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1、30万t/a煤焦油加工项目设计方案 山西焦化设计研究院（有限公司）二一三年九月工程设计方案1总论1.1设计原则（1）采用国内一流水平、先进、成熟、可靠、安全的工艺技术，经济合理，确保工艺装置长周期安全稳定运行。（2）工程设计在满足产品质量的前提下，适当控制装备水平，结合企业现状，做到布置合理、紧凑，尽量节约用地和节约投资。（3）将循环经济和清洁生产的理念贯彻到各生产工序，切实做到节能减排。（4）采用先进的集散控制系统（DCS）集中控制和管理，达到装置操作高度自动化。1.2设计规模年加工焦油30万吨，年工作日300天，装置操作弹性为70110。1.3共用工程条件（1）新鲜水：供水压力0.4MPa
2、正常用量：50m3/h最大用量150m3/h。（2）循环水：供水压力0.4MPa供水温度28回水温度38正常用量：400m3/h最大用量600m3/h水质：浊度50mg/l，电导率300S/cm，总碱度7mgGa+2/l,氯离子50ppm,PH值6.59.0（3）脱盐水：供水压力：0.4Mpa供水温度：常温 正常供量：5 m3/h最大供量：10 m3/h硬度：1ug/l水质分析数据：二氧化硅0.1mg/l导电率510-4s/m钠离子0.05mg/l总铁0.05mg/l铜20g/l油1800pa。 粗酚中间槽的粗酚溶液经粗粉泵，一路送到硫酸分解器，为避免产生磺化反应引起产品损失，分解采用7075
3、%的硫酸。硫酸自酸高位槽定量加入分解器，同时进行搅拌。酸要缓慢加入，分解过程产生的热量，用间接冷却水移出。分解反应完成后，停止搅拌，静止分离45小时。下层硫酸钠废水放入硫酸钠槽，由硫酸钠泵定时送往污水处理。上层粗酚放入粗酚槽，由粗酚泵送往油库。93%浓硫酸自油库送入浓硫酸槽（，配酸槽中先加入一定量工业新水，然后，由酸泵缓慢加入浓硫酸。稀释过程产生的热量，用间接冷却水移出。为便于操作，配酸过程的仪表安装在现场。7075%硫酸由酸泵抽送到酸高位槽。 d）排气洗净 本装置对分解塔排除的含酚尾气单独设一套排气洗净系统，油类贮槽和酚类贮槽的放散气由焦油槽区尾气净化系统统一处理。2.3.3.2 工艺特点
4、本工艺流程采用连续洗涤和分解，其主要特点为：a）对于产量较大的酚萘洗混合份采用连续脱酚。b）连续脱酚采用泵前加碱（或碱性酚钠），经高效静态混合器和泵的搅拌后，混合充分，脱酚效果好； c）在净酚钠中通入压缩空气，可使净酚钠中的含硫化合物充分氧化分解；d）酚盐分解采用二氧化碳连续法与硫酸间歇法分解复合工艺，可确保酚钠完全分解；e）油类放散气和酚类放散气用洗油吸收、水洗涤、焚烧后排放，环保效果好。3.2.3.3 主要操作指标酚萘洗混合份温度：8085；一次连洗分离塔温度：8085；二次连洗分离塔温度：8085；酚钠蒸吹柱顶温度：100；蒸吹馏份换热器后酚钠温度：90；脱酚用碱液浓度：812%；分解用
5、硫酸浓度：7075%；分解器温度：90以下；CO2分解塔上段温度：3570，下段温度：3060；缓冲槽温度：6080，粗酚槽：2040；烟道气CO2含量15%，含尘0.15g/m3，温度为6070。2.3.3.4 主要设备选择a）连洗分离塔2台 连洗分离塔的规格相同，直径DN2000，高度H=16000，碳钢材质。分离塔为空塔，物料在塔内保持一定的停留时间，以达到静置分离的目的。 b）酸分解器2台 直径DN2800，容积VN20m3，材质为904不锈钢，采用机械搅拌。为避免加酸分解过程中温度升高过快，内设盘管冷却器，用循环水冷却。c）一次CO2分解塔1台 直径DN1800/2000，高度H=
