15萬ta焦油加工廠工業(yè)萘制取工段的初步設(shè)計

1、學(xué) 號： hebei polytechnic university畢業(yè)設(shè)計說明書graduate design設(shè)計題目：15萬t/a焦油加工廠工業(yè)萘制取工段的初步設(shè)計學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 學(xué) 院： 化工與生物技術(shù) 指導(dǎo)教師： 講師 提交日期：2010年06月15日1河北理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計課題申請表(由指導(dǎo)教師填寫)學(xué)院： 化工與生物技術(shù)學(xué)院 2010年03月01日課題情況課題名稱15萬t/a焦油加工廠工業(yè)萘制取工段的初步設(shè)計教師姓名 職稱 學(xué)位碩士研究生課題來源b.生產(chǎn) 課題類別 設(shè)計時間2010.03.012010.06.15主要研究內(nèi)容 綜述焦油加工、工業(yè)萘制取的國內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀，比較

2、各工藝路線的優(yōu)缺點，并選擇合理的工藝路線。進行工業(yè)萘精餾塔的設(shè)計，各主要設(shè)備的選擇（管式爐、冷凝器等），主要設(shè)備尺寸計算。繪制帶控制點的工藝流程圖一張，精餾塔裝配圖，車間工段布置圖目標和要求 培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識，掌握工程設(shè)計的基本內(nèi)容及程序，首先通過實習(xí)熟悉設(shè)計要收集的資料、數(shù)據(jù)、操作技術(shù)、主要工藝指標。運用所學(xué)知識選擇合適的工藝流程和設(shè)備，完成工藝計算和設(shè)備計算機主要設(shè)備的機械強度校核。用cad繪制相應(yīng)的工藝流程圖及主要設(shè)備裝配圖。特色采用已洗酚萘洗三混組分作為原料，設(shè)計用單爐雙塔的工藝成果形式設(shè)計說明書一份，工藝流程圖一張，初餾塔裝配圖，車間布置圖成果價值通過計算

3、完成了萘車間的初步設(shè)計，具參考價值 系主任或?qū)＜覍忣}意見負責人簽字: 年 月 日學(xué)院審批意見院長簽字: 年 月 日河北理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書（由指導(dǎo)教師填寫）學(xué)院化工與生物技術(shù)學(xué)院學(xué)生姓名 專業(yè)班級 題 目15萬t/a焦油加工廠工業(yè)萘制取工段的初步設(shè)計主要研究目標在充分了解國內(nèi)外現(xiàn)有焦油加工進展的基礎(chǔ)上,尋求先進合理的工業(yè)萘精致的工藝流程和設(shè)備，完成工藝計算和設(shè)備計算機主要設(shè)備的機械強度校核。主要研究內(nèi)容 綜述煤焦油加工的作用、國內(nèi)外的現(xiàn)狀及發(fā)展前景；工業(yè)萘制取工段的工藝流程選擇；主要設(shè)備選擇；主要設(shè)備的物料衡算；尺寸計算；塔內(nèi)構(gòu)件計算；機械強度校核，非工藝條件選擇。繪制帶控制點的工藝流

4、程圖，主要設(shè)備裝配圖，車間平面布置圖。研究方法工程設(shè)計計算及cad制圖說明書（論文）及譯文要求畢業(yè)設(shè)計說明書書寫字數(shù)不少于2萬字，應(yīng)中心突出，內(nèi)容充實，論據(jù)充分，論證有力，數(shù)據(jù)可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，層次分明，格式規(guī)范，文字流暢，結(jié)論正確。使用的度量單位一律采用國際標準單位。參考文獻標注格式要符合國標。圖紙要求要求圖面整潔、比例適當。應(yīng)符合工程設(shè)計圖紙的要求。主要參考文獻1 焦化設(shè)計參考資料編寫組焦化設(shè)計參考資料m冶金工業(yè)出版社：1980，6256702 庫咸熙煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工m冶金工業(yè)出版社：1980，258268 3 何建平煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工m北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008，244250

5、 起止時間自2010年3月01日至6月15日指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日系主任意 見 簽字： 年 月 日院長意見簽字： 年 月 日注：任務(wù)書的具體內(nèi)容可依據(jù)各系要求進行修正。另，學(xué)生所做畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的研究成果歸河北理工大學(xué)所有，學(xué)生不能向第三方泄露有關(guān)成果內(nèi)容和技術(shù)秘密。河北理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計計劃進程表（由學(xué)生填寫）學(xué)院化工與生物技術(shù)學(xué)院姓 名 合作者題 目15萬 t/a焦油加工廠工業(yè)萘制取工段的初步設(shè)計時 間工 作 內(nèi) 容完 成 情 況第1周畢業(yè)實習(xí)第2周查閱資料,收集相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及技術(shù)參數(shù)第3周根據(jù)相關(guān)資料撰寫開題報告第412周根據(jù)所查閱資料，對主要設(shè)備進行物料衡算和熱量衡算，并

6、根據(jù)計算尺寸選型第13周對所選工藝的輔助設(shè)備進行簡單計算并選型。第1415周編寫設(shè)計說明書，寫摘要并進行翻譯，畫車間平面布置圖、工藝流程圖、主要設(shè)備裝配圖。第16周打印設(shè)計說明書和圖，更改個別錯誤，準備答辯本人完成部分說明書 3萬字論文 萬字圖紙 3 張， 折合1號圖共 3 張說明書摘要漢譯英 3 萬字 2000字 共 2 千字其他指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日河北理工大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計成績評分表之一 （指導(dǎo)教師用表）學(xué)院： 化工與生物技術(shù)學(xué)院 班級： 06化2 學(xué)生姓名： 評價內(nèi)容具 體 要 求分值評 分abcde調(diào)查論證能獨立查閱文獻和從事其他調(diào)研；能正確翻譯外文資料；能提出并較好地論述課題

