年处理煤焦油12万吨焦油蒸馏工段工艺设计 正文

1、目录1文献复习11.1煤焦油加工的必要性11.2煤焦油的性质和用途21.2.1煤焦油的性质21.2.2煤焦油的用途31.3煤焦油加工原理31.3.1煤焦油的化学赵寅成31.3.2连续蒸馏煤焦油71.4焦油蒸馏工艺简介91.4.1常压焦油蒸馏工艺91.4.2真空蒸馏工艺111.4.3常减压蒸馏工艺121.5国内外煤焦油加工技术概述141.5.1国外煤焦油加工现状141.5.2中国煤焦油加工工业现状152煤焦油蒸馏段工艺设计162.1煤焦油原料要求162.2煤焦油生产前的准备172.2.1焦油质量均匀化172.2.2焦油脱水182.2.3焦油脱盐192.2.4焦油脱灰，脱灰193工艺计算和设备选择

2、223.1设备选择点223.1.1圆形管223.1.2蒸发器23节3.1.3双级蒸发器233.1.4分划塔233.1.5原料焦炭泵243.2设计计算定额253.2.1焦油蒸馏馏分253.2.2焦油蒸馏段设计定额253.3计算主要设备273.3.1管273.3.2蒸发器第29节3.3.3双级蒸发器303.3.4分划塔313.3.5柴油冷凝冷却器33段3.3.6馏分塔柴油冷凝冷却器343.3.7浸入式冷却器364郑智薰工艺部分设计374.1作业批次374.1.1放置点374.1.2托根374.2保护化学环境384.2.1废气的特性和古濑车站设置384.2.2废气处理原则384.2.3其余污染物处理

3、措施394.3化学安全394.3.1选择适当的运输设备394.3.2防火394.3.3防爆394.3.4主要风险因素404.3.5保护措施404.3.6职业健康保护措施404.4电源404.4.1电源404.4.2防止触电414.5给排水41附录：第41页设计摘要42参考文献43谢谢441文献复习1.1煤焦油加工的必要性煤焦油是焦炭工业的重要产品。随着中国改革开放的深入，中国钢铁生产规模已经进入世界前列，焦化工业也迅速发展，目前中国已发展成为世界上最大的焦炭和煤焦油生产国。2001年，中国焦炭总产量为12406104t/a，其中机械焦点产量为9400104t/a，土焦点产量为300104t/a

4、。到目前为止，全国煤焦油产量已超过650104t/a，煤焦油的实际加工量低于400104t，其余均出口为原料或燃烧为燃料，大量的焦土不回收煤焦油，资源浪费严重。由于焦糖的发展和对土佐的管制，煤焦油的产量继续增加，近年来发达国家由于各种原因，焦化行业萎缩，煤焦油产量减少，煤焦油的深度加工品只能从发展中国家获得。因此，煤焦油的深度加工对中国的经济发展将具有重要意义。(莎士比亚、科尔塔尔、科尔塔尔、科尔塔尔、科尔塔尔、科尔塔尔、科尔塔尔、科尔塔尔、科尔塔尔)煤焦油的组成非常复杂，含有数万种有机物，已知超过1%的组分只有12种(如萘、蒽、芴等)。其中很多化合物是化学工业中非常重要的原料，广泛用于生产裴

5、秀智、工程塑料、染料涂料、医药品等。苯酚及其同系物用于生产合成纤维、工程塑料、农药、药物、燃料中间体、炸药等。蒽用于制造蒽醌燃料、合成剂和油漆。沥青是焦油蒸馏馀额，是多环高分子化合物的混合物，用于屋顶涂料、防潮层、公路建设、沥青焦炭生产、电炉电极等，部分多环碳化物不能用石油化工生产和替代。随着产业结构的调整和企业重组任务的逐步完成，中国经济的发展已经开始走上可持续发展的轨道。这在中国基础工业的发展新的发展水平上提出了越来越紧迫的高要求，对煤焦油加工工业的发展结构和总量将带来新的发展需求。进入20世纪90年代中期，对用煤焦油加工的萘、蒽、吡啶、苯酚等多环或杂环芳烃产品，以及对发展中的碳工业原料的

