年产5.9万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

1、,毕业设计,年产5.9万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,-,提纲,绪论,专题,工艺流程的选择,五,二,非工艺部分的设计,四,设备的选择,三,一,1.绪论,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3%4%，在常温常压下其产品呈黑色粘稠液状，具有特殊臭味，煤焦油又称焦油。 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、洗油馏份、蒽油馏份、 蒽油馏份和沥青。 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。,此

2、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。所以生产沥青有着巨大的经济意义。 设计任务: 本设计主要完成年产5.9万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。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;并对一次蒸发器、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。,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（管式炉）图。并完成三废处理和非工艺部分的设计。,2生产工艺流程的选择,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

3、多塔式工艺等。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，采用双塔蒸馏流程。 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泵送入管式炉的对流段、加热至120130后进入一次蒸发器。于此，粗焦油中的大部分水份和部分轻油的混合蒸汽以100106的温度自一次蒸发器顶逸出，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。,经脱水后含水量0.5%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400左右送入二段蒸发器进行闪蒸，分离成镏份的混合蒸汽和

4、液体沥青。 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汽进入蒽塔进料塔板，,塔底排出温度为320330的二蒽油，侧线切取温度为290300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，以备结晶工段加工处理。蒽塔顶用洗油打回流。 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。 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流

5、油，剩余的轻油送往粗苯工段。,3、设备的选择,主体设备管式炉 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。 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。 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。设计炉的具体工艺尺寸如下:,其他设备的选型,蒸发器 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。利用计算结果直接选用适合的蒸发器。我选用公称直径为1400mm的一次蒸发器和公称直径为1800mm的二次蒸发器。,塔设备 塔主要有两种

6、类型：板式塔和填料塔。 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塔。 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。不易堵塞，介质适用范围广。,本设计计算馏分塔塔板数，实际塔板数为46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：,换热器 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。 本设计完成冷凝冷却器的计算，我选择列管式换热器，计算得到其总的换热面积。,4非工艺部分的设计,此部分设

7、计主要考虑生产安全并避免事故发生，主要内容如下： 1.防火防爆 2.防触电 3.用电 4.给水排水 5.通风 6.土建 7.三废处理,5专题煤焦油加工工艺对沥青质量的影响,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多，如沥青软化点、甲苯不溶物(TI)、喹啉不溶物(QI)等。 QI和TI含量，决定沥青的质量。而煤焦油 QI和TI含量很不稳定，主要受以下方面因素影响：炼焦用煤 、炼焦温度和煤料的容重。,典型的煤焦油蒸馏工艺 1.焦油间歇蒸馏 ：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

8、高，可达60%。 2.一次汽化所有馏分的焦油连续蒸馏 ：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QI增加很少，TI有定幅度增加。,3.逐渐加热焦油的连续蒸馏：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-树脂的沥青。 4.煤焦油直接热处理生产优质沥青：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，

9、沥青收率高，同时进行了沥青的改质。改质后的F沥青-树脂含量高，适合做石墨电极和铝用炭素的粘结剂。而S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。,5.沥青的溶剂处理 ：各国用很多的方法进行了沥青溶剂处理的研究，如溶剂沉降法、溶剂离心法、溶剂过滤法等。已经实现工业化生产的是溶剂沉降法。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QI几乎全部集中在重相里，轻相中已不含QI，将轻相进行溶剂回收处理，可得到不含QI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QI、TI同时降低，因此精制沥青的T

10、I、-树脂和结焦值都比较低，对其应用是不利的。将其送到-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。,重相进行溶剂回收处理，并调整软化点，可得到QI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(二次QI)，重质沥青虽然含有较高的QI，却有较少的中间相，是优良的粘结剂沥青。 6.改质沥青 为了满足市场要求，我国改质沥青生产发展非常快，生产出了很多不同规格的沥青品种。改质沥青主要有以下几种工艺 ： (1)间歇釜式热聚合 (2)连续釜式热聚合 (3)管式炉连续热聚合 (4)煤焦油蒸馏时直接对沥青进行热处理 (5)真空闪蒸； (6)加压热聚合,影响煤沥