年处理12万吨焦油焦油车间蒸馏工段初步设计版(编辑修改稿)

年处理12万吨焦油焦油车间蒸馏工段初步设计版(编辑修改稿)内容摘要：

....... 76 附录英文翻译 ........................................................................................................ 85 辽宁科技学院本科生 毕业设计 第 1 页 焦油蒸馏工段非计算设计说明书 1 绪论 煤焦油的论述 煤焦油是煤在高温干馏和气化过程中副产的具有刺激性臭味、黑色或黑褐色、黏稠状液体产品 ,[1] 产率大约占炼焦干煤的 3%~4%, 几乎完全是由芳香族化合物组成的复杂混合物 , 组分上万种 , 已从中分离并认定的单种化合物约 500 余种 , 约占煤焦油总量的 55%。 煤焦油中很多化合物是塑料、合成纤维、染料、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料 , 也有一部分多环芳烃化合物是石油加工业无 法生产和替代的。 煤焦油的应用及深加工意义 我国的煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、萘油、甲基萘油、洗油、Ⅰ蒽油、Ⅱ蒽油及煤沥青 , 各馏分再经深加工后制取苯、萘、酚、蒽等多种芳烃类化工原料及中间体。 少量煤焦油被用作筑路油、防腐剂及炭黑原料油、燃料油等。 近年也有人利用合成树脂、合成橡胶对煤焦油进行改性 , 制造高档次防水涂料。 占煤焦油 50%的煤沥青用途十分广泛 , 可用作电极黏结剂 , 制造碳素纤维等。 煤焦油混合物不经加工仅作为燃料油、炭黑原料油或防腐油以及直接或简单加工后的应用价值不是很大 [1]。 煤 焦油蒸馏进行初步分离，一般可分离得到轻油、酚油、洗油、萘油、蒽油、沥青焦油六种馏份。 萘是化学工业中很重要的原料，广泛用于制取邻苯二甲酸酐，供生产树脂、工程塑料、染料油漆及医药等用；酚及其同系物用来生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、燃料中间体、炸药等；蒽用来制蒽醌燃料、合成糅剂及油漆。 沥青是焦油蒸馏残液，为多种多环高分子化合物的混合物，用于制屋顶涂料、防潮层和筑路、生产沥青焦和电炉电极等。 焦油主要危害及其特性 健康危害：作用于皮肤，引起皮炎、痤疮、毛囊炎、光毒性皮炎、中毒性黑皮病、疣赘及癌肿。 可 引起鼻中隔损伤。 环境危害： 对环境有危害，对大气可造成污染。 燃爆危险： 本品易燃，为致癌物。 辽宁科技学院本科生 毕业设计 第 2 页 危险特性： 其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。 与氧化剂接触猛烈反应。 若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。 研究现状分析 国内发展现状 我国煤焦油加工工业是随着炼焦工业发展起来的，目前我国的煤焦油加工存在着加工工艺相对落后、装置规模小且加工企业过于分散、加工过程环境污染严重、分离新技术应用水平低、加工深度不够等问题。 [2] 国内外普遍看好的是其深加工精制产品的应用。 随着经济和技术的发展 ,不仅传统的煤焦油加工产品开发出了新的用途 ,而且应用新技术提取或进一步加工出的煤焦油馏分产品更具市场竞争力。 因此 ,应用新技术、新工艺 , 从煤焦油中提取市场急需的各类贵重化工产品 , 不仅实现了资源综合利用 , 提高了产品附加值 , 而且经济效益、环境效益、社会效益明显 , 对煤焦油的精制加工极为重要。 蒸馏分离可以合理利用资源，节省不可再生资源，并减少分散加工带来的环境污染 ,获取最佳经济效益和社会效益。 同时对我国社会主义经济建设有着重要意义。 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。 我国现有焦油年加工能力为 540 万 t，在建加工能力 425 万 t，而拟建的加工能力达到 377 万 t，投产后合计年加工能力达到 1340 万 t。 与世界先进水平相比，能力小、技术水平低、产品品种少、能耗高、环境污染严重。 造成这一现象的主要原因是煤焦油分散加工。 前仍未建成一座现代化的煤焦油集中加工厂。 