唐山年处理煤焦油16万吨焦油蒸馏工段工艺设计(两塔式工艺)综述

1、华北科技学院毕业设计第一章文献综述1.1煤焦油加工的的必要性及产品的主要用途与领域在当前原油价格大幅上涨的背景下，石油化工原料成本不断攀高，石化产品竞争力大大削弱，高油价时代”的到来，为长期处于竞争劣势的煤化工业提供了一个千载难逢的发展机遇。煤炭是中国的主要化石能源，也是许多重要化工品的主要原料，随着社会经济持续、高速发展，近年来中国能源、化工品的需求也出现较高的增长速度，煤化工在中国能源、化工领域中已占有重要地位。新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醴）等，它与能源、化工技术结合，可形成煤炭一一能源

2、化工一体化的新兴产业。煤炭能源化工产业将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色，是今后20年的重要发展方向，这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。可以说，煤化工行业在中国面临着新的市场需求和发展机遇。在晋、陕、内蒙古等地，煤化产业作为传统煤化工的一个组成部分，煤焦油加工产业在迎来良好发展机遇的同时，也面临着一些亟待解决的问题，投资煤焦油加工业一定要审慎。煤焦油加工业现状分析作为炼焦过程中一个重要的化产回收产品，煤焦油是一个组分上万种的复杂混合物，目前已从中分离并认定的单种化合物约50除种，约占煤焦油总量的55%,其中包括苯、二甲苯、蔡等174种中性组分；酚、

3、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，也有一部分多环姓化合物是石油化工所不能生产和替代的。煤焦油是煤在干储过程中得到的液态产物。根据干储温度的不同，可以将煤焦油分成以下几类：低温焦油，干储温度在450600C；中温焦油，干储温度在700900C；高温焦油，干储温度在1000Co炼焦过程中产生的焦油称为高温焦油。目前，我国煤焦油产量已达1300万吨，占世界总产量70%以上。高温煤焦油是一种主要由芳姓组成的复杂混合物，大约含有1万多种化合物，目前已查明的约500种，可提取的约200种，其中有许多产品是石油化工难以得

4、到的。发展煤焦深油加工不仅可提高资源利用率和经济效益，还有利于环境保护。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、慈等多种化工原料，产品数量众多、用途十分广泛。专家认为，煤焦油简单加工后的利用价值不大，国内外普遍看好的是其深加工精制产品的应用。据业内人士介绍，国内外煤焦油加工工艺大同小异，都是脱水、分储，煤焦油加工的主要研究方向是增加产品品种、提高产品质量等级、节约能源和保护环境。煤焦油是焦化工业的重要产品之一，其产量约占装炉煤的3%4%,其组成极为复杂，多数情况下是由煤焦油工业专门进行分离、提纯后加以利用.焦油各储分进一步加工，可分离出多种产品

5、，目前提取的主要产品有：(1)蔡恭多用于来制造邻苯二甲酸，供生产树脂、工程塑料、染料、油漆及医药等用，票也可以用于生产农药、炸药、植物生长激素、橡胶及塑料的防老化剂等，还可以制成民用卫生球用于驱虫。(2)酚及同系物酚及其同系物都是焦油的酸性产物，可用于生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、染料中间体及炸药等。(3)慈慈主要用于制葱酿染料，还可以用于制合成糅剂、增塑剂、聚氯乙烯稳定剂及各种油漆。(4)沥青沥青适用于作为石墨电极和铝用炭素制品的黏结剂。是优质的浸渍剂沥青，也可作为针状焦和碳纤维的原料(5)菲是慈的同分异构体，含量仅次于蔡，有不少用途，由于产量大，还待进一步开发利用。(5)咔陛咔陛是染

6、料、塑料、农药的重要原料1.2 煤焦油加工的原理1.2.1 煤焦油加工的原理煤焦油蒸储时依据煤焦油中各组分的不同沸点，把各组分分割为富集某几种化合物储分的加工过程。煤焦油蒸储的按工艺操作可分为间歇式蒸储和连续式蒸储。前者是在蒸储釜中经加热升温把产品逐一蒸出，每蒸完一釜，就停炉装料再蒸。该工艺设备简单，而生产效率低，劳动环境差，蒸出储分质量不高，并环境污染严重。后者的工艺流程是把煤焦油在管式炉中加热到400C,一次气化，再经一、二次蒸发器至一意塔、二慈塔把轻油、酚油、蔡油分离，最终分离出沥青。连续蒸储按操作压力分有常压连续蒸储、常压减压连续蒸储和减压连续蒸储，常压连续蒸储工艺又有一塔式连续蒸储流