6、需求越来越大，对煤焦油加工业的重要经济地位的认识也越来越深。中国煤焦油加工工业已形成为区域经济发展的重要支柱产业。煤矿是我国的重要能源，对国民的日常生活有很重要的影响。煤焦油蒸馏过程中焦油加工的领头人，技术水平影响焦油馏分的质量，对焦油馏分后续加工工艺的选择有很大影响。因此，煤焦油蒸馏区的设计将对焦油加工工业的发展起到很大的作用。1.2煤焦油的性质和用途煤焦油是煤在干馏和气化过程中得到的液体产品。根据干馏温度和方法，低温(450-650C)干馏焦油、低温、中温(600-800C)发生炉焦油、中温(900-1000C)垂直炉焦油、高温(任何焦油都是有刺激性气味的黑色或黑褐色的粘稠液体，又称焦油。

7、比较有代表性的是低温焦油和高温焦油。低温焦油是黑褐色，密度低，由烷烃、烯烃和芳香烃组成，是含氧、氮和硫的化合物和胶体化合物。高温煤焦油是黑色、密度高、高温下低温焦油二次分解的产物，因此其组成与低温焦油有根本区别。高温焦油主要是由芳香碳氢化合物组成的复杂混合物，其中许多有机化合物是塑料、合成纤维、染料、合成橡胶、农药、建筑材料、高温材料和国防工业的宝贵原料。不同焦油的组成有很大差异，中温、低温焦油中苯酚含量高，水分高。对于煤焦油加工利用，除了专业加工低中温焦油生产甲酚等产品的焦油加工厂外，大多数焦油加工厂只加工高温煤焦油。近年来，我国高温煤焦油产量迅速增长，带动了煤焦油加工工业的发展。1.2.1

8、煤焦油的性质煤焦油的燃点为96 105C，自燃点为580 630C，燃烧热为35700 39000KJ/KG。煤焦油的密度为20到1100 1250千克/M3，其值随着温度的升高而降低。煤焦油的蒸发潜热可估计为：煤焦油馏分的相对分子质量可以估计为：M煤焦油馏分的相对分子质量；蒸馏温度为50%，k；B系数、税费、酚类物质分为3.74，其余蒸馏物分为3.80。1.2.2煤焦油的用途焦油含有数万种化学物质，其中包括德国Rutgers Corporation的焦油加工厂可以从煤焦油中提取250多种化学物质，其用途非常广泛。粗酚和苯酚产品：粗酚是加工苯酚、o-甲酚、m-甲酚等产品的原料。其中苯酚主要用于

9、制造酚醛树脂、己内酰胺、双酚、己二酸、烷基酚、苯胺、增塑剂、杀虫剂等各种化学产品，并用作染料、医药等精细化工产品的原料。邻甲酚是除草剂和杀虫剂的原料，是重要的农药中间体。甲醇是合成农药、染料、橡胶塑料抗氧化剂、医药感光材料、维生素E、香料等产品的重要精细化中间体。苯酚可用作溶剂、消毒剂、纺织助剂，也可制成酚醛树脂和增塑剂等。在有机化学原料中，煤焦油芳烃起到补充石化原料的作用，其作用随着碳氢化合物比的增加而变得更加重要，这与量子分子的结构不同。乙烯和丙烯碳氢化合物(C/H) 0.5现在都是石油生产的，乙烯和丙烯产品也是从煤用MPO工艺制造的，可以代替石油。C/H比1的苯产品的1/4来自焦化，C/

10、H比大于1的多环芳烃、杂环芳烃(如萘、蒽等)都来自煤焦油。萘：可用于生产苯酐、萘磺酸盐(减水剂)、四氢萘、增塑剂等，是染料、颜料、橡胶助剂、建筑、医药和农药中间体生产中广泛使用的非常重要的有机化学原料。油洗：油洗可直接用于焦炉煤气，通过加工可提取或制造甲基萘、吲哚、郑智薰苯基、1，8-萘、芴、氧芴等，也是重要的有机化工原料。蒽油：煤焦油中蒽油的含量为16% 20%，可直接用于生产炭黑，脱井后净蒽油仍可用于生产炭黑或配制沥青和燃料油。蒽油的深加工可以制造高附加值的萘、蒽、菲律宾和咔唑，都是重要的化学原料。沥青是焦油蒸馏产物，其含量占初乳量的50-55%，沥青主要以生产石墨电极为主，包括冶金碳、电

