15萬ta焦油加工廠工業(yè)萘制取工段的初步設計

.由于萘油的分子量為128.2；故SKIPIF1<0kg/h由前面計算知萘油進口溫度為218.5℃,出口溫度為100℃,查手冊知酚油汽化熱為84kcal/h[12],則冷凝階段酚油放出的熱量：SKIPIF1<0SKIPIF1<0kmol/h,查手冊知,萘油在195~100℃平均比熱為0.528kcal/kg·℃[12]。冷卻階段萘油放出的熱量：SKIPIF1<0kcal/h,故,SKIPIF1<0kcal/h下段為工業(yè)萘冷卻部分,工業(yè)萘放出熱量126710.84kcal/kg,用于冷卻工業(yè)萘的水蒸發(fā)量：SKIPIF1<0式中539——水在100時的汽化熱,kcal/kg75——由上段水汽冷凝冷卻部分流入下段冷卻水的溫度,℃工業(yè)萘和冷卻水之間的對數平均溫度差萘油,℃218.5 100水,℃100 75118.525 SKIPIF1<0℃換熱面積：SKIPIF1<0式中100——冷卻階段傳熱系數,kcal/m2·h·℃上段為水汽冷凝冷卻部分,冷凝階段水汽放出的熱量：SKIPIF1<0冷卻階段冷卻水放出熱量SKIPIF1<0則冷卻水消耗量：SKIPIF1<0t/h冷卻階段冷卻水升高溫度至：SKIPIF1<0℃水和水汽之間的對數平均溫差：水汽,℃100 100 75冷卻水,℃45 32.58 325567.4243 冷凝階段SKIPIF1<0℃冷卻階段SKIPIF1<0℃換熱面積：冷凝階段SKIPIF1<0式中400——冷凝階段傳熱系數,kcal/m2·h·℃冷卻階段SKIPIF1<0式中200——冷卻階段傳熱系數,kcal/m2h℃換熱面積：SKIPIF1<0選用上段SKIPIF1<0下段SKIPIF1<0的冷凝冷卻器。管式爐的設計1>.初餾塔段<1>管式爐的有效熱量輸入熱量：①原料入塔熱量的計算：由于原料0~210℃時的平均比熱為0.48kcal/kg·℃,故,SKIPIF1<0=3787.88×210×0.48=381818.30kcal圖7工業(yè)萘塔的熱平衡②塔頂回流帶入熱量：由于酚油在0~100℃的平均比熱為0.38kcal/kg·℃SKIPIF1<0=1.64×40.2×2.222×120×0.38×100=668003.6kcal③循環(huán)油帶入熱量：設所需熱油循環(huán)量為SKIPIF1<0kg/h,設循環(huán)油入塔溫度為280℃,則0~280℃洗油的平均比熱為0.49kcal/kg·℃SKIPIF1<0=SKIPIF1<0·0.49×280=137.2SKIPIF1<0kcal/h輸入總熱量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=381818.80+668003.6+137.2SKIPIF1<0=1049821.9+137.2SKIPIF1<0輸出熱量：①塔頂蒸汽帶出熱量：由于0~195℃的平均比熱為0.46kcal/kg·℃,而酚油汽化熱為81.5kcal/kg,SKIPIF1<0=[2.222+40.2×2.222×1.64×120×<0.46×195+81.5>]=1220179.43kcal/h②塔底循環(huán)油帶出的熱量：0~240℃是洗油的平均比熱為0.47kcal/kg·℃SKIPIF1<0=〔SKIPIF1<0+26.008×139.61×240×0.47=112.8SKIPIF1<0+409574.19kcal/h輸出總熱量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=1220179.43+112.8SKIPIF1<0+409574.19=1629753.62+112.8SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0,即1049821.9+137.2SKIPIF1<0=1629753.62+112.8SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0=23767.69kg/h需要熱油循環(huán)供給的熱量為：SKIPIF1<0=23767.69×<0.49×280-0.47×240>=579931.64kcal/h,原料預熱所需的熱量：SKIPIF1<0=3787.88×<0.48×210-0.38×90>=252272.81kcal/h,式中：0.38—0~90℃的平均比熱。