环境污染。 2）尽可能切取窄馏分，以减少后续深加工的能耗，简化深加工操作。 3）强化分离操作，提高一次分离效率。 4）充分利用各种馏分热能换热，节能降耗。 5）引入温水系统，用于一些易结晶物料的冷却，可有效避免结晶堵塞管道。 3.2 工艺流程 工艺采用两塔式常减压蒸馏，包括脱水、常压蒸馏、减压蒸馏等主要系统及真空、温水、排气洗净、贮槽等辅助系统。 原料焦油进焦油预热器加热后进入预脱水塔。预脱水塔顶部脱出部分水和轻油，轻油作为脱水塔回流，分离水自流到氨水槽。预脱水塔底的焦油自流入脱水塔。 脱水塔顶馏出的轻油馏分和水经冷凝冷却、油水分离后，一部分轻油作为回流，其余作为产品送至轻油槽，分离水自流到氨水槽。脱水焦油在脱水塔底用泵抽出，与酚油塔底循环油混合后进1号管式加热炉。脱水塔底焦油经重沸器循环加热后返回塔底，以提供脱水蒸馏所需热量。 酚油塔为常压操作，塔顶的酚油气在分缩器内冷凝，一部分作为回流，另一部分作为产品采出，冷却后进入酚油槽。酚油塔侧线切取萘油馏分，冷却后送至萘油槽。塔底混合油一部分与脱水塔底无水焦油混合后进1号管式加热炉，加热到一定温度后返回塔底，提供蒸馏所需热量； 另一部分从酚油塔底抽出与馏分塔底循环沥青混合后进2号管式加热炉。 馏分塔为减压操作，塔顶的洗油气在分缩器内冷凝，一部分作为回流；另一部分作为产品采出，与原料焦油换热并用温水冷却后进洗油槽。馏分塔侧线分别切取苊油、一蒽油和二蒽油馏分。苊油馏分与冷却后送苊油槽，一蒽油馏分与冷却后送一蒽油槽，二蒽油馏分冷却后送二蒽油槽。塔底沥青一部分用馏分塔底循环泵抽出，与酚油塔底油混合后进2号管式加热炉，在此加热到一定温度后返回塔底，提供蒸馏所需热量；另一部分由馏分塔底抽出，与冷却后送至后续生产装置。 工艺特点： 1）常减压蒸馏相结合，温度、压力分配合理，减压蒸馏降低了操作温度， 减少燃料消耗量，又可改善操作环境，有利于环境保护。 2）各蒸馏塔底采用油循环加热的供热方式，便于操作和调节，能有效地防止结焦的产生。 3）蒸馏过程不需通入直接蒸汽，不产生含酚废水。 4）馏分分割较细，减少后续加工馏分的重复加热，减少总能耗。 5）易结晶、易凝固的馏分用温水冷却，减少设备、管道堵塞[10]。 常减压蒸馏工艺流程见图3-1 工艺参数： 工艺参数见表3-1、表3-2、表3-3、表3-4。 表3-1各冷凝冷却器、冷却器的油出口温度 品种 出口温度/℃ 轻油 25～40 萘油 90～110 洗油 60～90     表3-2馏分与半成品技术指标 项目 密度（20℃） g/cm3 含酚/% 含萘/% 初馏点/℃ 馏出量 水分/% 酚油馏分 0.980～1.010 >22 <15 ≥170 200℃前≥80%，230℃前≥95% - 萘油馏分 1.010～1.040 - >72 ≥205 230℃前≥85%，270℃前≥95% - 洗油馏分 1.040～1.060 - ≤20 ≥230 300℃前≥88% - 一蒽油馏分 1.050～1.100 - ≤5 ≥270 300℃前≤10%，360℃前50～60% - 二蒽油馏分 1.080～1.220 - ≤3 - 360℃前≤20% - 萘油混合分 - ≤0.8 ≥54.5 - - ≤1 轻油 0.880～0.900 ≤5 - ≥90 180℃前≥90% -               图3-1 焦油常减压蒸馏工艺流程 1-焦油预热器；2-预脱水塔；3-脱水塔再沸器；4-脱水塔底循环泵；5-脱水塔；6-脱水塔底抽出泵；7-1号管式炉；8-酚油塔底循环泵；9-酚油塔；10-洗油冷却器；11-萘油泵；12-苊油冷却器；13-酚油冷却器；14-萘油冷却器；15-酚油塔底抽出泵；16-2号管式炉；17-馏分塔底循环泵；18-馏分塔；19-沥青泵；20-沥青冷却器；21-二恩油泵；22-二蒽油冷却器；23-一恩油泵；24-一蒽油冷却器；25-苊油泵 表3-3  成品技术指标 项目 闪蒸重油 二蒽油 一蒽油 脱酚酚油 轻油 密度（20℃） g/cm3 ≥1.10 ≥1.10 1.080～1.180 — 0.880～0.900 水分/% ≤1.0 ≤2.0 ≤1.5 ≤2.0 目测无可见不溶解的水 初馏点/℃ ≥210 — — — ≥90 馏出量/% 360℃前 ≥30（体积分数） 360℃前 ≥5（质量分数） 300℃前（质量分数）≤10/360℃前（质量分数）≥50 200℃前（质量分数）≥45% — 粘度（E80） ≤2.8 — ≤2.0 — — 甲苯不溶物 含量/% ≤0.5 — — — — 含萘/% — — — ≤30 — 含酚/% — — — — ≤5 180℃前馏出量（体积分数）/ % — — — — ≥90             注：一蒽油水分≤5.0%时，只作计量依据，超出技术要求规定部分扣量计算，水分大于5.0%时报废。 表3-4常减压蒸馏主要操作指标 沥青换热器煤焦油出口温度 120~130℃ 脱水塔顶部温度 100~110℃ 脱水塔管式炉煤焦油出口温度 250~260℃ 常压塔顶部温度 170~185℃ 萘油馏分侧线温度 200~210℃ 常压塔管式炉煤焦油出口温度 360~370℃ 减压塔顶部压力 <26.6KPa     3.3 工艺存在问题 1.原料焦油 原料焦油的主要问题是水分不稳定，乳化时有发生，脱水较为困难，且焦油渣较多。焦油渣被带入焦油蒸馏系统，可造成管式炉、馏分塔堵塞。 2.焦油管式炉结焦 管式炉的辐射段炉管沿炉壁圆周均匀分布，可兼受对流及辐射两种传热方式的作用。由于长时间高温加热，管式炉辐射段炉管出现结焦现象，严重时甚至会堵塞整个炉管，造成非正常停产。 3.馏分塔堵塞 馏分塔采用泡罩塔盘，容易引起塔盘和降液管堵塞。清塔时发现，一般馏分塔油汽入口下3 层塔板降液管易堵，经过化验堵塞物，60%为铁锈，其余为高温聚合物。馏分塔清理难度大，用时长，费用高。 4.工艺管道泄漏 焦油在加热过程中会产生腐蚀性物质，相关工艺管道长时间在高温腐蚀性液体流速快、压力相对较高的环境下会逐渐被侵蚀、冲刷变薄而泄漏，导致非正常停工。 本科毕业设计工艺论证 题    目  年处理24万吨焦油常减压蒸馏车间初步设计 院 （系              环化学院                  班    级：            化工12-2                  姓    名：              柴昶                    学    号：          2012020836                  指导教师：            张劲勇                    教师职称：              教授                    2016年4月