15万ta焦油加工厂工业萘制取工段的初步设计

.由于萘油的分子量为128.2；故SKIPIF1<0kg/h由前面计算知萘油进口温度为218.5℃,出口温度为100℃,查手册知酚油汽化热为84kcal/h[12],则冷凝阶段酚油放出的热量：SKIPIF1<0SKIPIF1<0kmol/h,查手册知,萘油在195~100℃平均比热为0.528kcal/kg·℃[12]。冷却阶段萘油放出的热量：SKIPIF1<0kcal/h,故,SKIPIF1<0kcal/h下段为工业萘冷却部分,工业萘放出热量126710.84kcal/kg,用于冷却工业萘的水蒸发量：SKIPIF1<0式中539——水在100时的汽化热,kcal/kg75——由上段水汽冷凝冷却部分流入下段冷却水的温度,℃工业萘和冷却水之间的对数平均温度差萘油,℃218.5 100水,℃100 75118.525 SKIPIF1<0℃换热面积：SKIPIF1<0式中100——冷却阶段传热系数,kcal/m2·h·℃上段为水汽冷凝冷却部分,冷凝阶段水汽放出的热量：SKIPIF1<0冷却阶段冷却水放出热量SKIPIF1<0则冷却水消耗量：SKIPIF1<0t/h冷却阶段冷却水升高温度至：SKIPIF1<0℃水和水汽之间的对数平均温差：水汽,℃100 100 75冷却水,℃45 32.58 325567.4243 冷凝阶段SKIPIF1<0℃冷却阶段SKIPIF1<0℃换热面积：冷凝阶段SKIPIF1<0式中400——冷凝阶段传热系数,kcal/m2·h·℃冷却阶段SKIPIF1<0式中200——冷却阶段传热系数,kcal/m2h℃换热面积：SKIPIF1<0选用上段SKIPIF1<0下段SKIPIF1<0的冷凝冷却器。管式炉的设计1>.初馏塔段<1>管式炉的有效热量输入热量：①原料入塔热量的计算：由于原料0~210℃时的平均比热为0.48kcal/kg·℃,故,SKIPIF1<0=3787.88×210×0.48=381818.30kcal图7工业萘塔的热平衡②塔顶回流带入热量：由于酚油在0~100℃的平均比热为0.38kcal/kg·℃SKIPIF1<0=1.64×40.2×2.222×120×0.38×100=668003.6kcal③循环油带入热量：设所需热油循环量为SKIPIF1<0kg/h,设循环油入塔温度为280℃,则0~280℃洗油的平均比热为0.49kcal/kg·℃SKIPIF1<0=SKIPIF1<0·0.49×280=137.2SKIPIF1<0kcal/h输入总热量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=381818.80+668003.6+137.2SKIPIF1<0=1049821.9+137.2SKIPIF1<0输出热量：①塔顶蒸汽带出热量：由于0~195℃的平均比热为0.46kcal/kg·℃,而酚油汽化热为81.5kcal/kg,SKIPIF1<0=[2.222+40.2×2.222×1.64×120×<0.46×195+81.5>]=1220179.43kcal/h②塔底循环油带出的热量：0~240℃是洗油的平均比热为0.47kcal/kg·℃SKIPIF1<0=〔SKIPIF1<0+26.008×139.61×240×0.47=112.8SKIPIF1<0+409574.19kcal/h输出总热量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=1220179.43+112.8SKIPIF1<0+409574.19=1629753.62+112.8SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0,即1049821.9+137.2SKIPIF1<0=1629753.62+112.8SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0=23767.69kg/h需要热油循环供给的热量为：SKIPIF1<0=23767.69×<0.49×280-0.47×240>=579931.64kcal/h,原料预热所需的热量：SKIPIF1<0=3787.88×<0.48×210-0.38×90>=252272.81kcal/h,式中：0.38—0~90℃的平均比热。