摘要本次設計的題目是年處理12萬噸焦油焦油車間蒸餾工段工藝初步設計，焦油蒸餾采用兩塔連續式餾分工藝流程。通過已知數據計算整個生產過程的主要設本設計的主體設備是管式爐，主要進行管式爐的物料衡算、能量衡算及具體的工藝尺寸計算，并繪制成圖。此外還進行蒽塔和餾分塔的物料衡算和熱量衡本設計的專題是介紹煤焦油蒸餾工藝過程中存在的污染物及危害。綜合論述國內外煤焦油蒸餾過程中對污染物采取的防護治理措施、工藝、特點、污染最后根據相關數據及資料進行非工藝部分的簡要論述。完成蒸餾工段的設rproducts.treatments,1.1.1煤焦油的應用及深加工意義101.2研究現狀分析201.2.1國內發展現狀201.2.2國外發現展狀3。1.2.3產品方案301.2.4工藝流程401.2.6節能水平401.3煤焦油精制新技術501.4煤焦油加工展望501.4.1切忌盲目新建煤焦油加工設施5。1.4.2項目建設要求601.4.3慎重投資6。1.4.4注重煤焦的開發601.4.5加強環保工作602生產工藝流程和主要設備的論述802.1原料及產品說明8。2.1.1煤焦油概述802.1.2產品分類902.2煤焦油加工過程9。2.3煤焦油加工工藝9。2.3.1一塔式流程10。2.3.2二塔式流程1002.4焦油分離主要設備1102.4.1管式加熱爐12。2.4.2蒸發器143.1蒸餾工藝布置18。3.3廠址的選擇1903.7防火防爆21。3.8采暖通風2303.9環保2304.1概述2504.2煤焦油化工廠廢氣發生源2604.3煤焦油化工廠廢氣治理方法2604.3.1比重大于1的油品污染氣體治理2604.4瀝青煙萘粉塵的凈化處理2704.5酚鈉鹽分解廢氣治理28°4.6.3酚鈉鹽分解的先進工藝30。4.6.4連續硫酸法酚鈉鹽分解工藝3004.6.5二氧化碳分解3005物料與熱量衡算3105.1計算條件及操作制度3106.1輻射段計算41。6.2對流段的計算4806.3爐管壓力降計算5706.4.1阻力計算62。6.4.2煙囪高度6607.5.2一蒽油冷卻器7107.5.3二蒽油冷卻器710結論73。色、黏稠狀液體產品，1產率大約占煉焦干煤的3%～4%,幾乎完全是由芳500余種，約占煤焦油總量的55%。煤焦油中很多化合物是塑料、合成1.1.1煤焦油的應用及深加工意義煤焦油蒸餾進行初步分離，一般可分離得到輕油、酚油、洗油、萘油、蒽油、瀝青焦油六種餾份。萘是化學工業中很重要的原料，廣泛用于制取鄰苯二甲酸酐，供生產樹脂、工程塑料、染料油漆及醫藥等用；酚及其同系物用來生產合成纖維、工程塑料、農藥、醫藥、燃料中間體、炸藥等；蒽用來制蒽醌燃料、合成糅劑及油漆。瀝青是焦油蒸餾殘液，為多種多環高分子化合物的混合物，用于制屋頂涂料、防潮層和筑路、生產瀝青焦和電爐電極等。1.1.2焦油主要危害及其特性健康危害：作用于皮膚，引起皮炎、痤瘡、毛囊炎、光毒性皮炎、中毒性黑皮病、疣贅及癌腫。可引起鼻中隔損傷。炸。與氧化劑接觸猛烈反應。若遇高熱，容器內壓增大，有開裂和爆炸的危險。1.2研究現狀分析1.2.1國內發展現狀在著加工工藝相對落后、裝置規模小且加工企業過于分散、加工過程環境污染嚴重、分離新技術應用水平低、加工深度不夠等問題[2]。國內外普遍看好的是其深加工精制產品的應用。隨著經濟和技術的發展，不僅傳統的煤焦油加工產節省不可再生資源，并減少分散加工帶來的環境污染獲取最佳經濟效益和社會我國現有焦油年加工能力為540萬噸，在建加工能力425萬噸，而擬建的加工能力達到377萬噸，投產后合計年加工能力達到134-0萬噸。與世界先進水平相比，能力小、技術水平低、產品品種少、能耗高、環境污染嚴重。造成這一現象的主要原因是煤焦油分散加工。目前仍未建成一座現代化的煤焦油集中加工廠。上海寶鋼于20世紀80年代建成的煤焦油加工系統的主要設備技術從日本引進，口[2]。展比較緩慢且不均衡。進入20世紀90年代中期，由于對煤焦油產品的需求，人們對煤焦油加工工業的重要地位又有了新的認識，煤焦油加工工業作為區域為長期處于競爭劣勢的煤化工提供了一個千載難逢的發展機遇。德國是最早利用煤焦油的國家。世界聞名的一些工藝流程幾乎都是德國斯WerkeAG)的焦油加工能力為150萬t/a,他們已能生產500多種芳烴產日本的焦化工業發展較快，現有煤焦油加工能力已達180萬t/a。煤焦油加工工藝最大的是考伯斯二次氣化工藝的改進型。近十多年來，在住友金屬化學、業已形成了集中化、大型化和現代化的產業體系。日本十分重視煤焦油加工方的能力高達60萬t,采用的多是一次汽化單或雙塔流程，精制的焦油產品約有1水平也較高，目前其生產量達38萬t/a。印度在萘、苯、甲苯及二甲苯和酚國外煤焦油加工有3種模式生產：一是全方位多品種，提純和配制各種規格類、萘、洗油、粗蒽、瀝青等。1.2.4工藝流程焦油蒸餾國內多采用常壓、一塔式、兩塔式、切取兩混或三混餾分的蒸餾工藝。塔頂采出酚油,塔底為軟化點的軟瀝青；采用方箱管式爐，其中，軟瀝青與焦油換熱、各餾分采用蒸汽發生器產生的低壓蒸汽；餾分塔塔頂的油汽采用空氣冷燒；餾分塔材質選用抗腐蝕低碳合金鋼。只要對國內工藝的設備、儀表控制、能量利用方面做一些改進工作，就能夠變成先進和實用的工藝。鍋爐房產生的鍋爐煙氣；生產中產生的各種工藝廢氣；生產工藝設備噪聲；工藝中產生的固體廢物。在廢水、廢渣的處理上國內外所采取的措施基本相同，所不同的是國內處理后的指標要差一點。廢氣處理主要是指焦油加工過程中的放散氣和瀝青煙氣的處理。國外焦油廠收集這部分廢氣，并集中到洗滌塔，凈化、降溫后送管式爐焚燒。有些焦油加工廠的油槽頂部還進行氮封，其放散氣排出的可能性就更小。而國內只有個別焦油加工裝置對放散氣進行集中收集處理，1.2.6節能水平節能降耗是裝置的重要指標。焦油加工是高能耗過程，國外在水、蒸汽、煤氣消耗方面控制較好，采用空冷、冷熱流體換熱、多級循環水、低溫減壓蒸餾、熱量回收蒸汽等技術，但電的消耗反而比國內還高。隨著國內能源結構的調整，多使用電，減少水、蒸汽和煤氣的消耗是一個必然趨勢。熱回收焦爐與現存發電設備的組合是個完美概念。這種配置節約了可觀的總投資成本，另一個好的組合是與化工廠配合，消耗煉焦過程生產的蒸汽。如果采用干熄焦技術，可回收顯熱能進一步增加。以100萬t熱回收煉焦設備加80MW發電機為基礎，備后。蒸汽的輸出量可從每小時270t增加到325t。減小;提高塔的分離效率；通過“閃蒸”方式，獲得不同軟化點的瀝青；有效抑制焦油過程中發生聚合反應，特別是避免結焦；采用微機控制，實現開停工切換與正常運行的全部工藝參數自控調節；尋求擴大焦油原料的資源。煤焦油加工發展方向集中加工與大型化煤焦油集中加工與大型化的優點是：成本低；能耗低、焦油加工裝置普遍較分散、規模小，每噸焦油能耗高達，而且環境污染嚴重，產分“蒸汽裂解法制烯烴”過程中產生的“裂解焦油”,與煤焦油一起進行加工。