7、程和两塔式连续蒸储流程。在我国大型焦化厂主要是用连续蒸储工艺，使煤焦油加工能连续加工，生产效率比间歇式蒸储高，产品收率高，但是加热温度高对某些产品的回收不利，能耗也较高。(3)焦油各组份的含量以及采才出温度如下：表1-1煤焦油中微分中的酚类产率及含酚量福分名称产率/%(占无水焦油)含酚量/%占微分占焦油占焦油中的酚轻油0.4222.50.01060.85酚油1.8423.70.43635.1泰油16.232.950.47938.6洗油6.72.40.16113.0一意油22.00.640.14111.3一恩油3.230.400.01291.04总计1.24100表1-2煤焦油各储分含量及切取温

8、度范围组分水分轻油酚油泰油洗油一意油一恩油含量/%0.6211.55.520654.4切取温度4V170170-210-230-300-330-360/C2102303003303601.2.2 焦油蒸储工艺(1)煤焦油蒸储的主要设备管式加热炉：主要由燃烧室、对流式和烟囱组成。一段蒸发器：一段蒸发器快速蒸出煤焦油中所含水分和部分轻油的蒸储设备。二段蒸发器：二段蒸发器是将400410c的过热无水焦油闪蒸并使其微分与沥青分离的蒸储设备。在两塔式流程中所用的二段蒸发器不带精储段，构造比较简单。在一塔式流程中用的二段蒸发器带有精储段。储分塔：储分塔是焦油蒸储工艺中切取各种微分的设备，可分为精储段和提储

9、段，内设塔板。(2)焦油的前处理贮存及质量均和有本厂生产的粗焦油及外厂来油均送入焦油油库，进行质量均和、初步脱水及脱渣c焦油油库通常至少设三个贮槽，一个接收焦油，一个静置脱水，一个向管式炉送油，三槽轮换使用，焦油贮槽为钢板焊制的立式柜。焦油脱水焦油含水量多，会使焦油蒸储系统的压力显著提高，能耗增加，设备的生产能力降低，而且伴随水分带入的腐蚀性介质，还会引起设备和管道的腐蚀。焦油脱水可分为初步脱水和最终脱水。焦油的初步脱水是在焦油贮槽内加热静置脱水，焦油温度维持在7080C,静置36h以上，水和焦油因密度不同而分离。静置脱水可使焦油中水分初步脱至2%3%。目前广泛采用的焦油最终脱水方法是在管式炉

10、的对流段及一次蒸发器内进行。当焦油在管式炉对流段被加热到120130C,然后在一次蒸发器内闪蒸脱水，使油水分可脱至0.5%以下。焦油脱盐焦油中所含的挥发性俊盐在最终脱水阶段即被除去，而绝大部分的固定钱盐仍留在脱水焦油中，固定俊盐中氯化钱占80%,其余为硫酸俊、硫氟化俊、亚硫酸俊及硫代硫酸俊等。当加热到220250c时，固定钱盐分解为氨和游离酸。产生的酸存在于焦油中,会严重腐蚀管道和设备，因此焦油在送入管式炉加热前，必须脱盐。焦油脱盐是在焦油进入管式炉最终脱水前加入碳酸钠溶液，使固定俊盐转化为稳定的钠盐。1.3 相关工艺简介1.3.1 常压蒸储工艺常压蒸储是近年来国内普遍采用的焦油蒸储工艺，工艺

11、流程见图1-1。原料焦油在管式炉对流段加热后进入一段蒸发器内闪蒸，顶部脱出水和部分轻油，底部无水焦油由二段焦油泵送入管式炉辐射段加热后，进入二段蒸发器。二段蒸发器底部分离出中温沥青，侧线切取二慈油储分，顶部用一慈油回流。蒸发器顶部逸出的储分蒸汽进入微分塔内进一步分离图1-1焦油常压蒸储工艺流程图1一焦油管式炉；2一段蒸发器；3二段蒸发器；4微分塔；5一二段焦油泵储分塔顶采出轻油储分，侧线由上至下依次切取酚油、蔡油、洗油和一葱油储分，酚油、蔡油和洗油储分也可作为三混油储分一起采出。储分塔顶部用轻油回流，以控制塔顶温度。为了降低蒸储温度，二段蒸发器和微分塔底部通入过热蒸汽。常压蒸储工艺的优点是：（

