年處理16萬噸焦油焦油車間蒸餾工段初步設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，以備結晶工段加工處理。蒽塔頂用洗油打回流。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℃的酚油餾份從對應的側線層采出；這些餾份都分別經各自的埋入式冷卻器，然后經窺鏡流入各自的貯槽。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卻器中，冷凝液經油水分離后，水經窺鏡導入酚水槽或下水道內。輕油經窺鏡流入回流槽，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。 設備的論述焦油蒸餾過程主要是將焦油加熱，利用組分間的沸點不同。從而得到分離開的輕、重組分，重組分為瀝青，輕組分可通過進一步的精餾得到多種產品。此生產過程的主要設備為：管式爐、蒸發(fā)器、蒽塔、餾分塔、冷卻器等 [4]。 管式爐的工作原理管式加熱爐一般由三個主要部分組成：輻射室、對流室及煙囪。其工作原理如下：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(xù)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再進入輻射管，不斷吸收高溫煙氣傳給的熱量，逐步升高到所需要的溫度。輻射室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，需要一定的空間才能燃燒完全，同時還要保證火焰不直接撲到爐管上，以防將爐管燒壞，所以輻射室的體積較大。由于火焰溫度很高(最高處可達1500~1800℃左右) ，又不允許沖刷爐管，所以熱量主要以輻射方式傳送。在對流室內，煙氣沖刷爐管，將熱量傳給管內油品，這種傳熱方式稱為對流傳熱。煙氣沖刷爐管的速度越快，傳熱的能力越大，所以對流室窄而高些，排滿爐管，且間距要盡量小。有時為增加對流管的受熱表面積，以提高傳熱效率，還常采用釘頭管和翅片管。在對流室還可以加幾排蒸汽管，以充分利用蒸汽余熱，產生過熱蒸汽供生產上使用。煙氣離開對流室時還含有不少熱量，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 2~3mm 水柱，這樣既控制了輻射室的進風量，又使火焰不向火門外撲，確保操作安全。 [4]圖 管式加熱爐的主要結構 管式爐的選型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反應爐，前者如常壓爐、減壓爐，原料在爐內只起到被加熱的作用；后者如裂解爐、焦化爐，原料在爐內不僅被加熱，同時還有足夠的時間進行裂解和焦化反應。按照管式爐的結構又可分為立式爐、圓筒爐和無焰爐 [4]。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。臥管立式爐其輻射爐管沿爐壁橫排，火焰垂直于爐管上燒，爐膛較窄。對流室置于輻射室之上，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(yōu)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。無焰爐無焰爐其外形和立式爐相似，主要特點是將無焰噴嘴沿爐膛測墻均勻分布。由于無焰燃燒，爐膛體積可縮小，傳熱較均勻。由于燃燒完全，過剩空氣系數小，爐子熱效率較高。但這種無焰燃燒噴嘴目前只能燒氣體燃料，另外爐墻結構也比較復雜、造價較高，國內主要用作焦化爐、高溫制氫的轉化爐及裂解爐等。從生產實踐和經濟條件方面來選擇管式爐。圓筒爐是本設計的最佳選擇，其不僅能夠達到設計要求而且造價便宜。 塔設備的選型板式塔可根據氣液操作狀態(tài)分為鼓泡式塔板，如泡罩、浮閥、篩板等塔板及噴射式塔，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]。（1）泡罩塔盤泡罩塔盤是工業(yè)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。（2）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。（3）篩板塔盤篩板塔盤是在塔盤板上開許多小孔，操作時液體從上層塔盤的降液管流入，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。