該工藝在呂特格公司已實現工業化。而國內仍有較多的煤焦油直接作為燃料油，未能實現資源的綜合利用。對照國內煤焦油加工業現狀和存在的問題，我國煤焦油產業發展從以下幾方面進行。1.4.1切忌盲目新建煤焦油加工設施目前，我國現有的加工能力尚且開工不足。加上新建、擬建的新設施，焦油加工能力已經產生過剩。如前所述，由于與焦油加工“唇齒相依”的焦炭業不景氣，許多焦化工虧損關門，導致焦油產量減少。這樣煤焦油加工企業產能更顯過剩。規模較大，產品較多的企業目前還不至于虧損，但利潤空間已大大減少，而那些小的焦油加工企業支持不住，有的已經倒閉。能力過剩現象已經給焦油加工門則應加強規劃管理等方面的調控，避免焦油加工業重蹈焦炭產能過剩、身陷嚴冬的“覆轍”。1.4.2項目建設要求備經濟性，因此亟待擴大加工能力。這樣才能大大增強企業競爭力。目前年產10萬噸的準人門檻看來還是有點低，從建設周期和投資資金方面許多企業都很容易解決，甚至有些企業為了追求短期的利潤打政策的擦邊球。如報批10萬噸每1.4.3慎重投資投資前要對原料、產品、運輸等的多方面市場情況進行詳盡市場調研，做行幾年后它的地下周圍都會有不同程度的污染物殘留的。環保工作做得再好.加大深加工產品和精細化工產品的開發投入。目前國內外焦油加工工藝需1.4.5加強環保工作在開發、利用煤焦油的同時，也要從保護、防護、治療等方面進行投人、研究，使煤焦油開發者、研究者、生產者有一個良好的環境，使我國煤焦油加工的技1.5設計任務本設計的專題是介紹煤焦油蒸餾工藝過程中存在的污染物及危害。綜合論述國內外煤焦油蒸餾過程中對污染物采取的防護治理措施、工藝、特點、污染最后根據相關數據及資料進行非工藝部分的簡要論述。完成蒸餾工段的設2.1原料及產品說明3%~4%在常溫常壓下其產品呈黑色粘稠液狀，密度通常在0.95-1.10g./cm3之間，閃點100℃具有特殊臭味，煤焦油又稱焦油。根據干餾溫度和方法的不同可得到以下幾種焦油：低溫(450～650℃)干餾焦油；低溫和中溫(600~800℃)發生爐焦油；中溫(900~1000℃)立式爐焦油；高溫(1000℃)煉生產原料為煉焦回收的高溫焦油，高溫煤焦油黑色粘稠液體，相對密度大的達400余種。工業上將煤焦油集中加工，有利于分離提取含量很少的化合物。加工過程首先按沸點范圍蒸餾分割為各種餾分，然后再進一步加工。各餾分的加工采用結晶方法可得到萘、蒽等產品；用酸或堿萃取方法可得到含氮堿性雜環化合物(稱焦油堿),或酸性酚類化合物(稱焦油酸)。焦油酸、焦油堿再進行蒸餾分離可分別得到酚、甲酚、二甲酚和吡啶、甲基吡啶、喹啉。這些化合物是染料、醫藥、香料、農藥的重要原料。煤焦油蒸餾所得的餾分油也可不經分油也是黑色粘稠液體，其不同于高溫煤焦油是相對密度通常小于1.0,芳烴含2.1.2產品分類步利用物理和化學的方法進行分離。一般在焦油連續蒸餾系統中所切取的餾分有以下幾種：170℃前的餾分為輕油；170~210℃的餾分，主要為酚油產率0.4~0.8%(對無水焦油),比重為0.88~0.90。主要含有苯族烴，酚含量小于5%并含有少量的古馬龍和茚等不飽和化合物及微量的萘；210～230℃的餾分主要為萘油，產率為1.0~2.5%,比重為0.98～1.01。含有酚和甲酚20～30%;萘5~20%;吡啶堿類4~6%,其余為酚油；230~300℃的餾分主要為洗油，產率為4.5～6.5%,比重為1.04~1.06。含有甲酚、二甲酚及高沸點酚類3～5%;重質吡啶堿類4~5%;萘含量低于15%;其余為洗油及少量其他有機物質；280～360℃的餾分主要為一蒽油，產率為16～22%,比重1.05~1.10。含蒽16～20%;萘2~4%;高沸點酚類1~3%;重質吡啶堿類2~4%;其余為I蒽油；二蒽油餾分初餾點為310℃,產率4～6%,比重1.08~1.12,初餾點310℃,餾出50%時為400℃,含萘不大于3%;瀝青：為焦油蒸餾的殘液，產率為54～52.2煤焦油加工過程煤焦油加工從過程上分為4個層次：首先是原料煤焦油的預處理，即煤焦分的分離，即用各種分離技術從餾分中提取各種精制產品；最后是精制產品的進一步深加工，利用各種物理或化學方法開發下游精細化工產品。原料煤焦油的預處理，目前各國基本采用靜置分層、離心分離、加壓過濾、銨鹽反應轉化等方法對煤焦油進行脫渣、脫水、脫鹽。我國焦油加工企業采用離心分離技術和加壓過濾技術的相對較少。脫鹽技術主要是利用碳酸鹽或二氧化碳反應除去煤焦油中的固定銨鹽。2.3煤焦油加工工藝煤焦油蒸餾是焦油加工的龍頭，其技術水平影響著焦油餾份的質量，并對焦油餾份的后續加工工藝的選擇有著較大影響。目前國內外成熟的煤焦油蒸餾餾三大類；按蒸餾塔的數量可分為一塔式、二塔式和多塔式。目前國內焦化企業各餾份切取較精細，如萘油餾份中萘的集中度可達95%以上，洗油餾份中含萘我國以前煤焦油蒸餾裝置多采用間歇蒸餾或常壓連續蒸餾，按溫度切取輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油等餾分及瀝青的流程，該工藝加熱溫度高、時間長。分一塔式焦油蒸餾工藝和兩塔式焦油蒸餾工藝。2.3.1一塔式流程一塔式焦油蒸餾工藝又被稱為一塔半式，就是在二段蒸發器上部加一段精餾塔以切取二蒽油餾分。原料焦油經預處理以后，經由原料泵送往管式爐一段，加熱至120~130℃進入一段蒸發器脫水，塔底無水焦油于管式爐二段加熱至405℃左右送入二段蒸發器進行蒸發、分餾，瀝青由器底排出，溫度為320～335℃的二蒽油自蒸發器上部精餾它側線排出，經冷卻后送儲槽。其余餾分的混合蒸汽自頂部逸出進入餾分塔，自餾分塔底排出的270~290℃的一蒽為315~325℃,其余送去處理。由餾分塔下部側線切取溫度為225~245℃的洗油餾分，中部側線切取餾分溫度為200~215℃的萘油餾分，上部側線切取165～185℃的酚油餾分，各種餾分均經冷卻后導入相應的中間槽，然后送去處理。輕油及水的混合蒸汽以95~115℃自塔頂逸出，經冷凝減至41層。而后再精制三混得到高純度的萘、范、芴、酚、吲哚、吡啶鹽、精餾操作。2.3.2二塔式流程二塔式蒸餾工藝是在一塔式的基礎上做的改進工藝，為了提高焦油初次蒸餾入餾分塔，提取萘油、洗油和酚油。這樣的流程使蒽油等重組分可以較早的從焦品質量得到了改善。上面的流程主要是用于提取焦油中的一些餾分，如輕油餾分和三混餾分。在焦油初步分離之后還有更復雜的分離操作，以能夠進一步經過一系列分離操作得到高純度的工業用產品或原料。例如對于酚油的繼續精制，要進行先經過洗滌，在經由蒸餾操作得到精酚，本次本設計采用兩塔式蒸餾過程，至120-130℃后進入1次蒸發器。于此，粗焦油中的大部分水份和部分輕油的混合蒸汽以100-106℃的溫度自1次蒸發器頂逸出，進入一段冷凝冷0.5%以下的無水焦油，經過油封流入無水焦油槽中。