15万ta焦油加工厂工业萘制取工段的初步设计.pdf

学号：_场lb理上去羊HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY毕业设计说明书GRADUATE DESIGN设计题目：设万t/a焦油加工厂工业加制取工段的初步设计学生姓名：_专业班级：_学 院：化工与生物技术指导教师：_讲师1河北理工大学毕业设计说明书摘要摘要蔡是有机化学工业的重要原料，是煤焦油中含量最多，提取价值很高的重要 组分,广泛川于生产染料、增塑剂、合成纤维、橡胶、树脂和各种化学助剂等。煤焦油是蔡最重要的资源，因此，在进行焦油加工过程中工业蔡收率便成为评价 一套煤焦油处理装置综合水平的重要经济技术指标之一。本文结合单炉双塔工艺对15万t/a焦油加工厂工业蔡制取工段进行了设计，首先由泡点法确定塔的操作条件，初储塔的塔顶操作条件为尸=102.6kPa,t=195,塔底的操作条件为尸=137.3kPa,，=240。精微塔的塔顶操作条件为 P=105.3kPa,r=220,塔底的操作条件为尸=150.6kPa,r=270o计算塔的工 艺负荷，确定塔的塔板数，有效高度和直径。初储塔为68层塔板，DA=1200mm,H=38000mm,板间距是400mmo精微塔50层塔板，DN=1000mm,H=30000mm,板间距是400mm。经过工艺比较选用浮阀型塔板并对其进行流 体力学验算，塔板均选用V-I型浮阀塔板，阀孔的孔间距为100mm,排间距为 83.6mmo两塔的人孔直径均为400mm,人孔处板间距均为600mm,初储塔开设 8个人孔，精微塔开设7个人孔。通过流体力学验算，两塔均可防止漏液和液泛 等不正常现象，有一定的操作弹性。其次，对塔进行机械校核塔的设计，使其满 足当地的自然条件和设计条件。最后通过热量衡算计算出换热器和管式炉的换热 量并进行了选型，选用原料与工业蔡换热器型号为G600W-L0-n（。酚油冷凝器 的换热面积为4.5 m2,选用F=6 m2换热器即可,工业蔡冷凝器的换热面积为19.67 m2,选用F=20 n?换热器即可，管式炉的型号为255-25-0127/0127。该设计还 对所设计车间进行了非工艺条件的选择，并在此基础上画出主要设备装配图、工 艺流程图及车间设备平面布置图。关键词：工业蔡；单炉双塔工艺；物料衡算；热量衡算河北理工大学毕业设计说明书摘要ABSTRACTNaphthalene is an important organic chemical industrial raw materials,the content of coal tar is the most important to extract high-value components.It is widely used in the production of dyes,plasticizers,synthetic fiber,rubber,resin and chemical additives.Naphthalene coal tar is the most important resource,so in the process of tar processing industry will be the evaluation of naphthalene yield a comprehensive level of coal tar treatment plant of one of the important economic and technical indicators.In this paper,single furnace twin columns process has been studied,150000 tons tar processing industrys naphthalene preparation section of the preliminary design has determined,the column operating condition in the material balance foundation.Firstly,the design of the primary distillation column and distillation column bubble point method to determine the operating