初餾塔管式爐的有效熱量為：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=579931.64+252272.81=832204.45kcal/h取管式爐的熱效率為SKIPIF1<0=70%,則管式爐總熱量為：SKIPIF1<0kcal/h<2>管式爐初餾塔段加熱消耗的煤氣量煤氣的低位發(fā)熱量為17585kJ/m3SKIPIF1<0m3/h2>.精餾塔段<1>管式爐的有效熱量輸入熱量：①原料入塔熱量的計算：由于原料0~235℃時的平均比熱為0.47kcal/kg·℃,故,SKIPIF1<0=26.008×139.61×235×0.47=401041.40kcal②塔頂回流帶入熱量：由于萘油在0~110℃的平均比熱為0.398kcal/kg·℃SKIPIF1<02.6×15.797×1.69×128.2×0.398×110=389581.61kcal③循環(huán)油帶入熱量：設所需熱油循環(huán)量為SKIPIF1<0kg/h,循環(huán)油入塔溫度為295~315℃,故設為310℃,則0~310℃洗油的平均比熱為0.508kcal/kg·℃SKIPIF1<0=SKIPIF1<0·0.508×310=157.48SKIPIF1<0kcal/h輸入總熱量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=401041.40+389581.61+157.48SKIPIF1<0=790623.01+157.48SKIPIF1<0輸出熱量：①塔頂蒸汽帶出熱量：由于0~220℃的平均比熱為0.464kcal/kg·℃,而220℃酚油汽化熱為84kcal/kg,SKIPIF1<0=[15.797+2.6×15.797×1.69×128.2×<0.464×220+84>]=1021290.84kcal/h塔底循環(huán)油帶出的熱量：0~270℃是洗油的平均比熱為0.48kcal/kg·℃SKIPIF1<0=<SKIPIF1<0+10.211×138.3>×270×0.48=129.6SKIPIF1<0+183018.70kcal/h輸出總熱量：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=1021290.84+129.6SKIPIF1<0+183018.70=1204309.54+129.6SKIPIF1<0SKIPIF1<0=SKIPIF1<0,即790623.01+157.48SKIPIF1<0=1204309.54+129.6SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0=14838.11kg/h需要熱油循環(huán)供給的熱量為：SKIPIF1<0=14838.11×<0.508×310-0.48×270>=413686.53kcal/h,原料預熱所需的熱量：SKIPIF1<0=26.008×139.61×<0.47×235-0.464×220>=30391.28kcal/h,式中：0.464—0~220℃的平均比熱。初餾塔管式爐的有效熱量為：SKIPIF1<0=SKIPIF1<0+SKIPIF1<0=413686.53+30391.28=444077.81kcal/h取管式爐的熱效率為SKIPIF1<0=70%,則管式爐總熱量為：SKIPIF1<0kcal/h<2>管式爐精餾塔段消耗的煤氣量煤氣的低位發(fā)熱量為17585kl/m3則SKIPIF1<0m3/h<3>管式爐消耗的總煤氣量SKIPIF1<0283.06+151.04=434.1m3/h。故選用255-25-SKIPIF1<0的圓筒管式爐2.10設備一覽表見表30表30設備一覽表序號設備名稱數量材料備注1初餾塔116MnR2精餾塔216MnR3管式爐1Q235A4換熱器1Q235A5冷凝冷卻器2Q235A6冷卻器1Q235A7回流泵3Q235A一臺備用8原料泵2一臺備用9循環(huán)泵4Q235A兩臺備用10油水分離器12.11非工藝條件工廠選址：XX曹妃甸2.11.1土建設計條件1>.建筑物的結構形式①以鋼筋混凝土結構和磚石結構為主,也可采用鋼結構；②室內地坪標高比室外地坪標高高出0.5米,如有特殊要求,另行提出；③同一廠區(qū)的建筑物的柱網高度主要尺寸應盡量統(tǒng)一,以最大限度減少結構件類型；④泵房和主要設備廠房的低平應按耐油和耐酸處理,一般瓷磚或水磨石地；⑤室外設備的操作及通道需做水泥地坪,并考慮排水；⑥室內穿樓板的管洞應做凸面,以防漏水、漏油；⑦按照工藝要求在廠房設計考慮安裝門或孔,以車間平面布置圖為準；⑧立式儲槽基礎應在沙墊層上澆混凝土基礎,并與周圍作混凝土保護坡,臥式應用混凝土或磚石砌筑支墩。