常减压蒸馏设计说明书

1、摘 要本设计为年处理24万吨焦油常减压蒸馏车间的初步设计。焦油蒸馏的目的是经过分离得出洗油、酚油、萘油等产品。通过对现有蒸馏工艺比较，选用了焦油常减压蒸馏工艺。对主要设备进行了物料衡算和热量衡算以及设计计算和设备选型，确定了塔径和塔高，并对塔板进行设计计算。本设计的主要设备有：馏分塔、圆筒式管式炉、一段轻油冷凝冷却器、萘油冷凝冷却器、洗油冷凝冷却器、二段轻油冷凝冷却器等。最后进行非工艺部分的简要论述，并绘制了带控制点的工艺流程图，馏分塔装配图，设备平立面布置图；完成该工艺三废处理与环境保护方面的设计和用水、用电等非工艺部分的设计任务。关键词 高温煤焦油 常减压蒸馏 馏分塔 洗油IAbstrac

2、tThis design is the preliminary design of the section of 240000 t/a tar atmospheric and vacuum distillation, Tar distillation aim is to come after separation wash oil, phenol oil, naphthalene oil products.By comparison to prior art, the choice of tar atmospheric and vacuum distillation processes. Th

3、e main equipment for the material balance and heat balance calculations and equipment selection and design,determine the column diameter and tower height, and tray design calculations.The main equipment of this design is fraction tower, cylindrical tube furnace, a light oil cooler, naphthalene conde

4、nsate oil cooler, oil cooler, two-stage light oil cooler.Finally, a brief discussion of non-technological part，and draw the process flow chart with control point,the distillation column chart and workshop layout;complete the process waste treatment and environmental protection aspects of the design

5、and the water, electricity and other non-technological part of the design task.Keywords high temperature coal tar atmospheric and vacuum distillation distillate tower wash oil 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1设计目的和意义11.1.1毕业设计的目的和意义11.1.2本设计的目的和意义11.2 产品的组成和成分及物性参数21.3 产品的质量指标和价格21.4 设计地点及气候参数4第2章 工艺论证62.

6、1 国内外工艺路线62.2 国外工艺发展情况62.2.1减压蒸馏工艺62.2.2常减压蒸馏工艺82.2.3不加碱蒸馏工艺92.2.4 Castrop-Rauxel焦油加工工艺112.2.5 Zelzate焦油加工工艺122.3 国内工艺发展情况122.3.1 一塔式焦油常压蒸馏工艺132.3.2 两塔式焦油蒸馏工艺132.4 结论152.5 主要设备论证152.5.1管式加热炉152.5.2 蒸发器172.5.3馏分塔18第3章 工艺详述203.1 工艺形成背景203.2 工艺流程203.3 工艺存在问题24第4章 工艺计算264.1 设备选择要点264.1.1圆筒管式炉264.1.2馏分塔2

7、64.2 物料衡算274.2.1整个流程的物料衡算274.2.2主要设备的物料衡算284.3 主要设备计算294.3.1管式炉294.3.2一段蒸发器314.3.3二段蒸发器324.3.4酚油塔334.3.5馏分塔354.3.6一段轻油冷凝冷却器384.3.7二段轻油冷凝冷却器394.3.8萘油冷凝冷却器414.3.9洗油冷凝冷却器41第5章 主要设备的计算及选型435.1 塔板数的计算435.1.1下段的计算445.1.2中段的计算465.1.3上段的计算485.1.4总塔板数的计算505.2 塔的工艺参数505.2.1塔径505.2.2塔高515.2.3圆泡罩塔盘的设计515.2.4板面布

8、置525.2.5塔板压降555.2.6液冷情况565.2.7鼓泡层高度hf575.2.8排空时间T575.2.9塔板负荷性能图585.3 容器附件605.3.1人孔和手孔605.3.2视镜605.3.3液面计615.3.4接管615.3.5法兰615.3.6筒体与封头壁厚615.4 其他设备的选型63 5.5 设备一览表68第6章 非工艺部分746.1 焦油车间布置746.2 外部管道布置及保温防腐756.3 电气照明756.4 供热766.5 给水排水766.6 采暖通风除尘776.7 防火776.8 防爆776.9 土建776.10机修786.11焦油连续生产的检验78第7章 岗位定员与经

9、济核算807.1岗位定员807.2经济核算807.2.1投资估算807.2.2成本核算837.2.3经济效益评估85第8章 环境保护868.1废水868.2废渣868.3废气86结论88致谢89参考文献90CatalogAbstract(chinese)IAbstractIIChapter 1 The introduction11.1 Design purpose and significance11.1.1 The purpose and significance of graduation design11.1.2 The purpose and significance of this

