年产万吨焦化厂粗苯工段的设计Word文档下载推荐.doc
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（1）3.1~3.8设计基本知识培训
（2）3.9~3.22现场实习收集资料
（3）3.23~4.17工艺论证和计算
（5）4.18~5.31绘制图纸
（6）6.1~6.15提交设计说明书和图纸
院长签字：
指导教师签字：
中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；
②独立解决实际问题的能力；
③研究内容的理论依据和技术方法；
④取得的主要成果及创新点；
⑤工作态度及工作量；
⑥总体评价及建议成绩；
⑦存在问题；
⑧是否同意答辩等）：
成绩：
指导教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语（①选题的意义；
②基础理论及基本技能的掌握；
③综合运用所学知识解决实际问题的能力；
③工作量的大小；
⑤写作的规范程度；
评阅教师签字：
中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩
答辩情况
提出问题
回答问题
正确
基本
正确
有一般性错误
有原则性错误
没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩：
答辩委员会主任签字：
年月日
学院领导小组综合评定成绩：
学院领导小组负责人：
目录
第一章绪论 1
1.1炼焦煤气中回收苯族烃的意义 1
1.2粗苯的性质 1
1.3设计任务书 2
1.3.1设计题目：
130万t/a焦化厂粗苯工段的工艺设计 2
1.3.2计算条件：
3
1.3.3设计条件 3
1.3.4设计要求 4
第二章工艺论证及确定 6
2.1煤气的终冷及除萘的方法及工艺选择 6
2.1.1煤气终冷和机械化除萘工艺 7
2.1.2煤气终冷和焦油洗萘工艺 8
2.1.3油洗萘和煤气终冷工艺 9
2.1.4横管终冷洗萘工艺 10
2.2洗苯工艺……………………………………………………………………….11
2.2.1用焦油洗油回收粗苯：
12
2.2.2石油洗油回收粗苯 13
第三章粗苯脱苯方法及工艺选择 15
3.1蒸汽加热法生产一种苯工艺 15
3.2管式炉加热富油脱苯 16
3.3粗苯回收原理……………………………………………………………………17
3.3.1洗油吸收苯族烃的基本原理 17
3.3.2影响苯族烃吸收的因素 18
3.4脱苯原理 20
3.4.1影响脱苯的因素 21
四主要设备论证及选型 22
4.1洗苯塔 23
4.1.1空喷塔 23
4.1.2板式塔（孔板塔） 23
4.1.3填料塔 23
4.2脱苯塔 27
4.3贫油冷却器和贫富油换热器 28
4.3.1贫油冷却器 28
4.3.2贫富油换热器 29
第五章粗苯工段工艺的详述 29
5.1工艺流程详述 29
5.1.1横管终冷洗萘工艺 29
5.1.2洗苯工艺 30
5.1.3脱苯工艺 31
5.2操作规程及技术指标 32
5.2.1终冷洗苯部分 32
5.2.2蒸馏脱苯部分 32
第六章主要设备的工艺计算和选型 35
6.1终冷洗苯部分的工艺计算及设备选型 35
6.1.1计算依据 35
6.1.2计算过程 35
6.1.3横管终冷洗萘塔的计算 37
6.2洗苯塔的计算：
42
6.3蒸馏脱苯部分设备计算和选型 46
6.3.1计算依据：
46
6.3.2管式炉：
47
6.3.3再生器计算 53
6.3.4脱苯塔计算：
54
6.3.5分缩器的计算：
58
6.4贫富油换热器的计算和选型：
6.4.1基础数据：
