1、毕业论文 文客久久 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 20 万 吨 /年油泥资源化 之焦化反应工段工艺设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 目录 摘要 . I 英文摘要 . II ABSTRACT . II 前言 . 1 一延迟焦化及含油污泥 . 1 1国内外延迟焦化现状及发展趋势 . 1 1.1 国内外延迟焦化现状 . 1 1.2 延迟焦化发展趋势 . 1 1.3 国 内延迟焦化存在的问题 . 2 2焦化产品及延迟焦化的化学反应 . 2 2.1 焦化汽油 . 2 2.2 焦化柴油 . 2 2.3 焦炭 . 2 2.4 延迟焦
2、化的化学反应 . 2 3含油污泥组成以及含量 . 2 4含油污泥处理方法 . 2 4.1 生物处理 . 2 4.2 化学热洗处理 . 3 4.3 焚烧处理 . 3 5焦化法 . 3 二设计的基本数据 . 4 三工艺 设计 . 4 1厂址选择 . 4 2.焦化工艺 . 6 3.物料平衡的计算 . 6 4原料预处理 . 7 4.1 絮凝剂 . 7 4.2 离心机的选择 . 8 4.3 确定最佳原料预处理工艺参数 . 8 4.4 集油池 . 9 5. 加热炉设计 . 9 5.1.加热炉总热负荷计算 . 9 5.2.燃烧过程计算 . 10 5.3.加热炉设计 . 10 5.4 烟囱的设计 . 12 5
3、.5 加热炉余热回收系统 . 14 5.6 在线清焦 . 14 毕业论文 5.7 多点注汽 . 14 5.8 炉管材料 . 14 5.9 加热炉风机 . 14 5.10 小结 . 15 6焦炭塔设计 . 15 6.1 原料性质 . 15 6.2 反应温度 . 15 6.3 反应压力 . 15 6.4 循环比 . 16 6.5 塔径和塔高的设计计算 . 16 6.6 塔体材料的选择 . 16 6.7 焦炭塔的结构 . 17 6.8 给水冷焦及冷焦水处理系统 . 17 6.9 采用密闭吹汽放空系统 . 17 6.10 焦炭塔的油气预热系统 . 17 6.11 水力除焦系统 . 18 6.12 四通
4、阀 . 18 6.13 小结 . 18 7.装置管道器材的选择 . 18 8储存罐的选择 . 18 9.泵的选型 . 19 10能耗和物耗 . 19 10.1 加热炉热负荷和燃料消耗计算 . 19 10.2 电耗 . 19 10.3 蒸汽消耗 . 20 10.4 新鲜水消耗 . 20 10.5 能耗和物耗 . 20 11.设备一览表 . 20 四成本估算 . 21 1 人员设计人数 . 21 2 设备费用 . 21 3 原料 . 22 4 辅助材料 . 22 5燃料及动力费用 . 22 6制造费用 . 22 7焦化部分总成本 . 22 五结论 . 23 六参考文献 . 24 致谢 . 错误 !
5、未定义书签。 毕业论文 I 20 万 吨 /年油泥资源化 之焦化反应工段工艺设计 摘要 为了含油污泥的资源化处理，本次设计用了延迟焦化的处理方法。针对延迟焦化的焦化反应工段进行了设计，对原料预处理的离心机及所需的 泵进行选型设计，还对 延迟焦化所用到的最关键设备的加热炉，焦炭塔进 行基本的设计计算。延迟焦化中的物料，能量等进行初步的设计计算，对该工艺进行了成本估算，综合分 馏 车间和三废车间可以得出利润。对工厂的位置也进行了厂址选择，选择 1 个比较适合的地方设置这个焦化厂。这次设计的流程是原料经过离心机负分离，分离液进入集油池，然后分离的油品进入中间罐，然后进入 分 馏底部进行预热，再通入加
6、热炉升高温度，然后进入焦炭塔进行反应，反应结束后通出。 关键字 延迟焦化； 含油污泥；资源化 毕业论文 II 英文摘要 coking reaction processing of oil sludge 200,000 tons / year Abstract In order to reuse of oily sludge treatment, this design uses a delayed coking process. Design for delayed coking coking reaction of section, on the centrifuge and the pre
7、treatment of raw materials selection and design of the pump needed, also on the most crucial device used in delayed coking furnace, basic design and calculation of Coke. In delayed coking materials, preliminary design calculations of the energy, to the cost estimates on the process, comprehensive fr
8、actionation plant and waste workshop profit can be drawn. Site selection for the location of the factory, choose 1 more appropriate places of the coking plant. This design is the process of raw materials by centrifuge separation, separation and liquid into the oil tank, and separation of oil enterin