12、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；（3）基建投资低，设备维护量较少。缺点是常压蒸储煤气耗量较高。由于多个微分的分离是在同1个塔内完成，蒸储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。1.3.2 减压蒸储工艺第5页共42页华北科技学院毕业设计蒸储过程由脱水和储分蒸储组成。在常压下脱水，然后无水焦油在储分塔内进行减压蒸储。宝钢化工公司、济钢焦化厂均采用此种工艺。减压蒸储工艺流程见图1-2图1-2焦油减压蒸储工艺流程1焦油预热器；2一预脱水

13、塔；3脱水塔；4脱水塔循环泵；5一脱水塔再沸器；6一脱水塔抽出泵；7焦油管式炉；8一主蒸储塔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储所需热量，重沸器以高压蒸汽为热源。脱水塔顶储出轻油储分和水，塔底无水焦油经过管式炉加热后进入主蒸僧塔下部。主蒸储塔为减压操作，塔顶储出酚油微分，侧线自上而下分别切取蔡油、洗油和葱油储分，塔底采出软沥青，主蒸储塔顶用酚油储分回流。减压蒸储工艺优点是：（1）煤气消耗量少；（2）由于蒸储是负压操作，降低了蒸储温度，减少了管式炉结焦；（3）减压操作可改善操作

14、环境，有利于环境保护。缺点是：（1）由于无水焦油需要在单塔内分离成多个微分，各储分之间分离不够精细，导致高附加值产品流失；（2）减压蒸储增加了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储，真空系统有腐蚀现象；（3）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。常压蒸储所需热量也由1台管式炉提供，单套装置处理无水焦油1020万t/a。1.3.3 常减压蒸储工艺蒸储过程分为脱水、常压蒸储和减压蒸储3个过程。脱水在常压下进行，储分根据沸点和产量不同进行常压和减压蒸储。30万t/a焦油蒸储装置工艺流程见图1-3。原料焦油

15、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储塔前，与沥青加热炉出口热沥青混合后进入预蒸储塔。预蒸储塔为常压蒸储，塔顶油气在分缩器内全部冷凝，一部分作为回流，其余部分采出进入下一单元。预蒸储塔侧线切取重油储分，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储所需热量，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。预蒸储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。塔底的宽储分油经油水分离后进入洗涤

16、塔顶部，洗涤塔带有搅拌装置，塔底通入稀碱液，与宽储分中的俊盐发生中和反应，以脱除焦油带入的钱盐。中和后的宽储分由泵送入储分塔，储分塔为减压蒸储。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。储分塔自上而下从侧线依次采出蔡油、洗油和葱油储分。图1-3焦油常减压蒸储工艺1焦油预热器；2脱水塔；3脱水塔循环泵；4一脱水塔再沸器；5一脱水塔抽出泵；6一预蒸储塔；7一预蒸储塔分缩器；8沥青循环泵；9沥青加热炉；10一沥青塔；11一急冷塔；12一宽储分泵；13一中和塔；14一微分塔进料泵；15一微分塔；16一微分塔分缩器;17一重油循环泵；18重油加热炉；19一洗油塔；20一洗油塔

17、分缩器；21一洗油塔再沸器蔡油和葱油帽分直接作为产品。洗油储分进入洗油塔进一步蒸储脱出其中的蔡组分生产低蔡洗油，洗油塔为减压操作。储分塔底重油储分首先进入洗油塔重沸器加热，提供洗油蒸储的热量，然后一部分进入加热炉加热后，再作为热源返回储分塔底，另一部分作为产品采出。常减压蒸储工艺优点是：（1）焦油蒸储采用常压蒸储与减压蒸储相结合，可降低高沸点储分蒸储温度；（2）各储分切取精细，减少后续加工储分的重复加热，洗油储分中含蔡量较低；（3）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：（1）与常压蒸储和减压蒸储工艺相比，增加了蒸储塔及附属的大量设备，基建投资大，操作复杂

18、，设备运转、维护费用较高；（2）焦油中主要储分在常压预蒸储急冷后进行二次加热，进入减压蒸储，过程中2次加热，煤气消耗量大。1.4 我国煤焦油加工发展情况我国煤化工的支柱仍然是焦化，伴着钢铁的发展进程，迫切需要对其他炼焦化学产品进行回收利用。生产附加值更高的产品。煤焦油是煤在干储和汽化过程中获得的液体产品，焦油里含有许多可利用的组分，因为焦油各组分的性质有差别，但性质相近的组分较多。为从煤焦油中分离加工出高附加值的产品，需要先采用焦油蒸储方法切取各种储分，使酚、蔡、慈等预提取的单组分产品浓缩集中到相应的微分中去，在进一步利用物理的和化学的方法分离制得产品。近年来，随着煤化工投资及技术研发的趋势，