6.4.2热量衡算：
59
6.4.3换热器面积的确定：
60
6.5贫油冷却器的计算：
61
6.6冷凝冷却器的计算：
62
6.7管道计算 62
6.7.1煤气管径计算：
6.7.2贫油管路计算：
6.7.3富油管路计算：
6.7.4蒸汽管径的计算：
63
6.8贫油泵的计算和选型 63
6.8.1泵的压头计算：
6.8.2泵的轴功率：
64
第七章粗苯工段岗位定员及操作规程 65
7.1操作岗位的确定及定员 65
7.1.1岗位的确定 65
7.1.2岗位定员 66
7.2岗位操作规程 66
7.2.1岗位操作 66
7.2.2洗涤部分开、停工操作 66
7.2.3蒸馏部分开、停工操作 67
7.2.4特殊操作 67
7.2.5不正常情况处理 68
第八章非工艺部分 69
8.1自动化仪表的要求 69
8.2防火防爆和采暖通风 70
8.2.1．防火防爆：
72
8.2.2．采暖通风：
8.3供汽和给排水 72
8.3.1．供汽：
8.3.2．给排水：
8.4检化验项目 73
8.5电力土建 74
8.6其他 74
第九章经济概算 75
9.1编制说明 75
9.2经济概算 75
9.3经济分析 81
第十章设备及管道材料汇总 83
10.1设备一览表 83
10.2图纸目录 84
10.3管道明细表 84
参考文献………………………………………………………………………………...90
第一章绪论
1.1炼焦煤气中回收苯族烃的意义
炼焦化学工业是煤炭综合利用的专业。
煤在炼焦时除了有75%左右变成焦炭外，还有25%左右生成各种化学品及煤气，为了便于说明将煤炭炼焦时的产品列出如下：
（单位：
）
由此看来，从荒煤气中粗苯的含量来看，回收粗苯三十分必要的。
焦炉煤气经硫铵工段后进入粗苯工段，进行苯族烃的回收并制取粗苯，目前我国焦化工业生产的苯类产品仍占很重要的地位。
1.2粗苯的性质
粗苯是多种芳烃族和和其它多种碳氢化合物组成的复杂混合物，粗苯的主要成分是苯、二甲苯、甲苯及三甲苯等，此外，还含有一些不饱和化合物，硫化物及少量的酚类和吡啶碱类。
在用洗油回收煤气中的苯族烃时，则尚有少量轻质馏分掺杂在其中。
粗苯是谈黄色的透明液体，比水轻，不溶于水。
在贮存时，由于轻质不饱和化合物的氧化和聚合所形成的树脂状物质能溶于粗苯使其着色并很快地变暗。
在常温下，粗苯的比重是0.891～0.92kg/L。
粗苯是易燃易爆物质，闪点12℃.粗苯蒸汽在空中的浓度达到1.4～7.5%（体积）范围内时，及形成爆炸性的混合物。
粗苯质量的好坏以实验室蒸馏时180℃前蒸馏出量的百分数来确定，粗苯的沸点范围是75～200℃，180℃前溜出量越多，粗苯质量越好；
在180℃后的溜出物则为溶剂油。
粗苯易燃易爆，要求工段必须严禁烟火，并对电动机加以防爆。
粗苯的组成取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内热解程度，粗苯各组分的平均含量如下：
组分
分子式
含量
备注
苯
55～75
甲苯
11～22
二甲苯
2.5～6
同分异构体及乙基苯
三甲苯和乙基甲苯
1～2
同分异构体总和
不饱和化合物，其中：
7～12
环戊二烯
0.6～1.0
苯乙烯
0.5～1.0
苯并呋喃
1.0～2.0
包括同系物
茚
1.5～2.5
硫化物，其中：
0.3～1.8
按硫计
二硫化碳
0.3～1.4
噻吩
0.2～1.6
饱合物
0.6～1.5
为了满足从煤气中回收和制取粗苯的要求，洗油为了满足从煤气中回收和制取粗苯的要求，洗油应具有如下性能：
（1）常温下对苯族烃有良好的吸收能力，在加热时又能使粗苯很好的分离出来；
（2）有足够的化学稳定性，即在长期使用中其吸收能力基本稳定；