無水焦油槽應保持經常滿流焦油引入一段焦油泵前的管路中。無水焦油用2段焦油泵送入管式爐輻射段，在此被加熱到400℃左右送入2段蒸發器進行閃蒸，分離成餾份的混合蒸汽和液體瀝青。由2次蒸發器的底部排出的瀝青，送瀝青冷卻澆注系統。從2次蒸發器頂逸出的餾份混合蒸汽進入蒽塔進料塔板，塔底排出溫度為320～330℃的二蒽油，側線切取溫度為290~300℃的一蒽油。一、二蒽油分別經各自埋入自蒽塔頂來的油氣進入餾分塔進料塔板。洗油餾份以230～340℃的溫度自塔底排出；溫度為200~210℃的萘油餾份從側線采出；溫度為150~160℃的酚流入各自的貯槽。餾份塔頂出來的輕油和水的混合蒸汽引入餾份塔輕油冷凝冷回流槽，用回流泵送到餾份塔頂作為回流油，剩余的輕油送往粗苯工段。2.4焦油分離主要設備2.4.1管式加熱爐1、管式爐工作原理筒形或箱型立體式。箱型立體式或圓筒管式爐主要由燃燒室、對流室和煙囪構延長使用壽命。爐底的油氣聯合燃燒器(火嘴)噴出高達幾米的火焰，溫度高達1000~1500℃、主要以輻射傳熱的方式，將大部分熱量傳給輻射室(又叫爐膛)爐管(也叫輻射管)內流動的油品。煙氣沿著輻射室上升到對流室，溫度降到700~900℃。以對流傳熱的方式繼續將部分熱量傳給對流室爐管內流動著的油品，最后溫度降至200～450℃的煙氣從煙囪排人大氣。油品則先進入對流管是加熱爐的核心部分，從火嘴噴出的燃料(油或氣)在爐膛內燃燒，需要一定的空射室的體積較大。由于火焰溫度很高(最高處可達1500～1800℃左右),又時還含有不少熱量，有時可用空氣預熱器進行部分熱量回收，使煙氣溫度降到200℃左右，再經煙囪排出，但這需要用鼓風機或引風機強制通風。有時則利用煙囪的抽力直接將煙氣排入大氣。由于抽力受煙氣溫度、大氣溫度變化的影響，要在煙道內加擋板進行控制，以保證爐膛內最合適的負壓，一般要求負壓為2焦油在管內流向是先從對流管的上部接口進入，流經全部對流管后，出對流段，經聯絡管進入斜頂處的輻射管入口，由下至上流經輻射段一側的輻射管，再在兩個燃燒器旁設有噴燒酚水的噴嘴。風箱是一個側面為L型、斷面為長方形的管狀物，內襯消聲材料，端部入口設有百葉窗。燃燒器用風通過風箱時噪聲被使用壽命長。2、管式爐的分類煉油廠加熱爐類型很多，按照管式加熱爐的用途可分為純加熱爐和加熱一反管式爐的結構又可分為立式爐、圓筒爐和無焰爐。立式爐：立式爐爐膛為長方形箱體，爐管可水平放置或垂直放置。臥管立式上，長度與輻射室相同，煙囪放在對流室頂部。這種爐的特點是爐管沿長度方向受熱均勻，另外由于其輻射室高度低，故各輻射管間的受熱也比較均勻。其主要優點是減少了爐管支架，便于布置多管程，缺點是爐管沿管長受熱不均勻，清掃困難。立式爐在熱負荷較低時，投資高于圓筒爐，一般在熱負荷較大時使用。圓筒爐：圓簡爐爐膛為直立圓筒形，輻射管在爐膛周圍垂直地排列一周，方形對流室在圓筒體上部，對流管分水平與直立設置兩種。圓筒爐的特點是結構緊湊，造價較低。從熱負荷上看，圓筒爐通常用作中、小型加熱護，這是因為輻射管不能太長，加大爐膛直徑又會提高造價。圓筒爐的熱效率偏低也使熱負荷的提高受到限制。度400℃~410℃時，一段焦油出口溫度120℃~130℃之間的要求。(2)4%時，應滿足加熱至400℃~450℃的要求。(3)輻射管熱強度實際生產波動在1800~2600千卡/米2時。設計宜采用1800~2600千卡/米2時，對小型加熱爐，還可取低些。當選用光管時，對流段熱強度一般采用6000~10000千卡/米2時。(4)保護層厚度宜大于200毫米，使熱損失控制在3%以內。(5)火嘴能力應大于管式爐能力的1.25~1.3倍火嘴與管凈4宜大于900毫米，以免火嘴舔燒爐管。(6)輻射管和遮蔽管宜采用耐熱鋼.2.4.2蒸發器一次蒸發器選擇應滿足以下條件：空塔速度宜采用0.2米/秒。閃蒸空間一般不小于2400毫米。結構形式有兩種，一種是上部蒸發器與下部無水焦油操作簡便。無水槽宜以液面自動調節裝置自控液面。材質采用鑄鐵或普通碳鋼。本設計選擇的一次蒸發器如下表2.1。數據高度，毫米折流板板數折流板距離，毫米捕霧層無水焦油槽容積，米3材質33層星型泡板，每層27個泡罩鑄鐵二次一次蒸發器選擇應滿足以下條件：底部空塔速度宜采用0.2～0.3米/小于4000毫米。采用液面自調裝置控制瀝青液面。材質采用鑄鐵或碳鋼內襯發器如下表2.2。表2.2二次蒸發器Dg2400數據高度，毫米塔板層數內蒸空間，毫米捕霧層10層鋼絲網，總高1000毫米2.4.3蒸餾塔1餾分塔選擇原則：根據塔徑確定踏板間距。進料層的閃蒸空間宜采用板距的2倍。降液管截面宜按停留時間不低于5秒考慮。踏板層數應結合流程種類、產品方案、切取制度及其他經濟技術指標綜合考慮。2餾分塔的分類：噴射式塔，如舌形、網孔等塔板。又可根據有沒有降液管分為溢流式塔板(泡帽等)和穿流式塔板(穿流式篩板和穿流式柵板等)[5]。泡罩塔盤：泡罩塔盤是工業上應用最早的塔盤之一。在塔盤板上開許多圓孔，每個孔上焊接一個短管，稱為升氣管，管上再罩一個“帽子”,稱為泡罩，泡罩周圍開有許多條形空孔。工作時，液體由上層塔盤經降液管流入下層塔盤，氣體從下一層塔盤上升進入升氣管，再經泡罩的條形孔流散到液體中。浮閥塔盤：浮閥塔盤是在塔盤板上開許多圓孔，每一個孔上裝一個帶三條腿可上下浮動的閥。浮閥是保證氣液接觸的元件，操作時氣流自下而上吹起浮閥，從浮閥周邊水平地吹入塔盤上的液層；液體由上層塔盤經降液管流入下層塔盤，再橫流過塔盤與氣相接觸傳質后，經溢流堰入降液管，流入下一層塔盤。管流入，橫向流過篩板后，越過溢流堰經降液管導入下層塔盤；氣體則自下而上穿過篩孔，分散成氣泡通過液層，在此過程中進行傳質、傳熱。由于通過篩孔次、二次通風口，并有手柄調節風量。燒嘴中有的設有廢氣通入管，用以噴然有害氣體。在兩個燃燒器旁設有噴燒酚水的噴嘴。風箱是一個側面為L型、斷面為長方形的管狀物，內襯消聲材料，端部入口設有百葉窗。燃燒器用風通過風箱時噪聲被消除。爐子采用陶瓷纖維為耐火材料，以玻璃棉氈為絕熱性能好，質量3填料塔根據結構特點分為亂堆填料(鮑爾環、階梯環、環矩鞍等顆粒填料)及規則填料(網波紋填料、板波紋填料、格柵填料)6。本設計所應用的2個塔設備都是對多種分進行分離，通過造價、塔板效率和操作彈性等多方面考慮，采用泡罩塔作為本設計的塔設備類型。其主要特點為：氣、液兩相接觸充分，傳質面具有較高的生產能力，適用于大型生產。不易堵塞，介質適用范圍廣。結構復雜、題[8]。餾分塔可為條形泡罩塔或浮閥塔，塔板數為41~63層。塔段和塔板由鑄鐵制造。塔板零件由合金鋼制造。餾分塔板間距為350~450mm,空塔蒸汽流速可加工標準系列，本設計選擇的餾分塔和蒽塔指標如表2.3。