上海宝钢于 20 世纪 80 年代建成的煤焦油加工系统的主要设备技术从日本引进，但规模偏小，产品、副产品只有 26 种，中间产品种，与国内同行相比， 技术上没有多大突破，我国煤焦油加工业的状况与德国进行比较，存在较大的差距，分离精制技术低，产品数量少，品级低，而且其市场还有待于进一步开拓，不少化工企业从国外进口焦化原料，而焦化行业却因产品找不到国内市场又不得不低价出口 [2]。 近 30 年来，由于受到来自石油化工的激烈竞争，以及钢铁工业的制约，其发展比较缓慢且不均衡。 进入 20 世纪 90 年代中期，由于对煤焦油产品的需求，人们对煤焦油加工工业的重要地位又有了新的认识，煤焦油加工工业作为区域经 辽宁科技学院本科生 毕业设计 第 3 页 济发展的重要支柱产业已经形成，特别在当前原油价格大幅上涨的背景下，石油化 工原料成本不断攀高、石化产品竞争力大大削弱，“高油价时代”的到来，为长期处于竞争劣势的煤化工提供了一个千载难逢的发展机遇。 国外发现展状 近十几年来，德国和日本等许多发达国家已将煤焦油的分离和利用的重点由高含量组分转向低含量组分，以从中获取合成精细化学品所需的高附加值成分，并且成功地开发出一系列先进的煤焦油加工新工艺。 德国是最早利用煤焦油的国家。 世界闻名的一些工艺流程几乎都是德国斯蒂尔公司和考伯斯公司设计的，它们投入相当大的力量，积极开发与完善加工新技术，扩大产品品种，提高产品的质量等级。 目前 ，吕特格公司（ Rutgers Werke AG）的焦油加工能力为 150 万 t/a，他们已能生产 500 多种芳烃产品，煤焦油的化工利用率接近 ，位居世界之首。 日本的焦化工业发展较快，现有煤焦油加工能力已达 180 万 t/a。 煤焦油加工工艺大是考伯斯二次气化工艺的改进型。 近十多年来，在住友金属化学、新日铁化学、神户制钢和川崎制铁等多家公司的共同努力下，日本的煤焦油加工业已形成了集中化、大型化和现代化的产业体系。 日本十分重视煤焦油加工方面新技术的研究与开发，在煤焦油的精密分离和焦化产品的深度加工利用等方面取得了令人 瞩目的成就。 前苏联的煤焦油加工能力一直很强，单机年处理煤焦油的能力高达 60 万 t，采用的多是一次汽化单或双塔流程，精制的焦油产品约有 190 种，其煤焦油分离效率仅次于德国。 作为发展中国家，印度的煤焦油加工生产水平也较高，目前其生产量达 38 万 t / a。 印度在萘、苯、甲苯及二甲苯和酚的生产工艺方面取得了突出的成就，在甲苯、萘和蒽的催化氧化方面也做了大量的研究和开发工作 [3]。 产品方案 国外煤焦油加工有 3 种模式生产：一是全方位多品种，提纯和配制各种规格和等级的产品；二是在煤焦油加工产品的基础上，向着 精细化工、染料、医药方面延伸的深加工产品；三是重点加工沥青类产品国内煤焦油加工产品主要是酚类、萘、洗油、粗蒽、沥青等。 辽宁科技学院本科生 毕业设计 第 4 页 工艺流程 国内外焦油蒸馏的工艺大同小异，都是脱水、分馏，但国外的工艺比国内要多样化。 国内的焦油蒸馏工艺与国外工艺相比较，差距并不大，只是适用的场合不同。 焦油蒸馏国内多采用常压、一塔式、两塔式、切取两混或三混馏分的蒸馏工艺。 引进的煤焦油蒸馏装置有如下特点：采用连续脱水 — 脱轻油，馏分塔为减压操作，塔顶采出酚油、压力为 ，塔底为软化点的软沥青；采用方箱管式炉，出口焦油温度为 ；余热利 用好，其中，软沥青与焦油换热、各馏分采用蒸汽发生器产生 的低压蒸汽；馏分塔塔顶的油汽采用空气冷凝冷却器，并为减压操作，可节能约；减压抽出的尾气与分离酚水，均送往管式炉焚烧；馏分塔材质选用抗腐蚀低碳合金钢。 只要对国内工艺的设备、仪表控制、能量利用方面做一些改进工作，就能够变成先进和实用的工艺 [4]。 环保水平 锅炉房产生的锅炉烟气；生产中产生的各种工艺废气；生产工艺设备噪声；工艺中产生的固体废物。 在废水、废渣的处理上国内外所采取的措施基本相同，所不同的是国内处理后的指标要差一点。 废气处理主要是指焦 油加工过程中的放散气和沥青烟气的处理。 国外焦油厂收集这部分废气，并集中到洗涤塔，净化、降温后送管式炉焚烧。 有些焦油加工厂的油槽顶部还进行氮封，其放散气排出的可能性就更小。 而国内只有个别焦油加工装置对放散气进行集中收集处理，大部分装置都是自由放散。 但只要严格管理，认真处理，达到国外处理水平是完全可以实现的。 节能水平 节能降耗是装置的重要指标。 