6、2130，碳钢材质，鲍尔环填料250.6mm。d）二次CO2分解塔1台 直径DN1600/2000，高度H= 2130，碳钢材质，鲍尔环填料250.6mm。2.3.3.5 主要节能和环保措施 本装置采用了以下节能和环保措施： a）混合份的脱酚采用两次分段洗涤工艺，首先采用碱性酚钠洗涤，然后用新碱液进行洗涤，使碱液得到充分利用，同时保证了酚的回收； b）在中性酚钠蒸吹时，酚钠与蒸吹柱顶的汽体换热，提高了热利用率，减少冷却水消耗；c）设两套排气洗净系统，能够分别洗净油类贮槽和酚类贮槽的放散气，减少污染。d) 以蒸吹分离水、粗酚蒸馏分离水以及碳酸钠苛化得到的稀碱液为配碱水，氢氧化钠采用片状固体碱，大
7、大减少了酚水排放量。2.3.4工业萘蒸馏装置2.3.4.1 工艺流程简述馏分脱酚装置来的已洗混合份贮存在已洗混合份槽内，由已洗混合份泵送入已洗馏分/工业萘换热器及洗油冷却器I换热后进入初馏塔，塔顶油汽在酚油冷凝冷却器I、酚油冷凝冷却器II内部分冷凝冷却后，气相进入真空系统，液相酚油经酚油油水分离器分离，酚油进入酚油回流槽，一部分通过酚油回流泵作为回流送入初馏塔顶，其余部分送入脱酚酚油槽；酚水入焦油蒸馏装置的酚水槽,由酚水泵定期送往污水处理。塔顶油汽在酚油冷凝冷却器I的冷介质是原料焦油，换热后焦油温度达到105，热焦油去闪蒸脱水，既降低了焦油含水，又节省了大量用于预热焦油的蒸汽。该工艺中初馏塔采
8、用减压精馏，酚油冷凝冷却器通过气相管道与真空系统连接。来自酚油凝冷冷却器的不凝气通过不凝气冷却器冷凝后进入缓冲罐，然后再进入真空泵，真空泵乏气送尾气集中处理装置。两混油循环泵将初馏塔底部的萘洗馏分一部分连续送入萘油冷凝器，加热至190195C后，返回初馏塔底部，作为初馏塔的热源。其余则经管式炉对流段加热至250C后，送入精馏塔继续精馏。酚萘洗混合份连续送入精馏塔内，塔顶的萘蒸汽，经过萘油冷凝器冷凝，原料预热器冷却至100C左右后，流至工业萘回流槽。萘油回流泵将部分工业萘送精馏塔顶作为回流，其余的工业萘作为产品满流至工业萘高位槽，满流或泵送至工业萘库。洗油循环泵，将精馏塔底的洗油一部分连续送入精
9、馏塔加热炉，加热至280290C返回精馏塔底部，作为精馏塔热源。自精馏塔底采出的洗油进入洗油冷却器I和洗油冷却器II冷却后，流入洗油槽，由倒油泵送至油库。各设备的排气均集中至焦油蒸馏装置尾气吸收系统，经洗油洗涤后排放。2.3.4.2 工艺特点a）本工艺采用单炉双塔差压蒸馏流程生产工业萘，省了一台管式炉，同时大幅降低了能耗，既节省投资，又节能减排，意义重大。b）采用单炉双塔差压蒸馏工艺，产品收率高，质量好，有利于后续产品的进一步开发。c) 塔顶油汽在酚油冷凝冷却器I的冷介质是原料焦油，换热后焦油温度达到105，热焦油去闪蒸脱水，既降低了焦油含水，又节省了大量用于预热焦油的蒸汽。d)初馏塔、精馏塔
10、的塔顶气相物料都用原料换热，节省了大量循环水和新鲜水补水。e）所有油贮槽的放散管集中排入排气洗净塔内，经洗油清洗后排放。2.3.4.3 主要操作指标已洗混合份入泵温度：6080；原料预热器后原料温度：160170；洗油冷却器I后原料温度：185195；初馏塔底循环油温度：190195；精馏塔底循环油温度：270290；初馏塔顶油汽温度：140150；精馏塔顶油汽温度：218219；初馏塔顶压力：1535kPa；初馏塔底部的气相压力：4560kPa；精馏塔顶部的气相压力：110120kPa；精馏塔底部的气相压力：135140kPa。工业萘回流槽温度：150160；工业萘高置槽温度：140150。