conditions of the column,the top of primary distillation column operating conditions is P=102.6kPa,T=195,the bottom of the operating conditions is P=137.3kPa,T=240.The top of distillation column operating conditions is P=105.3kPa,T=220,the bottom of the operating conditions is P=150.6kPa,T=270.Calculating the process bottom column,determine the number of tray column,height and diameter.The main process primary distillation column dimensions were DN=1200mm,H=38000mm,68-layer distillation tray,the plate spacing is 400mm.Distillation process dimensions were mainly DN=1000mm,H=30000mm,50-layer distillation tray,the plate spacing is 400mm.Based on the calculation of the column process to design the column components for the size of components and checking fbr fluid dynamics.The two columns of the main equipment components are V-I plate type valve trays,the valve hole of the hole spacing is 100mm,row spacing is 83.6mm.The manholes9 diameter are 400mm,opening the manhole plate spacing is 600mm,primary distillation column is opened eight manholes,the distillation column sets up seven manholes.Through the fluid checking,the two columns can avoid leaking and flooding and other anomalies.Secontly Performance diagram by drawing,draw a certain degree of operational河北理工大学毕业设计说明书摘要flexibility to meet production requirements.Checking column on Column mechanical design,to meet the local natural conditions and design conditions.The last selection by the heat balance calculation,heat exchangers and tube furnace fbr heat and make the selection.Selection of raw materials and industrial naphthalene heat exchanger model G600IV-1.0-110.Carbolic oil condenser heat transfer area of 4.5 m2,F=6 m2 heat exchanger can be,industrial naphthalene condenser heat transfer area of 19.67 m2,F=20 m2 heat exchanger can,tube furnace model 255-25 27/0127.Thedesign workshop is also designed fbr non-technical conditions