【15萬(wàn)噸煤焦油年處理量蒸餾工段工藝計(jì)算設(shè)計(jì)14000字（論文）】

15萬(wàn)噸煤焦油年處理量蒸餾工段工藝計(jì)算設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)按照導(dǎo)師下發(fā)的任務(wù)書(shū)要求，設(shè)計(jì)年處理量為15萬(wàn)噸煤焦油蒸餾工段的工藝設(shè)計(jì)。煤焦油是一種常見(jiàn)的化工原料，在塑料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等多方面具有重要作用。而在煤焦油的加工工藝中，蒸餾是最成熟、最常見(jiàn)的方法之一，通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)的查閱和對(duì)比，本次設(shè)計(jì)參考了我國(guó)多家企業(yè)已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)作多年的常壓?jiǎn)螤t單塔式連續(xù)蒸餾工藝。本次設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中敘述總結(jié)了煤焦油的性質(zhì)和組成，概述了國(guó)內(nèi)外煤焦油加工工藝的發(fā)展情況。結(jié)合上述內(nèi)容與任務(wù)書(shū)，對(duì)所選設(shè)計(jì)方案中的主要設(shè)備——管式加熱爐、蒸發(fā)器、餾分塔及相關(guān)冷卻器等設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)所需的物料衡算和熱量衡算，最終進(jìn)行設(shè)備選型及非工藝設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：煤焦油常壓蒸餾蒸餾工藝餾分目錄638027265_WPSOffice_Level1前言 71928921977_WPSOffice_Level1第一章煤焦油相關(guān)簡(jiǎn)介 81928921977_WPSOffice_Level21.1煤焦油的形成 8978532327_WPSOffice_Level21.2煤焦油組成及性質(zhì) 81928921977_WPSOffice_Level31.2.1煤焦油的主要組成 8978532327_WPSOffice_Level31.2.2煤焦油的性質(zhì) 9763051163_WPSOffice_Level21.3國(guó)內(nèi)外煤焦油加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史 10763051163_WPSOffice_Level31.3.1國(guó)外煤焦油加工工藝的發(fā)展歷史 101976040304_WPSOffice_Level31.3.2我國(guó)煤焦油加工工藝的發(fā)展歷史 111976040304_WPSOffice_Level21.4煤焦油深加工工藝研發(fā)及現(xiàn)狀 12474788473_WPSOffice_Level31.4.1煤焦油蒸餾技術(shù) 121868117106_WPSOffice_Level31.4.2常壓蒸餾工藝 131233281402_WPSOffice_Level31.5.3減壓蒸餾工藝WPSOffice_Level31.4.3常減壓蒸餾工藝WPSOffice_Level21.5煤焦油加工工藝及技術(shù)結(jié)論WPSOffice_Level1第二章工藝設(shè)計(jì)原則 161868117106_WPSOffice_Level22.1設(shè)計(jì)依據(jù) 161233281402_WPSOffice_Level22.2生產(chǎn)工藝的選擇 16248362570_WPSOffice_Level22.3煤焦油生產(chǎn)預(yù)處理WPSOffice_Level32.3.1煤焦油的均勻化 171559151497_WPSOffice_Level32.3.2煤焦油脫水 171063749385_WPSOffice_Level32.3.3煤焦油的脫鹽WPSOffice_Level32.3.4煤焦油的脫灰、脫渣763051163_WPSOffice_Level1第三章設(shè)計(jì)總述 191668987869_WPSOffice_Level23.1設(shè)計(jì)題目 19247717169_WPSOffice_Level23.2設(shè)計(jì)方案 191559151497_WPSOffice_Level23.3設(shè)計(jì)內(nèi)容 191063749385_WPSOffice_Level23.4設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)述 191976040304_WPSOffice_Level1第四章工藝計(jì)算 21634552420_WPSOffice_Level24.1計(jì)算額定 21518731938_WPSOffice_Level24.2全工段物料衡算 221691558793_WPSOffice_Level24.3主設(shè)備物料衡算 23312123863_WPSOffice_Level34.3.1一段蒸發(fā)器 231710699467_WPSOffice_Level34.3.2二段蒸發(fā)器 231640114965_WPSOffice_Level24.4主要設(shè)備熱量衡算 251214875833_WPSOffice_Level34.4.1管式加熱爐 25143609555_WPSOffice_Level34.4.2一段蒸發(fā)器 272021655304_WPSOffice_Level34.4.3二段蒸發(fā)器 28474431494_WPSOffice_Level34.4.4餾分塔 28163338347_WPSOffice_Level34.4.5一段輕油冷卻器 29743497163_WPSOffice_Level34.4.6餾分塔輕油冷凝冷卻器 301896960295_WPSOffice_Level34.4.7浸沒(méi)式冷卻器 32312123863_WPSOffice_Level24.5餾分塔塔板的工藝 32474788473_WPSOffice_Level1第五章主要設(shè)備選型 351710699467_WPSOffice_Level25.1管式加熱爐 351214875833_WPSOffice_Level25.2一段蒸發(fā)器 35143609555_WPSOffice_Level25.3二段蒸發(fā)器 352021655304_WPSOffice_Level25.4餾分塔 351868117106_WPSOffice_Level1第六章非工藝條件設(shè)計(jì) 36474431494_WPSOffice_Level26.1工藝布置 361921268317_WPSOffice_Level36.1.1布置要點(diǎn) 361192487527_WPSOffice_Level36.1.2土建要求 36163338347_WPSOffice_Level26.2設(shè)計(jì)環(huán)保環(huán)節(jié) 371820472485_WPSOffice_Level36.2.1廢氣的性質(zhì) 371481536586_WPSOffice_Level36.2.2廢氣的治理 