初馏塔管式炉的有效热量为：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=579931.64+252272.81=832204.45kcal/h取管式炉的热效率为SKIPIF1<0=70%,则管式炉总热量为：SKIPIF1<0kcal/h<2>管式炉初馏塔段加热消耗的煤气量煤气的低位发热量为17585kJ/m3SKIPIF1<0m3/h2>.精馏塔段<1>管式炉的有效热量输入热量：①原料入塔热量的计算：由于原料0~235℃时的平均比热为0.47kcal/kg·℃,故,SKIPIF1<0=26.008×139.61×235×0.47=401041.40kcal②塔顶回流带入热量：由于萘油在0~110℃的平均比热为0.398kcal/kg·℃SKIPIF1<02.6×15.797×1.69×128.2×0.398×110=389581.61kcal③循环油带入热量：设所需热油循环量为SKIPIF1<0kg/h,循环油入塔温度为295~315℃,故设为310℃,则0~310℃洗油的平均比热为0.508kcal/kg·℃SKIPIF1<0=SKIPIF1<0·0.508×310=157.48SKIPIF1<0kcal/h输入总热量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=401041.40+389581.61+157.48SKIPIF1<0=790623.01+157.48SKIPIF1<0输出热量：①塔顶蒸汽带出热量：由于0~220℃的平均比热为0.464kcal/kg·℃,而220℃酚油汽化热为84kcal/kg,SKIPIF1<0=[15.797+2.6×15.797×1.69×128.2×<0.464×220+84>]=1021290.84kcal/h塔底循环油带出的热量：0~270℃是洗油的平均比热为0.48kcal/kg·℃SKIPIF1<0=<SKIPIF1<0+10.211×138.3>×270×0.48=129.6SKIPIF1<0+183018.70kcal/h输出总热量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=1021290.84+129.6SKIPIF1<0+183018.70=1204309.54+129.6SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0,即790623.01+157.48SKIPIF1<0=1204309.54+129.6SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0=14838.11kg/h需要热油循环供给的热量为：SKIPIF1<0=14838.11×<0.508×310-0.48×270>=413686.53kcal/h,原料预热所需的热量：SKIPIF1<0=26.008×139.61×<0.47×235-0.464×220>=30391.28kcal/h,式中：0.464—0~220℃的平均比热。初馏塔管式炉的有效热量为：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=413686.53+30391.28=444077.81kcal/h取管式炉的热效率为SKIPIF1<0=70%,则管式炉总热量为：SKIPIF1<0kcal/h<2>管式炉精馏塔段消耗的煤气量煤气的低位发热量为17585kl/m3则SKIPIF1<0m3/h<3>管式炉消耗的总煤气量SKIPIF1<0283.06+151.04=434.1m3/h。故选用255-25-SKIPIF1<0的圆筒管式炉2.10设备一览表见表30表30设备一览表序号设备名称数量材料备注1初馏塔116MnR2精馏塔216MnR3管式炉1Q235A4换热器1Q235A5冷凝冷却器2Q235A6冷却器1Q235A7回流泵3Q235A一台备用8原料泵2一台备用9循环泵4Q235A两台备用10油水分离器12.11非工艺条件工厂选址：XX曹妃甸2.11.1土建设计条件1>.