（3）在吸收操作温度下，不应析出固体沉淀物；
（4）易与水分离，且不生成乳化物；
（5）有较好的流动性，易于用泵抽送并能在填料上均匀分布。
1.3设计任务书
130万t/a焦化厂粗苯工段的工艺设计
（1）回收工艺论证；
（3）绘制带控制工艺流程图、设备平面布置图、管道平面和立面布置图、绘制一张主要设备图（必须与自己的设备计算一致），用AutoCAD绘制；
TJL5550D型焦炉由化工部第二设计院设计，系双联火道、废气循环、下喷、复热式侧装捣固煤饼焦炉。
焦炉主要结构尺寸：
炭化室全长:
15980mm
炭化室全高:
5500mm
炭化室平均宽:
500mm
炭化室中心距:
1350mm
炭化室锥度:
10立火道中心距:
480
立火道个数:
32个燃烧室墙厚:
100
煤饼尺寸（长×
宽×
高）:
15100/14900×
450×
5200
煤饼密度（干煤）:
0.95~1.0t/m3
炭化室一次装入干煤量:
35.1t
焦炉周转时间:
22.5h
1.3.3设计条件
本设计在设计过程中，参考了徐州焦化厂的粗苯工段工艺。
徐州的气象条件如下：
本地区属海洋性气候，具有大陆性气候的特点，常年主导风向为东风、东北风。
最大风速：
23.4m/s
最大平均风速：
19.3m/s
极端最高气温：
40.6℃（1927.6.11）
年平均气温：
14℃
极端最低气温：
-22.6℃
海拔高度：
43m
冬季采暖：
-6℃
冬季通风：
-1℃
夏季通风：
31℃
大气压力：
冬季767mmHg夏季751mmHg
最高地下水位：
1.25~1.75m
土壤耐压力（砂质黏土）：
12T/m2
地下水质对硅酸盐水泥混凝土无侵蚀作用。
1.3.4设计要求
本工段用焦油洗油吸收粗苯，富油经脱苯塔蒸馏，得到粗苯，粗苯产品的质量指标。
粗苯的质量指标（YB291-64）
名称
指标
加工用粗苯
溶剂用粗苯
外观
黄色透明液体
比重（d204）
0.871～0.900
不大于0.900
馏程
75℃前馏出量（容）%
不大于3%
180℃前馏出量（容）%
不小于93%
不小于91
水分
室温（18～25℃）下目测无可见的溶解水
焦油洗油质量指标（YB297-64）
名称
指标
1.04～1.07
230℃前馏出量（容）%
300℃前馏出量（容）%
不大于90%
酚含量（容）%
0.5
奈含量（容）%
不大于13
粘度（。
E25）
不大于2
水分%
不大于1.0
15℃结晶物
无
综上所述：
本设计为毕业设计，是集四年学习专业知识理论和实际中运用在生产过程中的的体现，目的在于通过这次设计学会综合运用所学的各种知识和技能，是一次比较全面的分析和解决工程问题的能力训练。
是我们初步了解有关技术政策，学会查阅和综合运用各种文献资料，掌握使用有关工程技术的规定和准则，以及设计的方案的论证和确定，设计的计算能力，绘图和撰写说明书的能力，于此同时培养自己一个严肃的工作态度和掌握严密的工艺流程，为今后打下良好的工作基础.
第二章工艺论证及确定
一、影响粗苯回收率的因素
随着炼焦工艺的发展，化学产品的产率取决于炼焦过程的技术操作条件。
影响粗苯的回收率的因素主要有三点：
1.配煤性质和组成的影响
焦油的产率取决于配煤的挥发分高低和煤的变质程度。
在一定范围内，苯族烃的产率随着煤料中的碳氢比（C/H）及挥发分的增加而增加。
当配煤的挥发分V=20～30%时，可由下式求得产率
Y（%）：
=-1.6+0.14V-0.0016V2
2.温度对焦炉化学产品的影响
焦炉化学产品的组成会受到焦炉操作温度，压力和挥发物在反映空间停留时间的影响，也受到焦炉内生成的石墨，焦炭或焦炭灰分中某些成分的催化剂作用的影响，而最主要的影响因素是炉墙温度和炭化室空间温度。