蒽塔Dg2000餾分塔Dg2000高度，毫米重量，噸塔板層數精餾段提餾段53泡罩形式條形星形泡罩個數泡罩齒縫高度，毫米每層塔板齒縫面積，米2降液管面積，米2板距，毫米3車間及非工藝部分的設計3.1蒸餾工藝布置焦油蒸餾工段一般由管式爐、蒸餾塔平臺、蒸餾廠房、餾分中間槽等組成。必要時也可與工業萘工段合并處理。根據氣溫條件，蒸餾廠房可以布置為敞開高位槽槽底標高應高于一段焦油泵的原料焦油槽高度。瀝青冷卻器宜布置于焦油蒸餾塔平臺附近，以利于兼作開工停工用的循環熱焦油的冷卻設備。餾分中油蒸餾工段的工藝布置間距見表3.1。焦油蒸餾工段的工藝布置間距數值(米)廠房與室外中間槽之間凈距管式爐與蒸餾平臺之間凈距兩座管式爐中心距按最大爐徑D廠房與焦油中間槽之間凈距泵頭與墻行列線之間距離兩行布置時，行與行之間凈距蒸餾塔之間凈距蒸餾平臺內人行道寬度3.2車間布置于12米，廠房與室外儲槽盡距離不少于6米。瀝青池應布置于當地最小頻率風向時，與布置有裝桶與堆捅場地。在車間范圍內應布更衣室等生活設施。3.3廠址的選擇廠址的選擇一般要求如下：(1)廠址應有較好的交通運輸條件。年運輸量超過某個數值時(按國家規定)。應鋪設專用線并和鐵路正線接轉。專用線最源保證供應，如有溫度較低的充足水源則更好，這樣可以節省冷卻設備，節約資源，水溫一般要求在25～32℃以下。(4)應在居民區的下風向和江河下游，但向不明時，應以夏季風向為主。(5)廠址最好選擇在已有居民的附近地區，離城市不遠或靠近已建成投資的其他企業，這樣可以利用城市或原有企業的各種設施。外傾斜，有一定的坡度，以利于雨水排出。(6)有些化工廠有大量的廢渣產生，要土建應滿足以下要求：廠房室內地坪高比室外地坪高宜高出0.15米。酸堿洗滌室及所屬室外酸類貯槽區的地坪應作仿佛處理，室內應設墻裙及沖洗地坪的排水箅子。各工段泵房和主要設備廠房的地坪應按耐油耐堿處理，一般或水磨石地坪。室外設備的操作區及通道需作水泥地坪，并考慮排水。室內穿樓板的管洞應作凸臺，以防漏水漏油。按照工藝需要在廠房設計中考慮安裝門或安裝孔。焦油車間關于建筑物的防火等級要大大提高。對于建筑物進行設計時，應使廠房室內的地平標志次室外地平標高出0.15m。酸、堿洗滌室及所需室外酸類儲槽區的地平應作防腐處理。室內應設置墻裙及沖洗地平的排水管子[7]。焦油車間供電負荷按焦化廠負荷分級規定。用電設備的按鈕一般設在設備泵、工業萘熱油循環泵等應有電流表及報警信號。觀察頻繁的操作部分如視鏡、工業萘塔底面等處應有局部照明。車間或工段辦公室和主要儀表操作室應設置自動電話和調度電話?；|線高度不宜小于3.5m;如低于3.5m,其下部應設防護網，防護網應接地良好。車輛上的電磁站中的人行道凈寬不得小于0.8m;當人行道上部布置有裸導體且離地高度不高于2.2m時，其下部應有隔板，隔板離地不小于1.9m。電氣設備(特別是手持電動工具)的外殼和電線的金屬護管應有接零或接地保護和漏電保護器。電力驅動車輛的軌道應接地，軌道接頭應有跨條連接。行燈必須是24伏低壓燈；在金屬容器內或潮濕地方其電壓不得超過12伏。安全電壓的電路必須是懸浮的。建筑物和生產裝置必須采取防直接雷擊和感應雷擊的措施。精苯車間應設獨立的避雷裝置。3.6供水排水輔助生產用水(清洗設備及清洗工作環境用水)、生活用水和消防用水等，所以1供水分。由于冷卻用水對水質有一定的要求，因此，從水源取來的原水一般都要經過必要的處理如沉淀、混凝和過濾以除去懸浮物，必要時還需經過軟化處理以接觸，一部分水蒸發,使其余的水冷卻。水在冷卻塔中降溫約5~10℃,經水質穩該設計污水的水源大體上有兩個方面：生活污水(來自廁所、浴室等)生產污水。生活污水和大氣污水污染的有害程度均小于生產污水，生產污水中往往含有大量的酸、堿、鹽和各種有害物質，經過凈化達到國家規定的排放標準排3.7防火防爆碳等惰性氣體壓送。只有對閃點高的及沸點在130℃以上的可燃液體，才可用是廠房之間防火距如下表3.2,爆炸和火災危險場所等級見上表3.3。表3.2廠房之間防火間距耐火等級耐火等級三級四級三、級三、級表3.3爆炸和火災危險場所等級場所或設備名稱環境或場所等級焦油管式爐焦油焦油蒸餾塔、室外空間槽焦油餾分焦油餾分冷卻室、泵房工業萘部分：焦油及其餾分工業萘管式爐含萘油工業萘精餾塔及其冷凝冷卻含萘油器工業萘產品槽液態萘工業萘結晶機室萘及其粉塵工業萘倉庫萘及其粉塵常溫餾分洗滌室、結晶室、離心焦油餾分室及室外中間槽粗蒽粗蒽倉庫焦油油庫瀝青池：油類場所，應有能將可燃液體經水封引入集液井的設施，集液井應加蓋，并有用泵抽除的設施。3.8采暖通風對采暖通風的要求見下表3.4。表3.4采暖溫度和最小換氣系數生產廠房名稱主要有害氣體冬季室內采暖溫度，℃次/時焦油蒸餾泵房余熱、焦油10或165焦油餾分冷卻器室余熱、焦油餾分結晶洗滌泵房余熱、油氣蒽結晶機室油氣6蒽離心機室油氣蒽萘倉庫蒽、萘粉塵一3焦油油庫泵房油氣工業萘結晶機室萘粉塵按排風量計算3.9環保煤加油生產加工主要污染物為：燃燒廢氣、生活污水、廢渣、噪音、有毒氣處理池。將含有焦油和瀝青的“焦油水、瀝青水”經分離回收分別送至回收、(1)《環境空氣質量標準》(2)《地表水環境質量標準》(3)《工業企業設計衛生標準》(5)《遼寧省污水與廢氣排放標準》(6)《工業企業廠界噪聲標準》3.10設備維修年處理量3萬噸以上的焦油車間應設維修間。主要設備維修項目見下表3.5主要設備維修項目設備名稱主要維修內容維修制度器管式爐爐管定期檢查焦油蒸發器、蒸餾塔清渣、更換附屬管道等—工業萘精餾塔部件損壞一萘轉鼓結晶機更換刮刀餾分洗滌器、酚鈉分解設備本體或內襯部件損壞瀝青冷卻運輸機篩網、刮刀及其其他易損件定期維修蒽離心機蒽結晶機油系統、機體易損件每三個月換油定期檢修4.1概述煤焦油加工過程中的主要污染物可以分為廢氣、廢水、廢渣。煤焦油是煉993年起，焦炭產量連續居世界第一位，2003年我國新增焦炭2100萬t,焦約占世界焦炭總產量45%,出口焦炭1472萬t,占世界焦炭總貿易量的60%,目前中國已成為民辦冶金焦炭重要的供應基地。由業實行市場準入制度，不允許環保不達標的企業進入市場。要全面實行以環境餾、工業萘蒸餾和餾分油脫酚、脫吡啶等。到20世紀末，除寶鋼引進日本焦油加工技術外，國內焦油加工一直是采用20世紀50年代從前蘇聯引進的技術，以及20世紀60年代、70年代我國自行開發的技術，最大設計能力為10萬合理、加工深度不夠、產品種類少、環境保護差等問題。進入21世紀，焦化工業的迅速發展帶動了煤焦油工業，國內技術開發和國15萬t/a規模的裝置，山西宏特煤化工有限公司采用國內技術建設了一套15萬t/a規模的裝置，并于2002年底成功投產。經過2年的運行，各級經濟技術指標均達到或超過技術要求，使我國焦油加工單套裝置處理能力突破了10萬t/a,50年來我國焦油加工單套裝置設計規模一直未超過10萬t/a。