of selection,and draw it on this basis the main equipment assembly drawings,process flow diagram and plant equipment,plans and diagrams.Key words：naphthalene；single-furnace twin-columns process；material balance；heat balance河北理工大学 毕业设计说明书目录目录弓I言 11 文献综述.21.1 焦油加工在煤化工中的地位.21.1.1 国内外煤焦油加工现状.21.1.2 焦油加工前景.312现代焦油新技术进展.3121现代焦油蒸储模式.3122蒸储工艺的比较.41.3.工业蔡的生产简介.61.3.1 蔡的用途.61.3.2 国内外蔡生产概况.61.4 工业票制取技术及生产方法和工艺流程的选择.7L4.1精镭法制蔡工艺.81.4.2结晶法制蔡工艺.101.5 设计的目的.112设计内容.122.1 工艺流程的选择.122.2 物料衡算.122.2.1 计算依据.122.2.2 初偏塔物料衡算.122.2.3 精镭塔物料衡算.142.3 塔的工艺计算.172.3.1 初储塔的工艺计算.172.3.2 精储塔的工艺计算.222.4 塔的工艺负荷计算.252.4.1 初储塔工艺负荷计算.252.4.2 精镭塔工艺负荷的计算.282.5 塔尺寸的计算.312.5.1 初储塔尺寸的计算.312.6 塔板工艺尺寸计算.362.6.1 初镯塔塔板主要工艺尺寸的计算.362.6.2 精储塔塔板主要工艺尺寸的计算.392.7 塔板流体力学验算.422.7.1 初储塔塔板流体力学的验算.422.7.2 精储塔塔板流体力学的验算.502.8 机械校核.592.8.1 初储塔机械校核.592.9 热量衡算.722.9.1初镯塔酚油冷凝冷却器.722.9.2工业票与原料换热器.732.9.3工业秦汽化冷凝冷却器.75I河北理工大学 毕业设计说明书目录2.9.4管式炉的设计.762.10 设备一览表见表30.792.11 非工艺条件.802.11.1 土建设计条件.802.11.2 采暖通风设计条件.812.11.3 供电设计条件.812.11.4 给排水设计条件.822.11.5 分析化验条件.823 结论.83参考文献.84河北理工大学 毕业设计说明书引言焦油化学至今已有三百年的历史，1822年英国建立世界上第一个煤焦油蒸 储加工厂。由此奠定了有机化学工业的基础。票是煤焦油加工过程中的一种产品，其含量占煤焦油的8%12%,蔡是重要 的有机化工原料，广泛川于合成纤维、合成树脂、增塑剂、橡胶防老剂、染料中 间体、医学、卫生材料及一些新兴精细化工行业中，用来生产苯酎、蔡酚、蔡胺、扩散剂、酸等化工产品。随着化学工业的发展，蔡的利川价值和应用范围不断提 高，对蔡的品质要求也逐渐提高。工业蔡的生产工艺由原来的单炉单塔到两混或 三混储分为原料的常压单炉双塔连续精微工艺力图提高蔡的收率，因此选择先进 合理的工艺流程确定适宜的操作条件显得尤为重要。从焦油中提取工业蔡具有良好的发展前景，工艺技术的改进具有很大发展潜 力，本设计围绕单炉双塔的工艺来进行设计。随着世界经济的发展，蔡对满足国 民经济的需要，促进国民经济发展起到十分重要的作川，因此蔡的生产工艺在不 断改进，以满足更大的需求。蔡的生产工艺由原来的单炉单塔到单炉双塔都是为 了提高蔡的产率，因此选择较合适的工艺流程确定合时的操作条件显得尤为重 要。1河北理工大学 毕业设计说明书1文献综述1.1 焦油加工在煤化工中的地位煤焦油是炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的产物之一，其产量约占装炉煤的 3%4%,在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状，炼焦生产的高温煤焦油密度较 高，密度通常在1.1601.22/加3之间，闪点100具有特殊臭味，煤焦油又称 焦油。日前部分专业厂家已从焦油中分离出各种化合物500余种，约占煤焦油总量 的55%,其中有苯、蔡等174种中性组分；酚、甲酚等63种酸性组分和113种 碱性组分。煤焦油中的很多化合物是塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、医药、耐高温 材料及国防工业的贵重原料，也有一部分多环化合物是石油化工所不能生产或替 代。