7、的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。10109876實驗方案設(shè)計與實驗技能能正確設(shè)計實驗方案，獨立進行實驗工作，如裝置安裝、調(diào)試、操作。202018161412分析與解決問題的能力能運用所學(xué)知識和技能發(fā)現(xiàn)與解決實際問題；能正確處理實驗數(shù)據(jù)；能對課題進行理論分析，得出有價值的結(jié)論。202018161412工作量、工作態(tài)度按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿，難度較大；工作努力，遵守紀律；工作作風嚴謹務(wù)實。202018161412論文（設(shè)計）質(zhì)量綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，書寫工整規(guī)范，圖

8、表完備、整潔、正確；論文結(jié)果有應(yīng)用價值。202018161412創(chuàng) 新工作中有創(chuàng)新意識； 對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。10109876總 分總分40%指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：不同的專業(yè)對畢業(yè)設(shè)計（論文）有不同的側(cè)重點，本表供參考，各專業(yè)可依據(jù)實際情況自行制定相應(yīng)的指標體系，總分所占比例不變。河北理工大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計成績評分表之二（評閱人用表）學(xué)院： 化工與生物技術(shù)學(xué)院 班級： 06化2 學(xué)生姓名： 評價內(nèi)容具 體 要 求分值評 分abcde翻譯資料綜述材料查閱文獻有一定廣泛性；翻譯外文資料質(zhì)量較好；有綜合歸納資料的能力和自己見解。1515131197論文（設(shè)計

9、）質(zhì)量綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完備、整潔、正確；論文結(jié)果有應(yīng)用價值。505045403530工作量、難度工作量飽滿，難度較大。252523211917創(chuàng) 新對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。10109876總 分總分20%評閱人評語：評閱人簽字： 年 月 日注：不同的專業(yè)對畢業(yè)設(shè)計有不同的側(cè)重點，本表供參考，各專業(yè)可依據(jù)實際情況自行制定相應(yīng)的指標體系，總分所占比例不變。河北理工大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計成績評分表之三（答辯小組用表及總評表）學(xué)院： 化工與生物技術(shù)學(xué)院 班級： 06

10、化2 學(xué)生姓名： 評價內(nèi)容具 體 要 求分值評 分abcde報告內(nèi)容思路清晰；語言表達準確，概念清楚，論點正確；實驗方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論嚴謹；論文結(jié)果有應(yīng)用價值。505045403530創(chuàng) 新對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。10109876答 辯回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答準確、有深度。303027242118報告時間符合要求。10109876總 分總分40%答辯小組評語答辯小組組長簽字：年 月 日答辯委員會意見 答辯委員會主任簽章： 年 月 日指導(dǎo)教師成績評閱人成績答辯成績畢業(yè)設(shè)計（論文）總成績注：不同的專業(yè)對畢業(yè)設(shè)計（論文）有不同的側(cè)重點，本表供參考，各專業(yè)

11、可依據(jù)實際情況自行制定相應(yīng)的指標體系，總分所占比例不變。河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書摘要摘要萘是有機化學(xué)工業(yè)的重要原料，是煤焦油中含量最多，提取價值很高的重要組分,廣泛用于生產(chǎn)染料、增塑劑、合成纖維、橡膠、樹脂和各種化學(xué)助劑等。煤焦油是萘最重要的資源，因此，在進行焦油加工過程中工業(yè)萘收率便成為評價一套煤焦油處理裝置綜合水平的重要經(jīng)濟技術(shù)指標之一。本文結(jié)合單爐雙塔工藝對15萬t/a焦油加工廠工業(yè)萘制取工段進行了設(shè)計，首先由泡點法確定塔的操作條件，初餾塔的塔頂操作條件為=102.6kpa，=195，塔底的操作條件為=137.3kpa，=240。精餾塔的塔頂操作條件為=105.3kpa，=220，塔

12、底的操作條件為=150.6kpa，=270。計算塔的工藝負荷，確定塔的塔板數(shù)，有效高度和直徑。初餾塔為68層塔板，=1200mm，38000mm，板間距是400mm。精餾塔50層塔板， =1000mm，30000mm，板間距是400mm。經(jīng)過工藝比較選用浮閥型塔板并對其進行流體力學(xué)驗算，塔板均選用v-型浮閥塔板，閥孔的孔間距為100mm，排間距為83.6mm。兩塔的人孔直徑均為400mm，人孔處板間距均為600mm，初餾塔開設(shè)8個人孔，精餾塔開設(shè)7個人孔。通過流體力學(xué)驗算，兩塔均可防止漏液和液泛等不正常現(xiàn)象，有一定的操作彈性。其次，對塔進行機械校核塔的設(shè)計，使其滿足當?shù)氐淖匀粭l件和設(shè)計條件。最

13、后通過熱量衡算計算出換熱器和管式爐的換熱量并進行了選型，選用原料與工業(yè)萘換熱器型號為g600-1.0-110。酚油冷凝器的換熱面積為4.5 m2，選用f=6 m2換熱器即可，工業(yè)萘冷凝器的換熱面積為19.67 m2，選用f=20 m2換熱器即可，管式爐的型號為255-25-。該設(shè)計還對所設(shè)計車間進行了非工藝條件的選擇，并在此基礎(chǔ)上畫出主要設(shè)備裝配圖、工藝流程圖及車間設(shè)備平面布置圖。 關(guān)鍵詞：工業(yè)萘；單爐雙塔工藝；物料衡算；熱量衡算abstractnaphthalene is an important organic chemical industrial raw materials, the

