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1、8 2 0 0 9年第 6期 T I AN J I N SCI E NCE &T ECHN OL OGY 王 硕 张 帆 创新技术 张 金辉( 河北省石油化工设计院有限公司天津 3 0 0 3 8 4 ) ( 天津市金化化工技术有限公司 天津 3 0 0 2 0 0 ) 煤焦油蒸馏系统的模拟计算 【 摘要】 介绍了煤焦油蒸馏系统流程， 并采用化工流程模拟计算软件P R O 对煤焦油考伯斯蒸馏流程进行了 模拟计算， 通过与经验数据的比较， 肯定 了 P RO 流程模拟的方便快捷 ， 同时也分析 了产生误差的原 因， 结果表 明用 P RO进行模拟是改进工艺的有力工具， 通过模拟可得到各设备精确
2、的气液相 负荷 ， 对 于蒸馏塔的设计有 很大的指导作 用 【 关 词】 煤焦油 蒸馏P R O 模拟 0引 言 煤 焦油 是 煤 炭 干馏 时 生 成 的 具 有 刺 激 性 臭 味 的 黑 色 和 黑 褐 色粘 稠状 液 体 。从 化 学 组成 看 ， 煤 焦油 主 要 由 各种 芳 烃 化 合 物 及 含 S、 N、 0 元 素 的非 烃 化 合 物 所 构 成 的 非 常 复 杂 的 混 合 物 ， 目前 已经 检 定 出其 含 有 的 化 合物 有 5 0 0多种 ， 其 中 大 多数 含 量 较 少 ， 质 量 分数 只 有 干 分 之几 或 万 分 之 几 ， 含 量 1 0 的
3、 只 有 十几 种 。 从 煤 焦油 提 取 出的化 合 物 是 重要 的化 工原 料 ， 萘 收稿 日期： 2 0 0 9 一l 1 0 5 是制 取 苯 酐 、 塑 料 、 染 料 、 表 面活 性 剂 、 增 塑 剂 、 医药 和 油漆 等 的 原 料 。 洗 油 或 工业 萘 塔 底 油 中还 可 提 取 1， 2 一甲 基 萘 ， 它们 是 两种 异 构体 ， 是 生产 医 药 ( 维 生 素 K等 ) 、 染 料 、 香 料 和 润 滑 油 降凝 剂等 的重 要 有机 化 工 原 料 。蒽 是 生 产葸 醌 的 原 料。 1焦 油 蒸 馏 工 艺 介 绍 煤 焦 油 的组 分复 杂
4、 ， 为 从 煤 焦油 中分 离 加工 出高 附加值 的 化 学 产 品 ， 首 先应 对 其 组 分 进 行 初 步 分 离 ， 包括 加 工前 处理 和 焦油 蒸 馏 ， 以切 割 分 离 成 一 系 列 的 窄 馏 分 ， 再 作 进 一 步 的 分离 和 深 加 工 。 区 域 含 有 高 密 度 的 F PD 缺 陷 ， 中 心 区 域 含 有 位 错 环 。 k Y 毒 ， 图 4 A 型缺 陷形 貌 我 们拉 制 的重 掺 磷硅 单 晶 制成 抛 光 片 后 ，经 S e c c o腐 蚀 后 观 测 ， 在硅 片中 心 区域 有 同 心 圆 条纹 环 。硅 片边 缘 在 金相
5、显 微 镜 下观 测 有如 图 5所 示 的缺 陷 团 ，从 外 观上 看 与 F P D缺 陷 不 完 全相 像 ， 电镜 检 测 在 缺 陷 区域 未发 现磷 浓度 异 常 ， 也 未 发 现 有 孔 洞 ，该 缺 陷是 体 缺 陷 还 是 加 工 引 入 的 缺 陷 有 待 进 一步 研 究。 带有 此 种缺 陷 的抛 光 片经 过 外 延 并做 成 肖特 击器 件 后 ， 未 发现 不 良之 处。 圈 5重掺 磷 硅 单 晶抛 光 片 中缺 陷的 形 貌 3结 论 我 们 生 长 出 4英 寸 晶 向 、 电 阻 率( 1 01 8) X 1 0 Q c m 的重 掺磷 硅 单 晶 ，