目前，我国煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、蔡油及改质沥青等，再经 深加工后制取苯、酚、蔡、葱等多种化工原料，产品数量众多、用途十分广泛川。1.1.1 国内外煤焦油加工现状我国煤焦油加工工业是随着炼焦工业而发展起来的。近30年来，由于受到来 自石油化工的激烈竞争，以及钢铁工业的制约，其发展比较缓慢且不均衡。进入 20世纪90年代中期，因对煤焦油产品的需求，人们对煤焦油加工工业的重要地位 又有了新的认识。煤焦油加工工业作为区域经济发展的重要支柱产业已经形成。煤焦油加工技术的国外工艺相比于国内而言呈现出大型化、多样性特点，其 加工深度及精度均优先，且工艺技术先进、产品多、纯度高。我国现有大中型煤 焦油加工企业46家，加工能力为540万t/a。加工规模在10万t/a以上的有25家。其 中，宝钢化工公司是国内最大的煤焦油加工企业，4套加工装置能力总计为60万 t/a,山西焦化两套装置能力为35万t/a,鞍钢化工厂年加工能力为30万t,民企山 西宏特煤化工有限公司目前也形成40万t/a的加工能力。据介绍，目前国内正形成新一轮煤焦化工发展热潮，外资也陆续进人此行 业。截至2006年底，各地拟、在建的10万t/a以上煤焦油加工能力为215万t/a。2006 年我国新增煤焦油加工能力120万t以上，总能力预计将超过530万3但煤焦油产 量的增长却不足以满足加工能力的迅速提高。资料显示，20002006年，我国煤 焦油产量年均增长约18%,而同期焦油加工能力年均增速达20%以上，特别是 2005年，山西焦化30万t/a装置、山西宏特25万t/a（第二套）装置等多套大型项目 陆续开车，加之许多焦油加工厂扩能改造，煤焦油市场供应紧张。2河北理工大学 毕业设计说明书50年代，鞍山钢铁公司建成两塔式方箱型管式炉常压连续蒸储装置。以后，在本溪钢铁公司、包头钢铁公司、武汉钢铁公司、上海焦化有限公司和南京梅山 钢铁公司等地，也陆续建成一塔式或两塔式常压连续蒸储装置。1985年，上海焦 化有限公司建成了煤焦油减压连续蒸播、蔡区域熔融精制和沥青延迟焦化装置，大大提高了煤焦油加工的水平。1.1.2 焦油加工前景焦油加工业先进的发达国家，如日本、德国、法国、俄罗斯等其焦油单套蒸 储装置的能力都在1050万t/a。从理论上讲，能力越大，规模效益越好。但为什 么会出现大小不一的规模呢？这主要是如下几个因素造成的：一是各焦油加工厂 本身所能得到的焦油资源；二是各焦油加工厂所制定的主导产品目标，不是单一 贪大；三是单体装置无限过大，制造和运输是否可能实现，投资与产出比是否合 适。在资源有限的情况下，就应选择最低焦油蒸储能力为10万t/a。中国大中型煤焦油加工企业基本上都采川4050年代的一次汽化、逐步冷却 分离、管式炉加热的连续蒸储工艺。大型装置的能耗一般为121134kJ/t焦油，小型装置的能耗普遍高达300kJ/t焦油以上。中小型煤焦油加工装置大多只有工业 蔡、粗酚、洗油、燃油和沥青生产系统。单个企业加工品种多数达不到20种，有 些还少于10种，血总计加工品种可达70余种。中国煤焦油生产和加工企业大部分 建于80年代，煤焦油的生产加工在规模、技术等很多方面存在不足，但由于在生 产厂家的建设与行业管理方面已有一定的基础，所以，如有必要的投入，其技术 改进与生产发展将有很好的前景的。12现代焦油新技术进展1.2.1 现代焦油蒸储模式现代焦油蒸镭的模式大致有以下类型：采用大型装置，如德国最大焦油蒸储 装置为50万t/a；采用常、减压连续蒸播操作方式，并全部设置余热利用，使每 吨焦油耗热量小于0.879MJ；提高塔的分离效率，使蔡的回收率大90%,蔡的集 中度也达90%以上；通过“闪蒸”方式，获得不同软化点的沥青；有效抑制焦油过 程中发生聚合反应，特别是避免结焦；采用微机控制，实现开停工切换与正常运 行的全部工艺参数自控调节；寻求扩大焦油原料的资源囿。国外煤焦油加工厂提取产品的方式有三种模式：一是全方位多品种，包括提 纯和配制各种市场需求不同规格、不同等级的产品。可以根据市场要求，在同一 装置上，改变不同的操作参数，在不同的时期生产不同级别的产品，达到同种装 置的多功能性；二是在煤焦油加工产品的基础上，发展向精细化工、染料、医药 3河北理工大学 毕业设计说明书等方面延伸的深加工产品；三是重点加工沥青类产品。