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1、 LNKJXY毕业设计毕业设计年产年产5.95.9万吨沥青蒸馏工段工艺初步设计万吨沥青蒸馏工段工艺初步设计 专题:煤焦油加工工艺对沥青质量的影响专题:煤焦油加工工艺对沥青质量的影响- - 辽宁科技学院提纲提纲绪论绪论 专题专题 工艺流程的选择工艺流程的选择 五二非工艺部分的设计非工艺部分的设计 四设备的选择设备的选择 三一 辽宁科技学院1.1.绪论绪论v 煤焦油是炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的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产物之一,其产量约占装炉煤的3%4%,在常,在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状,具有特殊臭味,温常压下其产品呈黑色粘稠液状,具有特殊臭味,煤

2、焦油又称焦油。煤焦油又称焦油。v 一般在焦油连续蒸馏系统中所切取的馏分有一般在焦油连续蒸馏系统中所切取的馏分有以下几种:轻油馏份、酚油馏份、萘油馏份、洗以下几种:轻油馏份、酚油馏份、萘油馏份、洗油馏份、油馏份、蒽油馏份、蒽油馏份、 蒽油馏份和沥青。蒽油馏份和沥青。v 目前,沥青主要用于生产沥青焦,以制造炼目前,沥青主要用于生产沥青焦,以制造炼铝工业所用的电极。主要作为基础建设材料、原铝工业所用的电极。主要作为基础建设材料、原料和燃料,应用范围如交通运输、建筑业、农业、料和燃料,应用范围如交通运输、建筑业、农业、水利工程、工业等各部门。水利工程、工业等各部门。 辽宁科技学院v此外,沥青中还有多种

3、化学产品。利用先进技术此外,沥青中还有多种化学产品。利用先进技术可在沥青中获得更多的化学产品得到更多的利润。可在沥青中获得更多的化学产品得到更多的利润。所以生产沥青有着巨大的经济意义。所以生产沥青有着巨大的经济意义。v设计任务设计任务: :v 本设计主要完成年产本设计主要完成年产5.95.9万吨沥青蒸馏工段工万吨沥青蒸馏工段工艺初步设计。选择合理的工艺流程和生产设备。艺初步设计。选择合理的工艺流程和生产设备。进行主体设备管式炉的物料衡算、热量衡算,计进行主体设备管式炉的物料衡算、热量衡算,计算辐射段、对流段,烟囱的工艺尺寸算辐射段、对流段,烟囱的工艺尺寸; ;并对一次蒸并对一次蒸发器、二次蒸发

4、器进行选型;计算蒽塔、馏分塔发器、二次蒸发器进行选型;计算蒽塔、馏分塔冷凝冷却器的工艺尺寸和馏分塔的塔板数。冷凝冷却器的工艺尺寸和馏分塔的塔板数。 辽宁科技学院 其次,完成设计工段的工艺流程图、蒸馏其次,完成设计工段的工艺流程图、蒸馏车间的设备布置图、立面布置图和主体设备车间的设备布置图、立面布置图和主体设备(管式炉)图。并完成(管式炉)图。并完成三废处理和非工艺部分三废处理和非工艺部分的设计。的设计。 辽宁科技学院2 2生产工艺流程的选择生产工艺流程的选择v 国外较先进的焦油蒸馏流程有常压脱水、减国外较先进的焦油蒸馏流程有常压脱水、减压连续蒸馏切取混合馏分流程,常减压多塔式工压连续蒸馏切取混

5、合馏分流程,常减压多塔式工艺等。国内较大型焦油加工主要采用单塔或双塔艺等。国内较大型焦油加工主要采用单塔或双塔连续蒸馏,通过设计任务我选择连续生产,采用连续蒸馏,通过设计任务我选择连续生产,采用双塔蒸馏流程。双塔蒸馏流程。v工艺流程如下:工艺流程如下: 由原料贮槽来的初步脱水的焦油用一段焦油由原料贮槽来的初步脱水的焦油用一段焦油泵送入管式炉的对流段、加热至泵送入管式炉的对流段、加热至120120130130后进入后进入一次蒸发器。于此,粗焦油中的大部分水份和部一次蒸发器。于此,粗焦油中的大部分水份和部分轻油的混合蒸汽以分轻油的混合蒸汽以100100106106的温度自一次蒸发的温度自一次蒸发器