19、我国煤焦油加工规模和技术均取得了一定进展，其中在煤焦油加工分离技术研发上取得的成果，为煤焦油加工提供了技术支撑。目前，国外工艺相比国内呈现出大型化、多样性等特点，具加工深度及精度均优先于国内。近年来，我国焦炭市场整体疲软，许多焦化厂为减少亏损不得不延长结焦时间，有的甚至熄火停产，导致煤焦油产量相对减少。加之国际原油涨价，许多燃料和重油用户纷纷转用煤焦油，造成煤焦油市场一路走强，致使一些煤焦油加工企业因买不到焦油原料而减产、停产，煤焦油加工业存在的问题。尽管我国在煤焦油加工方面取得了一些成绩，但与发达国家相比仍然存在科研力量薄弱、投入少，现有装置规模小、工艺落后且过于分散，深加工力度不够、严重污

20、染环境等突出问题。此外，国内煤焦油加工装置的装备水平、自控水平较低。主要原因是过多考虑项目投资额，为节省投资不愿购入高水平装备。高温运转设备、耐腐蚀材质、高温高粘度介质的检测仪表等均不能找到合适的国内生产厂家，而引进国外先进的设备，后续的维修水平又跟不上。在煤焦油加工领域国内的发展相对于滞后，因此在此领域还有有待于研究和发展，开发相关的项目很有必要性质。第二章工艺设计第9页共42页华北科技学院毕业设计唐山具有丰富的矿产资源，尤其是煤炭和铁矿具有全国意义。有色冶金及压延业、化纤制造业、石油及炼焦业、煤气生产成为发展起来的重工业部门。有色冶金的发展促进了炼焦业的发展。唐山市有唐山焦化厂、唐钢炼焦制

21、气厂、首钢京唐钢铁联合有限责任公司焦化部等大型焦化企业。在炼焦和煤气生产过程中会产生大量的煤焦油，这就需要对煤焦油进行加工处理，因此在唐山设计建造年处理16万吨煤焦油蒸储项目是可行的。2.1原料和产品2.1.1原料焦油焦油蒸储前的准备工作有均匀化、初步脱水以及脱渣，这些工序一般在油库内完成。对于原料焦油，除了要求其组成稳定外，水分和固定俊盐含量须控制在一定范围。(1)焦油含水量原料焦油含水量过高，将使蒸储时热能单耗增多，管式炉一般出口温度偏低，二段出口焦油水分相应增高，同时导致加热系统阻力剧增，影响正常操作，甚至被迫停产。此外，伴随水分带入的腐蚀性介质，还将引起设备和管道腐蚀。焦油含水量与泵后

22、压力、一般焦油出口温度的关系如表2-12-2所示。表2-1二段焦油出口温度与泵后压力的关系管式炉二段焦油出口温度C焦油含水量泵后压力公斤/厘米23950.25.53950.35.53950.36.03950.46.03950.58.43950.68.4表2-2焦油含水量与一段焦油出口温度的关系一段焦油入口一段焦油出口二段父由出口一段焦油入口一段焦油出口二段焦油出含水量%温度C含水量%含水量%温度C口含水量%2.31130.52.51240.42.01180.52.91250.33.21200.42.71250.22.51230.42.61250.22.11230.3从前表可知，当原料焦油含水量

23、在23%时，在一定加热温度条件下，可以使二段焦油出口含水保持在0.3%以下，压力正常。如果原料焦油水分含量稍高，为了控制二段焦油出口含水量，管式炉一段加热温度需要相应的提高。根据生产实践，拟定设计采用的焦油含水量指标如下：进入蒸储工段的焦油含水量3%进入管式炉二段的焦油含水量0.3%(2)焦油脱盐焦油中含有各种固定钱盐，如氯化俊、硫酸俊、氯氟化俊等。当焦油加热到一定温度时，这些盐类会分解为游离酸和氨，从而导致设备和管道的腐蚀，使用寿命缩短。鉴于钱盐易溶于水二二不易溶于焦油，故欲脱盐，必先脱水。降低煤焦油中固定俊盐含量的另一重要措施，是在回收车间冷凝鼓风工段采用初冷冷凝液与集气管循环氨水混合分离