因为在煤焦油加工过程中，沥青占整个原料的50%以上，做好沥青加工这项工作，提高沥青的附加值，就 能保证焦油加工项目的整体效益。日本三菱公司利用沥青加工的针状焦、浸渍沥青、碳纤维等都是附加值非常 高的产品，基本独占国际市场，很少有竞争对手。美国Rilly公司有专门配方的 沥青产品，配制的路面油、沥青漆和屋面防漏剂等产品接近20多个品级，可以 满足各种市场的要求。澳大利亚Koppers公司专门在世界各地建设硬沥青装置，并将硬沥青加工成各种电极、各种耐火材料的粘结剂，从而提高沥青的附加值。国内煤焦油加工产品主要是酚类、蔡、洗油、粗惠、沥青等七八种产品，而 且各厂的产品质量和数量都基本类似，没有属于本企业的拳头产品。因而就出现 了各地都生产同类产品，争夺同一市场，形成恶性竞争局面，导致各焦油加工装 置的效益与国外差距较大。其主要原因有以下几方面：(1)各焦油加工装置的规模普遍偏小；(2)高质量、高附加值产品加工技术有待进一步开发；(3)生产企业灵活调整产品、适应市场的能力较差。也就是说能调整操作参 数，实现一装置多用，生产多品级产品的厂家太少；(4)焦油加工下游产品的市场有待开发和推广，特别是新产品推向市场的难 度较大。鉴于上述几点，国内的市场开发、科研、工程设计、生产操作逐步形成一条 龙，互相之间减少脱节。国内科研部门确实已在实验室里研制了许多新产品，但 由于技术转让与工程设计的脱钩，使得很多新产品都停留在实验室里，没有发挥 新产品的规模生产和推广作用。1.2.2 蒸播工艺的比较国内外焦油蒸储的工艺大同小异，都是脱水、分偏，但国外的工艺比国内要 多样化。图14列出了四种国内外常见的蒸储工艺流程。国内多采用第I种工 艺，只有宝钢1,2期采用的是第ni种工艺。投资从小到大排列为：ivnivnviv；(2)能量消耗包括水、电煤气、蒸汽等综合指标，从小到大排列为：IIIIIIIV；(3)微分质最包括集中度和纯度)，从好到次排列为：(4)各种规模的适应性：第II种工艺能完全适用于各种规模；第I种工艺可 适用于各种规模；第IV种工艺仅适用于大规模的焦油加工；第ni种工艺仅适用 于小规模的焦油加工。从上述比较可以看出，国内的焦油蒸储工艺与国外工艺相 比较，差距并不大，只是适用的场合不同。只要对国内工艺的设备、仪表控制、4河北理工大学 毕业设计说明书能量利用方面做一些改进工作，就能够变成先进和实用的工艺。图1 图!港蒸愉I之-I抽真空蔡油图4 燥焦油蒸播工艺-IV笏油 洗油5河北理工大学 毕业设计说明书13工业蔡的生产简介131票的用途蔡是重要的有机化工原料，广泛用于合成纤维、合成树脂、增塑剂、橡胶防 老剂、染料中间体、医学、卫生材料及一些新兴精细化工行业中，用来生产苯酎、0-蔡酚、a-蔡胺、扩散剂、H-酸等化工产品。蔡按其来源不同，分为煤焦油蔡和石油蔡。蔡来源于煤焦油，占焦油的10%12%,英国及西欧一些国家有93%的蔡来源于焦油生产。它是在1819年发现并于 1821年从热解的煤焦油中分离出的较纯固体；另外在石油炼制过程中，利用催化 裂化、重整等微分为原料，经过加氢精制、催化脱烷基、脱氢等工艺也可获得蔡,通称石油禁。石油蔡通常先从石油裂解C10中采用萃取及吸附的方法提取，最后 用溶剂吸收洗涤或升华结晶法提纯。石油蔡硫含量低，更适合于生产精蔡、精甲 基奈等。蔡最初主要作为卫生球及制造农药的原料。第一次世界大战中，首先被德国 用来生产邻苯二甲酸酎（苯酎）。由于苯酎是重要的有机化工原料，需求量巨大，因而很快成为蔡的最大用户并造成了 20世纪四五十年代焦油蔡的供不应求。20 世纪60年代，美国开发了石油蔡生产技术；由于石油蔡含硫低、纯度高，其供 应量（美国最高年产量曾达到17万t 最高时占美国生产苯酎耗蔡总量的40%以 上。石油票的出现在当时一方面冲击了煤焦油蔡的市场，但另一方面也促进了煤 焦油茶精制技术的进步，20世纪后半叶开发了加氢脱硫精制技术及一些先进的 结晶法技术。20世纪70年代，以邻二甲苯代替蔡气相催化氧化制造苯酊的工艺 开发成功且在当时具有一定的技术经济竞争力，川邻二甲苯为原料生产的苯酎，产量最高时曾达到世界苯酎总产量的80%。但由于石油蔡成本高、邻二甲苯也易 受国际市场石油价格波动的影响，以致其在苯酎制造上不能完全代替煤焦油茶。从长期看，苯酊生产将以焦油茶、石油蔡及邻二甲苯三者为原料并存。1.3.2国内外蔡生产概况我国蔡的供应来源包括自产和进口两种渠道，2003年我国消费的工业蔡约 80%由国内自产，约20%来自进口。