6、找 到 了重 掺 磷硅 单 晶 生长 过 程 中磷 的掺 杂 和 电阻 率控 制 方 法 。 对重 掺 磷 硅 单 晶 中位 错 和 微 缺 陷 的形 态 及 产 生 机理 进 行 了探 讨 和 分析 ， 对今 后 控 制 重 掺 磷 硅 单 晶 中的 位 错和 微 缺 陷具 有一 定 帮 助 。 口 焦 油 连 续 式 蒸 馏 一 般 采 用 常 压 蒸 馏 工 艺 ，可 以 分 为 一 塔 式 、 二塔 式 和 多塔 式 。 为 提 高 馏 分 油 收 率 ， 降低 焦油 蒸 馏 过 程 中的 能 耗 ， 防止 焦油 在 管 式炉 管 中 因 温 度 过 高 而 结 焦 ， 国外 一 些
7、焦 油 加 工 企 业 采 用 减 压 煤 焦 油 蒸 馏 工 艺 。 煤 焦 油 减 压 蒸 馏 具 有较 高 的 优 越 性 ， 但 工 艺最 大 的 问题 是 轻 油 损 失 较 多 ， 而 常 压 减压 相 结 合 的 煤 焦 油 蒸 馏 工 艺 既 可 以充 分 体 现 减 压 蒸 馏 的 优 点 ， 又 可 以避 免 轻 油 的损 失 ， 这 在 德 国 的煤 焦 油 加 工 企 业 得 到 了广 泛应 用 】 。 2工 艺 流 程 简 述 本 文 介 绍 的 流 程 为 法 国 考 伯 斯 公 司 开 发 的 二 次 蒸 馏 工 艺 ， 采 用 常 减 压 蒸 馏 设 备 ， 脱
8、 水 塔 是 常 压 操 作 ， 蒸 馏 塔 为 负 压 操 作 ， 设 2个 管 式炉 。脱 水 焦 油 经 管 式 炉 加 热 ， 将 酚 、 萘 、 洗 三 混 馏 分 和 一 蒽油 、 二 葸 油 、 沥 青 等 重 质 油 分 离 ， 重质 ； E h 进 入 第 2管 式 炉 加 热 后 ， 进 入 杂 酚 油 塔 ， 分 离 出 杂 酚 油 馏 分 、 蒽 油 馏 分 和 沥 青 。 沥 青 经 过 真 空 闪蒸 塔 闪蒸 出重 ； E h ， 塔 底 得 到 沥 青 。 而 在 蒸 馏 塔 蒸 出 的 酚 、 萘 、 洗 三 混 馏 分 ， 进 入 溶 剂 油 蒸 馏 塔 ，
9、塔 顶 得 到 溶 剂 油 ， 塔 底 的萘 洗 混 合 分 进 入 萘油 精馏 塔 ， 分离 出萘 创新技术 2 0 0 9 年 第 6 期 T IA N J IN S C lE N C E & T E C H N O L O G Y 油 馏 分 和 洗 油 馏 分 】 。 该 工 艺 的特 点 是 将 焦油 先 分离 成 轻 、 重 两 种 混 合 油 ， 然 后 分 别蒸 馏 ； 重 质 油 蒸 馏 采 用 减 压 蒸 馏 ， 轻 质 油 采 用 常 压 蒸 馏 ， 并 且 采 用 杂 酚 油 塔 气 提 轻 组 分 ， 将 萘 洗 混 合 分 进 行 蒸 馏 ， 提 高 了馏 分 的质
10、 量 ， 使 馏 分 分 割 清 晰 ， 蒸 馏 操作 受 干扰 J 、 。 3用 PR OI I 对考 伯斯 焦油 蒸馏流 程 的模拟 此 次 模 拟 采 用 的 数 据 为 3 0万 t 年 煤 焦 油 深 加 工 工 程 数 据 ， 模 拟 分 3部 分 第 1部 分 为 焦 油 蒸 馏 装 置 ， 包括 脱 水 塔 、 焦 油 蒸 馏 塔 、 真 空 闪蒸 塔 、 杂 酚 塔 。 焦 油 脱 水 塔 主 要 用 于 原 料 焦 油 脱 水 ； 焦油 蒸 馏 塔 主 要 用于 无水 焦油 蒸 馏 ， 经 蒸 馏 切 取 三 混 油 及 软 沥青 。 杂 酚油 塔 主 要作 用是 从软 沥
11、 青 中切 取 重 油 以得 到 合 格 沥 青 。真 空 闪蒸 塔 主 要用 于 沥 青 进 一 步 闪 蒸 ， 改 善 沥吉 质 量 。 焦油 脱 水 塔 、 焦 油 蒸 馏 塔 及 杂 酚 油 塔 为板 式 塔 ， 真 空 闪 蒸 塔 为 空 塔 。第 2部 分 为溶 剂 油 精 馏 塔 ， 用 于 生 产 溶 剂 油及 萘 洗 油 。第 3部 分 为 萘 油 精馏 塔 ， 用 于 生 常 工业 萘 及 洗 油 。模 拟 流 程 如 图 1所 示 ： 表 1沥 青 的 馏 程 数 据 图 1 考 伯 斯 焦 油 蒸馏 流 程 的模 拟 图 序号 馏程分麴， 温 度 ： 1 0 O O 3