14、content of coal tar is the most important to extract high-value components. it is widely used in the production of dyes, plasticizers, synthetic fiber, rubber, resin and chemical additives. naphthalene coal tar is the most important resource, so in the process of tar processing industry will be the

15、evaluation of naphthalene yield a comprehensive level of coal tar treatment plant of one of the important economic and technical indicators.in this paper, single furnace twin columns process has been studied, 150000 tons tar processing industrys naphthalene preparation section of the preliminary des

16、ign has determined. the column operating condition in the material balance foundation. firstly, the design of the primary distillation column and distillation column bubble point method to determine the operating conditions of the column,the top of primary distillation column operating conditions is

17、 p=102.6kpa, t=195,the bottom of the operating conditions is p =137.3kpa, t=240. the top of distillation column operating conditions is p=105.3kpa, t=220, the bottom of the operating conditions is p=150.6kpa, t=270. calculating the process bottom column, determine the number of tray column, height a

18、nd diameter. the main process primary distillation column dimensions were dn=1200mm, h=38000mm, 68-layer distillation tray, the plate spacing is 400mm. distillation process dimensions were mainly dn=1000mm, h=30000mm, 50-layer distillation tray, the plate spacing is 400mm. based on the calculation o

19、f the column process to design the column components for the size of components and checking for fluid dynamics. the two columns of the main equipment components are v- plate type valve trays, the valve hole of the hole spacing is 100mm, row spacing is 83.6mm.the manholes diameter are 400mm, opening

20、 the manhole plate spacing is 600mm, primary distillation column is opened eight manholes,the distillation column sets up seven manholes.through the fluid checking, the two columns can avoid leaking and flooding and other anomalies. secontly performance diagram by drawing, draw a certain degree of o

21、perational flexibility to meet production requirements. checking column on column mechanical design, to meet the local natural conditions and design conditions. the last selection by the heat balance calculation, heat exchangers and tube furnace for heat and make the selection. selection of raw mate

22、rials and industrial naphthalene heat exchanger model g600-1.0-110. carbolic oil condenser heat transfer area of 4.5 m2, f = 6 m2 heat exchanger can be, industrial naphthalene condenser heat transfer area of 19.67 m2,f = 20 m2 heat exchanger can , tube furnace model 255-25 -.the design workshop is a

23、lso designed for non-technical conditions of selection, and draw it on this basis the main equipment assembly drawings, process flow diagram and plant equipment, plans and diagrams. key words： naphthalene；single-furnace twin-columns process；material balance；heat balance 河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書目錄目 錄引言11文獻綜述21

24、.1焦油加工在煤化工中的地位21.1.1 國內(nèi)外煤焦油加工現(xiàn)狀21.1.2 焦油加工前景31.2.現(xiàn)代焦油新技術(shù)進展31.2.1現(xiàn)代焦油蒸餾模式31.2.2蒸餾工藝的比較41.3.工業(yè)萘的生產(chǎn)簡介61.3.1萘的用途61.3.2國內(nèi)外萘生產(chǎn)概況61.4工業(yè)萘制取技術(shù)及生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇71.4.1精餾法制萘工藝81.4.2結(jié)晶法制萘工藝101.5 設(shè)計的目的112 設(shè)計內(nèi)容122.1工藝流程的選擇122.2 物料衡算122.2.1 計算依據(jù)122.2.2 初餾塔物料衡算122.2.3精餾塔物料衡算142.3 塔的工藝計算172.3.1 初餾塔的工藝計算172.3.2 精餾塔的工藝計算22

25、2.4 塔的工藝負荷計算252.4.1 初餾塔工藝負荷計算252.4.2 精餾塔工藝負荷的計算282.5 塔尺寸的計算312.5.1 初餾塔尺寸的計算312.6 塔板工藝尺寸計算362.6.1 初餾塔塔板主要工藝尺寸的計算362.6.2 精餾塔塔板主要工藝尺寸的計算392.7 塔板流體力學(xué)驗算422.7.1 初餾塔塔板流體力學(xué)的驗算422.7.2 精餾塔塔板流體力學(xué)的驗算502.8 機械校核592.8.1 初餾塔機械校核592.9 熱量衡算722.9.1 初餾塔酚油冷凝冷卻器722.9. 2工業(yè)萘與原料換熱器732.9. 3工業(yè)萘汽化冷凝冷卻器752.9.4 管式爐的設(shè)計762.10 設(shè)備一覽

26、表見表30792.11 非工藝條件802.11.1土建設(shè)計條件802.11.2 采暖通風設(shè)計條件812.11.3 供電設(shè)計條件812.11.4 給排水設(shè)計條件822.11.5 分析化驗條件823 結(jié) 論83參考文獻8488河北理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書引言焦油化學(xué)至今已有三百年的歷史，1822年英國建立世界上第一個煤焦油蒸餾加工廠。由此奠定了有機化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)。萘是煤焦油加工過程中的一種產(chǎn)品，其含量占煤焦油的8%12%，萘是重要的有機化工原料，廣泛用于合成纖維、合成樹脂、增塑劑、橡膠防老劑、染料中間體、醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生材料及一些新興精細化工行業(yè)中，用來生產(chǎn)苯酐、萘酚、萘胺、擴散劑、酸等化工產(chǎn)品。隨著化