37112513937_WPSOffice_Level36.2.3其余污染物的處理 37743497163_WPSOffice_Level26.3設(shè)計(jì)安全環(huán)節(jié) 371236129799_WPSOffice_Level36.3.1輸送設(shè)備 37876730715_WPSOffice_Level36.3.2防火防爆等級(jí) 381327824938_WPSOffice_Level36.3.3防護(hù)措施 381896960295_WPSOffice_Level26.4設(shè)計(jì)電力環(huán)節(jié) 38669454703_WPSOffice_Level26.5設(shè)計(jì)給排水環(huán)節(jié) 381233281402_WPSOffice_Level1結(jié)論 39248362570_WPSOffice_Level1參考文獻(xiàn) 401668987869_WPSOffice_Level1謝辭 42247717169_WPSOffice_Level1附錄 431559151497_WPSOffice_Level1附表1管式加熱爐熱量衡算已知條件表 431063749385_WPSOffice_Level1附表2一段蒸發(fā)器熱量衡算已知條件表 44634552420_WPSOffice_Level1附表3二段蒸發(fā)器熱量衡算已知條件表 45518731938_WPSOffice_Level1附表4餾分塔熱量衡算已知條件表 461691558793_WPSOffice_Level1附表5一段輕油冷卻器熱量衡算已知條件表 471640114965_WPSOffice_Level1附表6餾分塔輕油冷凝冷卻器熱量衡算已知條件表 48312123863_WPSOffice_Level1附表7浸沒(méi)式冷卻器熱量衡算已知條件表 491710699467_WPSOffice_Level1附表8塔板間距，毫米 501214875833_WPSOffice_Level1附表9餾分塔塔板層數(shù)和側(cè)線位置 51143609555_WPSOffice_Level1附表10煤焦油三混餾分產(chǎn)率及質(zhì)量指標(biāo) 522021655304_WPSOffice_Level1附表11煤焦油蒸餾的溫度壓力技術(shù)指標(biāo) 53前言煤焦油是煤炭干餾的產(chǎn)物，通常為十分粘稠的液體，呈現(xiàn)出發(fā)黑、發(fā)褐的顏色并伴隨著刺鼻的味道[1]。在焦化工的產(chǎn)物中，煤焦油提供了大量高碳物中間體及多環(huán)芳烴，這些物質(zhì)在染料、醫(yī)藥、合成纖維等方面十分有用，在化學(xué)化工行業(yè)中具有重要的地位。隨著我國(guó)冶金行業(yè)的發(fā)展，煤焦油化也在不斷的發(fā)展，雖然我國(guó)是煤碳大國(guó)，但煤始終是化石能源，不可再生的。面臨資源短缺、環(huán)境污染等現(xiàn)況，如何減少煤焦油加工過(guò)程中產(chǎn)生的污染和回收焦化過(guò)程中的副產(chǎn)物成為當(dāng)今面臨的主要問(wèn)題[2]。只有不斷提高技術(shù)，引進(jìn)人才，開(kāi)拓發(fā)展新的市場(chǎng)把煤焦油的作用最大化，我國(guó)在煤焦油化工行業(yè)才能成為世界領(lǐng)先的國(guó)家，在經(jīng)濟(jì)等方面才能擁有話語(yǔ)權(quán)。本次設(shè)計(jì)是15萬(wàn)噸每年煤焦油蒸餾工段工藝的初步設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定選擇了常壓條件下單爐單塔式工藝來(lái)對(duì)原料煤焦油組分進(jìn)行分離。工藝方面對(duì)蒸餾工藝所需要的主要設(shè)備進(jìn)行物料衡算、熱量衡算和選型計(jì)算。非工藝方面對(duì)工藝設(shè)計(jì)條件、廠房建設(shè)、車(chē)間防火防爆、供電安全等方面進(jìn)行了敘述。我國(guó)煤焦油的生產(chǎn)主要集中在山西、內(nèi)蒙古等西北地區(qū)，結(jié)合實(shí)際情況，這些地區(qū)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)生產(chǎn)投入，煤焦油的充分利用能夠大大緩解我國(guó)在能源短缺上面臨的壓力，除此之外煤焦油還能為軍事、航天等尖端行業(yè)提供原料。第一章煤焦油相關(guān)簡(jiǎn)介1.1煤焦油的形成煤的主要含有C、O、H、S、N等元素，通過(guò)干餾、生電石或氣化等反應(yīng)來(lái)提供化工原料。在焦化爐的碳化室中經(jīng)過(guò)高溫干餾后的煤，就會(huì)呈現(xiàn)較為粘稠且有刺激氣味的黑色液體，這就是我們說(shuō)的煤焦油。碳化室中的煤通過(guò)干燥、熱分解會(huì)形成膠質(zhì)體，同時(shí)會(huì)生成半焦，然后再炭化而形成。煤的干餾主要分為液體、氣體、固體，液體主要是煤焦油和氨水，氣體主要是焦?fàn)t氣，固體是煤炭。1.2煤焦油組成及性質(zhì)煤焦油是一種高芳香度的碳?xì)浠衔锏膹?fù)雜混合物，絕大部分為帶側(cè)鏈或不帶側(cè)鏈的多環(huán)、稠環(huán)化合物和含氧、硫、氮的雜環(huán)化合物，并含有少量脂肪烴、環(huán)烷烴和不飽和烴，還夾帶有煤塵、焦塵和熱解炭。剛回收的煤焦油還含有5%左右的溶有多種無(wú)機(jī)鹽和其他雜質(zhì)的水分[3]。1.2.1煤焦油的主要組成圖SEQ圖\*ARABIC1煤焦油組成成分圖由煤焦油組成成分圖可知，煤焦油蒸餾切取的餾分可以大致分為以下幾種：表SEQ表\*ARABIC1煤焦油餾分成分性質(zhì)表餾分名稱(chēng)餾分溫度一般產(chǎn)率密度主要成分輕油≤170℃0.4%～0.8%0.88～0.90kg/L含芳香烴，酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%；少量的古馬隆和茚等不飽和化合物酚油170～210℃1.0%～2.5%0.98～1.01kg/L有酚和甲酚，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%，萘5%～20%，吡啶堿4%～6%萘油210～230℃10%～13%1.01～1.04kg/L主要含萘70%～80%，酚、甲酚和二甲酚為4%～6%，重吡啶堿3%～4%洗油230～300℃4.5%～6.5%1.04～1.06kg/L含甲酚、二甲酚及高沸點(diǎn)酚類(lèi)，酚類(lèi)3%～5%，重吡啶堿4%～5%，萘小于15%，還含有甲基萘及少量的苊、芴、氧芴等一蒽油280～360℃16%～22%1.05～1.10kg/L主要組分為蒽16%～20%。萘2%～4%，高沸點(diǎn)酚類(lèi)1%～3%，重吡啶堿類(lèi)2%～4%二蒽油≥310℃4%～6%1.08～1.12kg/L萘不大于3%瀝青焦油蒸餾殘余54%～56%————1.2.2煤焦油的性質(zhì)能夠形成乳化液的煤焦油是因?yàn)槠浜枯^為穩(wěn)定，這就是熱解炭顆粒的作用了。煤焦油組分通常熔點(diǎn)高但溶解度低，混合物中含有大量單體化合物。同時(shí)，煤焦油中不同的組分也會(huì)形成共沸體系，導(dǎo)致各組分的分離困難。煤焦油可以根據(jù)不同溫度分為以下四類(lèi)：圖SEQ圖\*ARABIC2煤焦油的分類(lèi)高溫焦油由超過(guò)10000多種化合物組成，通過(guò)化學(xué)性質(zhì)不同可分為中性碳?xì)浠衔?