开题报告--年处理15万吨煤焦油蒸馏工段的初步设计

本科毕业设计开题报告年处理15万吨焦油—塔式焦油蒸馏工序的初步设计1、研究目的和意义萘是化学工业中一种很重要的原料，广泛用于生产增塑剂、醇酸树脂、合成纤维、染料、药物和各种化学助剂等。目前全世界萘的年产约100×104t，其中85%来自煤焦油，15%来自石油加工馏分的烷基化萘加氢脱烷基。我国正处于大规模建设时期，每年基本建设的投入达2万亿元以上，2010年我国混凝土减水剂的需求量将达到185万t左右，其中萘系减水剂的需求量将达到130万t左右，届时对工业萘的需求量将达到48万t左右。我国染料产量占全球总产量的三分之一左右2010年国内市场对精萘的需求量可达到15万t以上，届时对工业萘的需求量将达到17万t左右。自2008年1～5月以来，工业萘平均收率持续偏低。因此须对该工序进行了工艺优化和操作改造。将酚油馏份，萘油流份和洗油馏份合并三混馏分切去，从而提高工业萘的产率，同时塔板层数从63层减小到41层。从而使工业萘收率得到提升，工业萘产量大幅度提高，同时酚油和洗油含萘量降低，避免了重复加工。提高了劳动生产率，降低了生产消耗，取得良好的经济效益2、国内外发展情况(文献综述)煤焦油加工是近代有机化学工业的先导，至今有100多年历史。目前全世界煤焦油总产量约2000万吨，其中80%来自炼焦，20%来自气化和低温干馏。我国已成为全球最大的萘消费国，2003年消费量约占全球总消费量的39％。我国现有60多家工业萘生产企业，总生产能力在37“40万t／a，2001年工业萘产量约为21万t，2003年产量约为31．5万t。其中95％以上采用煤焦油为原料，大多数企业是冶金系统的焦化厂，生产规模较大的企业有上海宝钢化工有限公司、鞍钢实业化工公司等现代焦油蒸馏的模式大致有以下类型：采用大型装置。煤焦油集中加工与大型化的优点是：成本低；能耗低、产率高；投资省；产品品种多、档次高，有利于深加工；在工艺技术上向着节能、环保、高质量、易操作的连续蒸馏发展，这工艺方面国外的技术要比国内技术先进，比如国内引进的法国技术、日本JFE、美国考伯斯、韩国东洋制铁、日本新日铁的技术、都具有不同的特色，对不同的产品具有各自的优势，环境保护好。煤焦油加工是近代有机化学工业的先导，至今有100多年历史。目前全世界煤焦油总产量约2000万吨，其中80%来自炼焦，20%来自气化和低温干馏。我国已成为全球最大的萘消费国，2003年消费量约占全球总消费量的39％。我国现有60多家工业萘生产企业，总生产能力在37“40万t／a，2001年工业萘产量约为21万t，2003年产量约为31．5万t。其中95％以上采用煤焦油为原料，大多数企业是冶金系统的焦化厂，生产规模较大的企业有上海宝钢化工有限公司、鞍钢实业化工公司等。现代焦油蒸馏的模式大致有以下类型：采用大型装置。煤焦油集中加工与大型化的优点是：成本低；能耗低、产率高；投资省；产品品种多、档次高，有利于深加工；在工艺技术上向着节能、环保、高质量、易操作的连续蒸馏发展，这工艺方面国外的技术要比国内技术先进，比如国内引进的法国技术、日本JFE、美国考伯斯、韩国东洋制铁、日本新日铁的技术、都具有不同的特色，对不同的产品具有各自的优势，环境保护好。3、设计的目标生产能力灵活，设备先进，生产馏分质量好，能使各馏分明确。该流程将酚油馏分，萘油馏分和洗油馏分合并一起切去，从而提高工业萘的产率，同时塔板层数从63层减小到41层。设计并完成毕业设计开题报告及相关ppt、设计说明书及三张工艺图，三张工艺图分别是流程图、厂间布置图、设备图，其中至少一张为手绘，至少一张为AutoCAD图，此三张工艺图均采用A0号图纸4、设计方案采用常减压、一塔式、三混馏分的蒸馏工艺。借鉴英国普遍采用的轻油共沸连续脱水的方法及相关技术进行焦油脱水。脱水后焦油送去加热脱水的抽出泵前加入碱液达到在脱水的同时进行脱盐的目的。焦油进入蒸馏工段，切取酚、萘、洗油三混馏分，利用沸点不同把各组分进行分离。并采取相关措施提高三混油的脱酚效率，降低三混油中的含酚量，从而提高三混油质量。具体方案如下：采用轻油共沸连续脱水的方法进行脱水的相关技术。粗焦油与脱水后经换热和预热的高温焦油混合入脱水塔，塔顶用轻油做回流，水与轻油形成共费混合物有塔顶溢出，经冷凝冷却后入分离器，分出水后的轻油返回至脱水塔。此法焦油水分可托至0.1%~0.2%。如下图：通过脱水后的无水焦油在进行脱盐及蒸馏过程。