27、學(xué)工業(yè)的發(fā)展，萘的利用價值和應(yīng)用范圍不斷提高，對萘的品質(zhì)要求也逐漸提高。工業(yè)萘的生產(chǎn)工藝由原來的單爐單塔到兩混或三混餾分為原料的常壓單爐雙塔連續(xù)精餾工藝力圖提高萘的收率，因此選擇先進合理的工藝流程確定適宜的操作條件顯得尤為重要。從焦油中提取工業(yè)萘具有良好的發(fā)展前景，工藝技術(shù)的改進具有很大發(fā)展?jié)摿Γ驹O(shè)計圍繞單爐雙塔的工藝來進行設(shè)計。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，萘對滿足國民經(jīng)濟的需要，促進國民經(jīng)濟發(fā)展起到十分重要的作用，因此萘的生產(chǎn)工藝在不斷改進，以滿足更大的需求。萘的生產(chǎn)工藝由原來的單爐單塔到單爐雙塔都是為了提高萘的產(chǎn)率，因此選擇較合適的工藝流程確定合時的操作條件顯得尤為重要。1 文獻綜述1.1焦油加

28、工在煤化工中的地位煤焦油是煉焦工業(yè)煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一，其產(chǎn)量約占裝爐煤的3%4%，在常溫常壓下其產(chǎn)品呈黑色粘稠液狀，煉焦生產(chǎn)的高溫煤焦油密度較高，密度通常在1.1601.220g/cm3之間，閃點100具有特殊臭味，煤焦油又稱焦油。日前部分專業(yè)廠家已從焦油中分離出各種化合物500余種，約占煤焦油總量的55 %，其中有苯、萘等174種中性組分；酚、甲酚等63種酸性組分和113種堿性組分。煤焦油中的很多化合物是塑料、合成纖維、合成橡膠、農(nóng)藥、醫(yī)藥、耐高溫材料及國防工業(yè)的貴重原料，也有一部分多環(huán)化合物是石油化工所不能生產(chǎn)或替代。目前，我國煤焦油主要用來加工生產(chǎn)輕油、酚油、萘油及改質(zhì)瀝青等

29、，再經(jīng)深加工后制取苯、酚、萘、蔥等多種化工原料，產(chǎn)品數(shù)量眾多、用途十分廣泛1。1.1.1 國內(nèi)外煤焦油加工現(xiàn)狀我國煤焦油加工工業(yè)是隨著煉焦工業(yè)而發(fā)展起來的。近30年來，由于受到來自石油化工的激烈競爭，以及鋼鐵工業(yè)的制約，其發(fā)展比較緩慢且不均衡。進入20世紀90年代中期，因?qū)γ航褂彤a(chǎn)品的需求，人們對煤焦油加工工業(yè)的重要地位又有了新的認識。煤焦油加工工業(yè)作為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。煤焦油加工技術(shù)的國外工藝相比于國內(nèi)而言呈現(xiàn)出大型化、多樣性特點，其加工深度及精度均優(yōu)先，且工藝技術(shù)先進、產(chǎn)品多、純度高。我國現(xiàn)有大中型煤焦油加工企業(yè)46家，加工能力為540萬t/a。加工規(guī)模在10萬t/a以上

30、的有25家。其中，寶鋼化工公司是國內(nèi)最大的煤焦油加工企業(yè)，4套加工裝置能力總計為60萬t/a，山西焦化兩套裝置能力為35萬t/a，鞍鋼化工廠年加工能力為30萬t，民企山西宏特煤化工有限公司目前也形成40萬t/a的加工能力。 據(jù)介紹，目前國內(nèi)正形成新一輪煤焦化工發(fā)展熱潮，外資也陸續(xù)進人此行業(yè)。截至2006年底，各地擬、在建的10萬t/a以上煤焦油加工能力為215萬t/a。2006年我國新增煤焦油加工能力120萬t以上，總能力預(yù)計將超過530萬t，但煤焦油產(chǎn)量的增長卻不足以滿足加工能力的迅速提高。資料顯示，20002006年，我國煤焦油產(chǎn)量年均增長約18%，而同期焦油加工能力年均增速達20%以上，

31、特別是2005年，山西焦化30萬t/a裝置、山西宏特25萬t/a（第二套)裝置等多套大型項目陸續(xù)開車，加之許多焦油加工廠擴能改造，煤焦油市場供應(yīng)緊張2。50年代，鞍山鋼鐵公司建成兩塔式方箱型管式爐常壓連續(xù)蒸餾裝置。以后，在本溪鋼鐵公司、包頭鋼鐵公司、武漢鋼鐵公司、上海焦化有限公司和南京梅山鋼鐵公司等地，也陸續(xù)建成一塔式或兩塔式常壓連續(xù)蒸餾裝置。1985年，上海焦化有限公司建成了煤焦油減壓連續(xù)蒸餾、萘區(qū)域熔融精制和瀝青延遲焦化裝置，大大提高了煤焦油加工的水平。1.1.2 焦油加工前景焦油加工業(yè)先進的發(fā)達國家，如日本、德國、法國、俄羅斯等其焦油單套蒸餾裝置的能力都在1050萬t/a。從理論上講，能