、酸性多酚?lèi)和堿性吡啶、環(huán)氧化合物等化合物。 多酚及其衍生物含量為10%～30%，里斯本烷基含量為20%，焦油（重油）含量相對(duì)較小。隨著加氫技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)最適合生產(chǎn)汽車(chē)燃料和化工產(chǎn)品。1.3國(guó)內(nèi)外煤焦油加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史1.3.1國(guó)外煤焦油加工工藝的發(fā)展歷史在兩個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，煤焦油化工的發(fā)展十分迅速，19世紀(jì)20年代左右第一個(gè)煤焦油化工廠在英國(guó)建立，隨后的120多年里常見(jiàn)的芳香烴化合物、工業(yè)瀝青等原料只能通過(guò)加工煤焦油來(lái)獲得。發(fā)達(dá)國(guó)家煤焦油化工的發(fā)展總體上來(lái)說(shuō)可以分為以下四個(gè)趨勢(shì)：圖SEQ圖\*ARABIC3發(fā)達(dá)國(guó)家煤焦油化工發(fā)展趨勢(shì)目前國(guó)外的煤焦油加工企業(yè)一般分為三種生產(chǎn)模式：模式一：全方位多品種模式，通過(guò)裝配可以更改操作參數(shù)的設(shè)備來(lái)提純和生產(chǎn)各種規(guī)格和等級(jí)的產(chǎn)品以滿(mǎn)足不同的市場(chǎng)要求，達(dá)到裝置的多功能性。模式二：產(chǎn)品細(xì)化，在基礎(chǔ)產(chǎn)品加工的基礎(chǔ)上，朝著染料化學(xué)、精細(xì)化工、醫(yī)藥化學(xué)等方面產(chǎn)品深加工。模式三：提高瀝青產(chǎn)品的附加價(jià)值，從而保證焦油加工的整體效益。1.3.2我國(guó)煤焦油加工工藝的發(fā)展歷史我國(guó)在1950年左右從前蘇聯(lián)引進(jìn)了焦油加工技術(shù)和設(shè)備。引進(jìn)后我國(guó)逐步形成了年加工量5～10萬(wàn)噸的規(guī)模，很多設(shè)備至今還在一線生產(chǎn)。遼寧省鞍山焦耐院于上世紀(jì)六十年代開(kāi)始自主設(shè)計(jì)研發(fā)了我國(guó)第一套焦油加工技術(shù)，包括圓筒型管式加熱爐設(shè)備改進(jìn)，切取混合餾分等技術(shù)，終于使我國(guó)的焦油化工有了進(jìn)一步的發(fā)展。截止到2010年，我國(guó)煤焦油總產(chǎn)能超過(guò)1600萬(wàn)噸，同期全國(guó)煤焦油實(shí)際產(chǎn)量約為1367萬(wàn)噸。較前一年產(chǎn)能增加了42萬(wàn)噸左右?！?參考文獻(xiàn)：】圖SEQ圖\*ARABIC42010年煤焦油月產(chǎn)能、產(chǎn)量及開(kāi)工率統(tǒng)計(jì)截止到2011年，我國(guó)中型規(guī)模以上的煤焦油加工企業(yè)有近五十家，每年加工規(guī)模達(dá)到十萬(wàn)噸以上企業(yè)二十五家，綜合年加工能力超過(guò)五百萬(wàn)噸，但這些企業(yè)均進(jìn)行的是粗加工，所生產(chǎn)的產(chǎn)品所帶來(lái)的產(chǎn)品附加值不高。我國(guó)最大的煤焦油加工企業(yè)是上海寶鋼化工公司，公司擁有年加工60萬(wàn)噸以上的生產(chǎn)設(shè)備四套；山西焦化集團(tuán)有限公司擁有年產(chǎn)35萬(wàn)噸生產(chǎn)設(shè)備兩套；遼寧鞍鋼化工廠年產(chǎn)30萬(wàn)噸設(shè)備一套。而民營(yíng)企業(yè)中，山西省的宏特煤化工有限公司也取得了很好的成績(jī)，目前也具備年加工40萬(wàn)噸以上煤焦油的能力[4]。1.4煤焦油深加工工藝研發(fā)及現(xiàn)狀煤焦油加工工藝較為繁瑣，因此所選用的儀器設(shè)備也不會(huì)少。主要由焦油蒸餾工段、產(chǎn)品精制工段、洗油加工工段、瀝青加工工段等組成。焦油產(chǎn)品精制工藝主要含有酚精制裝置、萘精制裝置、蒽精制裝置、蒽醌裝置和古馬隆裝置等，而瀝青的加工工藝也包括改質(zhì)瀝青工藝和針狀焦工藝。1.4.1煤焦油蒸餾技術(shù)煤焦油分離技術(shù)以蒸餾技術(shù)為主，根據(jù)操作壓強(qiáng)的不同常見(jiàn)的蒸餾工藝有常壓蒸餾工藝，減壓蒸餾工藝，常減壓蒸餾工藝。目前煤焦油加工行業(yè)面臨的首要問(wèn)題是應(yīng)該通過(guò)什么技術(shù)提高焦油中各組分的分離效率和產(chǎn)品純度來(lái)改善附屬生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝和操作條件并降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。蒸餾操作、結(jié)晶操作、萃取操作、催化聚合操作、熱縮聚操作和焦化操作這六種基本化工操作通過(guò)不同需求組合即可得到當(dāng)今通用的煤焦油加工工藝。一般來(lái)說(shuō)，一臺(tái)管式爐產(chǎn)生的熱量和它的處理能力雖然不是很高，但對(duì)于年處理無(wú)水焦油30萬(wàn)噸及以下的工藝流程中已經(jīng)足夠，所以常壓蒸餾和減壓蒸餾工藝這兩種加工工藝都可以使用。圖SEQ圖\*ARABIC5煤焦油蒸餾工藝圖無(wú)水焦油年處理量可達(dá)三十萬(wàn)噸以上的大型工藝裝置，其生產(chǎn)過(guò)程中餾分通常在蒸餾塔內(nèi)進(jìn)行分離。這時(shí)一臺(tái)管式爐已無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中所需要的熱量，可以采用多臺(tái)管式加熱爐對(duì)不同工段分別提供熱量的方案，這時(shí)往往采用常減壓蒸餾工藝進(jìn)行生產(chǎn)。我國(guó)目前煤焦油加工工藝主要采用的蒸餾方式為常壓蒸餾與常減壓蒸餾。1.4.2常壓蒸餾工藝具有流程短、投資低、設(shè)備維護(hù)少、易操作等優(yōu)點(diǎn)的煤焦油常壓蒸餾工藝初步發(fā)展于二十世紀(jì)六十年代，雖然工藝使用已超過(guò)半個(gè)世紀(jì)，但現(xiàn)在還是工藝中最長(zhǎng)使用的一種，常壓蒸餾工藝的餾分一般就是切取三混。圖SEQ圖\*ARABIC6常壓蒸餾工藝圖常壓蒸餾工藝中，原料焦油經(jīng)過(guò)管式加熱爐加熱，在一段蒸發(fā)器中脫去絕大部分的水分，瀝青與餾分在二段蒸發(fā)器中分離，三混餾分的分離則是在餾分塔內(nèi)完成。而原料中水分的蒸發(fā)和焦油蒸餾分離所需的熱量基本上都是通過(guò)管式加熱爐提供的，所以為了降低成本、方便操作，會(huì)將過(guò)熱蒸汽直接通入二段蒸發(fā)器底部和餾分塔底部，以此方法來(lái)提高分餾效率[6]。1.5.3減壓蒸餾工藝20世紀(jì)80年代減壓蒸餾工藝第一次被寶鋼集團(tuán)應(yīng)用，該集團(tuán)所生產(chǎn)的瀝青產(chǎn)品是軟瀝青產(chǎn)品，需要以液態(tài)形式貯存并且運(yùn)輸過(guò)程中也具有局限性，因此對(duì)該產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化即為減壓蒸餾工藝。