11、2.3.4.4 主要设备选择 a）精馏塔管式加热炉均采用圆筒加热炉2台，热负荷为140104kcaL/hr。 b）初馏塔2台 塔径DN1400，采用规整填料，塔体材质：碳钢，填料材质：304L；精馏塔2台 塔径DN1400，采用高效导向筛孔塔盘，70层。塔体材质：碳钢，塔盘材质：304L不锈钢。 2.3.4.5 主要节能和环保措施a）所有油贮槽的放散管集中排入排气洗净塔内，经洗油清洗后排放，减轻对环境污染。b）余热充分利用，工业萘精馏塔的萘蒸气用于工业萘初馏塔再沸器热源，工业萘初馏塔顶酚油气用于预热焦油，洗油等热量用于加热已洗馏分，极大地降低了系统能耗；2.3.5萘结晶及包装2.3.5.1 工
12、艺流程简述 由工业萘装置泵送来的液体工业萘储存于萘结晶机上面的中间储槽，自流到工业萘转鼓结晶机，经冷却、结晶、切片得到固体工业萘。存于工业萘贮斗，再经过自动计量包装机包装后，由防爆叉车送入仓库。包装口处的升华萘经脉冲除尘器收集。2.3.5.2 工艺特点a)选用防爆型自动包装机，既安全又改善操作环境；b)升华萘采用脉冲除尘器收集。2.3.5.3 主要技术操作指标工业萘高位槽温度：8090；转鼓结晶机冷却水入口温度：30；转鼓结晶机冷却水出口温度：40；2.3.5.4 主要设备a)转鼓结晶机，处理量为2吨/时。b)包装机，自动称量、包装。2.3.5.5 主要节能和环保措施转鼓结晶机、包装机的升华萘
13、设脉冲除尘器，捕集工业萘改善了操作环境。2.3.6原料焦油库2.3.6.1 工艺流程外来焦油进入焦油卸车槽内，由焦油卸车泵送至高、低喹啉焦油原料槽，再通过焦油匀和泵（兼倒油泵）送入焦油原料槽进行预混合。匀合后的焦油由焦油脱水脱渣泵送至超级离心机脱水至1.5以下，渣脱至0.5以下，脱出的含氨分离水自流至分离水槽，与来自焦油原料槽的氨水定期由由分离水泵送至废水系统；脱水脱渣的焦油自流至脱水焦油槽，由脱水焦油泵送至焦油蒸馏系统；焦油渣由专用渣箱收集，送至煤场配煤。由各装置来的洗油、蒽油、碳黑油及燃料油等入各槽内，由各自泵定量送装车外销。 原料库区、产品库区设一套的尾气净化系统，各贮槽尾气由尾气风机抽
14、吸入尾气洗净塔, 经尾气洗净塔循环油泵循环洗油吸收后，经水封槽、阻火器，引致管式炉焚烧。富萘洗净油返回洗油槽。洗油定期更换，新洗油定期从油库补充。2.3.6.2 工艺特点a)本装置采用三相卧螺离心机，将粗焦油脱水脱渣，脱水脱渣效率高；b)焦油与工业萘装置换热，节省了大量的蒸汽。c)碳黑油的配制在密闭的压力容器内进行，安全性提高。d)贮槽的保温采用导热油，成本低于用蒸汽保温。2.3.6.3 主要技术操作指标焦油贮存温度：8095；脱水后焦油含水量（w%）低于2；含固体量（100）（w%）低于0.3。2.3.6.4 主要设备三相卧螺离心机2台：利用焦油渣、水与焦油的比重不同，将三者进行有效分离，处
15、理量为25吨/时。5000立方储槽4台、2000立方储槽4台。2.3.6.5 主要节能和环保措施a）含油废气排放均经过洗油洗涤后进入管式炉燃烧，减少污染；b）轻油槽使用呼吸阀和阻火器，减少轻质油气的排放；c）各装置送来的工艺排水，与本装置产生的分离水，送污水处理站，无外排废水；d）本装置产生的焦油渣，定期送至焦化厂煤场配煤。3电力31概述本项目大部分负荷属于一二级负荷，受电电源应为两路6KV独立电源，且每路均能承受100%的负荷。计量由上一级考虑，电源线路交接点在本工程设计边界，6KV电源最终引接方式为电缆敷设方式。3.2供配电系统本项目设低压变电一座，所内设两台变压器均为1600KVA（6/