32、力越大，規(guī)模效益越好。但為什么會出現(xiàn)大小不一的規(guī)模呢? 這主要是如下幾個因素造成的：一是各焦油加工廠本身所能得到的焦油資源；二是各焦油加工廠所制定的主導(dǎo)產(chǎn)品目標，不是單一貪大；三是單體裝置無限過大，制造和運輸是否可能實現(xiàn)，投資與產(chǎn)出比是否合適。在資源有限的情況下，就應(yīng)選擇最低焦油蒸餾能力為10萬t/a。中國大中型煤焦油加工企業(yè)基本上都采用4050年代的一次汽化、逐步冷卻分離、管式爐加熱的連續(xù)蒸餾工藝。大型裝置的能耗一般為121134kj/t焦油，小型裝置的能耗普遍高達300kj/t焦油以上。中小型煤焦油加工裝置大多只有工業(yè)萘、粗酚、洗油、燃油和瀝青生產(chǎn)系統(tǒng)。單個企業(yè)加工品種多數(shù)達不到20種，有

33、些還少于10種，而總計加工品種可達70余種。中國煤焦油生產(chǎn)和加工企業(yè)大部分建于80年代，煤焦油的生產(chǎn)加工在規(guī)模、技術(shù)等很多方面存在不足，但由于在生產(chǎn)廠家的建設(shè)與行業(yè)管理方面已有一定的基礎(chǔ)，所以，如有必要的投入，其技術(shù)改進與生產(chǎn)發(fā)展將有很好的前景的3。1.2.現(xiàn)代焦油新技術(shù)進展1.2.1現(xiàn)代焦油蒸餾模式現(xiàn)代焦油蒸餾的模式大致有以下類型：采用大型裝置，如德國最大焦油蒸餾裝置為50 萬t/a；采用常、減壓連續(xù)蒸餾操作方式，并全部設(shè)置余熱利用，使每噸焦油耗熱量小于0.879mj；提高塔的分離效率，使萘的回收率大90%，萘的集中度也達90%以上；通過“閃蒸”方式，獲得不同軟化點的瀝青；有效抑制焦油過程中

34、發(fā)生聚合反應(yīng)，特別是避免結(jié)焦；采用微機控制，實現(xiàn)開停工切換與正常運行的全部工藝參數(shù)自控調(diào)節(jié)；尋求擴大焦油原料的資源4。國外煤焦油加工廠提取產(chǎn)品的方式有三種模式：一是全方位多品種，包括提純和配制各種市場需求不同規(guī)格、不同等級的產(chǎn)品?？梢愿鶕?jù)市場要求，在同一裝置上，改變不同的操作參數(shù)，在不同的時期生產(chǎn)不同級別的產(chǎn)品，達到同種裝置的多功能性；二是在煤焦油加工產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，發(fā)展向精細化工、染料、醫(yī)藥等方面延伸的深加工產(chǎn)品；三是重點加工瀝青類產(chǎn)品。因為在煤焦油加工過程中，瀝青占整個原料的50 %以上，做好瀝青加工這項工作，提高瀝青的附加值，就能保證焦油加工項目的整體效益。日本三菱公司利用瀝青加工的針狀焦

35、、浸漬瀝青、碳纖維等都是附加值非常高的產(chǎn)品，基本獨占國際市場，很少有競爭對手。美國rilly公司有專門配方的瀝青產(chǎn)品，配制的路面油、瀝青漆和屋面防漏劑等產(chǎn)品接近20多個品級，可以滿足各種市場的要求。澳大利亞koppers公司專門在世界各地建設(shè)硬瀝青裝置，并將硬瀝青加工成各種電極、各種耐火材料的粘結(jié)劑，從而提高瀝青的附加值。國內(nèi)煤焦油加工產(chǎn)品主要是酚類、萘、洗油、粗蒽、瀝青等七八種產(chǎn)品，而且各廠的產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量都基本類似，沒有屬于本企業(yè)的拳頭產(chǎn)品。因而就出現(xiàn)了各地都生產(chǎn)同類產(chǎn)品，爭奪同一市場，形成惡性競爭局面，導(dǎo)致各焦油加工裝置的效益與國外差距較大。其主要原因有以下幾方面：(1) 各焦油加工裝置

36、的規(guī)模普遍偏小；(2) 高質(zhì)量、高附加值產(chǎn)品加工技術(shù)有待進一步開發(fā)；(3) 生產(chǎn)企業(yè)靈活調(diào)整產(chǎn)品、適應(yīng)市場的能力較差。也就是說能調(diào)整操作參數(shù)，實現(xiàn)一裝置多用，生產(chǎn)多品級產(chǎn)品的廠家太少；(4) 焦油加工下游產(chǎn)品的市場有待開發(fā)和推廣，特別是新產(chǎn)品推向市場的難度較大。鑒于上述幾點，國內(nèi)的市場開發(fā)、科研、工程設(shè)計、生產(chǎn)操作逐步形成一條龍，互相之間減少脫節(jié)。國內(nèi)科研部門確實已在實驗室里研制了許多新產(chǎn)品，但由于技術(shù)轉(zhuǎn)讓與工程設(shè)計的脫鉤，使得很多新產(chǎn)品都停留在實驗室里，沒有發(fā)揮新產(chǎn)品的規(guī)模生產(chǎn)和推廣作用。1.2.2蒸餾工藝的比較國內(nèi)外焦油蒸餾的工藝大同小異，都是脫水、分餾，但國外的工藝比國內(nèi)要多樣化。圖14

37、列出了四種國內(nèi)外常見的蒸餾工藝流程。國內(nèi)多采用第種工藝，只有寶鋼1，2期采用的是第種工藝。(1)投資從小到大排列為：iiiiiiiv；(2)能量消耗包括水、電煤氣、蒸汽等綜合指標，從小到大排列為： iiiiiiiv；(3)餾分質(zhì)最包括集中度和純度)，從好到次排列為：iviiiiii；(4)各種規(guī)模的適應(yīng)性：第ii種工藝能完全適用于各種規(guī)模；第i種工藝可適用于各種規(guī)模；第iv種工藝僅適用于大規(guī)模的焦油加工；第種工藝僅適用于小規(guī)模的焦油加工。從上述比較可以看出，國內(nèi)的焦油蒸餾工藝與國外工藝相比較，差距并不大，只是適用的場合不同。只要對國內(nèi)工藝的設(shè)備、儀表控制、能量利用方面做一些改進工作，就能夠變成