減壓蒸餾分離是指在負(fù)壓條件下進(jìn)行蒸餾，因此工段中餾分塔及管式爐出口的焦油溫度相對(duì)常壓蒸餾工藝較低，這樣操作的好處是不僅減輕了爐管的結(jié)焦，同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中也不會(huì)有含酚的廢水，大大減小有毒有害氣體的泄漏的可能。圖SEQ圖\*ARABIC7減壓蒸餾工藝流程圖減壓蒸餾工藝的預(yù)脫水塔將原料焦油中絕大部分水除去，脫水塔可以在分離輕油餾分的同時(shí)將預(yù)脫水塔中未脫除的水分徹底脫除[6]。工段中的主塔為減壓操作，作用是將焦油中的其他組分分離。與常壓蒸餾不同的是，在減壓蒸餾工藝中脫水工序和蒸餾工序所需的熱量則是分別通過(guò)焦油預(yù)熱器、脫水塔重沸器和焦油管式爐提供。1.4.3常減壓蒸餾工藝降低能耗，減少燃料消耗量；餾分塔的塔底采用的是循環(huán)加熱的方式，這樣做的好處是可以使熱能充分利用，方便調(diào)節(jié)；不同溫度的餾分切取溫度較細(xì)，利于后續(xù)的加工的分離和提取。常減壓蒸餾工藝的劣勢(shì)也很明顯，生產(chǎn)過(guò)程中采用半加堿方式，設(shè)備急冷后，二次加熱，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)流程總能耗升高；同時(shí)相對(duì)于其他兩種工藝設(shè)備也更多、投資偏高。圖SEQ圖\*ARABIC8常減壓蒸餾工藝流程圖1.5煤焦油加工工藝及技術(shù)結(jié)論當(dāng)今社會(huì)煤焦油深加工技術(shù)仍然日新月異的進(jìn)步著，但如何能在保護(hù)環(huán)境避免浪費(fèi)的前提下，增加其利用率，讓越來(lái)越多的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)出現(xiàn)也是一大問(wèn)題。同時(shí)我們也要利用煤焦油資源產(chǎn)業(yè)鏈，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展科技需求做出更多貢獻(xiàn)，這就需要促進(jìn)該工藝的創(chuàng)新，探索煤焦油和其他原材料的結(jié)合利用，使其發(fā)展到更廣闊的領(lǐng)域。煤炭是我國(guó)最主要的能源，如何提高煤碳的利用效率也是當(dāng)前提高能源綜合利用的重要途徑。所以說(shuō)開(kāi)展新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和研究是當(dāng)前煤焦油化工工藝的研究重點(diǎn)，提高煤炭資源利用的同時(shí)提高加工深度，加強(qiáng)與其他先進(jìn)技術(shù)交流、引進(jìn)，以此提高我國(guó)煤炭化工水平。與此同時(shí)，隨著煤焦油化工的迅速發(fā)展，加工所生產(chǎn)的產(chǎn)品的附加價(jià)值也在不斷的增加，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，國(guó)家應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加大對(duì)行業(yè)的投資，根據(jù)原料產(chǎn)地等條件建設(shè)煤焦油化工基地，并對(duì)小中型企業(yè)給予財(cái)政等支持；當(dāng)然生產(chǎn)企業(yè)也應(yīng)當(dāng)在生產(chǎn)過(guò)程中要考慮設(shè)備、工藝流程的多元性，根據(jù)不同的市場(chǎng)需要及時(shí)調(diào)整企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品品種，以此提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力。第二章工藝設(shè)計(jì)原則2.1設(shè)計(jì)依據(jù)本次設(shè)計(jì)參考了國(guó)內(nèi)外主流方案，同時(shí)參考中國(guó)知網(wǎng)查閱的相關(guān)文獻(xiàn)、煤焦油加工技術(shù)相關(guān)資料對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單的初步計(jì)算。工藝要求：年處理量15萬(wàn)噸煤焦油；脫水后焦油水分≤4%；焦油脫鹽后銨≤0.01g/kg；pH：7.0～7.5。原料條件如下表：表SEQ表\*ARABIC2原料焦油成分表成分輕油酚油萘洗油蒽油水銨其它溫度180℃前180℃-210℃210℃-230℃230℃-300℃300℃-400℃———含量≤2%≤5%10%～18%≤8%20%～30%≤10%2.0g/kg焦油比重d4200.85-0.901.90-1.051.00-1.051.05-1.061.06-1.12＞1.152.2生產(chǎn)工藝的選擇目前大型的煤焦油化工廠一般采用管式加熱爐為熱源的蒸餾裝置，管式加熱爐給原料焦油進(jìn)行加熱。加工工藝按照蒸餾工藝中使用的塔數(shù)和分餾切取范圍，可以分成以下幾類(lèi)。單塔式蒸餾工藝、兩塔式蒸餾工藝和切取不同寬、窄餾分范圍的煤焦油蒸餾工藝流程。本設(shè)計(jì)選擇常壓?jiǎn)螤t單塔連續(xù)蒸餾的加工工藝，單爐單塔式蒸餾工藝比單爐雙塔蒸餾或者多爐多塔蒸餾等連續(xù)蒸餾工藝更加常用，且單爐單塔蒸餾工藝較其他工藝相比操作簡(jiǎn)單，設(shè)備投資小，設(shè)備維護(hù)量少，更加適合中型、小型煤焦油蒸餾裝置。最終切取三混餾分。2.3煤焦油生產(chǎn)預(yù)處理煤焦油在蒸餾前需要進(jìn)行預(yù)處理工序，例如煤焦油的均勻化、煤焦油的初步脫水和瀝青脫渣等工序。準(zhǔn)備工序通常在儲(chǔ)存焦油的油庫(kù)中進(jìn)行。對(duì)于煤焦油原料來(lái)說(shuō)，不僅要求其中的各組分穩(wěn)定，還對(duì)焦油組成成分中的水分、銨鹽的含量都有一定的要求。2.3.1煤焦油的均勻化在煤焦油加工中，影響焦油操作的穩(wěn)定和蒸餾殘液中瀝青的質(zhì)量的因素有很多，喹啉不溶物和水分含量就是主要因素。雖然產(chǎn)物都是煤焦油，但是不同焦化廠的煤焦油的組成成分還是會(huì)有很大差別，如果加工前沒(méi)有充分混合使其均勻化，對(duì)煤焦油后續(xù)操作的穩(wěn)定性和安全性都會(huì)帶來(lái)不好的影響。因此煤焦油的均勻化對(duì)安全生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是十分有必要的。2.3.2煤焦油脫水煤焦油原料如果含水量過(guò)高，在后續(xù)蒸餾中所需要的熱量就會(huì)增多，造成能源浪費(fèi)，而且水還可以與焦油液滴形成油包水型的乳化液，其受熱不會(huì)立即蒸發(fā)而是積聚溫度，當(dāng)溫度不斷升高達(dá)到一定程度時(shí)，這些液體會(huì)急劇氣化蒸發(fā)造成突沸竄油事故。管式加熱爐出料口的溫度一般較低，但若二段蒸發(fā)器出料口餾分的水分不斷增高，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致加工工藝的加熱系統(tǒng)阻力激增，無(wú)法進(jìn)行常規(guī)操作，從而影響正常生產(chǎn)。除此之外，如果有大量的腐蝕性物質(zhì)與水分一同進(jìn)入設(shè)備或管道中，還會(huì)造成設(shè)備或管道的腐蝕導(dǎo)致無(wú)法正常生產(chǎn)。