建筑物的结构形式①以钢筋混凝土结构和砖石结构为主,也可采用钢结构；②室内地坪标高比室外地坪标高高出0.5米,如有特殊要求,另行提出；③同一厂区的建筑物的柱网高度主要尺寸应尽量统一,以最大限度减少结构件类型；④泵房和主要设备厂房的低平应按耐油和耐酸处理,一般瓷砖或水磨石地；⑤室外设备的操作及通道需做水泥地坪,并考虑排水；⑥室内穿楼板的管洞应做凸面,以防漏水、漏油；⑦按照工艺要求在厂房设计考虑安装门或孔,以车间平面布置图为准；⑧立式储槽基础应在沙垫层上浇混凝土基础,并与周围作混凝土保护坡,卧式应用混凝土或砖石砌筑支墩。地下储槽卧式基础出应有上述支墩外,还应有防腐处理；⑨该厂设计抗震烈度为8度。2>.萘加工车间的布置①焦油车间各工段的配置应考虑各工序的衔接,各工段之间的连接管道布置合理,禁令缩短管道距离,与运输路线协调；②各工段之间的距离应符合防火要求,一般工段之间的净距离不小于12m；③考虑综合利用,在车间范围内应适当的留有发展余地；④当有桶装产品时,需配有堆桶及装桶场地。2.11.2采暖通风设计条件1>.采暖方式工业上采暖系统按蒸汽压力分为低压和高压两种,界限是0.07MPa,通常采用0.05～0.07MPa的低压蒸汽采暖系统。还有的采用热风采暖系统,是将空气加热到一定的温度〔70℃送入车间,它除采暖外还有通风作用。2>.采暖条件采暖系统可分为热水采暖,蒸汽采暖和热风采暖三类。热水采暖系统：低温热水采暖系统高〔水温<100℃,温热水采暖系统〔水温>100℃；蒸汽采暖系统：低压蒸汽采暖系统〔汽压≤70KPa,高压蒸汽采暖系统〔汽压>70KPa；热风采暖系统：集中送风系统〔集中设置风机和加热器,通过风道向各房间送暖风,暖风机系统〔分散设置暖风机采暖。各车间及车间办公室、休息室和操作室一般采用0.05MPa压力的蒸汽为采暖热媒,选用散热器采暖,采用集中采暖。采暖温度定为15℃。3>.通风条件通风一般可采用自然通风和机械通风。机械通风又分为局部通风、全面通风和有毒气体的净化和高空排放。车间通风的目的在于排除车间和厂房内余热、余湿、有害气体或蒸汽、粉尘等,使车间内作业地带的空气保持适宜的温度、湿度和卫生要求,以保证劳动者的正常环境卫生条件。该设计的萘车间采用自然通风,以保持车间干燥保证原料的含水量不高于0.5%,以免对产品质量造成影响。该设计的采暖通风表见表31表31采暖通风表生产厂房名称主要有害气体冬季室内采暖温度最小换气次数工业萘蒸馏泵房余热油气10或165工业萘蒸馏冷却室工业萘蒸汽10或1610工业萘结晶室工业萘挥发气体10102.11.3供电设计条件本工程设变电所一座,两路6KV,接受电源。本设计只负责本工段边界线以内的区域,场内的供电又该厂及电缆印制各控制站,外部电缆线路采用电缆沿电缆桥架铺设的方式。本工段照明电源动力电缆和用变压口,照明电压一般采用220V检修照明电压为380V。2.11.4给排水设计条件1>.水质的要求：①悬浮物小于50mg/L。②碳酸盐硬度：为保证循环水系统水质的稳定性,应按补充水的耗氧量、非碳酸盐硬度和循环水的最高水温度核算后,确定循环水水系统所允许的极限碳酸盐硬度。③pH值一般为6.5~8.5。2>.设计条件①生产、生活污水采用铸钢管,雨水采用钢筋混凝土管,地下铺设有一搭能够的坡度,排水系统应设检验井。②水系统采用分流制,即雨水排水系统和生产、生活污水排水系统,两个系统的水均排入厂区,合为一个总排污口外排。③按洪峰流量参数,场外考虑排洪措施,场内考虑倒洪措施。④一般给水采用生活用水和生产、消防用水两个系统。生产给用外部循环时,应铺设两根输水管道,两路电源,保证一根管道发生故障时立一根能通水,在场外水压不小于0.4MPa,生活用水用自来水源。2.11.5分析化验条件本工段化验由焦油车间的化验室负责,不单独设化验室。化验室主要负责存料焦油的质量分析、焦油蒸馏、馏分洗涤及工业萘中间控制分析、轻油、洗油、工业萘等产品的检验。表32萘的日常检验项目名称取样地点分析项目次数工业萘工业萘冷凝冷却器后结晶点、不挥发物、灰分、含萘每班二次酚油冷却器视镜前含萘每班二次洗油冷却器视镜前蒸馏试验、含萘每班二次已洗三混馏分馏分槽含酚、初馏点、干点、水分、含萘每班二次3结论本设计首先综述了焦油的发展状况和工业萘的应用及国内外发展情况,通过各种制取萘的工艺的比较,选择了单炉双塔的工艺,说明了该工艺的发展前景,该工艺具有生产的产品质量高,废热利用率高等优点。1.通过查阅文献,在物料衡算的基础上确定了塔的操作条件。<1>初馏塔的塔顶操作条件为SKIPIF1<0=102.6kPa,SKIPIF1<0=195℃,塔底的操作条件为SKIPIF1<0=137.3kPa,SKIPIF1<0=240℃。