地下儲槽臥式基礎出應有上述支墩外,還應有防腐處理；⑨該廠設計抗震烈度為8度。2>.萘加工車間的布置①焦油車間各工段的配置應考慮各工序的銜接,各工段之間的連接管道布置合理,禁令縮短管道距離,與運輸路線協調；②各工段之間的距離應符合防火要求,一般工段之間的凈距離不小于12m；③考慮綜合利用,在車間范圍內應適當的留有發(fā)展余地；④當有桶裝產品時,需配有堆桶及裝桶場地。2.11.2采暖通風設計條件1>.采暖方式工業(yè)上采暖系統(tǒng)按蒸汽壓力分為低壓和高壓兩種,界限是0.07MPa,通常采用0.05～0.07MPa的低壓蒸汽采暖系統(tǒng)。還有的采用熱風采暖系統(tǒng),是將空氣加熱到一定的溫度〔70℃送入車間,它除采暖外還有通風作用。2>.采暖條件采暖系統(tǒng)可分為熱水采暖,蒸汽采暖和熱風采暖三類。熱水采暖系統(tǒng)：低溫熱水采暖系統(tǒng)高〔水溫<100℃,溫熱水采暖系統(tǒng)〔水溫>100℃；蒸汽采暖系統(tǒng)：低壓蒸汽采暖系統(tǒng)〔汽壓≤70KPa,高壓蒸汽采暖系統(tǒng)〔汽壓>70KPa；熱風采暖系統(tǒng)：集中送風系統(tǒng)〔集中設置風機和加熱器,通過風道向各房間送暖風,暖風機系統(tǒng)〔分散設置暖風機采暖。各車間及車間辦公室、休息室和操作室一般采用0.05MPa壓力的蒸汽為采暖熱媒,選用散熱器采暖,采用集中采暖。采暖溫度定為15℃。3>.通風條件通風一般可采用自然通風和機械通風。機械通風又分為局部通風、全面通風和有毒氣體的凈化和高空排放。車間通風的目的在于排除車間和廠房內余熱、余濕、有害氣體或蒸汽、粉塵等,使車間內作業(yè)地帶的空氣保持適宜的溫度、濕度和衛(wèi)生要求,以保證勞動者的正常環(huán)境衛(wèi)生條件。該設計的萘車間采用自然通風,以保持車間干燥保證原料的含水量不高于0.5%,以免對產品質量造成影響。該設計的采暖通風表見表31表31采暖通風表生產廠房名稱主要有害氣體冬季室內采暖溫度最小換氣次數工業(yè)萘蒸餾泵房余熱油氣10或165工業(yè)萘蒸餾冷卻室工業(yè)萘蒸汽10或1610工業(yè)萘結晶室工業(yè)萘揮發(fā)氣體10102.11.3供電設計條件本工程設變電所一座,兩路6KV,接受電源。本設計只負責本工段邊界線以內的區(qū)域,場內的供電又該廠及電纜印制各控制站,外部電纜線路采用電纜沿電纜橋架鋪設的方式。本工段照明電源動力電纜和用變壓口,照明電壓一般采用220V檢修照明電壓為380V。2.11.4給排水設計條件1>.水質的要求：①懸浮物小于50mg/L。②碳酸鹽硬度：為保證循環(huán)水系統(tǒng)水質的穩(wěn)定性,應按補充水的耗氧量、非碳酸鹽硬度和循環(huán)水的最高水溫度核算后,確定循環(huán)水水系統(tǒng)所允許的極限碳酸鹽硬度。③pH值一般為6.5~8.5。2>.設計條件①生產、生活污水采用鑄鋼管,雨水采用鋼筋混凝土管,地下鋪設有一搭能夠的坡度,排水系統(tǒng)應設檢驗井。②水系統(tǒng)采用分流制,即雨水排水系統(tǒng)和生產、生活污水排水系統(tǒng),兩個系統(tǒng)的水均排入廠區(qū),合為一個總排污口外排。③按洪峰流量參數,場外考慮排洪措施,場內考慮倒洪措施。④一般給水采用生活用水和生產、消防用水兩個系統(tǒng)。生產給用外部循環(huán)時,應鋪設兩根輸水管道,兩路電源,保證一根管道發(fā)生故障時立一根能通水,在場外水壓不小于0.4MPa,生活用水用自來水源。2.11.5分析化驗條件本工段化驗由焦油車間的化驗室負責,不單獨設化驗室。化驗室主要負責存料焦油的質量分析、焦油蒸餾、餾分洗滌及工業(yè)萘中間控制分析、輕油、洗油、工業(yè)萘等產品的檢驗。表32萘的日常檢驗項目名稱取樣地點分析項目次數工業(yè)萘工業(yè)萘冷凝冷卻器后結晶點、不揮發(fā)物、灰分、含萘每班二次酚油冷卻器視鏡前含萘每班二次洗油冷卻器視鏡前蒸餾試驗、含萘每班二次已洗三混餾分餾分槽含酚、初餾點、干點、水分、含萘每班二次3結論本設計首先綜述了焦油的發(fā)展狀況和工業(yè)萘的應用及國內外發(fā)展情況,通過各種制取萘的工藝的比較,選擇了單爐雙塔的工藝,說明了該工藝的發(fā)展前景,該工藝具有生產的產品質量高,廢熱利用率高等優(yōu)點。1.通過查閱文獻,在物料衡算的基礎上確定了塔的操作條件。