我国现有60多家工业蔡生产企业，总生产 能力在3740万t/a,2001年工业秦产量约为21万t,2003年产量约为31.5万t。其 中95%以上采用煤焦油为原料，大多数企业是冶金系统的焦化厂，生产规模较大 的企业有上海宝钢化工有限公司、鞍钢实业化工公司、武汉钢铁集团焦化有限责 任公司、首都钢铁公司焦化厂、攀枝花钢铁集团煤化工公司、北京焦化厂、上海 焦化厂等。多年来，由于我国煤焦油加工业的发展滞后于工业票市场需求的发展，导致 6河北理工大学 毕业设计说明书国产工业票不能满足国内需求，每年需要大量进口工业蔡。根据国家海关总署的 统计，自1996年以来，工业蔡进口量逐年增加，19962004年，年均增长率高达 20%以上。此外，我国每年还进口一些精蔡，1996到2004年，年均增长率约9%。我国历年工业票进口量如表1。表1工业票进口量年份进口工业票进口精茶折合工业票合计199618606115683017420004755914200617592001589081275071658200270802177108851220038636919340105709200410170827213128926注：每t精蔡折合Lit工业蔡我国进口工业蔡主要来自日本和俄罗斯联邦，分别30%以上；还有乌克兰、西班牙、哈萨克斯坦、捷克等。我国很少出口工业蔡及精蔡，最多的年份也才出 口 300多仁近几年我国工业蔡消费量逐年增长，2000年表观消费量约为25.4万t；2001 年上升到29万t；2003年继续增长，达到41万t。我国已成为全球最大的蔡消 费国，2003年消费量约占全球总消费量的39%。1996年之前，我国工业蔡的消费市场与国外情况大致相似，主要用于生产苯 酎，占到国内消费量的一半以上。1996年之后，由于工业蔡的资源供应量不足、价格较高以及蔡法苯酎能耗高等原因，蔡法苯酊产量逐年下降，对工业票的消费 量也相应地逐年下降，目前国内几套票法苯酎装置基本处于停产状态。相反，蔡 系减水剂和精蔡生产的发展会导致工业蔡消费量增长很快网。2000年，美国90%的蔡由煤焦油生产、西欧煤焦油祭也占大部分、日本全 部由煤焦油生产。三个地区蔡的生产总值270280百万美元。2000年，美国、西欧、日本蔡的生产能力分别为143万t、23万t、22.1万t；开工率分别为75%、89%、81%；产量和消费量分别为美国10.7万t和10.9万t；西欧20.5万t、13.3 万t；日本17.9万t和172万to美国主要应川领域仍是苯酎，占蔡总消费量的 61%；日本为72%；西欧主要用于苯酎和蔡磺酸的生产，分别占蔡总消费量的 34%。1.4 工业票制取技术及生产方法和工艺流程的选择目前，国内多数焦化厂生产的是不酸洗95%工业票，只有回收唾琳类的厂家 7河北理工大学 毕业设计说明书才生产稀酸洗95%工业蔡。另外，生产95%工业票的原料也有不同：窄微分（即 蔡油储分）、四混储分（轻、酚、蔡、洗）,三混储分（酚、蔡、洗），两混储分（蔡、洗）等。生产蔡的原料油主要是储程为210230蔡油储分。工业蔡的生产主要有 精微法和结晶法。工业蔡蒸储工艺可分为常压间歇釜式精微、减压间歇釜式精播、常压双釜双塔连续精微、常压双炉双塔连续精储、常压单炉双塔连续精微、常压 单炉单塔连续精镭、常加压单炉双塔连续精储等。从精储塔的实际塔板数来看，开始为50层、后增加到63层、64层、70层。其精微塔的塔型有填料塔（瓷环、鲍尔环、波纹板等）、圆泡罩塔、条形泡罩塔、斜孔板塔、浮阀塔等。目前，多 数大型焦化厂采川70层浮阀塔，以两混或三混储分为原料的常压双炉双塔连续 精微工艺。常压单炉、双塔连续工艺较普遍，而宝钢的常、加压单炉双塔连续工 艺的能耗最低。随着微机的应用，单炉、单塔连续精微工艺有发展前途。1.4.1 精微法制蔡工艺精微法生产工业蔡处理量大，奈回收率高，且对原料蔡油要求不高，因而广 泛用于中国、日本、美国、俄罗斯等国家。精微法有多种流程，如连续和间歇；常压和减压等。连续精微又有常压双炉双塔、单炉单塔和单炉双塔、加压单炉双 塔等类型。这些工艺都具有各自的特点，主要从投资、能耗、方便操作等方面加 以区别。目前应川最广的是双炉双塔连续精微工艺（主要设备是两座管式加热炉 和两座精微塔）；由于精微法生产工业蔡主要缺点之一是能耗较高，有专家认为 工业蔡精储采用单炉单塔是发展的方向，且应采用高效填料塔以提高经济效益 10O精微法生产工业蔡是一种比较新的工艺，它需设备投资少，处理量大，对原 料要求不高，可以用洗油也可以用混合微分作为原料。精储法生产工业蔡有许多 优点，在我国已得到普遍推广，技术上也有不少创新。