山西焦化廠引進法國BEFS公司30萬t/a焦油加工技術，于2006年投產。另外，其他地區也在利用國內外先進技術籌建10~30萬t/a規模的焦油加工裝置。在1~2d內，我國煤焦油加工將逐步實現大規模集中加工，技術裝備、產品質量、產品種類各方面達到國際先進水平，有利于煤焦油化工廠環境的綜合治理。煤化工的一個重要分支。煤焦油及其絕大部分產品具有凝固點(結晶點)高的特將物料溫度控制在其凝固點(結晶點)之上。由于物料的比重大于1,物料在工廠廢氣對環境的影響，煤焦油化工廠廢氣治理是非常重要的。廢氣發生點主要有油槽的放散管、冷凝冷卻設備放散管、瀝青成型機、工業萘成型機以及提取粗酚時酚鈉鹽分解產生的廢氣等。主要污染物有H?S、萘塵、氨和瀝清煙等。空氣中有毒有害氣體的凈化處理是工業衛生、環境保護所必須的。大力消工業有毒有害氣體凈化處理的方法有，燃燒凈化法、冷凝凈化法、液體吸收法或吸附法等。最有效的是改進工藝，在生產賽程中避免有毒有害的氣體的采取不同的治理方法。4.3.1比重大于1的油品污染氣體治理煤焦油化工廠的原料煤焦油及蒽油、洗油等產品，比重大于1,且有較高的凝固點，生產時須控制溫度在60~80℃范圍內，運輸和生產過程當中進入系統的水浮在油品上部，這種條件下，上部的廢水將受熱汽化產生污染性氣體。這種污染性氣體可采用排氣洗凈法進行凈化處理。即來自焦油、蒽油貯槽等設備的部分NH?、H?S、HCN和CO?被水吸收，其中水蒸氣也被冷凝下來。洗凈后的氣體從塔頂部排入大氣。污水定期送至污水處理裝置，同時向洗凈塔內補充新水。圖4.1為該流程示示意圖?？谛滤畯U水處理-放散氣體洗凈塔4.3.2輕質油品污染氣體的控制輕油等產品比重小于1,含有水時，浮在水的上部，通常稱為輕質油品。煤焦油蒸餾分離得到的輕油產品，主要成分為苯類。各廠可根據實際情況選擇不同的凈化方法。1用吸收法處理輕質油品散發的污染氣體：輕油等貯槽的放散氣體通常選用焦油洗油作為吸收劑，在吸收塔內污染氣體與吸收劑逆向接觸，使廢氣得以凈化，吸收劑定期更換。2用吸附法處理輕油排放的污染性氣體：活性炭對苯類有較強的吸附作用，將輕油等貯槽的放散氣引入裝有活性炭的吸附器，廢氣經過吸附器時，苯類等有4.4瀝青煙萘粉塵的凈化處理~120℃)。煤瀝青在生產裝置中須在高溫(200～380℃)下進行輸送和儲存，在這樣高的溫度下，瀝青散發出來的氣體為黃色有害氣體，通常稱之為瀝青煙。過液態直接變為萘蒸氣，而萘蒸氣在冷卻時又不可經過液態而直接轉變為銀白色固體。因此，固體和液體萘均能以這種形式轉變為萘粉塵。瀝青煙和萘粉塵主要散發點有：瀝青和萘的貯槽，瀝青和萘的成型設備等。瀝青煙和萘粉塵的凈化采用液體吸收法，以焦油洗油為吸收劑，根據凈化氣體的特點(氣體量、濃度等)不同，通常采用以下吸收方式見圖4.2。吸收劑吸收劑有毒氣體風機吸收塔如4.5酚鈉鹽分解廢氣治理從煤焦油蒸餾提取的含酚餾分制取粗酚時，酚鈉鹽的分解國內很多企業采用間歇硫酸分解法生產。這種方法具有工藝簡單、操作方便等優點，特別適合小規模裝置生產，符合我國焦油加工規模小，布局分散的現狀。但這種工藝在鈉鹽分解操作時產生大量酸性氣體，嚴重污染環境，腐蝕周圍金屬設備、管道。為了治理間歇硫酸法鈉鹽分解工藝產生的酸性氣體，可采用吸收法處理酸性氣體(見圖4.3),吸收劑可根據實際情況進行選擇，最常見的稀堿液(NaOH)。酚鈉鹽蒸吹凈化時產生的廢水呈堿性，可以作為處理分解酸性氣體的吸收劑，以廢治廢。還可以考慮直接用凈化后的酚鈉鹽作吸收劑，在除去酸霧的同時，酚鹽得以分解。4.6改進生產工藝減少污染避免有毒有害氣體的產生，實現清潔生產解決環保問題最有效的方法是實現清潔生產，采用新工藝、新技術、充分利用資源，實現循環經濟，確保在整個生產過程中不產生有害物質。國內外在煤焦油化工廢氣治理方面進行了大量的技術投入，對有害物質從原來的終治理到目前過程控制，取消生產過程中有害物質液體化工物料儲存環節產生廢氣污染，相當一部分來自儲存設備的放散管。用氮氣封閉液體化工物料儲存設備，使之覆蓋在液體化工物料的表面，既能防4.6.2瀝青和萘實行液態運輸瀝青和萘冷卻成型是煤焦油化工廠大氣污染的主要部位。工業較發達國家使用廠融化過程的能耗。我國部分廠家在一定區域范圍內也在逐步實行瀝青和萘的液體運輸，山西宏特煤化工有限公司液體瀝青運輸距離可達500km。4.6.3酚鈉鹽分解的先進工藝較大規模的煤焦油化工廠，采用連續硫酸法酚鈉鹽分解工藝和二氧化碳分酚鈉鹽和硫酸按一定比例連續進入分解反應器，反應后的混合物料進入冷卻器，在冷卻器里用水間接取走分解產生的熱量，在整個酚鈉鹽的分解、產品分離回收過程中不產生廢氣，也減少了酸和酚產品的損失。外工業發達國家采用二氧化碳分解酚鈉鹽制取酚類產品，國內有二氧化碳來源、觸完成分解過程，生產的酚類產品與碳酸氫鈉溶液按比重自然分層。將碳酸氫鈉溶液加熱至95℃,使之全部轉化為碳酸鈉，再將碳酸鈉用石灰乳苛化得到氫氧化鈉。苛化得到的氫氧化鈉重新用于含酚餾分脫酚，從而形成了氫氧化鈉的循環使用，氫氧化鈉回收率約為75%。二氧化碳來源有以下幾個方面；石灰窯煙氣含二氧化碳可達30%,非常適用于酚鈉鹽分解。高爐煤氣燃燒后的煙氣以及煤焦油化工廠生產的廢氣種類多，組成較復雜，主要有不燃廢氣、有毒氣體、易燃易爆廢氣和有毒粉塵等，應根據不同性質的廢氣采取不同的治理方法。煤焦油化工廠廢氣治理的根本出路在于實現清潔生產，采取新技術、新工藝、在中間過程進行控制，不產生污染性廢氣。我國小型制氧(制氮)機技術已經非常成熟，工藝條件允許時，液體儲存設備宜采用氮氣封閉。酚鈉鹽二氧化碳分解有很好的環境效益和經濟效益，值得推廣。本次設計采用排氣洗凈法進行凈化處理污染性氣體；瀝青煙和萘粉塵以焦油洗油為吸收劑的液體吸收法來凈化。5.1計算條件及操作制度無水焦油年處理量噸/年120000無水焦油處理量，千克/時15151.52焦油中含水，%(對無水焦油)42、焦油加熱制度焦油入對流段的溫度，℃輻射段出口壓力，kg/cm23、過熱蒸汽蒸汽量(占無水焦油的6%),千克/時蒸汽入口壓力kg/cm26蒸汽入口溫度℃蒸汽出口溫度℃5、空氣過剩系數α焦油蒸餾的餾份產率輕油0.7酚油2.5萘洗寬餾份16.0洗油3.0Ⅱ蒽油6.8產量千克/時平均分子量—一一燃燒過程的計算1、焦油煤氣的低熱值Z=30.18CO+25.18H2+85.58C=30.18×6.0+25.18×59.5+85.58×=4260千卡/標米3=17807千焦/標米3煤氣中的含水量：P?——在20℃時，煤氣中的飽和水氣分壓，由表5.3查得P?