<1>初餾塔的塔頂操作條件為SKIPIF1<0=102.6kPa,SKIPIF1<0=195℃,塔底的操作條件為SKIPIF1<0=137.3kPa,SKIPIF1<0=240℃。<2>精餾塔的塔頂操作條件為SKIPIF1<0=105.3kPa,SKIPIF1<0=220℃,塔底的操作條件為SKIPIF1<0=150.6kPa,SKIPIF1<0=270℃。2.經過計算對主要設備進行了工藝設計,其主要設備是初餾塔和精餾塔,<1>初餾塔主要工藝尺寸分別為SKIPIF1<0=1200mm,SKIPIF1<038000mm,初餾塔為68層塔板,板間距是400mm。<2>精餾塔主要工藝尺寸分別為SKIPIF1<0=1000mm,SKIPIF1<030000mm,精餾塔50層塔板,板間距是400mm。3.在塔的工藝計算基礎上對塔內構件進行設計確定尺寸并進行流體力學的驗算。<1>兩塔的主要設備構件塔板均選用V-Ⅰ型浮閥塔板,其閥孔的孔間距為100mm,排間距為83.6mm。<2>兩塔的人孔直徑均為400mm,設人孔處板間距均為600mm,初餾塔開設8個人孔,精餾塔開設7個人孔。<3>通過流體力學驗算,兩塔均可防止漏液和液泛等不正常現象,通過畫負荷性能圖,有一定的操作彈性。4.對主要設備進行了機械設計和強度校核,并對一些危險截面進行校核,均滿足當地的自然條件。5.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G600Ⅳ-1.0-110。酚油冷凝器的換熱面積為4.5m2,選用F=6m2換熱器即可,工業(yè)萘冷凝器的換熱面積為19.67m2,選用F=20m2換熱器即可,管式爐的型號為255-25-SKIPIF1<0。6.給出了車間布置的非工藝條件。7.在計算和對設備選型的基礎上繪制了主要設備裝配圖、車間平面圖,對所選工藝繪制了單爐雙塔的帶控制點工藝流程圖。參考文獻[1]陳惜明.煤焦油加工技術現狀與發(fā)展趨勢[J]煤化工,2005<6>：24-26[2]王春江,李平.煤焦油加工技術現狀與發(fā)展趨勢[J]化工科技市場,2007<04>11-13[3]姜玉山.國內外煤焦油加工工業(yè)的發(fā)展探析[J]煤炭加工與綜合利用,2005<03>：40-43[4]徐翰初,韓永霞等。煤焦油精制新技術[J]XX冶金,2004<12>：65-68[5]潘孔洲,葉煌.國內外煤焦油加工工藝的比較[J]燃料與化工2002,〔05249-252[6]M.D.GonzálezAzpíroz,C.GutierrezBlanco,M.D.CasalBanciella.Theuseofsolventsforpurifyingindustrialnaphthalenefromcoaltardistilledoils[J].ElsevierB.V.：2006<22>：111-117.[7]陳偉雄,我國工業(yè)蔡供需概況[J].化工科技市場,2005〔07：43-44.[8]謝建明.工業(yè)萘加工利用和市場前景[J].煤化工,2000,增刊：12-13.[9]PaulS.Price*,MichaelA.Jayjock.Availabledataonnaphthaleneexposures：Strengthsandlimitations[J].RegulatoryCheckbook.：2007,10<01>：15-21.[10]NIPPONSTEELCHEMICALCO.LTD.EUROPEANPatent0415790A2.1990-08-31[11]趙剛山,孫虹．萘精制工藝的比較與選擇[J]．燃料與化工,2003,〔1：10-12．[12]焦化設計參考資料編寫組．焦化設計參考資料[M]．冶金工業(yè)出版社：1980,625-670．[13]庫咸熙．煉焦化學產品回收與加工[M]．冶金工業(yè)出版社：1980,258-268．[14]陳洪鈁,劉家祺．化工分離過程[M]．北京：化學工業(yè)出版社,1995,13-35．[15]王兆熊,高晉生．焦化產品的精制與利用[M]．北京：化學工業(yè)出版社,1991,196-212．[16]煉焦化產理化常數編寫組．煉焦化產理化常數[M]．北京：冶金工業(yè)出版社,1980,53-65．[17]何建平．煉焦化學產品回收與加工[M]．北京：化學工業(yè)出版社,2008,244-250．[18]賈紹義,柴誠敬．化工原理課程設計[M]．天津：天津大學出版社,2002,104-133．[19]路秀林,王者相．塔設備[M]．北京：化學工業(yè)出版社,2004