2.3.3煤焦油的脫鹽煤焦油的脫鹽就是在初步脫水的煤焦油中加合適的碳酸氫鈉溶液，將煤焦油中含有的銨鹽轉(zhuǎn)化為鈉鹽：轉(zhuǎn)化生成的鈉鹽會(huì)在煤焦油蒸餾的過(guò)程中在瀝青中變成灰分，煤焦油中含有一定的銨鹽，一部分N元素會(huì)以氨水形式存在，其余部分以NH4Cl、（NH4）2SO4等銨鹽形式存在，NH4Cl占主要部分。當(dāng)煤焦油的加熱溫度達(dá)到220℃以上時(shí)，煤焦油中含有的銨鹽就會(huì)轉(zhuǎn)化成酸和氨：如果煤焦油中存在大量未分解的氯化氫，設(shè)備管道將會(huì)被腐蝕，與此同時(shí)，銨鹽含量過(guò)高還會(huì)造成餾分乳化，對(duì)后續(xù)生產(chǎn)操作造成不便。所以在煤焦油生產(chǎn)進(jìn)行之前必須進(jìn)行脫鹽工序的處理。二段蒸發(fā)器泵前的無(wú)水焦油的pH應(yīng)該保持在7.5左右，當(dāng)pH不符合要求時(shí)，需要用濃度為百分之八到百分之十左右的碳酸鈉溶液維持pH，通過(guò)折合成純碳酸鈉計(jì)算，碳酸鈉溶液的用量一般是無(wú)水焦油總量的0.03～0.05%。碳酸氫鈉使用量為：15×104×0.05%=45t；遠(yuǎn)小于年處理量152.3.4煤焦油的脫灰、脫渣煤焦油中含有少量機(jī)械雜質(zhì)，對(duì)煤焦油進(jìn)行脫灰、脫渣處理對(duì)提高瀝青使用和后續(xù)操作的穩(wěn)定是十分有利的。設(shè)計(jì)總述3.1設(shè)計(jì)題目150kt每年煤焦油蒸餾工段工藝設(shè)計(jì)3.2設(shè)計(jì)方案常壓?jiǎn)螤t單塔連續(xù)蒸餾工段工藝3.3設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行所設(shè)計(jì)工段全流程的物料衡算、熱量衡算；工段工藝設(shè)備計(jì)算及主體設(shè)備—餾分塔的選型計(jì)算；計(jì)算后進(jìn)行設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備規(guī)格、設(shè)備數(shù)量等設(shè)備一覽表；最終繪制工段物料流程圖、工段工藝流程圖、設(shè)備布置圖等相關(guān)圖紙。3.4設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)述圖SEQ圖\*ARABIC9切取混合餾分的焦油蒸餾工藝流程原料煤焦油在進(jìn)入蒸餾工段前通過(guò)預(yù)處理工序，初步脫水后進(jìn)入管式加熱爐的對(duì)流段，在對(duì)流段中煤焦油被加熱到120～130℃后流入一段蒸發(fā)器進(jìn)行二次脫水，通過(guò)一段蒸發(fā)器段后的煤焦油其含水量可以下降到百分之一以下。絕大部分的水分和部分輕油通過(guò)一段蒸發(fā)器的頂部蒸出，經(jīng)過(guò)冷凝冷卻器和油水分離器處理可以得到一段輕油。一段蒸發(fā)器的底部流出的無(wú)水焦油進(jìn)入管式加熱爐的輻射段，這時(shí)焦油會(huì)被加熱到400～410℃。在二段蒸發(fā)器中無(wú)水焦油經(jīng)過(guò)二次蒸發(fā)，餾分將會(huì)與瀝青分離。瀝青自底部排出，餾分蒸汽則會(huì)自頂部進(jìn)入餾分塔。在餾分塔中，一段蒸發(fā)器中沒(méi)有蒸發(fā)的輕油蒸汽會(huì)從塔頂溢出，蒽油則會(huì)從餾分塔的底部排出，三混餾分則從側(cè)線切取即可。工藝計(jì)算4.1計(jì)算額定本設(shè)計(jì)選用常壓條件下的單塔單爐連續(xù)蒸餾工藝，切取三混餾分。脫水部分在管式加熱爐和餾分塔中進(jìn)行，最終產(chǎn)品均在餾分塔中進(jìn)行。計(jì)算過(guò)程中煤焦油產(chǎn)率，占裝爐干煤量的4%。在煤焦油化工相關(guān)企業(yè)中，每年除去固定檢修、設(shè)備故障、法定假日等情況，約為60天，故每年生產(chǎn)工作日選取300天。年處理煤焦油量15萬(wàn)噸，一年以7200小時(shí)計(jì)算，合20.83t/h，約為20850千克/小時(shí)。原料條件如下表：表SEQ表\*ARABIC3原料焦油成分表成分輕油酚油萘洗油蒽油水銨其它溫度180℃前180℃-210℃210℃-230℃230℃-300℃300℃-400℃———含量≤2%≤5%10%～18%≤8%20%～30%≤10%2.0g/kg比重d4200.85-0.901.90-1.051.00-1.051.05-1.061.06-1.12＞1.15以單爐單塔每小時(shí)處理20850kg煤焦油為前提，切取三混餾分計(jì)算，設(shè)：原料˙中含有4%的水分，經(jīng)一段蒸發(fā)器蒸發(fā)后含有0.3%水分，0.25%的輕油在一段蒸發(fā)器中蒸出，則具體計(jì)算過(guò)程如下。表SEQ表\*ARABIC4設(shè)計(jì)計(jì)算煤焦油各餾分含量值，%餾分輕油酚油萘油洗油蒽油瀝青水合計(jì)產(chǎn)率0.51.512521564100%注：三混餾分的含量按照對(duì)應(yīng)餾分含量之和相加計(jì)算。4.2全工段物料衡算圖SEQ圖\*ARABIC10全工段物料衡算示意圖輸入物料： 原料焦油：20850kg/h輸出物料： 輕油：20850×0.5%=104.25kg/h 酚油：20850×1.5%=312.75kg/h 萘油：20850×12.5%=2502.00kg/h 洗油：20850×5.0%=1042.50kg/h 蒽油：20850×21.0%=4378.50kg/h 瀝青：20850×56.0%=11676.00kg/h 水分：20850×4.0%=834.00kg/h合計(jì)：104.25+312.75+2502+1042.5+4378.5+11676+834=20850kg/h上表可知工藝輸入物料量等于輸出物料量，滿(mǎn)足整流程物料衡算要求。

4.3主設(shè)備物料衡算4.3.1一段蒸發(fā)器一段蒸發(fā)器是快速蒸出煤焦油中所含水分和部分輕油的煤焦油蒸餾設(shè)備，大部分水和部分輕油會(huì)在一段蒸發(fā)器中被蒸出。圖SEQ圖\*ARABIC11一段蒸發(fā)器物料衡算示意圖一段蒸發(fā)器輸入物料：原料煤焦油20850kg/h一段蒸發(fā)器輸出物料：水20850×(4-0.3)%=771.45kg/h輕油20850×0.25%=52.125kg/h餾分20850×(1-0.25%-3.7%)=20026.425kg/h合計(jì)771.45+52.125+20026.425=20850kg/h一段蒸發(fā)器輸入物料等于輸出物料，滿(mǎn)足物料衡算。4.3.2二段蒸發(fā)器二段蒸發(fā)器是將無(wú)水煤焦油加熱到400-410℃進(jìn)行閃蒸，使其中的酚油、萘油、洗油、蒽油等餾分與瀝青分離的設(shè)備。其中剩余的0.25%輕油在二段蒸發(fā)器中會(huì)以氣體形式進(jìn)入餾分塔中與剩余的0.3%水分一同分出。圖SEQ圖\*ARABIC12二段蒸發(fā)器物料衡算示意圖二段蒸發(fā)器輸入物料：一段餾分20026.425kg/h二段蒸發(fā)器輸出物料：瀝青20850×56%=11676kg/h二段餾分20850×(1-0.25%-3.7%-56%)=8350.425kg/h合計(jì)11676+8350.425=20026.425kg/h二段蒸發(fā)器輸入物料等于輸出物料，滿(mǎn)足物料衡算。