=17.5毫米汞濕煤氣的低熱值：=4160千卡/標米3=17389千焦/標米3氣體名稱高熱值低熱值氣體名稱高熱值低熱值32、燃燒所需空氣量表5.3在760毫米汞柱下煤氣中的飽和水蒸汽壓力溫度℃壓力mmHg溫度℃壓力mmHg溫度℃壓力mmHg溫度℃壓當煤氣中含水2.2%濕煤氣組成(體積%):區N?3、燃燒過程計算由表5.4中可知，燃燒1標米3的濕煤氣的理論需氧量為：0.8834-0.0039=0.8795標米3當空氣過剩系數α=1.2時的實際需氧量為：0.8795×1.2=1.055標米3/標米3濕煤氣；廢氣組成米3成%分的燃燒反應式米3一———一—合計一一一5一一一當空氣過剩系數α=1.3時的實際需氧量為：0.8795×1.3=1.143標米3/標米3濕煤氣；未參加燃燒的過剩氧量為：當α=1.2時，1.055-0.8795=0.176標米3/標米3濕煤氣；當α=1.3時，1.143-0.8795=0.264標米3/標米3濕煤氣；燃燒1標米3為濕煤氣所需的干空氣量為：當α=1.2時，標米3/標米3濕煤氣；由干空氣帶入的氮氣量為：當α=1.2時，5.03×0.79=3.97標米3/標米3.濕當α=1.3時，5.45×0.79=4.31標米3/標米3濕煤氣；當大氣溫度15℃和相對濕度為0.7時，則空氣入的水汽量為：當α=1.2時，0.017×5.03=0.0855標米3/標米3濕煤氣；當α=1.3時，0.017×5.45=0.0927標米3/標米3濕煤氣；表5.5燃燒1標米3為濕煤氣所產生的廢氣量及其組成(標米3):空氣過剩系數CO?廢氣量0.0392+3.5.2耗熱量和煤氣用量的計算1一次蒸發溫度管式爐二段焦油出口溫度必須保證焦油在二段蒸發器內一次蒸發所需的熱量。(1)二段蒸發器底部壓力：設器底總壓為1035毫米汞柱，進入器底的直接氣量為無水焦油的1.0%,無水焦油量為15116.67千克/時，餾份產率45%,含水0.5%。水蒸汽的千摩爾(公斤分子數):油汽的千摩爾(按表5.1計算):油氣分壓： (2)一次蒸發溫度：先按下式確定一次蒸發直線的正切區與蒸發壓力關系：式中：區——在一定壓力下，一次蒸發直線傾角的正切查得，在一次蒸發溫度為375℃,餾份產率為45%時，焦油焓223千卡/千克=932千焦/千克。設由管式爐至二段蒸發器的管道熱損失為10%,則設管式爐二段出口焦油的焓為223千卡/千克。實際上，由二段蒸發器底通入過熱蒸汽，故一次蒸發溫度較計算為底。2、有效耗熱量(1)焦油在一段內吸收的熱量加熱無水焦油所需的熱量：焦/時式中：G——無水焦油處理量，千克/時焦油在130℃及80℃時的焓，千焦/千克加熱和蒸發焦油中水分所需的熱量：80——水在爐管入口處(80℃)的焓，千卡/千克焦油焰，公焦油焰，公0w20溫度,蒸發焦油中部分輕油所需的熱量：設在第一段內焦油中被蒸出的輕油為無水焦油的0.23%。Q?=0.0023G×i輕=3293.18千卡/時=13765.49千焦/時i輕——輕油餾份的蒸發潛熱，千卡/千克則第——段的有效耗熱量為：=636505.5千卡/小時=2660592.99千焦/時=109818.22千卡/時=459040.16千焦/時g——過熱的蒸汽量，千克/時I1'——6千克/厘米2飽和水蒸氣的焓，取II'=659.9千卡/千克I2'——6千克/厘米2400℃過熱水蒸氣的焓，取I1'=780.7千卡/千克二段焦油出口溫度400℃,其焓為222千焦/千克，則焦油在二段內所吸收的熱量為：=(15151.52-0.0023×15151.52)=2070984千卡/時=8656713.12千焦/小時加熱與蒸發焦油中水份所需的熱量=50807.88千卡/時=212376.94千焦/時0.005——無水焦油中所含的水份782.4、110.19——二段出口狀態下過熱水蒸汽和二段入口狀態下水則二段的有效耗熱量為：885290.06千焦/時5.60千卡/時=11988723.21千焦/小時3、熱損失當空氣過剩系數α=1.3,廢氣溫度t=400℃時，廢氣帶走的熱量占總熱量：V——濕廢氣體積，在α=1.3時，1標米3濕煤氣能生成6.226標米3的濕廢氣C——400℃廢氣的平均比熱C=(0.375×0.460+1.238×0.373=0.336千卡/標米3.℃上述計算式中的各數據為廢氣中各組成的量及其比熱，后者可由表5.6得。溫度℃溫度℃比熱，千卡/標米3.℃N0021253833901057880837285(2)爐體的散熱損失熱效率η=(1-X-5%)=(1-0.2-0.05)%=76%濕煤氣重度：r=(1.975×2.35+1.49×2.16+1.429×0.39+1.250×5.87+08.2+0.717×24.91+1.251×3.92+0態下的氣體重度，千克/標米3濕煤氣的重量流量：W=913.46×0.455=415.625千克/時當α=1.3時，每1標米3濕煤氣產生的廢氣量為：6管式爐的計算與選型6.1輻射段計算焦油二段加熱的有效熱負荷為Q=Q?+Q?=8869090.06千卡/時，占總有效熱負荷15984964.47千焦/時的78%。通常輻射段的熱負荷為全爐熱負荷的70~80%。因此，將輻射段作為二段加熱。1、估算輻射管管壁平均溫度2、輻射段加熱面積熱效率n=(1-X-5%)=(1-0.2-0.05%=76%q—輻射段表面積熱強度，設q=1800千焦/米2·時3、輻射管管徑及管心距d;—管內徑，米m.一管內流體重量流速，千克/米2·秒按實際情況，焦油管式爐重量速度選取650~950。此時，相當于管內線速度為0.55~0.8米/秒，今取m,=690N——管程數(2)管心距C加大管心距可以提高管表面熱強度，管心距一般采用2dc(外徑),此處取C=250毫米。4、輻射段爐體尺寸作輻射管看待。遮蔽管長度可取輻射管總長的5～10%,設為5%。則遮蔽管總長：輻射管有效長度(露出長度)與爐膛大小及火嘴結構有關，一般圓筒爐的高徑比，即取n=49根將49根爐管分為7組，每組為7根。組間管心距取為300毫米，則節圓直徑D'為：一般爐管中心距爐膛內壁約為3dc。即D=D'+3dc=4.57+3×0.125=5.132m5、當量冷平面四火焰和赤熱煙氣的部分，輻射熱能直接傳給管組，并為管組所吸收。另一部分熱能通過爐墻，再度輻射至爐內，然后再被管組所吸收，其余部分熱能上升進行計算。當量冷面為理想黑平面，與管排具有相同的吸收能力。n—輻射管根數C一管心距，米量冷平面：總當量冷平面：6、爆露磚墻面積AR全部磚墻面積：式中：D—爐膛直徑，米暴露磚墻面積：7、氣體輻射率所以煙氣的輻射能力取決于該氣體的濃度、爐膛尺度和煙氣溫度(即CO?和水汽在煙氣中的分壓P、氣層的平均輻射長度L和煙氣溫度)有關。而氣層的平均高徑比=1時，L=2/3D米由于高徑比等于1,所以氣層平均輻射長度公CO2和水汽的分壓P,當α=1.2時0.375、1.231——分別為煙氣中CO?