12、 6 0 2 l 0 0 4l 8 3 5 0 O 4 8l 4 1 0 0 0 5 07 5 3 0 0 0 5 68 6 5 0 【 I ) 6 0 9 7 7 0 O O 6 31 8 9 0 0 0 7 0 6 9 9 5 00 7 27 1 O 9 8 00 7 3 7 高温 煤 焦油 是 主 要 由芳 香 烃 组 成 的 复 杂 有机 化 合 物 。 据 资 料 统 计 ， 煤 焦油 中 含 有 上 万 种 有 机 物质 ， 这 给模 拟 带 来 了很 大 问题 ， 在确 定煤 焦油 的组 分 时 ， 采 用 了各 馏 分 混 合输 入 方法 ， 即 已确 定 煤 焦油 蒸 馏 的
13、 馏 分 ， 由 蒸 馏 馏 分 反 算 焦油 组 成 ， 这在 炼 油 厂 焦 化 分 馏 塔 的 模 拟 中 已被 广 泛 应 用 。 沥 青 的表 达 采 用减 压 渣在 模 拟 过 程 中 热 力 学 方 法 ， 即状 态 方 程 法 ( SRK M ) 和 活度 系 数 法 ( NR T L) 相 结 合 ， 并 设 置 了倾 析 水 ， 使 脱 水 塔 的 计 算 更 加 简 便 快 捷 。 在1 01 3 3 k P a下 定 义 蒸 馏 的 实 沸 点 TBP( t r u e b o i l i n g p o i n t ) 数据 如 表 1所 示 。表 2为 数据 为模
14、拟计 算结 果 和 经 验 数 据 的 比 较 。 从 比较 结 果 来 看 ，模 拟数 据 和 经 验 数 据基 本保 持 一 致 ， 但 仍 存 在 一 些 的 误 差 ， 主 要 原 因 为煤 焦 油 组 分极 其 复 杂 ， 模 拟 生 成 的数 据 存 在 误 差 ： 另 一 方 面 ， 模 拟计 算 的 热 力 学 方法 大部 分 是 基 于 理 想 状 态 下 产 生 ， 而 煤 焦油 蒸馏 是 完 全 非 理 想状 态 下 的 操 作 ， 热 力 学 方 法并 不 能 完 全 符 合 其蒸 馏 过 程 。 9 1 0 2 0 0 9年第 6期 TIAN J I N SCI E
15、NCE &T ECHN OL OGY 创新技术 表 2模 拟 数 据 与经 验 数据 的 比较 对应物流 操作参数 模拟数据 经验数据 脱水塔操作压力 KP A T U O S HU I T A 1 0 8 1 0 8 ( A ) WA T E R 脱水塔塔顶温度 ： 1 l 7 3 l 1 5 WU S HU I J I A OY O 脱水塔塔底温度 c c 2 3 7 1 2 3 0 蒸馏塔操 作压力 K P A Z HENGL I UTA 46 7 4 6 7 ( A ) R C 0 蒸馏塔塔顶温度 1 5 5 8 1 7 5 S 0 F T AH 蒸馏塔塔底温度， 2 9 8 3 l
16、0 杂酚油塔操作压力 KP A TU0FENT A 2 6 2 6 ( A ) Z AF E N Y( ) U 杂酚油塔塔顶温度 2 0 5 2 2 0 E N Y0 U 蒽油温度 2 8 0 2 6 0 S O F T 1 杂酚油塔塔底温度 3 3 0 2 5 O 真空闪蒸塔操作压力 S H A NG Z H E N G 8 8 KP A ( A ) Z H0 N CY 0 U 真空闪蒸塔塔 顶温度 3 0 0 3 1 O A T H 真空闪蒸塔塔底温度 3 3 5 溶剂油塔操作压力 K P A R0 N G J I Y0 U T A 1 3 3 1 3 3 ( A j R 0 N GJ 1 Y ( ) U 溶剂油塔塔顶温度 X ： 1 1 O 5 1 1 2 NA I X I 溶剂