4.3.3餾分塔圖SEQ圖\*ARABIC13餾分塔物料衡算示意圖餾分塔輸入物料：二段餾分8350.425kg/h餾分塔輸出物料：水20850×0.3%=62.55kg/h輕油20850×0.25%=52.125kg/h三混20850×(1.5%+12%+5%)=3857.25kg/h蒽油20850×21%=4378.5kg/h合計(jì)62.55+52.125+3857.25+4378.5=8350.425kg/h餾分塔輸入物料等于輸出物料，滿(mǎn)足物料衡算。4.4主要設(shè)備熱量衡算以每小時(shí)處理20850kg煤焦油為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行熱量衡算；由于本設(shè)計(jì)煤焦油蒸餾工藝的初步設(shè)計(jì)，故設(shè)計(jì)中涉及到的熱損失忽略不計(jì)。4.4.1管式加熱爐管式加熱爐已知條件詳見(jiàn)附表1。（一）管式加熱爐中對(duì)流段加熱計(jì)算：①將煤焦油加熱到125℃時(shí)的耗熱量：Q上式中：196.5kJ/kg——在125℃時(shí)原料煤焦油的熱焓值；121.2kJ/kg——在85℃時(shí)原料煤焦油的熱焓值。②一段蒸發(fā)器中蒸發(fā)水分所需要的熱量：QQ上式中：2709kJ/kg——125℃時(shí)水蒸氣的熱焓值；353.3kJ/kg——85℃時(shí)水蒸氣的熱焓值。③一段蒸發(fā)器中蒸發(fā)0.25%的輕油所產(chǎn)生的熱量：Q上式中：395kJ/kg——輕油的汽化熱。④一段蒸發(fā)器中所需要的總耗熱量：Q（二）加熱蒸汽耗熱量計(jì)算：Q上式中：3369.5kJ/kg——表壓6.0kg/cm2時(shí)飽和水蒸汽壓過(guò)熱至450℃時(shí)熱焓；2758.4kJ/kg——表壓6.0kg/cm2時(shí)飽和水蒸汽壓過(guò)熱至110℃時(shí)熱焓。（三）管式加熱爐中輻射段加熱計(jì)算：①輻射段中將焦油加熱到380℃時(shí)耗熱量：QQ上式中：52.125kg/h——輕油在一段蒸發(fā)器中的損耗量；961.86kJ/kg——焦油在380℃時(shí)的熱焓值；167.28kJ/kg——焦油在110℃時(shí)的熱焓值。②二段蒸發(fā)器中焦油中的水分的蒸發(fā)所需要的熱量：QQ上式中：3270.95kJ/kg——水蒸氣在405℃時(shí)的熱焓值；461.69kJ/kg——水蒸氣在110℃時(shí)的熱焓值。③二段蒸發(fā)器中需要的總耗熱量：Q（四）管式加熱爐的有效熱負(fù)荷計(jì)算：Q①每一噸煤焦油加熱所需要的熱量：Q②熱負(fù)荷比例：一段熱負(fù)荷：Q二段熱負(fù)荷：Q過(guò)熱蒸汽熱負(fù)荷：Q（五）管式爐消耗煤氣量計(jì)算：設(shè)管式加熱爐的效率為75%，則耗煤氣量為：Q上式中：17564.4——煤氣的熱值，kJ/m3則每噸煤焦油耗煤氣量為：1569.58459管式加熱爐的有效熱負(fù)荷為20676608.6870kJ/h，即496.08萬(wàn)千卡/時(shí)。故選用500萬(wàn)千卡/時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)圓桶式管式加熱爐一臺(tái)。4.4.2一段蒸發(fā)器一段蒸發(fā)器計(jì)算已知條件詳見(jiàn)附表2。氣相負(fù)荷：V=22.4（設(shè)空塔速度為0.2m/s，此時(shí)一段蒸發(fā)器的直徑為：D綜上所述選用直徑Dg1=1600mm的一段蒸發(fā)器。4.4.3二段蒸發(fā)器二段蒸發(fā)器計(jì)算已知條件詳見(jiàn)附表3。氣相負(fù)荷：V=22.4（設(shè)空塔速度為0.2m/s，則二段蒸發(fā)器的直徑為：D綜上所述選用直徑Dg2=2200mm的二段蒸發(fā)器。4.4.4餾分塔餾分塔熱量衡算已知條件詳見(jiàn)附表4蒸發(fā)回流所需熱量：Q=8340內(nèi)回流量：5784591.983塔頂氣相負(fù)荷：VV氣相密度：ρ液相密度：ρ上式中：0.88——輕油在20℃時(shí)的比重0.0008——計(jì)算系數(shù)液相負(fù)荷：L=空塔速度：W因適宜的空塔速度通常為：W計(jì)算塔徑：D故選用直徑Dg3=1800mm的餾分塔。4.4.5一段輕油冷卻器一段輕油冷卻器熱量衡算已知條件詳見(jiàn)附表5冷凝階段放出的熱量:52.125冷卻階段放出的熱量:52.125熱量合計(jì)：1422170.16冷卻水（入口25℃，出口40℃）用量：1626044.066冷卻段水溫升高至：25+對(duì)數(shù)平均溫度差：油氣（℃）10510530冷卻水（℃）4026.90256578.105冷凝段：?冷卻段：?需要換熱面積F（K1=627.3kJ/m·h·℃；K2=418.2kJ/m·h·℃）冷凝段換熱面積：F冷卻段換熱面積：F總面積：F故選用3×17=51m2的冷凝冷卻器一臺(tái)。4.4.6餾分塔輕油冷凝冷卻器餾分塔輕油冷凝冷卻器熱量衡算已知條件詳見(jiàn)附表6冷凝階段放出的熱量:8392.125冷卻階段放出的熱量:8392.125熱量合計(jì)：4718138.16+1449955.913=6168094.073kJ/h冷卻水（入口25℃，出口40℃）用量：6168094.073冷卻段水溫升高至：25+對(duì)數(shù)平均溫度差：油氣（℃）10510530冷卻水（℃）4026.5256578.505冷凝段：?冷卻段：?需要換熱面積F（K1=627.3kJ/m·h·℃；K2=418.2kJ/m·h·℃）冷凝段換熱面積：F冷卻段換熱面積：F總面積：F故選用5×50=250m2的冷凝冷卻器一臺(tái)。4.4.7浸沒(méi)式冷卻器浸沒(méi)式冷卻器熱量衡算已知條件詳見(jiàn)附表7物料放出熱量：3857.25對(duì)數(shù)平均溫度差：物料（℃）18570冷卻水（℃）453214038?換熱面積：F=冷卻水用量：927533.6213故選用2×15=30m2的冷凝冷卻器一臺(tái)。4.5餾分塔塔板的工藝表SEQ表\*ARABIC5塔板工藝已知條件表已知條件數(shù)據(jù)氣相負(fù)荷5310.54m3/h液相負(fù)荷0.005007m3/h氣相重度2.8838kg/m3液相重度812.00kg/m3直徑D=1800mm的餾分塔，依據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn)得到下表相關(guān)數(shù)值：表SEQ表\*ARABIC6餾分塔規(guī)格及餾分側(cè)線標(biāo)號(hào)表項(xiàng)目數(shù)值塔板層數(shù)47精餾段42提餾段5塔板間距，mm450餾分側(cè)線的塔板編號(hào)（自下至上）一蒽油塔底洗油塔底萘油22、24、26、28酚油36、38、40、424.5.1塔板面積通過(guò)計(jì)算已知塔徑D=1800mm。塔板面積：A空塔氣度：W=4.5.2塔高餾分塔的頂部一般為1.2～1.5m，則h1=1.5m，塔底空間h2=1.5m。進(jìn)料板間距一般取600mm，人孔所在板間距500mm，人孔3個(gè)；裙作3.0m，由于第22、24、26、28、36、38、40、42層有側(cè)線采出，故塔板間距取500mm。綜上所述，有效塔高：HH餾分塔高度：H=故餾分塔塔高取28.0m。第五章主要設(shè)備選型5.1管式加熱爐常見(jiàn)的管式加熱爐一般由燃燒室、對(duì)流室和煙囪三部分組成。本次煤焦油蒸餾工藝設(shè)計(jì)蒸餾裝置采用圓筒式管式加熱爐，功率為500萬(wàn)千卡/小時(shí)，爐管為單程，對(duì)流段光管和輻射段爐管的材質(zhì)均為1Cr5Mo合金鋼。