6、顶逸出,进入一段冷凝冷却器;及油水分离器;器顶逸出,进入一段冷凝冷却器;及油水分离器;与水分离后的轻油送往粗苯工段处理。与水分离后的轻油送往粗苯工段处理。 辽宁科技学院v经脱水后含水量经脱水后含水量0.5%0.5%以下的无水焦油,流入无水以下的无水焦油,流入无水焦油槽中。无水焦油槽应经常保持满流,将满流焦油槽中。无水焦油槽应经常保持满流,将满流焦油引入一段焦油泵前的管路中。无水焦油用二焦油引入一段焦油泵前的管路中。无水焦油用二段焦油泵送入管式炉辐射段,在此被加热到段焦油泵送入管式炉辐射段,在此被加热到400400左右送入二段蒸发器进行闪蒸,分离成镏份的混左右送入二段蒸发器进行闪蒸,分离成镏份的

7、混合蒸汽和液体沥青。合蒸汽和液体沥青。v 由二次蒸发器的底部排出的沥青,送沥青冷由二次蒸发器的底部排出的沥青,送沥青冷却浇注系统。从二次蒸发器顶逸出的馏份混合蒸却浇注系统。从二次蒸发器顶逸出的馏份混合蒸汽进入蒽塔进料塔板,汽进入蒽塔进料塔板, 辽宁科技学院v塔底排出温度为塔底排出温度为320320330330的二蒽油,侧线切取温的二蒽油,侧线切取温度为度为290290300300的一蒽油。一、二蒽油分别经各自的一蒽油。一、二蒽油分别经各自埋入式冷却器冷却后,流入各自贮槽,以备结晶埋入式冷却器冷却后,流入各自贮槽,以备结晶工段加工处理。蒽塔顶用洗油打回流。工段加工处理。蒽塔顶用洗油打回流。 v

8、自蒽塔顶来的油气进入馏分塔进料塔板。洗自蒽塔顶来的油气进入馏分塔进料塔板。洗油馏份以自塔底排出;萘油馏份和酚油馏份从对油馏份以自塔底排出;萘油馏份和酚油馏份从对应的侧线层采出;这些馏份都分别经各自的埋入应的侧线层采出;这些馏份都分别经各自的埋入式冷却器,然后经管道流入各自的贮槽。式冷却器,然后经管道流入各自的贮槽。v馏份塔顶出来的轻油和水的混合蒸汽引入馏份塔馏份塔顶出来的轻油和水的混合蒸汽引入馏份塔冷凝冷却器,冷凝液经油水分离器后,水经管道冷凝冷却器,冷凝液经油水分离器后,水经管道导入酚水槽或下水道内。轻油经管道流入回流槽,导入酚水槽或下水道内。轻油经管道流入回流槽,用回流泵送到馏份塔顶作为回

9、流油,剩余的轻油用回流泵送到馏份塔顶作为回流油,剩余的轻油送往粗苯工段。送往粗苯工段。 辽宁科技学院3 3、设备的选择、设备的选择v主体设备主体设备管式炉管式炉 v管式炉是石油炼制、化工和化纤工业中使用的工管式炉是石油炼制、化工和化纤工业中使用的工艺加热炉。它的炉型有几十种,按其结构形式可艺加热炉。它的炉型有几十种,按其结构形式可分为箱式炉、立式炉和圆筒炉。按燃料燃烧的方分为箱式炉、立式炉和圆筒炉。按燃料燃烧的方式可分有焰炉和无焰炉。式可分有焰炉和无焰炉。v 从生产实际考虑选择圆筒炉,并对其进行计从生产实际考虑选择圆筒炉,并对其进行计算确定工艺尺寸。算确定工艺尺寸。v 进行了热量衡算、物料衡算

10、,并计算辐射段、进行了热量衡算、物料衡算,并计算辐射段、对流段、烟囱的具体工艺尺寸和炉管压力降。设对流段、烟囱的具体工艺尺寸和炉管压力降。设计炉的具体工艺尺寸如下计炉的具体工艺尺寸如下: : 辽宁科技学院 辽宁科技学院其他设备的选型其他设备的选型v蒸发器蒸发器 v根据本设计的工艺流程,需要采用两个蒸根据本设计的工艺流程,需要采用两个蒸发器:一次蒸发器和二次蒸发器。利用计发器:一次蒸发器和二次蒸发器。利用计算结果直接选用适合的蒸发器。我选用公算结果直接选用适合的蒸发器。我选用公称直径为称直径为1400mm1400mm的一次蒸发器和公称直径的一次蒸发器和公称直径为为1800mm1800mm的二次蒸