38、先進和實用的工藝5。1.3.工業(yè)萘的生產(chǎn)簡介1.3.1萘的用途萘是重要的有機化工原料，廣泛用于合成纖維、合成樹脂、增塑劑、橡膠防老劑、染料中間體、醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生材料及一些新興精細化工行業(yè)中，用來生產(chǎn)苯酐、-萘酚、-萘胺、擴散劑、h-酸等化工產(chǎn)品。萘按其來源不同，分為煤焦油萘和石油萘。萘來源于煤焦油，占焦油的10%12%，英國及西歐一些國家有93%的萘來源于焦油生產(chǎn)。它是在1819年發(fā)現(xiàn)并于1821年從熱解的煤焦油中分離出的較純固體；另外在石油煉制過程中，利用催化裂化、重整等餾分為原料，經(jīng)過加氫精制、催化脫烷基、脫氫等工藝也可獲得萘，通稱石油萘。石油萘通常先從石油裂解c10中采用萃取及吸附的方法提取

39、，最后用溶劑吸收洗滌或升華結(jié)晶法提純。石油萘硫含量低，更適合于生產(chǎn)精萘、精甲基萘等。萘最初主要作為衛(wèi)生球及制造農(nóng)藥的原料。第一次世界大戰(zhàn)中，首先被德國用來生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐(苯酐)。由于苯酐是重要的有機化工原料，需求量巨大，因而很快成為萘的最大用戶并造成了20世紀四五十年代焦油萘的供不應(yīng)求。20世紀60年代，美國開發(fā)了石油萘生產(chǎn)技術(shù)；由于石油萘含硫低、純度高，其供應(yīng)量(美國最高年產(chǎn)量曾達到17萬t)最高時占美國生產(chǎn)苯酐耗萘總量的40%以上。石油萘的出現(xiàn)在當時一方面沖擊了煤焦油萘的市場，但另一方面也促進了煤焦油萘精制技術(shù)的進步，20世紀后半葉開發(fā)了加氫脫硫精制技術(shù)及一些先進的結(jié)晶法技術(shù)。20世紀7

40、0年代，以鄰二甲苯代替萘氣相催化氧化制造苯酐的工藝開發(fā)成功且在當時具有一定的技術(shù)經(jīng)濟競爭力，用鄰二甲苯為原料生產(chǎn)的苯酐，產(chǎn)量最高時曾達到世界苯酐總產(chǎn)量的80%。但由于石油萘成本高、鄰二甲苯也易受國際市場石油價格波動的影響，以致其在苯酐制造上不能完全代替煤焦油萘。從長期看，苯酐生產(chǎn)將以焦油萘、石油萘及鄰二甲苯三者為原料并存7。1.3.2國內(nèi)外萘生產(chǎn)概況我國萘的供應(yīng)來源包括自產(chǎn)和進口兩種渠道，2003年我國消費的工業(yè)萘約80% 由國內(nèi)自產(chǎn)，約20%來自進口。我國現(xiàn)有60多家工業(yè)萘生產(chǎn)企業(yè)，總生產(chǎn)能力在3740萬t/a，2001年工業(yè)萘產(chǎn)量約為21萬t，2003年產(chǎn)量約為31.5萬t。其中95%以上

41、采用煤焦油為原料，大多數(shù)企業(yè)是冶金系統(tǒng)的焦化廠，生產(chǎn)規(guī)模較大的企業(yè)有上海寶鋼化工有限公司、鞍鋼實業(yè)化工公司、武漢鋼鐵集團焦化有限責任公司、首都鋼鐵公司焦化廠、攀枝花鋼鐵集團煤化工公司、北京焦化廠、上海焦化廠等。多年來，由于我國煤焦油加工業(yè)的發(fā)展滯后于工業(yè)萘市場需求的發(fā)展，導(dǎo)致國產(chǎn)工業(yè)萘不能滿足國內(nèi)需求，每年需要大量進口工業(yè)萘。根據(jù)國家海關(guān)總署的統(tǒng)計，自1996年以來，工業(yè)萘進口量逐年增加，19962004年，年均增長率高達20%以上。此外，我國每年還進口一些精萘，1996到2004年，年均增長率約9%。我國歷年工業(yè)萘進口量如表1。表1 工業(yè)萘進口量年份進口工業(yè)萘進口精萘折合工業(yè)萘合計19961

42、8606115683017420004755914200617592001589081275071658200270802177108851220038636919340105709200410170827213128926注：每t精萘折合1.1t工業(yè)萘 我國進口工業(yè)萘主要來自日本和俄羅斯聯(lián)邦，分別30%以上；還有烏克蘭、西班牙、哈薩克斯坦、捷克等。我國很少出口工業(yè)萘及精萘，最多的年份也才出口300多t。近幾年我國工業(yè)萘消費量逐年增長，2000年表觀消費量約為25.4萬t；2001年上升到29萬t；2003年繼續(xù)增長，達到41萬t。我國已成為全球最大的萘消費國，2003年消費量約占全球總消費量