具有加熱功能的蒸汽過(guò)熱管放置在對(duì)流段和輻射段中，應(yīng)滿(mǎn)足加熱面積可以將蒸汽加熱到450℃。理論輻射段爐管熱強(qiáng)度取值為75400～92100kJ/(m2·h)；對(duì)流段采用光管時(shí)，熱強(qiáng)度取值為25200～41900kJ/(m2·h)。5.2一段蒸發(fā)器一段蒸發(fā)器為塔式圓筒形設(shè)備，其可以使煤焦油中的水分和部分輕油迅速蒸發(fā)，塔體由灰鑄鐵或碳素鋼制造，一段蒸發(fā)器的焦煤入口的下部有2～3層分配錐是為了減小設(shè)備內(nèi)壁腐蝕。蒸發(fā)器頂部有鋼制拉西環(huán)補(bǔ)霧層，煤焦油物料入口至補(bǔ)霧層有2.4m以上的空間用于蒸發(fā)，底部為無(wú)水焦油儲(chǔ)槽?？账俣纫话闳?.2m/s。5.3二段蒸發(fā)器二段蒸發(fā)器是將無(wú)水煤焦油加熱到400～410℃進(jìn)行閃蒸從而達(dá)到使餾分與瀝青分離的目的。塔體采用不銹鋼或灰鑄鐵組成。底部空塔速度0.2m/s，閃蒸空間不小于4000mm，且要求設(shè)置人孔以方便檢修、清掃。5.4餾分塔蒸餾工藝中最重要的設(shè)備就是餾分塔，在蒸餾工藝中切取三混餾分。本次設(shè)計(jì)采用篩板式餾分塔。分為精餾段和提餾段，內(nèi)設(shè)塔板。進(jìn)料層的閃蒸空間通常采用板距的2倍。第六章非工藝條件設(shè)計(jì)6.1工藝布置6.1.1布置要點(diǎn)表SEQ表\*ARABIC7焦油蒸餾工藝布置間距，米工藝布置間距間距，米廠房和室外中間槽之間凈距≥6管式爐和蒸餾平臺(tái)之間凈距≥10兩座管式爐中心距，按最大爐徑D≥1.5D廠房和焦油中間槽之間凈距≥10泵頭和墻行列線之間距離≥2兩行布置時(shí)，行和行之間凈距≥1.5一行布置時(shí)，槽和槽之間凈距≥0.9蒸餾塔之間凈距≥1.5蒸餾平臺(tái)內(nèi)人行道寬度≥1煤焦油蒸餾工藝工段設(shè)計(jì)由管式加熱爐、蒸餾塔平臺(tái)、蒸餾廠房等構(gòu)成，在需要的情況下也可以與工業(yè)萘生產(chǎn)工段結(jié)合。廠房根據(jù)不同的氣候條件分為半敞開(kāi)式廠房和敞開(kāi)式廠房；廠房?jī)?nèi)的各設(shè)備標(biāo)定高度應(yīng)當(dāng)相互適應(yīng)，滿(mǎn)足需求。6.1.2土建要求廠房室內(nèi)地坪高應(yīng)該至少比室外高出0.15米，酸堿洗滌室及洗滌室外的酸類(lèi)貯槽區(qū)域的地坪需要防腐蝕的處理，洗滌室的室內(nèi)需要設(shè)置墻裙和具有沖洗地坪的排水設(shè)施。每個(gè)工段的泵房和主要設(shè)備的廠房地坪應(yīng)滿(mǎn)足耐油耐堿條件，可以鋪設(shè)瓷磚或水磨石。室外設(shè)備的操作區(qū)域所涉及到的通道應(yīng)該使用水泥地坪，且能夠排水。煤焦油為易燃物，廠房建筑物的防火等級(jí)要提高標(biāo)準(zhǔn)。6.2設(shè)計(jì)環(huán)保環(huán)節(jié)6.2.1廢氣的性質(zhì)煤焦油蒸餾工藝生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多氣體，除水蒸氣外，還含有SO3、H2S、NH3、酚萘、輕質(zhì)油類(lèi)等有害氣體。這些氣體溫度通常較高，極易冷凝且氣味刺激、含有毒性和腐蝕性等危害。6.2.2廢氣的治理不同性質(zhì)的廢氣采用不同的治理方法：原料焦油槽產(chǎn)生的尾氣往往生成時(shí)溫度較高，且易揮發(fā)易冷凝，可以通過(guò)冷凝吸收進(jìn)行治理；酚鹽尾氣則可以使用水作為吸收液；而焦油生產(chǎn)過(guò)程各儲(chǔ)槽產(chǎn)生的尾氣，實(shí)際上是生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品，為減少產(chǎn)品流失可以使用文丘里吸收器進(jìn)行回收。6.2.3其余污染物的處理（一）廢水：生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生廢水中含有較高含量的焦油或者瀝青。可以將其收集，通過(guò)分離手段處理后送至各自相應(yīng)的車(chē)間，再次投入到生產(chǎn)循環(huán)中使用，這樣不僅可以節(jié)約水資源，還可回收廢渣，增大經(jīng)濟(jì)效益。（二）廢渣：煤焦油在預(yù)處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生焦油渣和少量生活垃圾，這類(lèi)廢渣通常無(wú)放射性。焦油渣由專(zhuān)用渣箱收集，可再次送入配煤車(chē)間配入煉焦煤中進(jìn)行再利用。生活垃圾則按照相關(guān)規(guī)定處理即可。6.3設(shè)計(jì)安全環(huán)節(jié)6.3.1輸送設(shè)備本設(shè)計(jì)采用虹吸和自流的方式來(lái)輸送物料；這兩種方式不僅成本低且操作安全。一般輸送距離近，設(shè)備條件符合的均可以采用自流和虹吸輸送方式。站在安全角度來(lái)說(shuō)，最適合輸送易燃液體的泵是蒸汽往復(fù)泵，因?yàn)檎羝鶑?fù)泵是通過(guò)蒸汽驅(qū)動(dòng)，工作過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生火花，可大大減少發(fā)生火災(zāi)、爆炸的可能性。6.3.2防火防爆等級(jí)煤焦油為易燃物，生產(chǎn)過(guò)程中控制和消除明火、限制明火使用范圍，嚴(yán)格用火管理，防止泵房火災(zāi)是首要的。除了防火外，防爆也是必要的。生產(chǎn)設(shè)備的容積泵的管道上，需要設(shè)安全閥們，放空管應(yīng)該連接到泵的入口管道上，同時(shí)設(shè)置事故緊急停車(chē)裝置。甲、乙類(lèi)火災(zāi)危險(xiǎn)性的泵房中需要安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泵房空氣中的可燃性氣體的濃度。表SEQ表\*ARABIC8爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所等級(jí)場(chǎng)所或設(shè)備名稱(chēng)主要介質(zhì)名稱(chēng)介質(zhì)操作溫度℃環(huán)境或場(chǎng)所等級(jí)焦油管式爐焦油＜410焦油蒸餾塔、室外中間槽焦油餾分400～50H-1焦油餾分冷卻器室、泵房焦油及餾分330～50H-16.3.3防護(hù)措施該生產(chǎn)工藝工段中所有的設(shè)計(jì)、制造以及施工安裝及檢修都必須達(dá)到相關(guān)規(guī)定和規(guī)范要求。生產(chǎn)中涉及到的所有的設(shè)備、管道等都應(yīng)當(dāng)定期檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)消除隱患，同時(shí)要嚴(yán)防跑、冒、滴、漏等隱患現(xiàn)象。6.4設(shè)計(jì)電力環(huán)節(jié)煤焦油生產(chǎn)車(chē)間的供電負(fù)荷要按照焦化廠總體負(fù)荷分級(jí)規(guī)定。所有需要用電設(shè)備其操作按鈕都應(yīng)當(dāng)設(shè)置在設(shè)備的附近。持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，在對(duì)應(yīng)的儀表室內(nèi)應(yīng)有運(yùn)行指示信號(hào)燈。