增高炉墙温度将使焦油中苯族烃含量减少，而高温产物——萘、蔥沥青和游离碳的含量增加，比重变大，酚类及中性油类含量降低。
炭化室顶部空间温度在整个炼焦过程中是有变化的，但其值不宜超过800℃，炭化室顶部空间温度过高，则由于热解作用，焦油和粗苯的产率均将降低，高温化合水的产率增加，氨脂高温下由于进行逆反反应而部分分解，并和炽热的焦炭作用生成氰化氢，氨、氮产率也降低。
3.焦炉内操作压力大影响
炭化室内压力的升高或降低都会造成化学产品的部分损失，故规定集气管必须有一定的压力。
在实际生产中，粗苯工段的主要任务是完成煤气的终冷除萘、吸收苯族烃以及粗苯的脱除三项任务。
下面分别介绍完成这三项任务的工艺及论证。
2.1煤气的终冷及除萘的方法及工艺选择
在生产硫铵的回收工艺中，出饱和器进入粗苯工段的煤气温度通常为55℃左右，而回收苯族烃的适宜温度为25℃左右，因此在回收苯族烃之前煤气要进行冷却。
在焦炉气冷却和部分水蒸汽冷凝的同时，尚有萘从煤气析出，因此煤气的最终冷却的同时应考虑到如何除萘。
目前我国焦化厂目前所采用的煤气终冷及除萘的工艺流程主要有三种即煤气终冷和机械化除萘工艺；
煤气终冷和焦油洗萘工艺；
油洗萘和煤气终冷工艺；
和横管终冷喷洒轻质焦油终冷除萘工艺。
2.1.1煤气终冷和机械化除萘工艺
图2-1煤气终冷和机械化除萘工艺流程
1-煤气终冷塔2-机械化刮萘槽3-萘扬液槽4-终冷循环水
5-凉水架6-循环水冷却器
来自硫铵工段的煤气进入终冷塔内，与隔板眼淋下的冷却水密切接触，从55℃左右冷却到25℃左右。
在煤气冷却的同时，煤气中一部分水蒸汽被冷凝，大部分萘析出并被水冲洗下来。
煤气含萘量从2000~3000毫克/标m3降至800毫克/标m3左右，冷却后的煤气进入洗苯塔。
含萘的冷却水由塔底经水封管自流到机械化刮萘槽，水和萘在槽中分离后，水自流到冷水架被冷却至30~32℃，再用泵送经冷却器用低温水将其冷却到25℃后，回终冷塔循环使用。
在刮萘槽中积聚的萘，定期用水蒸汽间接熔化后流入萘扬液槽，再用水蒸汽压送到焦油槽和焦油氨水澄清槽。
该流程的优点是操作稳定，便于管理；
缺点是出终冷塔煤气含萘量较高；
水和萘不能充分分离，部分萘被水带到冷水架，增加清扫冷水架的次数；
刮萘槽结构复杂而且笨重，基建费用较高。
2.1.2煤气终冷和焦油洗萘工艺
图2-2煤气终冷和焦油洗萘工艺
1-煤气终冷塔2-循环水泵3-焦油循环泵4-焦油槽5-水澄清槽
6-液位调节器7-循环水冷却器8-焦油泵
煤气在终冷塔内的冷却过程同前所述。
含萘冷却水从终冷塔底部流出，经液封管导入焦油洗萘器底部并向上流动。
热焦油经伸入器内的分布器均匀喷洒在筛板上，通过筛板的孔眼向下流动，在与水封流接触过程中将水中萘萃取出来，可使出口煤气含萘量降到800毫克/标m3以下。
洗萘后的焦油从焦油洗萘器下部排出，经液位调节器流入焦油槽。
经过加热静止脱水，再送往焦油车间，送完焦油的容槽，再接受从冷凝鼓风工段来的新鲜焦油以备循环洗萘使用。
从洗萘器上部流出的水进入水澄清槽，分离出残余焦油后，自流到冷水架。
分离出的焦油及浮在水面上的油类、萘等混合物自流到焦油槽。
上述两种工艺存在的共同特点是：
在终冷塔内冷却煤气的同时，析出的萘须用水冲流，因而实际所需的冷却水量远大于热平衡所需的冷却水量，由于水量大，则更新循环水系统所排出的污水量相应增多。
2.1.3油洗萘和煤气终冷工艺
图2-3油洗萘和煤气终冷工艺流程
1-洗萘塔2-加热器3-富油泵4-含萘富油泵5-煤气终冷塔6-循环水冷却器7-热水泵8、9-循环水泵10-热水池11-冷水池
从饱和器来的55~60℃煤气进入木格填料塔或洗萘塔，被由塔顶喷淋下来的富油洗涤。
富油进塔温度比煤气高5~7℃，煤气含萘可由2000~2500毫克/标m3降到500~800毫克/标m3左右。