24、的系统。焦油在进入管式炉前，需向其中连续加入碳酸钠溶液，与固定俊盐中和，生成稳定的钠盐。二段泵前无水焦油的pH值，宜保持在7.5左右。碳酸钠溶液的浓度一般为810%,以折合100%的碳酸钠计算，其用量一般为无水焦油量的0.030.05%。2.1.2产品质量煤焦油蒸储得到的产品是各种储分和沥青。基本的微分有轻油、酚油、蔡油、洗油、一慈油和二葱油等，以及由此派生的酚票洗三混储分和危油储分。一般情况下，上述各种微分，轻油送往粗苯工段与富油混合，或直接送往精蔡车间；沥青送往沥青池冷却成型；二慈油储分送往油库外运；一意油储分直接送往结晶工段加工；应油储分可配入防腐油中，其他储分则送往洗涤工段。焦油蒸储工

25、段产品质量指标如表2-3和2-4.表2-3微分质量指标名称比重/,20（d4）含酚%含茶%含庖蒸储试验初储点oC270oc前300oc刖360oc刖千点oc轻油0.88280170酚油储分0.981.02030165220茶油储分1.011.03210洗油储分1.0351.0553230200庖油储分1.12-1.131.5217一葱油储分1.15-1.190.42525580287二慈油储分0.2110270表2-4沥青质量指标名称比重软化点0c中温沥青1.251.3580902.2生产工艺煤焦油是一种以稠环芳烂为主要成分的复杂化合物，具蒸储加工有一塔式蒸储和两塔式蒸储工艺，该项目采用两塔式

26、连续蒸储工艺，储分加工产品为工业蔡、一意油、二葱油、轻油、洗油、酚油和沥青。综合文献综述里的相关工艺的优缺点，本次设计采用常压两塔式蒸储工艺，工艺流程简介如下：外进煤焦油在贮罐内保温储存，有锅炉向贮罐夹层通蒸汽，保持温度90950C,在贮罐内静置50小时以上，水分在上层聚集并溢出排放，煤焦油在贮槽中加热静置初步脱水后送往管式炉对流段，加热到1201300c后进入一段蒸发器进行最终脱水。使煤焦油含水量达到1%一下。从一段蒸发器的顶部蒸出的全部水分、挥发氨和部分轻油,经冷凝冷却器和油水分离器得到一段轻油和氨水。一段蒸发器底部出来的无水焦油经无水焦油槽送往管式炉辐射段加热到400410oC后进入二段

27、蒸发器进行二次蒸发，使储分与煤焦油沥青分离。沥青自底部排出，储分争气自顶部逸出进入慈塔。慈塔顶部用洗油储分回流，从底部排出二慈油储分，侧线切取一慈油储分，其余储分以气态自塔顶逸出进入储分塔。储分塔顶部用轻油回流，轻油蒸气自塔顶逸出，在经冷凝冷却器和油水分离器得到轻油和酚水。洗油储分从储分塔塔底排出，酚油储分和蔡油储分分别由侧线切取各储分通过相应的浸没式冷却器流入各自的接受槽。两塔式连续蒸储工艺流程如图2-1所示图2-1两塔式焦油蒸储工艺流程1管式炉；2一段蒸发器和无水焦油槽；3二段蒸发器；4慈塔；5储分塔；6一段轻油冷凝冷却器；7储分塔轻油冷凝冷却器；8一段轻油油水分离器；9储分塔轻油油水分离

28、器；10-泰油冷却器；11洗油冷却器；12慈油冷却器；13二慈油冷却器；14一轻油回流槽；15一洗油回流槽；16一无水焦油满流槽；17一焦油循环槽；18轻油回流泵；19一洗油回流泵；20一段焦油泵；21二段焦油泵2.3两塔式的操作制度表2-5焦油蒸储的温度压力指标(两塔式)项目单指标项目单位指标位一段焦油出口温度oC120130浸没式冷却器出口温度二段焦油出口温度oC400410酚油储分温度oC5060一段蒸发器顶部温度oC105110秦油一葱油一葱油储分温度oC8595二段蒸发器顶部温度oC370374洗油微分温度oC6575意塔顶部温度oC250265酚泰洗混合储分温度oC6575储分塔顶

29、部温度oC95115范油储分温度oC8595酚油储分侧线温度oC160170管式炉过热蒸汽出口温度oC400450泰油储分侧线温度oC198200各塔过热蒸汽入口温度，oC360洗油储分侧线温度oC225235管式炉炉膛温度，oC850两混储分侧线温度oC196200方箱管式炉烟道废气温度，oC300三混储分侧线温度oC200220圆筒管式炉烟道废气温度oC400一慈油储分侧线温度oC280295一段蒸发器底部压力，公斤/厘米20.3一葱油储分侧线温度oC330355二段蒸发器及各塔底部压力公斤/厘米20.5沥青冷却器出口温度oC220230一段焦油泵出口压力公斤/厘米236冷凝冷轻油出口温度