主要的循環(huán)泵等應(yīng)有電流表及報(bào)警信號(hào)。6.5設(shè)計(jì)給排水環(huán)節(jié)焦油生產(chǎn)車(chē)間使用的冷卻水應(yīng)使用循環(huán)水。生產(chǎn)用水的水溫一般為25℃，二次利用水時(shí)，設(shè)備出水計(jì)算溫度為40℃。酚油、萘油、洗油、蒽油等可采用溫度為32℃的循環(huán)水，出水計(jì)算溫度為45℃。結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是年產(chǎn)15萬(wàn)噸煤焦油蒸餾工藝進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，在查閱大量煤焦油化工相關(guān)的教材和文獻(xiàn)后，對(duì)煤焦油化工生產(chǎn)流程和焦煤油的相關(guān)行業(yè)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)我國(guó)企業(yè)現(xiàn)有且成熟的煤焦油工藝的對(duì)比，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)最終選擇了常壓?jiǎn)螤t單塔的蒸餾工藝。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，在管式加熱爐、蒸發(fā)器、餾分塔等主要設(shè)備滿(mǎn)足物料衡算的條件下，對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行熱量衡算，并確定了設(shè)備規(guī)格：表SEQ表\*ARABIC9設(shè)備規(guī)格匯總表設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備規(guī)格設(shè)備數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)圓筒管式爐有效熱負(fù)荷500萬(wàn)千卡/時(shí)一臺(tái)一段蒸發(fā)器直徑1600mm一臺(tái)二段蒸發(fā)器直徑2200mm一臺(tái)餾分塔直徑1800mm一臺(tái)塔高28.0m塔板數(shù)47一段輕油冷卻器面積3×17=51m2一臺(tái)餾分塔輕油冷卻器面積5×50=250m2一臺(tái)浸沒(méi)式冷卻器面積2×15=30m2一臺(tái)參考文獻(xiàn)何建平,李輝.煤焦化學(xué)產(chǎn)品回收技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.02.姜玉山.國(guó)內(nèi)外煤焦油加工工業(yè)的發(fā)展探析[J].煤炭加工與綜合利用,2005(03):40~43+1.肖瑾,姜秋,葉煌.煤焦油蒸餾工藝的選擇[J].燃料與化工,2011,42(02):50-53.李薇,程志剛.煤焦油的加工技術(shù)及生產(chǎn)現(xiàn)狀[J].化學(xué)工程與裝備,2011,3:138-141黃松.燃料供熱鍋爐煙氣超凈排放的應(yīng)用深討[J].工藝設(shè)計(jì),2016(09):170-171.單春華,姜秋,李瑞,葉煌.煤焦油減壓蒸餾新工藝[J].燃料與化工,2009(50-3):44-46,51江巨榮.國(guó)內(nèi)煤焦油加工現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].廣州化工,2009(4):52-55薛新科,陳啟文.煤焦油加工技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007.姚磊.煤焦油加氫技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用及前景[J].廣州化工,2012(16):36-38.孔維偉.煤焦油和頁(yè)巖油的組成分析[D].大連理工大學(xué),2013.朱銀惠,郭東萍主編;王建華主審.普通高等教育規(guī)劃教材,煤焦油工藝學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2017.01.姚磊,煤焦油加氫技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用及前景.[J].2012(16):36-38.肖瑞華編著.煤焦油化工學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2009.02.韓兵,李慧,董麗坤,方懿.高溫煤焦油深加工現(xiàn)狀分析[J].內(nèi)蒙古石油化工,2015,41(16):7-9.單春華,姜秋,李瑞,葉煌.煤焦油減壓蒸餾新工藝[J].燃料與化工,2019,50(03):44-46+51.于振華,鄭文華.現(xiàn)代焦化生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2010:865—866.郝哲輝.基于Aspenplus的粗苯回收模擬及優(yōu)先[J].山東化工,2015,44(24):124-126.陳冬霞.國(guó)內(nèi)成熟的煤焦油蒸餾工藝比較[J].能源與節(jié)能,2014(06):145-148.王兆熊,高晉生.焦化產(chǎn)品的精制和作用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1989.09.江巨榮.國(guó)內(nèi)煤焦油的加工工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].廣州化工,2009,37(04):52-55.李昊陽(yáng),張丹,龔炎華,李依明,李瑩.高溫煤焦油常-減壓蒸餾工藝流程模擬[J].燃料與化工,2016,47（02）：58-60.祖林.在德國(guó)土地上的中國(guó)思考（上）[J].現(xiàn)代班組,2013(08):22-23.朱玉延,譚樹(shù)峰,朱從文.濟(jì)鋼焦化廠焦油常、減壓蒸餾的實(shí)踐與分析[J].山東化工,2007(10):34-35+42.郭樹(shù)才.煤化工工藝學(xué)[M]第2版,北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.刁玉偉,王立業(yè),余建良.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)[M].大連:大連理工大學(xué)出版社,2006年12月,12~143RenonH,PrausnitzM.Localcompositionsinthermodynamicexcessfunctionsforliquidmixtures[J].AIChE,1968(14):135-144.L.A.Kazaka,V.Z.Kaidalova,L.F.Syrovaa,O.S.Miroshnichenkoa,andA.S.Minakovb.CentrfugeTreatmentofCoalTar.CokeandChemistry.2009.52(7)307-309.附錄附表SEQ附表\*ARABIC1管式加熱爐熱量衡算已知條件表已知條件數(shù)據(jù)溫度：一段蒸發(fā)器入口溫度85.0℃一段蒸發(fā)器出口溫度125.0℃二段蒸發(fā)器入口溫度1