11、解铝用阳极、针状焦和碳纤维。1.3煤焦油加工原理1.3.1煤焦油的化学赵寅成煤焦油成分包括低相对分子质量的简单物质(在真空中也不易蒸发)，以及相对分子质量达数千个的非常复杂的物质，煤焦油是一种非常复杂的混合物。据估计，煤焦油中的有机化合物超过万种，已经确认的约有500多种。煤焦油化学组成主要是芳香化合物，大部分是两个或多个稠环芳烃，烷烃、烯烃、环烷烃化合物很少。(2)具有杂环的氧、氮、含硫化合物；(3)含有弱酸性酚类和中性胍、氧芴等氧化合物。(4)氮化合物主要包括弱碱性吡啶、喹啉及其衍生物、吡咯类(吲哚、咔唑等)。(5)硫代化合物，如噻吩、硫代苯酚、硫代毛茛等；(6)煤焦油中各种碳氢化合物的烷

12、基化合物数量很少，随着分子环数量的增加，其含量减少。煤焦油的组分多种多样，但大多数组分在煤焦油中含量不高或很少。煤焦油的含量占煤焦油总量的1%以上的集团只有13种，他们的主要物理性质和含量等见表1-1。表1-1是主要物理性质和含量，占煤焦油总量的1%以上名字叫分子式结构式相对分子质量相对密度沸点/c熔点/c占据煤焦油的质量分数/%萘1281.145218808-12(10)菲律宾1781.025340100-1014.5-5.0(5)荧光蒽2021.252383.5-385.51091.8至2.5 (3.3)佛罗伦萨2021.277393148-1501.2至1.8 (2.1)苯而且菲律宾22

13、8-440-4482540.65(2.0)蒽1781.2503542161.2至1.8 (1.8)咔嗒咔嗒溶胶167-353-3552451.2-1.9(1.5)表1-1继续名字叫分子式结构式相对分子质量相对密度沸点/c熔点/c占据煤焦油的质量分数/%芴1661.2032951151.0至2.0 (2.0)冷杉C12H101541.02427895.31.0至1.8 (2.0)1-甲纪宁萘1421.025240-243-22到-30.80.8 1.2 (0.5)2-甲基萘1421.029242-24532.5-35.11.0至1.8 (1.5)氧气芴1681.0728287-288860.6至

14、0.8 (1.0)甲苯酚1081.0465191.5300.4至0.8(0.8-1.0)1081.033620212.31081.0347202.534.8煤焦油的组分相当多，很难把其中的组分只通过一次加工就分离出来。通常分阶段分离煤焦油的有用组分。分离方法一般是蒸馏、萃取、结晶等。图1-1显示了从煤焦油中分离每个主要组的示意图。图1-1从煤焦油卸下的每个组件如上图所示，煤焦油通过蒸馏切割的馏分如下。柴油馏分：170前馏分，产率为0.4% 0.8%，密度为0.88 0.90KG/L，主要为苯系烃，苯酚的质量分数低于5%。还含有少量的古马龙和茛等不饱和化合物。酚油馏分：170 210馏分，产率为

15、1.0% 2.5%，密度为0.98 1.olkg/L，苯酚和甲酚，质量分数为20% 30%，萘5萘馏分：210-230馏分，产量10%-13%，密度1.01-1.04公斤/L，主要为萘70%-80%，苯酚、甲酚和甲酚4%-油馏分：230 300馏分，产量为4.5% 6.5%，密度为1.04 1.06公斤/L，含甲酚、甲酚和高沸点苯酚，苯酚3% 5%1蒽油馏分：280 360馏分，产率为16%-22%，密度为1.05-1。Lokg/L，主要群体分为蒽16%-20%。萘2% 4%，高沸点苯酚1% 3%，重吡啶碱2% 4%，其余为蒽油。二蒽油馏分：馏分为310C，50%时，产率为400C，产率为4 6%，密度为1.08 1.12千克/L，萘不低于3%。沥青：为焦油蒸馏残留物，产率为54%-56%。1.3.2连续蒸馏煤焦油煤焦油的蒸馏可以根据操作方式分为间歇焦油蒸馏和连续焦油蒸馏。焦油加工规模较小的时间(3万吨/年以上)，可以间歇焦油蒸馏，大规模焦油加工(5万吨/年以上)一般使用管式炉连续焦油蒸馏。这时设备的生产率高，焦油分离效果好，各种蒸馏馏分率高，苯酚和萘高度集中在特定馏分上，能耗低目前煤焦油加工的主要产品是获得萘、苯酚、蒽和其他工业纯产品，以及洗油、沥青和其他粗糙产品。由于煤焦油的各组含量不多，组成复