以含茶储分为原料采用精微法制取工业票的工艺有双炉双塔连续精微、单炉 单塔连续精微和单炉双塔加压连续精微等工艺。工业蔡的质量指标也因工艺不同 而不同，按其质量指标可分为优等品、一等品和合格品。1 双炉双塔连续精储双炉双塔连续精微，是指该流程中采用了两台管式炉、两座精储塔（初储塔 和精储塔）。其工艺流程见图5。经过静置脱水后的酚茶洗混合储分，由原料泵 送至原料与工业票换热器，温度由8090升至210左右，进入初储塔。初储塔 顶溢出的酚油蒸汽经冷凝冷却和油水分离后进入回流槽。在此大部分作初储塔回 流，少部分从回流槽满流入酚油槽，送洗涤工序回收加工。原料中所含的奈油和洗油微分以液态混入热循环油，一起流入初储塔储槽，8河北理工大学 毕业设计说明书用热油泵送往初镭塔管式炉加热后返回初储塔下部，以供给初储塔所需的热量。同时在热油泵出口分出一部分蔡洗油打入精储塔。精微塔顶溢出的工业蔡蒸汽，在热交换器中与原料油换热后进入汽化冷凝冷却器，液态的工业蔡流入回流槽，一部分作精微塔回流，一部分从回流槽满流经转鼓结晶机冷却结晶，则得到含蔡 质量分数大于95%的工业蔡产品。精储塔塔底残油用热油泵送至管式炉加热后返 何塔底，以供给精微塔热量。同时在热油泵出口分出一部分残油作低蔡洗油，经 冷却后进入洗油槽Hi。图5双炉双塔连续精微工艺流程2 单炉单塔连续精储单炉单塔连续精微工艺流程与双炉双塔连续精微流程不同之处是采用一炉 一塔；该工艺流程的特点是采用蔡油或混合微分为原料，在设有管式炉，精储塔 的系统中进行精镭，从精微塔顶切去酚油，从侧线采出工业蔡，从热油循环泵压 出管采出洗油。它与双炉双塔工艺比较，简化了工艺流程，降低了动力消耗，减 少了设备，但操作稳定性略差些，同时，操作控制的难度较大。原料经管式炉对 流段加热后进入工业蔡精耀塔，塔底洗油送至管式炉辐射段加热后返回塔内，以 供给精微塔热量；工业蔡由精微塔侧线采出。3 单炉双塔精微单炉双塔精镭工艺流程见图6。对于以酚蔡洗三混储分为原料的流程，已洗 酚秦洗原料于原料槽中加热，静止脱水后由原料泵送往换热器与工业票蒸汽换热 后进入工业蔡初镭塔。从塔顶溢出的酚油蒸汽经冷凝冷却器冷凝冷却后，再经油 水分离器分离，酚油入回流槽。由此，一部分酚油用回流泵送往初储塔塔顶回流 以控制塔顶温度，其余部分则满流入酚油槽。用热油泵将初储塔塔底已脱出酚油 9河北理工大学 毕业设计说明书的蔡洗油送入管式炉的对流段进行加热，然后，返回初储塔塔底，以循环供给初 储塔热量。从初储塔热油循环泵的压出管上引出一部分蔡洗油进入工业蔡精储塔。由塔 顶逸出的工业蔡蒸汽，经热交换器与原料换热后进入汽化冷凝冷却器，冷凝冷却 后的工业蔡流入回流槽。由此，一部分工业蔡用回流泵送往精微塔塔顶回流以控 制塔顶温度，一部分工业蔡则满流入高置槽，由此工业蔡进入转鼓结晶机，冷却 结晶后得固态产品。用热油泵将精储塔塔底的洗油送往管式炉辐射段加热，然后 使其返回精微塔塔底，以此循环供给精微塔热量。从精储塔热油循环泵压出管采 出的洗油，经冷却器和计量槽进入油库贮槽11。图6单炉双塔连续精储流程1.4.2 结晶法制蔡工艺蔡油储分由高置槽加入结晶机，结晶终了后将粗蔡结晶和油一起放至螺旋输 送机，再经螺旋给料机加入间歇式离心机中进行过滤和干燥，为了使结晶与油分 离，物料在离心机内约需操作lOmin,将大部分油排出后在不停离心机的情况下,再用热水或蒸汽洗涤结晶，以洗去蔡结晶表面的油分，离心后的产品中纯蔡含量 约80%90%,脱晶蔡油中含蔡量应小于30%,水分应小于2.5%。由离心机卸出的茶为灰黄色散状物质，尚含有10%15%的油分。为进一步 浓缩，采川压榨的方法。压榨过程可使结晶紧密，将含油分压出。进行压榨之前先将蔡油结晶送入带搅拌机的料斗内，在其中间接蒸汽加热到 5055,并混合均匀在此温度下压榨，油黏度不大，易于分离，同时可以最大 10河北理工大学 毕业设计说明书限度的脱出蔡中含的有害物质硫杂荀。但该温度下油中溶有40%50%的蔡，故 以压榨及排出的油用泵送至高位槽，进行第二次结晶、离心、压榨。离心分离所 得的茶油仍含蔡30%35%,为提高蔡回收率将二遍蔡油脱酚后打入焦油中口3。物质结晶分离法在许多场合下比其它化学工艺的分离方法优越，此外当需要 高纯度的最终产品或当净化热不稳定性物质时，使用结晶法更有利。但由于其耗 能大，设备笨重，因此结晶法的使用受到限制。综上所述，蔡是煤焦油中的主要成分，产量最高的焦化产品，茶的用途非常广 泛，因此蔡的精制越来越引起人们的重视。