11、发器。的二次蒸发器。 辽宁科技学院v塔设备塔设备v 塔主要有两种类型:板式塔和填料塔。塔主要有两种类型:板式塔和填料塔。v 通过经费和实际生产工艺的要求选择板式塔。通过经费和实际生产工艺的要求选择板式塔。板式塔又分为泡罩、浮阀、筛板等塔板及喷射式板式塔又分为泡罩、浮阀、筛板等塔板及喷射式塔。塔。v 本设计选用泡罩塔,其优点是:气、液两相本设计选用泡罩塔,其优点是:气、液两相接触充分,传质面积大,因此塔盘效率高。操作接触充分,传质面积大,因此塔盘效率高。操作弹性大,在负荷变动较大时,仍能保持较高的效弹性大,在负荷变动较大时,仍能保持较高的效率。具有较高的生产能力,适用于大型生产。不率。具有较高的

12、生产能力,适用于大型生产。不易堵塞,介质适用范围广。易堵塞,介质适用范围广。 辽宁科技学院v 本设计计算馏分塔塔板数,实际塔板数为本设计计算馏分塔塔板数,实际塔板数为4646块。并完成蒽塔的热量衡算和工艺尺寸的计算。块。并完成蒽塔的热量衡算和工艺尺寸的计算。完成塔器的设计。蒽塔的工艺尺寸见下表:完成塔器的设计。蒽塔的工艺尺寸见下表: 辽宁科技学院 辽宁科技学院v换热器换热器v换热器的类型也是多种多样。其分为列管式、板换热器的类型也是多种多样。其分为列管式、板式、螺旋板、埋入式等。式、螺旋板、埋入式等。v 本设计完成冷凝冷却器的计算,我选择列管本设计完成冷凝冷却器的计算,我选择列管式换热器,计算

13、得到其总的换热面积。式换热器,计算得到其总的换热面积。 辽宁科技学院4 4非工艺部分的设计非工艺部分的设计v 此部分设计主要考虑生产安全并避免事故发此部分设计主要考虑生产安全并避免事故发生,主要内容如下:生,主要内容如下:v 1. 1.防火防爆防火防爆v 2. 2.防触电防触电 v 3. 3.用电用电v 4. 4.给水排水给水排水v 5. 5.通风通风v 6. 6.土建土建v 7. 7.三废处理三废处理 辽宁科技学院5 5专题专题煤焦油加工工艺对沥青质量的影响煤焦油加工工艺对沥青质量的影响v 煤沥青是煤焦油加工的主要产品之一。表征煤沥青特煤沥青是煤焦油加工的主要产品之一。表征煤沥青特性的指标很

14、多,如沥青软化点、甲苯不溶物性的指标很多,如沥青软化点、甲苯不溶物(TI)(TI)、喹啉不、喹啉不溶物溶物(QI)(QI)等。等。v QI QI和和TITI含量,决定沥青的质量。而煤焦油含量,决定沥青的质量。而煤焦油 QI QI和和TITI含含量很不稳定,主要受以下方面因素影响:炼焦用煤量很不稳定,主要受以下方面因素影响:炼焦用煤 、炼、炼焦温度和煤料的容重。焦温度和煤料的容重。 辽宁科技学院v 典型的煤焦油蒸馏工艺典型的煤焦油蒸馏工艺 v 1. 1.焦油间歇蒸馏焦油间歇蒸馏 :将脱水焦油装入蒸馏釜,缓慢加将脱水焦油装入蒸馏釜,缓慢加热升温,依次从蒸馏柱顶切取各种馏分油,釜底残渣为煤热升温,依

15、次从蒸馏柱顶切取各种馏分油,釜底残渣为煤焦油沥青。间歇蒸馏由于保温时间长,生产的沥青比连续焦油沥青。间歇蒸馏由于保温时间长,生产的沥青比连续蒸馏的沥青产率高,可达蒸馏的沥青产率高,可达60%60%。v 2. 2.一次汽化所有馏分的焦油连续蒸馏一次汽化所有馏分的焦油连续蒸馏 :这是国内外这是国内外最常用的一种焦油蒸馏工艺,这种工艺操作温度与其它工最常用的一种焦油蒸馏工艺,这种工艺操作温度与其它工艺差不多,但沥青在二次蒸发器内停留时间比较短,沥青艺差不多,但沥青在二次蒸发器内停留时间比较短,沥青保温时间短,次生保温时间短,次生QIQI增加很少,增加很少,TITI有定幅度增加。有定幅度增加。v 辽宁