10、design 11.2 Composition and composition of the product and its parameters21.3 Product quality index price21.4 Design location and climatic parameters 4Chapter 2 Process demonstration62.1 Process route at home and abroad62.2 Foreign technological development62.2.1 Vacuum distillation process 62.2.2 A

11、tmospheric and vacuum distillation process82.2.3 Without alkaline distillation92.2.4 Castrop-RauxelTar processing112.2.5 ZelzateTar processing122.3 Domestic technology development122.2.1 A process of atmospheric distillation tower Tar132.3.2 Two tar distillation tower132.4 Conclusion 152.5 Major equ

12、ipment demonstration152.5.1 Tubular heater152.5.2 Evaporator172.5.3 Distillate tower 18Chapter 3 Process details203.1 Technology background203.2 Technological process 20 3.3 Process problems and Solutions24Chapter 4 Process calculation 264.1 Equipment selection Essentials 26 4.1.1 Tubular furnace 26

13、4.1.2 Distillate tower 264.2 Material balance274.2.1 Material balance of the whole process274.2.2 Material balance of main equipment284.3 Main equipment calculation294.3.1 Tube furnace294.3.2 Evaporator section314.3.3 Sec Evaporator324.3.4 Carbolic oil tower 334.3.5 Distillate tower 354.3.6 A light

14、oil condensate cooler 384.3.7 Two stage light oil condensate cooler 494.3.8 Naphthalene oil condensate cooler 414.3.9 Wash oil condensate cooler 41Chapter 5 Calculation and selection of main equipment 435.1 The calculation of plate number435.1.1 Calculation of lower segment 445.1.2 Calculation of th

15、e middle segment 465.1.3 Calculation of the upper segment 485.1.4 Calculation of total number of tower plates505.2 Process parameters of tower505.2.1 Tower Drive 505.2.2 High tower515.2.3 Round blister tray design515.2.4 Board arrangement525.2.5 Pressure drop 555.2.6 Liquid cooling conditions 565.2.

16、7 Bubble layer height hf57 5.2.8 Evacuation timeT575.2.9 Tower load performance diagram 585.3 Container attachment60 5.3.1 Manholes and handholes605.3.2 Mirror605.3.3 Level gauge615.3.4 Nozzle 615.3.5 Flange615.3.6 Cylinder and head wall thickness615.4 Selection of other equipment63 5.5 Equipment Li

17、st68Chapter 6 Non technological part746.1 Tar shop layout746.2 External insulation pipe layout and anti-corrosion756.3 Electric lighting756.4 Heating766.5 Water supply and drainage 766.6 Heating, ventilation and dust removal 776.7 Fire prevention776.8 Explosion-proof776.9 Civil engineering776.10 Mec

18、hanic 786.11 Test for continuous production of tar78Chapter 7 Manning and economic accounting 807.1 Number of Posts807.2 Economic accounting 807.2.1 Investment estimate807.2.2 Cost accounting (annual cost) 837.2.3 Evaluation of economic benefit 85Chapter 8 Environmental protection868.1 Waste water 8

19、68.2 Waste residue86 8.3 Waste gas 86Conclusion 88Thank89Reference90第1章 绪论1.1 设计目的和意义 1.1.1毕业设计的目的和意义： 毕业设计是教学计划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、总结和深化的过程。通过考察、立题、收集素材、设计方案、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

20、，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。 1.1.2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 ,

21、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

22、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。1.2 产品的组成和成分及物性参数 煤焦油蒸馏的产品组成成分及物性如表1-1表1-1 产品的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1700.5B.T.X轻毗咤、毗咯、唆吩等酚油1702101.5苯阶、甲酚、二甲酚重毗吮、古马隆等萘油2102309.0萘、甲基萘、二甲基萘三甲酚、四甲基毗蔡、哇琳等洗油2303009.0苊、芴茹、古马隆的烃基衍生物, 哩琳衍生物等蒽油30036023.0蒽、菲、萤菲喳琳衍生物、咔哇及其衍生物等沥青质36057.01.

23、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(170210)，萘油馏分(210230)，洗油馏分(230300)，一蒽油馏分(300330)，二蒽油馏分(330360)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0.40.8。主要组分为苯及其同系物。如表1-2所示表1-2轻油馏分是质量指标密度(20)/g.cm-3 0.80.9 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170210的馏出物。其产率为无水煤焦油的1.

