畢業(yè)設(shè)計-煤焦油為原料的延遲焦化工藝流程的設(shè)計.doc

1摘要本設(shè)計是以煤焦油為原料的延遲焦化工藝流程的設(shè)計。由于原油價格的不斷上漲，石油資源的日漸枯竭。世界各國以紛紛采取不同的方法，尋找石油的替代品。煤焦油一種原油的替代品，它是從煤中提煉出來的，其中含有大量的燃料油餾份，及其重要有機化工原料，但由于殘?zhí)贾蹈?，雜質(zhì)含量高，不宜采用對原料要求較高的方法加工。而延遲焦化工藝則正好滿足這一要求。故本設(shè)計采取延遲焦化工藝對30萬噸煤焦油進行加工。本設(shè)計不僅滿足現(xiàn)代市場形勢的要求，還能滿足加工中的工藝要求，可以說是一舉兩得的方案。本設(shè)計中介紹了延遲焦化工藝改進方法；煤焦油的現(xiàn)代化加工方法；分別對延遲焦化分餾塔、焦化加熱爐和焦炭塔進行工藝計算。詳盡閱讀了三篇外文生產(chǎn)石油針狀焦的新技術(shù)、延遲焦化的能耗分析和改進、重油熱裂化的仿真工藝的計算機輔助工具。最后還繪制了延遲焦化分餾塔及浮閥塔盤和延遲焦化工藝流程圖。關(guān)鍵詞：延遲焦化；煤焦油；焦化分餾塔；焦化加熱爐；焦炭塔2AbstractThisdesignistakethecoal-taroilasrawmaterialdelayedcokingtechnicalprocessdesign.asaresultofcrudeoilpriceunceasingrise,oilresourcedayafterdaydepletion.Thevariouscountriesbyadoptsthedifferentmethodinabundance,seeksthecrudeoilthesubstitute.Thecoal-taroil-onekindofcrudeoilsubstitute,itisrefinesfromthecoal,inwhichincludesthemassivebunkeroilfraction,andimportantorganicindustrialchemicals,butbecausethecarbonresiduevalueishigh,theforeigninclusionishigh,usesnotsuitablytorawmaterialrequesthighmethodprocessing.Butdelayedcokingcraftthenhappentosatisfiesthisrequest.Thereforethisdesignadoptsthedelayedcokingcrafttocarryontheprocessingto300,000tonscoal-taroil.Notonlythisdesignsatisfiesthemodernmarketsituationtherequest,butalsocansatisfyintheprocessingthetechnologicalrequirement,maysayisplanwhichkillstwobirdswithonestone.Inthisdesignintroducedthedelayedcokingcraftimprovementmethod；Coal-taroilmodernizationprocessingmethod；Separatelytothedelayedcokingfractionatingtower,cokestheheatingfurnaceandthecoketowercarriesontheprocessdesign.Readthreeforeignlanguages-TheNew-GenerationTechnologyforMakingPetroleumNeedleCoke.AComputerAidedToolfor3HeavyOilThermalCrackingProcess.Energy-UseAnalysisandImprovementforDelayedCokingUnits.Finallyalsotodrawupthedelayedcokingfractionatingtowerandthefloatvalvetrayofcolumnandthedelayedcokingflowchartexhaustively.Keyword:Thedelayedcoking,thecoal