43、的39%。1996年之前，我國工業(yè)萘的消費市場與國外情況大致相似，主要用于生產(chǎn)苯酐，占到國內(nèi)消費量的一半以上。1996年之后，由于工業(yè)萘的資源供應(yīng)量不足、價格較高以及萘法苯酐能耗高等原因，萘法苯酐產(chǎn)量逐年下降，對工業(yè)萘的消費量也相應(yīng)地逐年下降，目前國內(nèi)幾套萘法苯酐裝置基本處于停產(chǎn)狀態(tài)。相反，萘系減水劑和精萘生產(chǎn)的發(fā)展會導(dǎo)致工業(yè)萘消費量增長很快8。2000年，美國90%的萘由煤焦油生產(chǎn)、西歐煤焦油萘也占大部分、日本全部由煤焦油生產(chǎn)。三個地區(qū)萘的生產(chǎn)總值270280百萬美元。2000年，美國、西歐、日本萘的生產(chǎn)能力分別為143萬t、23萬t、22.1萬t；開工率分別為75%、89%、81%；產(chǎn)量和

44、消費量分別為美國10.7萬t和10.9萬t；西歐20.5萬t、13.3萬t；日本17.9萬t和172萬t。美國主要應(yīng)用領(lǐng)域仍是苯酐，占萘總消費量的61%；日本為72%；西歐主要用于苯酐和萘磺酸的生產(chǎn)，分別占萘總消費量的34%。1.4工業(yè)萘制取技術(shù)及生產(chǎn)方法和工藝流程的選擇目前，國內(nèi)多數(shù)焦化廠生產(chǎn)的是不酸洗95 %工業(yè)萘，只有回收喹啉類的廠家才生產(chǎn)稀酸洗95 %工業(yè)萘。另外，生產(chǎn)95 %工業(yè)萘的原料也有不同：窄餾分(即萘油餾分)、四混餾分(輕、酚、萘、洗) ，三混餾分(酚、萘、洗) ，兩混餾分(萘、洗) 等。生產(chǎn)萘的原料油主要是餾程為210230萘油餾分。工業(yè)萘的生產(chǎn)主要有精餾法和結(jié)晶法。工業(yè)萘

45、蒸餾工藝可分為常壓間歇釜式精餾、減壓間歇釜式精餾、常壓雙釜雙塔連續(xù)精餾、常壓雙爐雙塔連續(xù)精餾、常壓單爐雙塔連續(xù)精餾、常壓單爐單塔連續(xù)精餾、常加壓單爐雙塔連續(xù)精餾等。從精餾塔的實際塔板數(shù)來看，開始為50 層、后增加到63層、64 層、70 層。其精餾塔的塔型有填料塔(瓷環(huán)、鮑爾環(huán)、波紋板等) 、圓泡罩塔、條形泡罩塔、斜孔板塔、浮閥塔等。目前，多數(shù)大型焦化廠采用70 層浮閥塔，以兩混或三混餾分為原料的常壓雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝。常壓單爐、雙塔連續(xù)工藝較普遍，而寶鋼的常、加壓單爐雙塔連續(xù)工藝的能耗最低。隨著微機的應(yīng)用，單爐、單塔連續(xù)精餾工藝有發(fā)展前途9。1.4.1精餾法制萘工藝精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘處理量大

46、，萘回收率高，且對原料萘油要求不高，因而廣泛用于中國、日本、美國、俄羅斯等國家。精餾法有多種流程，如連續(xù)和間歇；常壓和減壓等。連續(xù)精餾又有常壓雙爐雙塔、單爐單塔和單爐雙塔、加壓單爐雙塔等類型。這些工藝都具有各自的特點，主要從投資、能耗、方便操作等方面加以區(qū)別。目前應(yīng)用最廣的是雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝(主要設(shè)備是兩座管式加熱爐和兩座精餾塔)；由于精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘主要缺點之一是能耗較高，有專家認為工業(yè)萘精餾采用單爐單塔是發(fā)展的方向，且應(yīng)采用高效填料塔以提高經(jīng)濟效益10。精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘是一種比較新的工藝，它需設(shè)備投資少，處理量大，對原料要求不高，可以用洗油也可以用混合餾分作為原料。精餾法生產(chǎn)工業(yè)萘有許

47、多優(yōu)點，在我國已得到普遍推廣，技術(shù)上也有不少創(chuàng)新。以含萘餾分為原料采用精餾法制取工業(yè)萘的工藝有雙爐雙塔連續(xù)精餾、單爐單塔連續(xù)精餾和單爐雙塔加壓連續(xù)精餾等工藝。工業(yè)萘的質(zhì)量指標也因工藝不同而不同，按其質(zhì)量指標可分為優(yōu)等品、一等品和合格品。1）雙爐雙塔連續(xù)精餾雙爐雙塔連續(xù)精餾，是指該流程中采用了兩臺管式爐、兩座精餾塔（初餾塔和精餾塔）。其工藝流程見圖5。經(jīng)過靜置脫水后的酚萘洗混合餾分，由原料泵送至原料與工業(yè)萘換熱器，溫度由8090升至210左右，進入初餾塔。初餾塔頂溢出的酚油蒸汽經(jīng)冷凝冷卻和油水分離后進入回流槽。在此大部分作初餾塔回流，少部分從回流槽滿流入酚油槽，送洗滌工序回收加工。原料中所含的奈