<2>精馏塔的塔顶操作条件为SKIPIF1<0=105.3kPa,SKIPIF1<0=220℃,塔底的操作条件为SKIPIF1<0=150.6kPa,SKIPIF1<0=270℃。2.经过计算对主要设备进行了工艺设计,其主要设备是初馏塔和精馏塔,<1>初馏塔主要工艺尺寸分别为SKIPIF1<0=1200mm,SKIPIF1<038000mm,初馏塔为68层塔板,板间距是400mm。<2>精馏塔主要工艺尺寸分别为SKIPIF1<0=1000mm,SKIPIF1<030000mm,精馏塔50层塔板,板间距是400mm。3.在塔的工艺计算基础上对塔内构件进行设计确定尺寸并进行流体力学的验算。<1>两塔的主要设备构件塔板均选用V-Ⅰ型浮阀塔板,其阀孔的孔间距为100mm,排间距为83.6mm。<2>两塔的人孔直径均为400mm,设人孔处板间距均为600mm,初馏塔开设8个人孔,精馏塔开设7个人孔。<3>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,通过画负荷性能图,有一定的操作弹性。4.对主要设备进行了机械设计和强度校核,并对一些危险截面进行校核,均满足当地的自然条件。5.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,选用原料与工业萘换热器型号为G600Ⅳ-1.0-110。酚油冷凝器的换热面积为4.5m2,选用F=6m2换热器即可,工业萘冷凝器的换热面积为19.67m2,选用F=20m2换热器即可,管式炉的型号为255-25-SKIPIF1<0。6.给出了车间布置的非工艺条件。7.在计算和对设备选型的基础上绘制了主要设备装配图、车间平面图,对所选工艺绘制了单炉双塔的带控制点工艺流程图。参考文献[1]陈惜明.煤焦油加工技术现状与发展趋势[J]煤化工,2005<6>：24-26[2]王春江,李平.煤焦油加工技术现状与发展趋势[J]化工科技市场,2007<04>11-13[3]姜玉山.国内外煤焦油加工工业的发展探析[J]煤炭加工与综合利用,2005<03>：40-43[4]徐翰初,韩永霞等。煤焦油精制新技术[J]XX冶金,2004<12>：65-68[5]潘孔洲,叶煌.国内外煤焦油加工工艺的比较[J]燃料与化工2002,〔05249-252[6]M.D.GonzálezAzpíroz,C.GutierrezBlanco,M.D.CasalBanciella.Theuseofsolventsforpurifyingindustrialnaphthalenefromcoaltardistilledoils[J].ElsevierB.V.：2006<22>：111-117.[7]陈伟雄,我国工业蔡供需概况[J].化工科技市场,2005〔07：43-44.[8]谢建明.工业萘加工利用和市场前景[J].煤化工,2000,增刊：12-13.[9]PaulS.Price*,MichaelA.Jayjock.Availabledataonnaphthaleneexposures：Strengthsandlimitations[J].RegulatoryCheckbook.：2007,10<01>：15-21.[10]NIPPONSTEELCHEMICALCO.LTD.EUROPEANPatent0415790A2.1990-08-31[11]赵刚山,孙虹．萘精制工艺的比较与选择[J]．燃料与化工,2003,〔1：10-12．[12]焦化设计参考资料编写组．焦化设计参考资料[M]．冶金工业出版社：1980,625-670．[13]库咸熙．炼焦化学产品回收与加工[M]．冶金工业出版社：1980,258-268．[14]陈洪钫,刘家祺．化工分离过程[M]．北京：化学工业出版社,1995,13-35．[15]王兆熊,高晋生．焦化产品的精制与利用[M]．北京：化学工业出版社,1991,196-212．[16]炼焦化产理化常数编写组．炼焦化产理化常数[M]．北京：冶金工业出版社,1980,53-65．[17]何建平．炼焦化学产品回收与加工[M]．北京：化学工业出版社,2008,244-250．[18]贾绍义,柴诚敬．化工原理课程设计[M]．天津：天津大学出版社,2002,104-133．[19]路秀林,王者相．塔设备[M]．北京：化学工业出版社,2004