24、42.3。煤焦油中的酚4050集中在这段馏分中。如表1-3所示表1-3酚油馏分的质量指标密度（20）/g.cm-3 0.981.01 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210230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。如表1-4所示表1-4萘油馏分的质量指标密度（20）/g.cm-3 1.011.04 初镏点/ >205萘含量/% >75 230前馏出量/% >85酚含量/% <6

25、270前馏出量/% >95洗油馏分是煤焦油蒸馏时切取的馏程为230300。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。如表1-5所示表1-5洗油馏分的质量指标密度（20）/g.cm-3 1.0351.055 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。如表1-6所示表1-6一蒽油馏分的质量指标密度（20）/g.cm-

26、3 1.121.13 300前馏出量 /% <10 萘含量/% <3 360前馏出量/% 5070 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。如表1-7所示表1-7二蒽油馏分的质量指标密度（20）/g.cm-3 1.151.19 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1.251.35g/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

27、温沥青，其软化点为8090。1.4 设计地点及气候参数设计地点：黑龙江七台河。七台河市属寒温带大陆性季风气候。具有寒暑悬殊、雨量充沛、光照充足、无霜期短、四季分明的气候特点。冬季漫长而寒冷，年平均气温为4.3，最高气温37.2，最低气温-39.3，年降雨量为400600mm，积雪厚度为510cm，最大积雪厚度42cm，年蒸发量为1200mm，日照平均时数2060.6h，年平均气压987.2Pa，冬季高，夏季低，无霜期173d。常年主导风向为西风，夏季主导风向为西南风，冬季主导风向为西北风。风向玫瑰图见图1-1。年平均风速3.1m/s，最大风速在冬季（1112月），平均为4.9m/s和4.3m/

28、s，最大时可达九级、十级；最小风速在夏季（89月），平均为2.3m/s。评价区夏季逆温频率22%，平均逆温强度为1.3/100m，平均高度140m，逆温维持时间短；冬季逆温出现频率为86%，平均强度为2.0/100m，平均高度为166m，冬季逆温特点是频率高，强度大，持续时间长。地震裂度。第2章 工艺论证2.1 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

29、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。2.2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

30、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5。 2.2.1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

31、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：煤气消耗量少；由于蒸馏是负压操作，降低了蒸馏温度，减少了管式炉结焦；减压操作可改善操作环境，有利于环境保护。 缺点是：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；减压蒸馏增加了1套真空装置，对设备及操作要求严格，基建投资高于常压蒸馏，真空系统有腐蚀现象；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

32、量也由 1 台管式炉提供，单套装置处理无水焦油 1020 万 t/a。减压工艺流程图如图2-1。图2-1减压蒸馏工艺流程1.原料焦油软沥青换热器；2.焦油预热器；3.预脱水塔；4.脱水塔；5.无水焦油循环泵；6.重沸器；7.无水焦油输送泵；8.无水焦油软沥青换热器；9.焦油管式炉；10.主塔；11.酚油冷凝冷却器；12.软沥青泵 2.2.2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

33、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。

34、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。常减压工艺流程图如图2-2。常减压蒸馏工艺优点是：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；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；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：与常压蒸馏和减压蒸馏工艺相比，增加了蒸馏塔及

35、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；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1。图2-2焦油常减压工艺流程图1-焦油预热器；2-脱水塔；3-脱水塔循环泵；4-脱水塔重沸器；5-脱水塔抽出泵；6-预蒸馏塔；7-预蒸馏塔分缩器；8-沥青循环泵；9-沥青加热炉；10-沥青塔；11-急冷塔；12-宽馏分泵；13-中和泵；14-馏分塔进料泵；15-馏分塔；16-馏分塔分缩器；17-重油循环泵；18-重油加热炉；19-洗油塔；20-洗油塔分缩器；21-洗油塔重沸器 2.2.3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

36、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。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

37、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

38、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

39、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

40、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4。 2.2.4 Castrop-Rauxel焦油加工工艺 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，主要产品有精萘、精蒽、咔唑、菲和酚产品等。 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。 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

41、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

42、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。2.2.5Zelzate焦油加工工艺 该厂位于比利时的

43、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。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。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

44、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836

45、MJ，耗电12kWh, 2 ) z" c- E* f* R.5 _+ O$ G( H4 k% Q8 N) N15冷却水28m3。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8。2.3 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

46、。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。 2.3.1一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120130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400410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