16、科技学院v 3. 3.逐渐加热焦油的连续蒸馏:逐渐加热焦油的连续蒸馏:逐渐对焦油进行加热,逐渐对焦油进行加热,逐塔对焦油馏分由轻至重进行分离,根据切取产品数量不逐塔对焦油馏分由轻至重进行分离,根据切取产品数量不同,蒸馏塔的数量不同,其特点是热能利用合理,馏分分同,蒸馏塔的数量不同,其特点是热能利用合理,馏分分馏精细,沥青在较高温度下保温时间长,能生产具有较高馏精细,沥青在较高温度下保温时间长,能生产具有较高-树脂的沥青。树脂的沥青。v 4. 4.煤焦油直接热处理生产优质沥青:煤焦油直接热处理生产优质沥青:煤焦油直接热处煤焦油直接热处理方法的目的是简化工艺,降低操作费用,获得物化性质理方法的目的

17、是简化工艺,降低操作费用,获得物化性质不同的多用途沥青。焦油直接加压热处理,油分和沥青产不同的多用途沥青。焦油直接加压热处理,油分和沥青产生热分解和热聚合反应,沥青收率高,同时进行了沥青的生热分解和热聚合反应,沥青收率高,同时进行了沥青的改质。改质后的改质。改质后的F F沥青沥青-树脂含量高,适合做石墨电极和树脂含量高,适合做石墨电极和铝用炭素的粘结剂。而铝用炭素的粘结剂。而S S沥青几乎不含喹啉不溶物,是优沥青几乎不含喹啉不溶物,是优质的浸渍剂沥青,也可作为生产针状焦和炭纤维的原料。质的浸渍剂沥青,也可作为生产针状焦和炭纤维的原料。 辽宁科技学院v 5. 5.沥青的溶剂处理沥青的溶剂处理 :

18、各国用很多的方法进行了沥青各国用很多的方法进行了沥青溶剂处理的研究,如溶剂溶剂处理的研究,如溶剂沉降法、溶剂沉降法、溶剂离心法、溶离心法、溶剂剂过滤法等。已经实现工业化生产的是溶剂过滤法等。已经实现工业化生产的是溶剂沉降法。沉降法。这种方法的以煤沥青为原料,在一定温度下,经过芳香烃这种方法的以煤沥青为原料,在一定温度下,经过芳香烃和脂肪烃混合溶剂的处理,静置沉降分离成轻重两相。煤和脂肪烃混合溶剂的处理,静置沉降分离成轻重两相。煤沥青中的沥青中的QIQI几乎全部集中在重相里,轻相中已不含几乎全部集中在重相里,轻相中已不含QIQI,将,将轻相进行溶剂回收处理,可得到不含轻相进行溶剂回收处理,可得到

19、不含QIQI的精制沥青,精制的精制沥青,精制沥青是生产针状焦的原料。由于轻相中的沥青沥青是生产针状焦的原料。由于轻相中的沥青QIQI、TITI同时同时降低,因此精制沥青的降低,因此精制沥青的TITI、-树脂和结焦值都比较低,树脂和结焦值都比较低,对其应用是不利的。将其送到对其应用是不利的。将其送到-树脂反应器进行热处理,树脂反应器进行热处理,并控制反应温度和时间,可制得优质的浸渍剂沥青。并控制反应温度和时间,可制得优质的浸渍剂沥青。 辽宁科技学院v 重相进行溶剂回收处理,并调整软化点,可得到重相进行溶剂回收处理,并调整软化点,可得到QIQI含量较含量较高的重质沥青。由于溶剂处理的原料是焦油蒸馏装置生产高的重质沥青。由于溶剂处理的原料是焦油蒸馏装置生产的未经专门热处理的沥青,沥青溶剂处理时也不会生成中的未经专门热处理的沥青,沥青溶剂处理时也不会生成中间相间相( (二次二次QI)QI),重质沥青虽然

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