30、oC3035二段焦油泵出口压力公斤/厘米27102.4工艺指标(1)票集中度票是煤焦油中比较大宗的产品，具收率在煤焦油蒸储工序中用票集中度表示，其含义为:票集中度（）=蔡油福分（或三混，两 混福分）中蔡量原料焦油中蔡量100%般情况下,沥青含蔡量忽略不计既定设计采用的票集中度指标如下:酚蔡洗三混储分9598%平均值96.5%蔡洗两混储分9396%平均值94.5%蔡储分（窄储分）8689%平均值87.5%（2）酚集中度酚类产品按其沸点不同，分布在各储分中，其收率在焦油蒸储工序中用酚集中度表示，表达式如下：酚集中度酚油，茶油，洗油福分 中酚量原料焦油中含酚量100%一般情况下，原料焦油中酚量以各部

31、分储分中的酚量加上轻油分离水中的酚量计量（轻油分离水含酚一般达到50007000毫克/升，由此而损失的酚占焦油中的酚量可达45%,因此要包含在内），沥青含酚量可忽略不计。贵重的酚类多损失于轻油中，为了减少贵重酚类的损失，储分塔顶部温度应适当降低。（1） 轻油质量一段轻油质量主要与管式炉一段加热温度有关。温度越高，质量越差，含蔡可达46%,干点越高，比重增大，分离器后油易带水。如果将一段轻油与储分塔轻油合并作为回流，又易引起微分塔温度波动，恶化产品质量，增加酚票损失。因此，易将一段轻油配入原料焦油重蒸，也可兑入洗油回流或一慈油回流中，以提高二段轻油的质量。二段轻油的质量指标主要取决于储分塔顶温度

32、，并应根据轻油的处理方法确定。当轻油送入粗苯时，易使轻油干点小于170oC;当送入轻笨时，宜小于150oCo（4） 一次蒸发温度一次蒸发温度指焦油汽液两相混合物进入二段蒸发器闪蒸后汽液两相达到平衡的温度。由于热量损失和闪蒸需要气化潜热，焦油汽液混合物进入二段蒸发器闪蒸后，温度要降低一些，故以此蒸发温度要根据沥青软化点和储分产率的要求确定，一般按经验公式来求，即t-683-tg:(174.5-gx)tqa=-0.00107P3.24g式中：t一次蒸发温度，。Ctq一在一定压力下，一次蒸发直线斜角的正切P二段蒸发器油汽绝对压力，毫米汞柱gx一微分产率，一次蒸发温度还与二段蒸发器底部压力和储分产率以

33、及直接蒸汽量有关，根据目前直接蒸汽用量情况，保持一次蒸发温度在380oC左右，可以满足要求。（5） 直接蒸汽量直接蒸汽量在常压焦油蒸储操作中的作用是进行汽提，降低沸点，并作为操作调节作用的手段。以往直接蒸汽耗量约占无水焦油的57%,今年生产实践证明，在热量基本满足要求的田建霞，宜将汽量尽量减少，仅作为调节塔底产品质量之用。这样，既有利于提高储分效率，又可以富裕设备能力，减少酚水排放量。二段蒸发器用直接蒸汽量与一次蒸发温度有关，在对沥青软化点和储分产率同要求的前提下，增加汽量，可以降低一次蒸发温度，而减少蒸汽量，就必须提高此项温度。有关是露出来的过热蒸汽，由于汽量小，管线长，降温很大，易使进塔过

34、热蒸汽温度偏低，故应坚强管道和设备的保温措施，并提高管式炉出口过热蒸汽温度至450oCo拟定设计采用的直接蒸汽量为二段蒸发器1.3%储分塔1.7%共计3%第17页共42页唐山年处理煤焦油16万吨焦油蒸储工段工艺设计（两塔式工艺）第三章设备工艺计算和选型3.1设计计算定额焦油产率，占装炉干煤量 年工作日4%330天（1）焦油蒸储储分产率（见表3-1）表3-1焦油储分产率项目轻油酚油泰油洗油范油一意油一恩油两塔式0.51.51263175注：混合微分产率按相应储分之和计算。（2）焦油工段用水量（见表3-2）表3-2焦油蒸储工段用水量名称水温oC指标，吨/吨焦油进口出口一段轻油冷凝冷却器25401.