从洗萘塔顶出来的煤气，温度约升高2℃，进入煤气终冷塔，被喷淋下来的冷却水冷却后至洗苯塔。
该流程所用的循环水量，仅为前两种煤气终冷流程用水一半，因而可以减少污水排放量。
由于上述流程的油洗萘过程系在较高温度下进行，因而洗萘塔后煤气含萘量还较高，终冷塔排出的水有时有浮油。
2.1.4横管终冷洗萘工艺
图2-4轻质焦油终冷洗萘工艺流程
1-终冷塔2-新焦油槽3-溢流槽4-焦油泵5-循环泵
该工艺流程见图，煤气的终冷和除萘都在横管终冷塔进行，煤气从上部导入终冷洗萘塔，从终冷塔下部导出，而水从下往上与煤气逆流而行，且与煤气是间接接触，煤气中遇冷段内，冷却到24～26℃后进入吸收段的上部，循环喷洒轻质焦油除萘，净化后的煤气进入捕雾器除去其所夹带动焦油雾滴，捕雾后的煤气进入洗苯塔。
为使循环轻质焦油中的萘含量保持稳定，在轻质焦油由泵送入循环槽的同时，从循环槽的压出管引出相同的数量的焦油连续送往机械化氨水澄清槽，在送往焦油车间处理。
横管终冷洗萘是冷却水和煤气间接接触，因而它有很多优点：
1.设备小，操作简便，无污染，占地面积小，基建费用比较少
2.冷却效果好，萘的脱除高，出口煤气约22℃，煤气含萘量大约在350～450mg/Nm3
3.无须用洗油，只须自产轻质焦油，节约洗油耗量，同时煤气中的萘直接转入焦油，减少萘的损失。
4.由于煤气不直接与水接触，故没有含酚污水的处理，另外，由于系统阻力小，风机电耗低。
这种工艺解决了前几种工艺流程中存在的废水多，含萘高的问题，它使煤气的含萘量可降到400毫克/标m3，因而该工艺优点突出，而且徐州地区具有丰富的低温地下水（18℃）因而本设计采用的就是这种工艺。
2.2洗苯工艺
目前，国内焦化厂主要采用洗油吸收法回收煤气中的苯族烃，经过终冷的煤气温度降至25～27℃，然后进入洗苯塔回收苯族烃，回收方法大致分为下列三种：
1.洗油吸收法
用洗油在洗涤塔中回收煤气中的苯族烃，再将吸收了苯族烃的洗油（富油）送入脱苯蒸馏装置中，以提取粗苯，脱苯后的洗油（贫油）经过冷却后，重新送至洗涤塔循环使用，洗油吸收法又分为常压吸收法和加压吸收法，加压吸收法可以强化生产过程，适用于煤气远距离输送或用作合成氨厂原料的情况下采用。
2.吸附法：
使煤气通过具有微孔组织比表面很大的活性炭或硅胶等固体吸附剂，苯族烃即被吸附在其表面上，直至达到接近饱和状态，然后用水蒸气直接进行解析，即得粗苯。
用活性炭做吸附剂，可将煤气的苯族烃完全吸附下来但此法要求煤气净化的程度较高，加之吸附剂价格昂贵，因此在工业上应用受到一定的限制，而多用于煤气苯族烃的定量分析。
3.凝结法：
在低温加压的情况下，使苯族烃从煤气中冷凝出来，此法比吸收法所得到的粗苯质量好，但煤气的压缩及冷冻过程复杂，动力消耗大，设备材质要求高。
目前国内焦化厂主要采用洗油吸收法回收煤气中的苯族烃，油吸收法可分为焦油洗油吸收法和石油吸收法，洗油质量的要求：
焦油洗油的指标见绪言表2，
石油洗油质量指标表2-1
名称
质量指标
比重（20℃）
不大于0.89
E50）
不大于1.5
蒸馏实验
初溜点，℃
不小于265
350℃前馏出量，%
不小于95
凝固点℃
小于10
含水量℃
不大于0.2
固体杂质
用洗油回收煤气中的粗苯的方法，所用的洗苯塔有多种型式，但工艺流程基本一样。
用塑料花环填料塔的工艺流程见图2-1。
图2-1洗苯工艺流程图
1-填料洗苯塔2-富油泵3-贫油中间槽4-贫油冷却器
煤气经最终冷却到25~27℃后，进入洗苯塔。
塔前的煤气含粗苯
32~40g/标m3，塔后的煤气中含粗苯低于2g/标m3。
从脱苯工序来的贫油，含苯0.2~0.4%
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