和水汽的體積，標米3/標米3濕煤氣5.791——煙氣量，標米3/標米3濕煤氣設煙氣溫度t=600℃,查圖6.1得氣體輻射率為0.46設煙氣溫度t=900℃,查圖6.1氣體輻射率為0.4208、交換因數F交換因數F依賴于氣體輻射率和暴露磚墻面積的再輻射量。后者以暴露磚墻面積和當量冷面積的比值作為函數進行計算10],即：設煙氣溫度t=600℃,查圖6.2得交換因數F=0.56設煙氣溫度t=600℃,查圖6.2得交換因數F=0.47圖6.2氣體的交換因數9、輻射段氣體出口溫度燃料的總發熱量區,千焦/時空氣顯熱千焦/時燃料顯熱區，千焦/時二段熱焦油帶出的熱量(有效熱)Q?千焦/時爐體熱損失千焦/時煙氣帶走的熱量區，千焦/時等式兩邊均除以0.346——煙氣在20~600℃之間的平均比熱，千焦/標米3·℃5.791——當α=1.2時，1標米3濕煤氣燃燒產生的煙氣量，標米3·℃4160——濕煤氣的低熱值，千卡/標米30.035——輻射段的總熱損失，取四=3.5%當煙氣溫度△=900℃時0.359——煙氣在20~900℃之間的平均比熱，千焦/標米3.℃將以上區和值，查圖6.3得兩點(此兩點應在吸收曲線的兩邊),連接兩點作一直線，與管壁溫度區=290℃曲線相交，由此兩點查的煙氣溫度為820℃,此即輻射段煙氣溫度。(1)校核輻射段熱負荷Q?由熱平衡方程式代入得：原假定為21217918.8千焦/時，與此處計算值基本相符。(2)校核爐管表面熱強度qi輻射段加熱管實際表面積：原假設熱強度為75000千焦/米2·時，與計算所得值基本相符。(3)校核管壁平均溫度他區管壁平均溫度按下式檢核：α—管壁對油品的給熱系數，管壁對焦油的給熱系數δ——管壁厚度，取δ=0.012米t1、t2——原料在入口及出口的溫度，取t=110℃、t?=400℃其余符號意義同前。故與原假設400℃相近，故可不重新試算。11、體積熱強度對于圓筒爐，可按下式計算：燃燒過程需要有足夠的空間和時間，以使燃氣充分燃燒。一般體積熱強度取30000～80000千卡/米2.時6.2對流段的計算對流段由兩部分組成，一是用作焦油脫水(第一段加熱),一是用作蒸汽過熱。焦油脫水溫度較低，其爐管放于對流段的上部，這樣有利于降低煙氣出口溫度，并便于調節一段出口溫度。為此，過熱蒸汽管就置于對流段下部。對流段爐管采用光管，橫排布置。由于輻射室管排為脹接彎頭，應考慮輻射管的安裝與檢修方便，從而確定對流室的爐管長度。1、焦油一段脫水管排的計算(1)對流段尺寸的確定選用爐管φ100×8,管墻距取1.5dc,管心距200毫米，有效長2200毫米，每煙氣重量流速：Wa—煙氣量，千克/時對流室尺寸確定如下：每排管每排管(2)進入焦油脫水段煙氣的溫度ts'每標米3濕煤氣所產生煙氣的焓，可由下列熱平衡式求得：is——煤氣進入焦油脫水段的焓，千焦/標米3濕煤氣i400——煤氣出焦油脫水段的焓，千焦/標米3濕煤氣0.336——當α=1.3時，煙氣在400℃時的比熱，千卡/標米3濕煤氣6.226——當α=1.3時，每標米3濕煤氣產生的煙氣量四49875——焦油脫水段的總熱量，千焦/時對流段總傳熱量為總耗熱量的5%-3.5%=1.5%,其中對流段中焦油脫水管排占總管排的7/8。則焦油脫水段的傳熱量為：煙氣進入焦油脫水段的溫度：0.349——當α=1.3時，煙氣在此溫度時的比熱，千焦/標米2.℃(3)內膜給熱系數管內焦油對管壁的內膜給熱系數可按下式計算：d——對流段爐管內徑，米w——焦油在管內流速，米/秒v——焦油運動粘度，米2/秒以上各參數計算如下焦油平均溫度： 105℃時含水焦油的比重：1.1815——在20℃時焦油的比重0.04——1千克無水焦油帶入水量，千克0.955——水在105℃時的比重焦油在管內的流速：105℃時焦油的運動粘度，可按下式計算：k、b—系數，取k=4.29、b=7.75105℃時焦油的比熱：0.396——焦油在0~150℃間的平均比熱1.01——水在105℃時的比熱105時焦油的導熱系數為：γ15——焦油在15℃時的比重，取λ15=1.185由于雷諾數Re屬于2300～10000間，故屬過度流狀態，所以，在求得的αi即(4)管外膜給熱系數 熱系數之和的10%①對流給熱系數α0c,可按煙氣垂直于交錯排列的光管群的計算式計算：Tq——煙氣平均溫度，K取Mg——1.45千克/米2.秒，口=100毫米取得煙氣和焦油的對熱平均溫度差可按加油的平均溫差加上煙氣到焦油的對熱平均溫差：平均煙氣溫度：圖6.4對流段氣體輻射傳熱系數系數為：包括結垢熱阻在內的外膜傳熱系數：(5)對流段總傳熱系數K代入得：(6)爐管表面積和爐管排數爐管表面積：爐管排數：取25排，則爐管表面積：(7)爐管表面熱強度2159千焦/時，管內蒸汽流速一般取60～130千克/米，.秒。選用φ80×4鍋爐鋼管，則蒸汽重量流速：取管心距為100毫米，則每排根數：取11根煙氣重量速度：煙氣溫度：式中：這與前述輻射段煙氣溫度820℃相差不大，其誤差主要由于計算公式的正確性所限。(2)內膜給熱系數包括結垢熱阻在內的內膜給熱系數：(3)外膜給熱系數①對流給熱系數煙氣平均溫度：煙氣的重量流速，取dc——對流管外徑，毫米 ②輻射給熱系數煙氣和蒸汽的對數平均溫差可按下式計算：平均煙氣溫度：平均管壁溫度：查圖6.5得則外膜給熱系數為：包括垢層熱阻在內的外膜給熱系數：(4)總傳熱系數代入得：(5)爐管排數：取2排管，則實際爐管表面積為8.84米2爐管表面熱強度對流段焦油溫度低，視為無相變化，其壓力降可按下式計算式中f——管內摩查系數，Re=4400,查圖6.5得f=0.014leg——包括回彎頭在內的爐管當量長度：圖6.5管內摩擦系數fφ——與爐管連接形式有關，其值見表6.1,對流段采用V型急彎彎管，取中di-—管內徑，0.08米表6.1與連接型式有關的ψ值連接型式ψ油流急劇轉彎及內部縮小的回彎頭油流急劇轉彎的回彎頭油流平緩轉彎的回彎頭半徑R≥4d的急彎彎管2輻射段爐管壓力降計算(1)汽化段爐管壓力降千克/厘米2(絕)查圖6.6得開始汽化汽化段爐管當量sx0-s4600壓力，毫來乘柱圖6.6煤焦油壓力與一次汽化開始溫度的關系曲線It——油料在爐出口處的焓，焦油及其餾分的焓為995千卡/千克焦油(按一次汽化溫度及汽化率值，查圖6.1),水分的焓為4千焦/千克焦油，則共計222+4=226千卡/千克焦油區——開始汽化時油料的焓，185+4=189千焦/千克焦油Ii——爐入口處油料的熱焓，40+0.6=40.6千焦/千克焦油(參照焦油蒸餾工段設計指導書)?——汽化段換算為一個大氣壓下的餾分蒸汽平均重度：式中128——餾分蒸汽的平均分子量2.5——爐出口處油料的壓力，千克/△(絕)網——汽化段的液相重度(包括油和水),區=951千克/米2(1)汽化段壓力降：今pel值與原假設值3.5千克/厘米2已接近，為進一步使試算值接近于假定也可用圖解法進行，其試算法如下：長度經查圖3.1代入得：式中：=6.48千克/米2,Z=965千克/米，參照前述計算進行。