47、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225245的洗油馏分；中部侧线切取温度为200215的萘油馏分；上部侧线切取温度为165185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；

48、(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。常压一塔式的工艺流程如图2-3所示。 2.3.2两塔式焦油蒸馏工艺 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120130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91图2-3 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

49、；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70374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330355的蒽油，自11、13、15层塔板侧线切取温度为28

50、0295的蒽油馏分。、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225235的温度自塔底排出；温度为198200的萘油馏分从第18、20、22、24层塔板侧线采出；温度为160170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。两塔式焦油蒸馏工艺如图2-4所示。2.4结论综上所述，我选择的是焦油常减压蒸馏工艺。2.5主要设备论证在焦油蒸馏工艺

51、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。 2.5.1管式加热炉炼油厂加热炉类型很多，按照管式加热炉的用途可分为纯加热炉和加热-反应炉，前者如常压炉、减压炉，原料在炉内只起到被加热的作用；后者如裂解炉、焦化炉，原料在炉内不仅被加热，同时还有足够的时间进行裂解和焦化反应。按照管式炉的结构又可分为立式炉、圆筒炉和无焰炉。立式炉：立式炉炉膛为长方形箱体，炉管可水平放置或垂直放置。卧管立式炉其辐射炉管沿炉壁横排，火焰垂直于炉管上烧，炉膛较窄。对流室置于辐射室图2-4 二塔式焦油蒸馏工艺流程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

52、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、二蒽油馏分冷却器之上，长度与辐射室相同，烟囱放在对流室顶部。这种炉的特点是炉管沿长度方向受热均匀，另外由于其辐射室高度低，故各辐射管间的受热也比较均匀。其主要优点是减少了炉管支架，便于布置多管程，缺点是炉管沿管长受热不均匀，清扫困难。立式炉在热负荷较低时，投资高于圆筒炉，一般在热负荷较大时使用。圆筒炉：圆简炉炉膛为直立圆筒形，辐射管在炉膛周围垂直地排列一周，方形对流室在圆筒体上部，对流管分水平与直立设置两种。圆筒炉

53、的特点是结构紧凑，造价较低。从热负荷上看，圆筒炉通常用作中、小型加热护，这是因为辐射管不能太长，加大炉膛直径又会提高造价。圆筒炉的热效率偏低也使热负荷的提高受到限制。无焰炉：无焰炉其外形和立式炉相似，主要特点是将无焰喷嘴沿炉膛测墙均匀分布。由于无焰燃烧，炉膛体积可缩小，传热较均匀。由于燃烧完全，过剩空气系数小，炉子热效率较高。但这种无焰燃烧喷嘴目前只能烧气体燃料，另外炉墙结构也比较复杂、造价较高，国内主要用作焦化炉、高温制氢的转化炉及裂解炉等。根据设计题目的要求，再结合生产实践和经济条件方面来选择管式炉。从生产要求和经济效益核算来考虑纯加热式圆筒炉是本设计的最佳选择。合理确定一段和二段加热面积

54、比例，应满足正常条件下，（1）二段焦油出口温度400410时，一段焦油出口温度120130之间的要求。（2）蒸汽过热段可以设置一段或二段，要合理确定加热面积。当蒸汽量为焦油量的4%时，应满足加热至400450的要求。（3）辐射管热强度实际生产波动在18002600千卡/米2时。设计宜采用18002600千卡/米2时，对小型加热炉，还可取低些。当选用光管时，对流段热强度一般采用600010000千卡/米2时。（4）保护层厚度宜大于200毫米，使热损失控制在3%以内。（5）火嘴能力应大于管式炉能力的1.251.3倍火嘴与管净4宜大于900毫米，以免火嘴舔烧炉管。（6）辐射管和遮蔽管宜采用耐热钢. 2.5.2 蒸发器 一次蒸发器选择应满足以下条件：空塔速度宜采用0.2米/秒。闪蒸空间一般不小于2400毫米。结构形式有两种，一种是上部蒸发器与下部无水焦油槽相连，中间用隔板隔开。另一种是中间无隔板，上下连通。两种形式均可，后者操作简便。无水槽宜以液面自动调节装置自控液面。材质采用铸铁或普通碳钢。本设计选择的一次蒸发器如下表2-1。表2-1一段蒸发器规格Dg1600项目数据高度，毫米16000折流板板数3折流板距离，毫米400捕雾层3层星型泡板，每层27个泡罩材质铸铁 二次一次蒸发器选择应满足以下条件：底部空