48、油和洗油餾分以液態(tài)混入熱循環(huán)油，一起流入初餾塔儲槽，用熱油泵送往初餾塔管式爐加熱后返回初餾塔下部，以供給初餾塔所需的熱量。同時在熱油泵出口分出一部分萘洗油打入精餾塔。精餾塔頂溢出的工業(yè)萘蒸汽，在熱交換器中與原料油換熱后進入汽化冷凝冷卻器，液態(tài)的工業(yè)萘流入回流槽，一部分作精餾塔回流，一部分從回流槽滿流經(jīng)轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機冷卻結(jié)晶，則得到含萘質(zhì)量分數(shù)大于95%的工業(yè)萘產(chǎn)品。精餾塔塔底殘油用熱油泵送至管式爐加熱后返回塔底，以供給精餾塔熱量。同時在熱油泵出口分出一部分殘油作低萘洗油，經(jīng)冷卻后進入洗油槽11。冷凝冷卻器油水分離器酚水槽原料原料槽換熱器初餾塔管式爐酚油分離水回流槽酚油槽精餾塔管式爐回流槽工業(yè)萘儲槽

49、轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶圖5 雙爐雙塔連續(xù)精餾工藝流程2）單爐單塔連續(xù)精餾單爐單塔連續(xù)精餾工藝流程與雙爐雙塔連續(xù)精餾流程不同之處是采用一爐一塔；該工藝流程的特點是采用萘油或混合餾分為原料，在設(shè)有管式爐，精餾塔的系統(tǒng)中進行精餾，從精餾塔頂切去酚油，從側(cè)線采出工業(yè)萘，從熱油循環(huán)泵壓出管采出洗油。它與雙爐雙塔工藝比較，簡化了工藝流程，降低了動力消耗，減少了設(shè)備，但操作穩(wěn)定性略差些，同時，操作控制的難度較大。原料經(jīng)管式爐對流段加熱后進入工業(yè)萘精餾塔，塔底洗油送至管式爐輻射段加熱后返回塔內(nèi)，以供給精餾塔熱量；工業(yè)萘由精餾塔側(cè)線采出。3）單爐雙塔精餾單爐雙塔精餾工藝流程見圖6。對于以酚萘洗三混餾分為原料的流程，已洗酚萘洗

50、原料于原料槽中加熱，靜止脫水后由原料泵送往換熱器與工業(yè)萘蒸汽換熱后進入工業(yè)萘初餾塔。從塔頂溢出的酚油蒸汽經(jīng)冷凝冷卻器冷凝冷卻后，再經(jīng)油水分離器分離，酚油入回流槽。由此，一部分酚油用回流泵送往初餾塔塔頂回流以控制塔頂溫度，其余部分則滿流入酚油槽。用熱油泵將初餾塔塔底已脫出酚油的萘洗油送入管式爐的對流段進行加熱，然后，返回初餾塔塔底，以循環(huán)供給初餾塔熱量。從初餾塔熱油循環(huán)泵的壓出管上引出一部分萘洗油進入工業(yè)萘精餾塔。由塔頂逸出的工業(yè)萘蒸汽，經(jīng)熱交換器與原料換熱后進入汽化冷凝冷卻器，冷凝冷卻后的工業(yè)萘流入回流槽。由此，一部分工業(yè)萘用回流泵送往精餾塔塔頂回流以控制塔頂溫度，一部分工業(yè)萘則滿流入高置槽，

51、由此工業(yè)萘進入轉(zhuǎn)鼓結(jié)晶機，冷卻結(jié)晶后得固態(tài)產(chǎn)品。用熱油泵將精餾塔塔底的洗油送往管式爐輻射段加熱,然后使其返回精餾塔塔底，以此循環(huán)供給精餾塔熱量。從精餾塔熱油循環(huán)泵壓出管采出的洗油，經(jīng)冷卻器和計量槽進入油庫貯槽11。換熱器原料工業(yè)萘初餾塔管式爐精餾塔酚油冷凝冷卻器油水分離器回流槽酚油槽汽化冷凝冷卻器回流槽洗油冷卻器洗油貯槽圖6 單爐雙塔連續(xù)精餾流程1.4.2結(jié)晶法制萘工藝萘油餾分由高置槽加入結(jié)晶機，結(jié)晶終了后將粗萘結(jié)晶和油一起放至螺旋輸送機，再經(jīng)螺旋給料機加入間歇式離心機中進行過濾和干燥，為了使結(jié)晶與油分離，物料在離心機內(nèi)約需操作10min，將大部分油排出后在不停離心機的情況下，再用熱水或蒸汽洗

52、滌結(jié)晶，以洗去萘結(jié)晶表面的油分，離心后的產(chǎn)品中純萘含量約80%90%，脫晶萘油中含萘量應(yīng)小于30%，水分應(yīng)小于2.5%。由離心機卸出的萘為灰黃色散狀物質(zhì)，尚含有10%15%的油分。為進一步濃縮，采用壓榨的方法。壓榨過程可使結(jié)晶緊密，將含油分壓出。進行壓榨之前先將萘油結(jié)晶送入帶攪拌機的料斗內(nèi)，在其中間接蒸汽加熱到5055，并混合均勻在此溫度下壓榨，油黏度不大，易于分離，同時可以最大限度的脫出萘中含的有害物質(zhì)硫雜茚。但該溫度下油中溶有40%50%的萘，故以壓榨及排出的油用泵送至高位槽，進行第二次結(jié)晶、離心、壓榨。離心分離所得的萘油仍含萘30%35%，為提高萘回收率將二遍萘油脫酚后打入焦油中13。物質(zhì)結(jié)晶分離法在許多場合下比其它化學(xué)工藝的分離方法優(yōu)越，此外當需要高純度的最終產(chǎn)品或當凈化熱不穩(wěn)定性物質(zhì)時，使用結(jié)晶法更