焦油加工是高能耗过程，国外在水、蒸汽、煤气消耗方面控制较好，采用空冷、冷热流体换热、多级循环水、低温减压蒸馏、热量回收蒸汽等技术，但电的消耗反而比国内还高。 随 着国内能源结构的调整，多使用电，减少水、蒸汽和煤气的消耗是一个必然趋势。 热回收焦炉与现存发电设备的组合是个完美概念。 这种配置节约了可观的总投资成本，另一个好的组合是与化工厂配合，消耗炼焦过程生产的蒸汽。 如果采用干熄焦技术，可回收显热能进一步增加。 以 100 万 t 热回收炼焦设备加 80MW 发电机为基础，采用干熄焦后，可增加发电量 16MW。 在蒸汽方面，将干熄焦引入热回收炼焦设备后．蒸 辽宁科技学院本科生 毕业设计 第 5 页 汽 (500℃， 100 巴 )的输出量可从每小时 270t 增加到 325t[4]。 煤焦油精制新技术 现代焦油蒸馏模式现代焦油蒸馏的模式大 致有以下类型：采用大型装置，如德国采用大焦油蒸馏装置；采用常、减压连续蒸馏操作方式，并全部设置余热利用，使每吨焦油耗热量小于 ；提高塔的分离效率，使萘的回收率大于 、萘的集中度也达以上；通过“闪蒸”方式，获得不同软化点的沥青；有效抑制焦油过程中发生聚合反应，特别是避免结焦；采用微机控制，实现开停工切换与正常运行的全部工艺参数自控调节；寻求扩大焦油原料的资源。 煤焦油加工发展方向集中加工与大型化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；环境保护好。 而目前国 内焦油加工装置普遍较分散、规模小（小于万），每吨焦油能耗高达 ，而且环境污染严重，产品品种少，质量较差，生产成本高，经济效益差。 扩大加工原料的资源即掺混一部分“蒸汽裂解法制烯烃”过程中产生的“裂解焦油”，与煤焦油一起进行加工。 该工艺在吕特格公司已实现工业化。 而国内仍有较多的煤焦油直接作为燃料油，未能实现资源的综合利用。 煤焦油加工展望 对照国内煤焦油加工业现状和存在的问题，我国煤焦油产业发展从以下几方面进行。 切忌盲目新建煤焦油加工设施 目前，我国现有的加工能力尚且开工不足．加上新建、拟建的 新设施，焦油加工能力已经产生过剩。 如前所述，由于与焦油加工“唇齿相依”的焦炭业不景气，许多焦化工亏损关门，导致焦油产量减少。 这样煤焦油加工企业产能更显过剩．规模较大，产品较多的企业目前还不至于亏损，但利润空间已大大减少，而那些小的焦油加工企业支持不住，有的已经倒闭。 能力过剩现象已经给焦油加工投资和产业发展拉响了警报，投资者务必慎重决策，分析研究市场。 政府及有关部门则应加强规划管理等方面的调控，避免焦油加工业重蹈焦炭产能过剩、身陷严冬的“覆辙”。 项目建设要求 由于焦油中许多含量较少 的高附加值产品如果规模太小则无法提取，也 辽宁科技学院本科生 毕业设计 第 6 页 不具备经济性，因此亟待扩大加工能力。 这样才能大大增强企业竞争力。 目前年产 10 万吨的准人门槛看来还是有点低，从建设周期和投资资金方面许多企业都很容易解决，甚至有些企业为了追求短期的利润打政策的擦边球。 如报批 10 万吨每年的规模，却是先搞 5 万吨．搞分期建设。 这样会导致环保问题更加突出。 慎重投资 投资前要对原料、产品、运输等的多方面市场情况进行详尽市场调研，做到项目原料来源有保证，产品市场前景看好，运输成本经济，投资产出比合理。 同时，煤焦油加工项目属于高污染行业、 危化行业，必须建设相应的环保和安全设施。 大工业化化工项目的上马必须要考虑三十到五十年的生存周期，不能搞三五年．收回成本，赚一笔就走人。 那种做法是弊大于利，因为化工企业的污染太大了，不像建房子一样．不用了把它拆了铺上土还是一块地。 一个煤焦油加工厂运行几年后它的地下周围都会有不同程度的污染物残留的。 环保工作做得再好．跑冒滴漏也是不可能完全杜绝的。 注重煤焦的开发 加大深加工产品和精细化工产品的开发投入。 目前国内外焦油加工工艺需要解决的主要难题是如何提高煤焦油各单组份的分离效率，如何提高所得产品的纯度 以及如何改善配套的生产工艺，尽可能多地提取更多有价值的组分，延伸加工产业链，提高资源利用率。 使煤焦油加工的路走得更长 ,更远。 加强环保工作 以人为本，不论生产哪种产品，其产品及原料大多是含芳烃类化合物或混合物，在开发、利用煤焦油的同时，也要从保护、防护、治疗等方面进行投人、研究，使煤焦油开发者、研究者、生产者有一个良好的环境，使我国煤焦油加工的。