16、0.4KV）。变压器正常为分列运行方式，单台负荷率为50%左右，当一台变压器故障检修时，另一台能承担100%的供电负荷。为改善全厂功率因数，在变压器低压母线上考虑低压动态补偿，使补偿后的功率因数在0.9以上，满足工厂经济运行的需要。3.4电气传动及控制3.4.1电气传动低压动力配电采用380V/220V电压，TN-S-C系统，配电方式以放射式为主，个别采用链式供电（链接的用电设备部超过3个）。移动设备通过软电缆供电。采用低压断路器作为短路保护设备，采用低压断路器和热继电器作为过负荷保护设备。3.4.2电气控制本工程主要电气设备的运行、停止，故障信号均送至仪表专业的DCS系统进行监控和事故记录。
17、与机械设备成套的电气装置，除提供电源外，设备的运行、停止及故障信号均送至仪表专业的DCS系统进行监控和事故记录。对火灾和爆炸危险场所内的设备，根据其危险等级选择相适应的防爆设备，以保证安全生产。工艺设备主要操作监视方式以中控室DCS系统为主，并辅以机旁操作柱单机操作。3.4.3线路敷设线路以铜芯电缆为主。电缆敷设以电缆桥架为主，部分户外线路考虑铠装直埋，部分户内线路考虑穿管埋地，沿墙、梁等明敷以及在吊棚或静电地板内敷设等方式。3.5电气照明、防雷及接地本工程照明采用380/220V中性点直接接地系统；检修用照明电压为36V，在特别潮湿的场所为12V。除设置工作照明外，根据规范要求在个别场所还设
18、置应急照明、局部照明及检修照明。道路照明采用光控节能型。根据规范，对各类工业建筑物考虑防静电接地、防直击雷和感应雷等措施。对于380V系统采用中性点直接接地系统，其电气装置的外露导电部分通过保护线（PE线）接地。4仪表4.1概述:本设计范围包括焦油蒸馏工段、改质沥青工段、馏份洗涤及分解工段、工业萘蒸馏工段、综合储罐区、成品油库区及公用工程部分的仪表设计。在设备选型上，既要考虑可靠性及先进性，又要兼顾它的性能价格比。4.2.设计原则： 根据用户要求并结合国内外同行业自动化仪表控制技术的发展水平，自动化仪表设计遵从以下设计原则：采用先进，可靠，实用的技术和设备。在不降低总体装备水平及质量保证的前提
19、下，尽量采用国内设备，材料。在保证先进生产操作的基础上，仪表检测的设置应尽量做到简单，实用，有效，不盲目追求多而全，方便使用和维护。仪表设计与选型应考虑安全及环保要求，并符合国家的有关规定。仪表设备选型尽可能一致，以利维护和兼容。4.3装备水平和控制方式工艺过程的检测和控制系统由DCS控制系统和现场仪表组成。所有压力、流量、差压、液位仪表及阀门等的选型本着适用性、可靠性和先进性相结合的原则。DCS控制系统具有以下特点：（1）系统的可靠性为了保证焦油工艺过程安全、连续、稳定生产，控制系统数据通信网络采用100%冗余结构。（2）系统的操作性为了便于焦油生产过程的操作管理，采用多窗口画面的操作站进行
20、生产过程的显示、设定、操作、报警。各操作站的配置对应工艺设备对象，互为备用，面向生产操作。（3）系统的维护性系统具有很强的自诊断功能，自动向操作维护人员指示故障点及故障原因，以便操作人员在带电状态下进行维护，缩短系统故障恢复时间，不影响生产操作的正常运行。（4）系统的开放性系统具有很好的开放性，以便于与相关的其他计算机连接进行数据通信。（5）系统的扩展性系统采用冗余数据通信网络，可以方便地增加控制站、工作站。 4.5一般仪表选型压力，差压变送器选用智能型；热电偶（热电阻）选用国内的优质产品；执行器以智能气动执行器为主；水流量检测采用电磁流量计或超声波流量计，气体流量测量一般采用节流装置；油流量采用转子流量计或超声波流量计；液位检测采用液位变送器；4.6控制室仪表室详细资料见工艺资料。变送器均就地安装。4.7仪表动力消耗（1）仪表电源仪表专业用的电源为：单相220VAC 50HZ或直流24V向仪表设备供电。DCS系统采用不间断电源装置（UPS）供电，电压等级为：380VAC 50HZ容量10KVA。（2）仪表气源仪表专业需要压缩空气，和蒸汽蒸汽作为仪表设备及导压管保温伴热用，