然后，以假定值pe為橫坐標，計算值與假定值之比值為縱坐標，將以上兩(2)汽化點前壓力降為：當pe=3.51千克/厘米2,查圖6.7得te=373℃,則Ie=184千卡/千克，居計算值。假文值居計算值。假文值圖6.7汽化段阻力圖解試算圖汽化點當前爐管當量長度：焦油的平均比重：焦油流速：壓力降：(3)液柱壓頭△P36.4煙囪計算熱爐的熱效率和操作穩定性。當煙囪吸力不足時，會導致燃燒不完全。當煙囪吸由于爐內出現正壓，煙氣噴出爐外。煙囪的最小高度還應考慮輻射管的安裝和檢修。煙囪的設計首先要求處煙氣的阻力，然后根據阻力設計處合適的煙囪直徑和6.4.1阻力計算煙囪抽力的富裕量，按煙氣量在對流段入口處增加10%,煙囪入口處增加25%來計算各部的阻力。1對流段的管排阻力煙氣通過遮蔽管的阻力、過熱蒸汽管及焦油脫水管排后進入煙囪，各部阻力(1)遮蔽管的阻力水平放置，交錯排列的光管管排的阻力可按下式計算： 式中Tg——煙氣在此段的平均溫度，TG=820+273=1093KA——煙氣在此段的重量流速，圓=1..45×1.1=1.595千克/米2.秒A——管與管間的空隙，四=0.125-0.08=0.045當煙氣的溫度為820時，u=1.3時煙氣的粘度為：2過熱蒸汽管排的阻力當a=1.3煙氣溫度為820℃時，煙氣的粘度為：當a=1.3,煙氣平均溫度為695℃時，煙氣的粘度為：3體積收縮阻力計算(1)煙氣由輻射到對流段前(過渡段)的阻力A2——煙氣出口流通面積，區Al——煙氣入口流通面積，由圖6.8查得，..a(2)煙氣由過渡段到對流段的阻力入口側煙氣溫度：查圖6.8得出口側煙氣重量流速風=1.71千克/米2.秒體積收縮阻力：設煙囪通道直徑為1000毫米，則煙氣重量流速：查圖6.9得體積縮小阻力：則體積縮小阻力總計為：煙氣在煙囪內的重量流速一般為2.5~3.5千克/米2秒，煙囪直徑估算如——煙囪內煙氣平均溫度，一般按對流段煙氣出口溫度減去55,既Tq=(400-55)+273=61A——煙囪內煙氣速度，=3.06千克/米2秒Ds——煙囪直徑。米6.4.2煙囪高度煙囪內煙氣平均溫度ZTb——煙囪入口煙氣溫度表6.2計算系數值煙囪高度，米煙囪直徑，米123.煙囪的有效吸力，應大于總阻力，故：管式爐工藝尺寸如上表6.3。表6.3管式爐工藝尺寸數據輻射段加熱面積，米2輻射管根數，根輻射管尺寸，毫米爐膛直徑，米爐膛高度，米7節圓直徑，米全部磚墻面積，米2對流室寬，米對流室有效長，米對流管尺寸，毫米對流管每排，根5對流管排數過熱蒸汽管排，排2過熱蒸汽管根數，根過熱蒸汽管尺寸煙囪直徑，米1煙囪高，米9量為：輕油106.06千克/時、酚油餾分378.79千克/時、萘油寬餾分2424.24千克/時、洗油餾分454.55千克/時，洗油回流量按無水焦油量的20%計算為：15151.52×20%=3030.3千克/時。二段蒸發器帶來的水汽量為無水焦油量的1.5%,蒽塔通入直接汽量為無水焦油量的0.5%,總水汽量為909.。塔頂蒸汽溫度為325℃,操作壓力為0.35千克/厘米2。則塔頂蒸汽混合物的體積為：蒽塔的空塔流速取0.23米/秒，一般選用立式，數量應不少于兩臺，并聯使用，當有液體瀝青用戶時，瀝青瀝青的處理量為4.091噸，225℃時比重為1.163,在高置槽內停留時間按進料、冷卻和放料所需最長時間為24小時，則所需高置槽總容積為則選用V=65米3瀝青高置槽4臺塔頂溫度105℃,塔頂壓力0.1千克/厘米2,則絕對壓力為1.01千帕塔頂出來的物料：輕油106.06千克/時，水分606.06千克/時塔徑計算： 汽相負荷設空塔速度為0.2米/秒，則蒸發器直徑為故選規格為Dg=1600毫米的一次蒸發器如下表7.1:數據形式立式公稱直徑，毫米全高或全長，毫米瀝青出口公稱直徑，毫米瀝青入口公稱直徑，毫米設備重量，噸操作重材質鋼37.4二段蒸發器汽相負荷采用空塔速度為0.2米/秒，則蒸發器直徑為故選Dg=2400毫米規格。7.5其他冷卻器的選型7.5.1混合餾分冷卻器進入冷卻器的混合分(酚、萘、洗)3257.58千克/時混合分入口溫度220℃,混合分出口溫度70℃平均溫度差總傳熱系數K=26.94,所以傳熱面積故選用GL1000IV-6-85型號的規格。7.5.2一蒽油冷卻器進入冷卻器的一蒽油2424.24千克/時一蒽油入口溫度290℃,一蒽油出平均溫度差總傳熱系數K=26.94,故選用GL1000IV-6-60所以傳熱面積型號的規格如下表7.2:7.5.3二蒽油冷卻器進入冷卻器的二蒽油1030.30千克/時二蒽油入口溫度330℃,二蒽油出口溫度90℃。需由冷卻水帶走的熱量：數據公稱換熱面積，米285計算換熱面積，米283.97總傳熱系數K=26.94,所以傳熱面積故選用GL800IV-6-35型號的規格如下表7.3:數據公稱換熱面積，米2計算換熱面積，米2管程流通截面積，米2殼程流通截面積，米2換熱管全長，毫米重量，千克本次設計主要完成年產12萬噸焦油焦油車間蒸餾工段工藝初步設計，本本次設計的本設計的專題是介紹煤焦油蒸餾工藝過程中存在的污染物及危害。我在該設計的創新點是采用排氣洗凈法進行凈化處理污染性氣體，即來自我在本次設計中加強了專業知識的鞏固，學習和思考能力也得到了一定的首先感謝指導老師艾老師的精心指導及其他老師的熱心幫助，使我能夠順利的完成本次設計，指導老師嚴謹的科學態度和對指導工作的認真負責，在整個設計其次，感謝和我一起做畢業設計的其他同學，我們在老師的指導下團結協作，積極主動的完成設計任務。鍛煉了我們自主工作的能力。最后，感謝我的母?！|寧科技學院對我們的大力栽培，感謝大學四年來的備一定的工作能力。參考文獻[1]肖瑞華，白金鋒.煤化學產品工藝學[M].北京：冶金工業出版社，2003,12[2]庫咸熙.煉焦化學產品回收與加工[M].北京：冶金工業出版社，1985,110-1[3]潘孔洲，葉煌.國內外煤焦油加工工藝的比較[J].燃料與化工，2002,3[4]郭樹才.煤化工工藝學[M].第一版.化學工業出版社.1992,5.[5]陳英南，劉玉蘭.常用化工單元設備的設計[M].華東理工大學出版社，2005,14-25.21-124.[8]《中國冶金百科全書》編輯部.中國冶金百科全書煉焦化工卷576[M].北社，1976,205-209.[10]陳聲宗，化工設計[M].北京：化學工業出版社，2001,17-44.[11]梁英華.煉焦機械及設備[M].北京化學工業出版社，2005,86.[12]閆修瑾，李玉財等.粘結劑用瀝青的生產[J].炭素技術，2001(4),003,643-649. 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