-taroil,thecokedfractionatingtower,coketheheatingfurnace,thecoketower4目錄1綜述：延遲焦化的幾點認識1.1前言.11.2焦化工藝1.2.3焦化原理.11.2.4渣油熱反應的特點51.2.5原料.71.2.6工藝參數(shù).71.2.7工藝流程.91.2.8焦化產(chǎn)品111.3焦化工藝技術(shù)及進展1.3.1提高焦化過程液收.131.3.2焦化塔消泡.151.4煤焦油部分.182焦化工藝計算部分：30萬噸/年煤焦油延遲焦化工藝計算2.1煤焦油評論.242.2焦化分餾塔的設(shè)計.252.3焦化加熱爐的設(shè)計.392.4焦炭塔的設(shè)計.402.5附圖.463參考文獻.495綜述延遲焦化工藝的幾點認識前言延遲焦化是一個相當成熟的減壓渣油加工工藝，一次投資低，多年來一直被視為一種普通的深加工手段、近年來隨著原油性質(zhì)變差（指含硫量增加）、焦化的蠟油在國內(nèi)一般直接作為催化裂化的原料，但由于其含氮量高，不受催化裂化的歡迎。延遲焦化工藝自30年代開發(fā)成功以來，至今已有70多年的工藝運轉(zhuǎn)經(jīng)驗，已經(jīng)成為一項重要的渣油加工工藝。至1998年全世界的焦化總量已達1.84噸/年，相當于原油加工能力的4.7%。焦化能力較大國家美國是焦化能力最大的國家，其焦化能力占全世界總和的一半以上。13焦化工藝1焦化原理熱加工過包括減粘裂化、熱裂化和焦化等多種工工藝過程，其反應機理基本上是相同的，只是反應深度不同而已。熱過程一般包括兩種反應：烴分子的鏈斷裂生成小分子烴和鏈斷裂生成的活性分子再縮合生成更大的分子。前者為吸熱反應，后者為放熱反應。焦化過程是重質(zhì)渣油深度裂化和縮合反應的綜合熱過程。重質(zhì)渣油的組成十分復雜，除了各種烴類之外，還含有較多的膠質(zhì)和少量瀝青質(zhì)以及堿金屬、重金屬、氮化物等雜質(zhì)，所以，其熱轉(zhuǎn)化反應機理十分復雜。6熱轉(zhuǎn)化機理可用自由基理論來解釋，烴分子熱裂化是在高溫下鍵能較弱化學鍵斷裂生成自由基。H、CH3和C2H5等較小的自收基可從其他烴分子抽取一個氫自由基而生成氫氣甲烷及一個新的自由基。較大的自由基不穩(wěn)定，會很快再斷裂成為烯烴和小的自由基。這一系列的連鎖反應最終生成小分子的烯烴和烷烴。除了甲基自由基外，其他自由基雖然也能從烴類中抽取氫自由基（或甲基自由基）生成烷烴，但是速度很慢。約只有10%的自由基互相結(jié)合終止反應，生成烷烴。以下分別說明渣油中各種組成熱轉(zhuǎn)化的分應機理：21.1烴的熱反應渣油熱加工過程的反應溫度一般在400450范圍。烴類在熱的作用下主要發(fā)生兩類反應：一類是裂解反應，它是吸熱反應；別一類是縮合反應，它是放熱反應。至于烴類的相對分子質(zhì)量不變而僅僅是分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變是異構(gòu)化反應，則在不使用催化劑的條件下一般是很少發(fā)生的。1.1.1烷烴烷烴的熱反應主要有兩類：C-C鍵斷裂生成較小分子的烷烴和烯烴。C-H鍵斷裂生成碳原子數(shù)保持不變的烯烴及氫。上述兩類反應都是強吸熱反應。烷烴的熱反應行為與其分子中的各鍵能大小有密切的關(guān)系。烷烴熱淚盈眶分解反應的某些規(guī)律性：C-H鍵的鍵能大于C-C鍵的，因此C-C鍵更易于斷裂。7長鏈烷烴中，越靠近中間處，其C-C鍵能越小，也就越容易斷裂。隨著分子量的增大，烷烴中的C-C鍵及C-H鍵的鍵能都呈減少的趨勢，也就是說它們的熱穩(wěn)定性逐漸下降。異構(gòu)烷烴中的C-C鍵及C-H鍵的鍵能都小于正構(gòu)烷烴，說明異構(gòu)烷烴更易于斷鏈和脫氫。烷烴分子中叔碳上的氫最容易脫除，其次是仲碳上的，而伯碳上氫最難脫除。從熱力學判斷，在500左右，烷烴脫氫反應進行的程度不大。(2)環(huán)烷烴環(huán)烷烴的熱反應主要是烷基側(cè)鏈斷裂和環(huán)烷環(huán)斷裂，前者生成較小分子的烯烴或烷烴，后者生成較小分子的烯烴及二烯烴。單環(huán)環(huán)烷烴的脫氫反應須在600以上才能進行，但雙環(huán)環(huán)烷在500左右就能進行脫氫反應，生成環(huán)烯烴。(3)芳香烴芳香環(huán)極為不穩(wěn)定，