35、24储分塔轻油冷凝冷却器25405.0泰油福分浸没式冷却器32450.46洗油储分浸没式冷却器32451.25送回流，0.36不送回流酚洗茶二混储分浸没式冷却器32450.86蔡洗两混储分浸没式冷却器32450.75范油储分浸没式冷却器32450.87送回流，0.15不送回流一葱油储分浸没式冷却器32452.14送回流，1.2不送回流二葱油储分浸没式冷却器32450.43两塔式沥青冷却器32452.8油料焦油泵250.6小计1314其中25oC水7（3）焦油蒸储工段蒸汽、煤气、碳酸钠用量0.15吨/吨焦油370标米/吨焦油饱和蒸汽，6kg/cm2（表压）3焦炉煤气，热值4200千卡/标米3第1

36、8页共42页华北科技学院毕业设计碳酸钠，浓度100%0.3公斤/吨焦油（4）焦油蒸储工段设计定额（见表3-3）表3-3焦油蒸储设计定额项目单位指标项目单位指标管式炉：回流温度oC85焦油含水量，占焦油量回流量，占焦油量%15一段不大于%3空塔气速（泡罩塔）：二段不大于%0.3板间距350毫米米/秒0.35过热蒸汽量，占焦油量%3400毫米米/秒0.4人口焦油流速米/秒0.7450毫米米/秒0.45煤气流速：500毫米米/秒0.5管径D300400毫米米/秒6储分塔：管径DK250毫米米/秒4顶部温度oC105耗热量104千卡/吨焦油23.2顶部压力公斤/厘米20.02热效率%75回流温度oC3

37、0一段蒸发器：回流量，占焦油量%40顶部温度oC105直接汽量，占焦油量%1.7顶部压力公斤/厘米20.01空塔气速：空塔速度米/秒0.2板间距350毫米米/秒0.4二段蒸发器：400毫米米/秒0.45顶部温度oC370450毫米米/秒0.5顶部压力公斤/厘米20.35500毫米米/秒0.55回流温度oC85轻油冷凝冷却器：回流量，占焦油量%10传热系数：直接蒸汽量，占焦油量%1.3冷凝部分千卡/米2时oC150空塔气速米/秒0.2冷却部分千卡/米2时oC100惠塔：冷却面积顶部温度oC257一段轻油米2/吨焦油2.5顶部压力公斤/厘米20.25储分塔轻油米2/吨焦油11续表3-3项目单位指标

38、项目单位指标微分浸没式冷却器：出口CC传热系数千卡/米2时C100传热系数：冷却面积上部水气冷凝部分千卡/米2时C400混合微分三混米2/吨焦油1.2水冷却部分千卡/米2时0C200两混.2木/吨焦油1下部沥青冷却部分千卡/米2时C80茶油储分米2/吨焦油0.5冷却面积洗油储分送回流米2/吨焦油2.1水汽冷凝冷却部分米2/吨焦油1.4不送回流米2/吨焦油0.5沥青冷凝部分米2/吨焦油2.2庖油储分送回流米2/吨焦油1.1储分中间槽贮存时间时32不送回流米2/吨焦油0.2焦油中间槽贮存时间时15一意油储分送回流米2/吨焦油2碳酸钠高位槽贮存时间日2不送回流.2木/吨焦油1.1无水焦油贮存时间时0

39、.5二慈油储分两塔式米2/吨焦油0.4油水分离器：沥青冷却器：分离时间分20沥青温度入口C360流速米/秒0.002出口oC230容积.2木/吨焦油0.2热水温度入口C803.2工艺计算与设备选型本次设计年处理煤焦油16万吨（约为20202kg/h）,两塔式流程，以切取危油储分为例进行计算。储分产率如表3-1所示，焦油储分产量如表3-4所示。表3-4焦油储分产量(公斤/时)名称产量名称产量轻油101.01范油储分606.06酚油储分303.03一慈油储分3434.34泰油福分2424.24一恩油福分1010.1洗油储分1010.1小计8888.883.2.1管式炉在本次设计的焦油蒸储装置中采用

40、圆筒管式炉，主要由燃烧室、对流室和烟囱3部分组成，其基本构造如附图所示。管式炉由于生产能力不同有多种规格，炉管均为单程，辐射段炉管及对流段光管的材质为1Cr5Mo合金钢。辐射段因管沿炉壁圆周等距直立排列，无死角，加热均匀。蒸汽过热管在燃烧室顶水平排列，兼受对流及辐射两种传热方式作用。蒸汽过热管设置于对流段和辐射段，具加热面积要满足将所需蒸汽加热至450C。辐射段炉管热强度取值为7540092100kJ/(nfh);对流段采用光管时，热强度取值为2520041900kJ/(m2h)。已知条件如下：焦油温度一段入口85oC一段出口1250c二段入口1100c二段出口4050c过热蒸汽出口温度450