由于通過篩孔的氣體有動能，故一般情況下液體不會從篩孔大量泄漏。（4）舌形和浮舌塔盤舌形塔盤是在塔盤板上沖有一系列舌孔，舌片與塔盤板呈一定傾角，氣流通過舌孔時，利用氣體噴射作用，將液相分散成液滴和流束而進行傳質，并推動液相通過塔盤。填料塔根據結構特點分為亂堆填料（鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、環(huán)矩鞍等顆粒填料）及規(guī)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，傳質面積大，因此塔盤效率高。操作彈性大，在負荷變動較大時，仍能保持較高的效率。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、造價高，安裝維護麻煩；氣相壓降較大，但若在常或加壓下操作，這并不是主要問題。3 工藝計算及設備選型 物料與熱量衡算 計算條件及操作制度原料焦油無水焦油年處理量 噸/年 80000焦油車間工作日，天 330無水焦油處理量，千克/時 10101焦油中含水，%（對無水焦油） 4焦油加熱制度焦油入對流段的溫度，℃ 80焦油出對流段的溫度，℃ 130焦油入輻射段的溫度，℃ 110焦油出輻射段的溫度，℃ 400輻射段出口壓力，千帕 150過熱蒸汽蒸汽量（占無水焦油的6%） ，千克/時 606蒸汽入口壓力 千帕 600蒸汽入口溫度 ℃ 蒸汽出口溫度 ℃ 400燃料體積組成CO2 CmHn O2 CO H2 CH4 N2 空氣過剩系數α輻射段 對流段 焦油蒸餾的餾份產率 焦油蒸餾的餾份產率餾份名稱 產率% 產量 千克/時 平均分子量輕油 105酚油 120萘洗寬餾份 130洗油 150Ⅰ蒽油 177Ⅱ蒽油 198瀝青 —損失 101 —總量 100 10101 — 燃燒過程的計算焦油煤氣的低熱值干煤氣的低熱值Q ′ 查得：Q′e =+++=+++=4260千卡 /標米 3=17807千焦/標米 3煤氣中的含水量： 021PWg???%=%≈%式中：P0——在20℃時，煤氣中的飽和水氣分壓，由表 0=柱；P2——大氣壓力，取P 2=760毫米水柱；P——燒嘴前煤氣的靜壓力，毫米汞柱，取P=600毫米汞柱；濕煤氣的低熱值Q e： 1039。geWQ??= ?=4160千卡 /標米 3=17389千焦/ 標米 3燃燒所需空氣量%濕煤氣組成（體積%）：CO2 CmHn O2 CO H2 CH4 N2 H2O 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℃ 壓力mmHg0 11 22 33 1 12 23 34 2 13 24 35 3 14 25 36 4 15 26 37 5 16 27 38 6 17 28 39 7 18 29 40 8 19 30 41 9 20 31 42 10 21 32 43 焦爐煤氣各組成的發(fā)熱量（千卡/標米 3）氣體名稱 高熱值 低熱值 氣體名稱 高熱值 低熱值CO 3018 3018 C6H6 34910 33504H2 3052 2581 CmHn 17430 16375CH4 9500 8558 H2S 6063 5593C2H4 15057 14120 C3H6 21955 20550燃燒過程計算，燃燒1標米 3的濕煤氣的理論需氧量為：= 3 以100米 3濕煤氣為基準的計算結果廢棄組成 米 3濕煤氣組 成含量體積%焦爐煤氣可燃成分的燃燒反應式理論需氧量 米 3 CO2 H2O N2CO2 — — — —O2 — — — — —CmHn C2H4+3O2→2CO 2+2H2O —CO CO+ 1/2O2→ CO2 — —CH4 CH4+2O2→CO 2+2H2O —H2 H2+ 1/2O2→H 2O — —N2 — — — — H2O — — — — —合 計 100 當空氣過剩系數α =：= 3/標米 3濕煤氣；當空氣過剩系數α =：= 3/標米 3濕煤氣；未參加燃燒的過剩氧量為：當α= 時，= 標米 3/標米 3濕煤氣；當α= 時，= 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=，?標米 3/標米 3濕煤氣；當α=， 3/標米 3濕煤氣；由干空氣帶入的氮氣量為：當α=，= 3/標米 3濕煤氣； 當α=，= 3/標米 3濕煤氣； 當大氣溫度15℃和相對濕度為 ，則空氣入的水汽量為： 當α= 時，= 3/標米 3濕煤氣；