故在设计中，我采用其中的相关技术，并在焦油送去加热脱水的抽出泵前加入碱液，在脱水的同时进行脱盐。脱水焦油与8％～12％稀碱混合，经管式炉加热后送入一次蒸发器脱水，从一次蒸发器底部出来的无水焦油经油封流入无水焦油槽。经整理后得到的相关流程如下：脱水焦油由脱水塔底用抽出泵抽出，用泵送到管式炉辐射段加热390~405℃，进入焦油主塔下部。在进入二段蒸发器进行一次蒸发，分出各馏分的混合蒸汽和沥青，沥青由器底去沥青槽。主塔为减压操作，塔顶压力约为22～30kPa（绝对压力），塔顶温度为110～130℃，自塔顶馏出的酚油汽经空冷器、酚油冷却器冷却到50℃后再流入主塔回流槽，在此一部分用回流泵送往主塔塔顶作为回流，另一部分送至馏分洗涤部分的酚油槽作为洗涤的原料。自主塔侧线分别采出蒽油、酚萘洗油混合馏分，主塔塔底抽出的沥青送至中温沥青槽。各馏分混合蒸汽温度为370~375℃，馏分经各自的冷却器冷却，然后入各自的中间槽。侧线引出塔板数可根据馏分组成改变之蒸馏用的直接蒸汽，经管式炉加热至450℃，分别送入各塔塔底。三混馏分进行洗涤脱酚法。三混馏分的质量要求,一般为初馏点190℃左右,干点295～302℃,含萘一般为45%～55%。为了提高已洗三混油的质量，经过整理与收集材料，找到一种降低含酚量的有效措施：(1)适当提高三混油的洗涤温度(从原7O℃提高到85℃左右)，有效加速了酚和碱的反应速度和反应效果。(2)延长碱洗后的静止分离时间，使已洗三混油中的水分得到完全分离(尽可能把碱洗安排在白天操作，通过晚上增加静止分离时间)。(3)把原三混油洗一遍改为洗两遍。先用碱性酚钠盐洗涤，除去一部分酚，然后再用12％的新碱洗第二遍，分离出的碱性酚钠盐供下次洗涤时备用。通过上述操作，不但萘洗油中的含酚有效控制在0．5％以内，满足了工业萘生产需要，而且碱的消耗量与原来相比，每吨三混油降低烧碱1％。脱酚后，三混馏分流入巳洗混合分槽．作为工业萘原料。5、方案的可行性分析与宝钢的焦油蒸馏工序有相似之处，宝钢是一塔流程，采用减压蒸馏，脱水焦油与馏分塔底软沥青换热，再经管式炉辐射段加热到340℃，入馏分塔。塔顶出酚油馏分，大部分回流到塔顶。塔的侧线切取萘油馏分，温度约为160℃，洗油馏分温度约为210℃，蒽油馏分温度约为270℃。由于减压操作，馏分塔内温度低于通直接蒸汽操作的馏分塔。并且在前期处理与后期洗涤脱酚时做了优化，故此设计在设计与实施上有较好正确的方向。6、该设计的创新之处借鉴并采用英国普遍采用轻油共沸连续脱水的方法进行脱水的相关技术，粗焦油与脱水后经换热和预热的高温焦油混合入脱水塔，塔顶用轻油做回流，水与轻油形成共费混合物有塔顶溢出，经冷凝冷却后入分离器，分出水后的轻油返回至脱水塔。此法焦油水分可托至0.1%~0.2%。使后续工段工业萘的产率与质量得到提高。并且使用后续相关措施使三混馏分的质量进一步提高。7、设计产品的主要用途和应用领域全世界萘的需求量约100万吨/年，其中90%来自煤焦油，稠环芳烃如蒽、萘和咔唑等以及生产碳素电板所需的电极沥青全部来自煤焦油。目前我国煤焦油初馏装置规模较小，普遍在10万吨/年以下，但我国焦化量大，焦油产量增加，加工空间大，同时深层产品潜力更大。所以煤焦油的深加工前景广阔。设计所采用的方案可以进一步提高产品的产率与质量。生产工业萘所用的原料来自公司焦油加工生产出的已洗三混油。已洗三混油质量好坏，关键是看三混油中的含酚量和含水量。酚的脱除是靠酸碱洗涤脱去酚类；三混油中的水是靠三混油在洗涤过程沉降分离，以及在原料罐中加热澄清分离后排出水分。旦含酚超过工艺要求(含酚0．896)时，就很难生产出合格的工业萘，而且还将造成工业萘收率的下降。这是因为三混油中的酚类与萘的沸点差很小，要想从蒸馏中提取这些酚类不容易一旦酚类在洗涤时分离不净进入工业萘生产系统，混入工业萘中，造成工业萘不合格、收率下降等。因此，提高已洗三混油质量，关键是提高三混油的脱酚效率，降低已洗三混油中的含酚量。故此设计可以应用于萘生产的焦油蒸馏的工段，并且可实施性较强。8、总结在设计中，主要参考了期刊及相关书籍，对所要设计的对象有了大致的了解，并有了较明确的方向，对于此课题的设计使我对工业萘的生产尤其是焦油蒸馏工段有了较好的理解，对以后的具体设计有很大的帮助。工业萘的生产是中国目前的一个软肋，生产能力不强，并且中国现阶段对萘的需求量很大。在此希望中国的工业萘事业能够稳定快速的发展，增强国家的实力。