1.5 设计的目的现代经济的高速发展，促使能源的消耗量不断增加，近几年来,石油价格的持 续上涨及储量的限制，促进了煤化工工业的迅速发展,煤化产品生产量大幅提高，同时，对各种煤化工产品的质量要求也更加严格，以满足各行业对煤化工产品日 益增长的需求。随着蔡用途的不断增大，从煤焦油中提取工业票的技术在不断改进，产量不 断提高，由单炉单塔到单炉双塔再到三炉三塔，使蔡的集中度不断提高。本设计是对年处理15万吨焦油加工厂工业蔡的初步设计，通过设计，对主要 设备进行计算并对辅助设备选型，确定出较适宜的塔顶塔底操作温度，从而生产 出符合质量要求的工业蔡产品。11河北理工大学 毕业设计说明书2设计内容2.1 工艺流程的选择本设计采用单炉双塔的生产工艺流程，即该工艺采用一个管式炉两个蒸储 塔，初储塔保持近常压操作，精微塔也常压操作以便将蔡塔塔顶的蔡蒸汽冷凝热 作为初储塔原料液的加热源达到回收废热，节省能耗的目的。该工艺是将煤焦油中各种流程含蔡较高的微分作为原料，该设计采用已洗酚 蔡洗三混储分作为原料，在初储塔内加热经过精微在塔顶分出酚油，塔顶温度控 制在190左右，然后将塔底的蔡洗混合储分在精储塔内加热在塔顶分出蔡产品，塔底的洗油作为管式炉的一部分热源，管式炉的其余热量由该厂的煤气供给。单炉双塔的工艺路线与双炉双塔生产工艺相比，工艺流程简单,减少了设备,减少了能量消耗，但操作要求较高，此工艺既需要保证工业蔡合格又要降低洗油 含蔡量，蔡的回收率比单炉单塔高，流程比较成熟，生产稳定，已被普遍采用。单炉双塔操作工艺要求进料量稳定，且原料水分不大于0.5%,要严格控制塔 顶塔底温度，塔顶采出的蔡含量不小于95%,塔底洗油中含蔡量不大于2%。2.2 物料衡算2.2.1 计算依据采川已洗酚秦洗混合储分作为原料，连续精储制取工业蔡全年工作日330 天，每日工作时间24h,三班制。由于以三混储分制取蔡的质量指标范围为9598%回（工业产品），该工 艺取精微塔蒸出票的回收率大于95%O原料处理量：由于焦油蒸储一塔式工艺切取三混储分产率为1823%（工 业标准），该工艺取20%。因此，原料处理量：L5xl08x20%=3787现kg/h330 x242.2.2 初储塔物料衡算原料组成见表1口引其中已洗酚蔡洗三混储分中蔡含量占52.5%1比 按照表1 计算各组分的质量处理量与摩尔处理量。取四氢化蔡为轻关键组分，票为重关键组分，贝U，原料进料量：X/=3.49%（摩尔分数）Xn/=54.50%（摩尔分数）12河北理工大学 毕业设计说明书该工艺假设轻关键组分在保出物中的浓度为0.32（摩尔分数），轻关键组 分在残液中的浓度为0.1（摩尔分数）。表1已洗三混储分的组成组分分子式相对分子质量分数摩尔分质量处摩尔处沸点/理量质量%数理量kg/hkmol/h124-三 甲苯C9H12161.21201.221.3646.210.39荀c9H8181.81162.813.24106.440.92对甲酚C7H802021080.150.1855.680.05四氢化蔡C10H12207.21323.4443.49130.450.99蔡CIOH821812852.2054.51977.2715.45硫杂荀c8H6s221.51341.2221.3646.290.35二甲酚C8H10O2251220.1920.217.270.06喳琳C9H7N237.51290.400.41515.150.12B-甲基蔡CnHio241.114224.8023.54939.396.62二甲基蔡Cl2H12269.215610.629.15402.272.58危C12H102781542.942.55111.360.72合计100.00100.003787.8828.23设：塔顶储出物的流量为。，釜液为W。则物料平衡关系式为:。+卬=28.23.0.32D+0.01W=28.23 x 0.0349.解得：塔顶微出物量：D=2.222kmol/h,釜液量：W=26.008kmol/h表2初储塔的物料平衡原料储出物残液组分kmol/h摩尔分数kmol/h摩尔分数kmol/h摩尔分数1,2,4-三甲苯0.391.360.38517.33荀0.923.240.19841.31对甲酚0.050.1850.0532.38四氢化蔡0.993.490.71632.000.2771.06蔡15.4554.50.1556.9815.29258.8硫杂荀0.351.360.3451.33二甲酚0.060.210.0600.23喳琳0