41、0c焦油含水量一段，按焦油量的3%计606.06kg/h二段，按焦油量的0.3计60.61kg/h过热蒸汽量，按焦油量的4%计808.08kg/h经管式炉一段后轻油蒸发量按焦油量的0.25%计50.51kg/h（1）一段焦油加热加热加油耗热量：Q=2020送入）2020247-29）=44444卡/时=1857775.92KJ/h式中47原料焦油150oC时的热燃，千卡/时；29原料焦油85oC时的热燃，千卡/时。加热及蒸发一段焦油中水分耗热量（按二段焦油含水量为零计）：Q2=606.06（例25-q85）=606.06x（648.185）=341272.39千卡/时=1426518.59KJ

42、/h式中648.1水蒸气125oC时的热燃，千卡/公斤；85水85oC时的热始，千卡/公斤。蒸发轻油耗热量：Q3=50.51q=50.51父94.5=4773.2千卡/时=19951.97KJ/h式中50.505轻油蒸发量，公斤/时；94.5 轻油汽化热，千卡/公斤。一段轻油加热总耗热量为Q1Q2Q3=444444341272.394773.2=79049.58千卡/时=330427.24KJ/h（2）过热蒸汽加热加热蒸汽耗热量：Q4=808.08045。4）=808.08M(806.1-659.9)=118141.3千卡/时=494066.92KJ/h式中 806.1 6公斤/厘米2（表压）

43、饱和水蒸气过热至450oC时热燃，千卡/公斤;659.96公斤/厘米2（表压）饱和水蒸汽热燃，千卡/公斤。（3）二段焦油加热加热焦油耗热量：Q5=(20202-50.51)(1380-I110)=20202-50.51230-40=3828783.1千卡/时=16011970.92KJ/h式中50.505一段轻油蒸发量，公斤/时；230焦油380oC(一次蒸发温度)时的热燃，千卡/公斤；40焦油110oC时热燃，千卡/公斤。加热二段焦油中水分耗热量：Q6=60.61(i405-10)=60.61x(782.15110.4)=40714.77千卡/时=170269.17KJ/h式中782.154

44、05oC时水蒸气热燃，千卡/公斤；110.4 110oC时水的热燃，千卡/公斤。二段焦油加热总耗热量为：Q5+Q6=3828783.1+40714.77=3869497.87千卡/时=16182240.09KJ/h(4)管式炉有效热负荷Q=Q1Q2Q3Q4Q5Q6=790489.58118141.33869497.87=4778128.75千卡/时=19982134.43KJ/h加热焦油单位耗热量为:1142546.3320.202= 56556.1KJ/t焦油第23页共42页热负荷比例:一段热负荷790489.584778128.75100% =16.54%过热蒸汽热负荷二段热负荷11814

45、1.34778128.75100% = 2.47%3869497.874778128.75100% =80.98%(5)耗煤气量华北科技学院毕业设计管式炉热效率为75%,则耗煤气量为4778128754200 75%= 1516.87 N m3/h式中4200煤气热值，千卡/标米3。每吨焦油耗煤气量为:1516.8720.202= 75.08 N m3/h因此，选用有效热负荷350万千卡/时圆筒管式炉一台表3-5350万千卡/时煤焦油蒸储圆筒管式炉规格性能项目公称能力项目公称能力热负荷分布，万千卡/时热强度，千k/X2时辐射段280.3辐射段18200对流段59.7对流段8270过热蒸汽段12

46、.2过热蒸汽段8820加热面积，m2设备重量，t辐射段154.3金属49对流段72保温材料40过热蒸汽段143.2.2一段蒸发器已知条件如下：塔顶温度105oC塔顶压力（绝对压力）1.01kg/cm2塔顶出来的物料轻油50.51kg/h水分606.06-60.61=545.45kg/h气相负荷：V =22.4m3/s25 3 钢环，H=500表3-6 D g 1400 mm 一段蒸发器规格3.2.3二段蒸发器已知条件如下:直接气量，按焦油量的1%计 焦油含水量，按焦油量的0.3%计小计塔顶压力（绝对压力）塔顶温度202.02 kg/h60.61 kg/h262.63 kg/h2 n 1.35 kg/cm370oc气相负荷:V = 22 .4 (101 3232424.24 1010.1 606 3434 .34 1M 2623)13317018920918105120父(273 +37 产1 =072273 1.35 3600m 3/s式中 101.01、303.03、2424.24、1010.1、606.06、3434.34 1