9、g the Middle tank, followed by fractionation of the bottom, and then leads to elevated temperature in heating furnace, followed by reaction of Coke, pass out after the end of reaction. Keyword Delayed coking; oil sludge; resource 毕业论文 1 前言 含油污泥是一种棕黑色粘稠状固体废物，它组成非常复杂、油含量高、综合利用方式少、化学性质十分稳定。为了解决含油污泥资源化的
10、问题，对含油污泥进行有效的利用，越来越多的含油污泥处理技术研究成功。含油污泥体积庞大，含有其中含有大量酚类、蒽、芘、苯系物等有恶臭的有毒物质，重金属，病原菌，放射性物质等难降解的有毒有害物质，如果处理不好，直接排放，既会占用大量耕地，又会对周围土壤、水体、空气都将造成一定的污染，并且有恶臭气味的气体产生。这使处理含油污泥有了一定的难度，但 是含油污泥的处理是目前国内外环境保护的需要，也是急需解决的难题之一。如果实现了含油污泥的资源化，彻底解决含油污泥污染是十分严重的问题，那么可以达到环境效益、生态效益和经济成本的均衡，实现最终目标。含油污泥已经被列入国家危险废物目录中的含油废物类，必须对含油污
11、泥进行无害化处理是国家清洁生产促进法的要求。在含油污泥中还富含大量烃类，进行油泥资源化符合可持续发展的战略方针，也符合循环型经济的要求含油污泥是一种污染物，数量比较多。含油污泥是石油化工工业的主要的污染物之一，对含油污泥的处理是石油化工企业的一个 难题。其实含油污泥也能利用，处理含油污泥可以得到丰富的资源，进行废物回收，保护环境。油泥的无害化和资源化是非常有必要的。其中焦化法是处理含油污泥的一种比较好的方法，这次设计对含油污泥进行焦化法处理，变废为宝。含油污泥每年的产量丰富，其中焦化工段是用延迟焦化处理的重要工段之一。所以我选择对这个工段 20 万吨 /年的原料进行设计。 一延迟焦化及含油污泥
12、 1国内外延迟焦化现状及发展趋势 1.1 国内外延迟焦化现状 在 20 世纪 90 年代初期，美国的 Chevron 公司的 Pascagoula 炼油厂的延迟焦化装置是世界上最大 的延迟焦化装置， 3.1Mt/a 是它的加工能力。采用“三炉六塔”流程，焦炭塔的单塔能力为 1.0Mt/a。世界上最大的延迟焦化装置建成在印度那个时候是 1998 年，加工处理能力有6.73Mt/a1。我国延迟焦化装置大型化也是迅速发展， 2000 年，我国上海石化有限公司建成第一套 1.0Mt/a 的“一炉两塔”工艺流程的延迟焦化装置，然后长岭吉化公司、石化公司也建成处理能力为 1.0Mt/a 的延迟焦化装置，
13、1.4Mt/a 的延迟焦化装置在上海高桥石化诞生。装置规模在大型化并且设备也大型化，过去焦炭塔单塔处理能力 0.4Mt/a 模式提高到现在的处理量为1.4Mt/a，焦炭塔的直径也从 5.4m 开始扩大，一直扩大到了 8.8m。进入 21 世纪以后，由于进口高硫、高金属原油增多。燃料清洁化步伐加快，特别是汽油中的烯烃、硫含量与国际标准进一步靠近，高硫、高金属中间基原油已难以作为催化裂化的原料，使延迟焦化工艺发展速度明显加快。 1.2 延迟焦化发展趋势 目前的发展趋势是提高液收、减低焦炭收率，提高装置的灵活性和提高装置的处理能力。提高液收、减低焦炭收率的办法是：降低循环比，降低操作压力，提高操作温
14、度，采用馏分油循环和减压蒸馏采取减压深拔等。 提高装置的灵活性主要是增加原料的适应性，提高操作弹性、高液收或多产优质石油焦等。提高装置的处理能力包括装置大型化，焦炭塔的大型化和缩短生焦周期。其中新设计的焦化生产周期一般为 16-20h，据报道 2，目前国外一些装置采用 14h 的生焦周期。 毕业论文 2 1.3 国内延迟焦化存在的问题 国内的一部分延迟焦化装置存在的主要不足是焦化加热炉热效率偏低、能耗偏高；焦炭塔等工艺设备操作和能力不平衡问题；环境污染有待改善；需要加强设备防腐以实现安全生产。所以，已有的焦化装置面临着提高技术及管理水平和消除“瓶颈”的技术改造形势。 2焦化产品及延迟焦化的化学
15、反应 焦化产品主要有焦化汽油，焦化柴油，焦化蜡油，焦化气体和焦炭。 2.1 焦化汽油 焦化汽油的特点是烯烃含量高，安定性差，马达法辛烷值比较低。汽油中的硫、氮和氧的含量比较高，经过稳定后的焦化汽油只能作为半成品，必须进行精制脱硫化氢和硫醇后才可以作为成品汽油的调合组分。 2.2 焦化柴油 焦化柴油的十六烷值比较高，含有一定量的硫、氮和金属杂志，还含有一定量的烯烃，性质不安定，必须进行精制才可以作为合格的柴油组分。焦化过程中，转化为焦炭的烃类所释放转移到柴油，汽油等油品之中。 2.3 焦炭 焦炭是黑色或暗灰色坚硬固体石油产品，带有金属光泽，呈多孔性，是微小石墨结晶形成粒状的炭体物。焦炭的组分是碳
16、氢化合物，含谈 90%-97%，含氢 1.3%-8%，还有氮，硫及重金属化合物等。延迟焦化生产的焦炭叫做原焦或者生焦。生焦硬度小，容易粉碎，水份和挥发分含量高。 2.4 延迟焦化的化学反应 延迟焦化属于热加工过程。烃类在热（ 400-550）的作用下主要发生类反应：一类是裂解反应，它是吸热反应；另一类是缩合反应，它是放热反应。至于异构化反应，在不使用催化剂的条件下一般是很少发生的。 3含油污 泥组成以及含量 含油污泥是一种黑色粘稠状液体，它主要来源的油田污水处理厂，由隔油池底泥、浮渣、清罐油泥和活性污泥组成。含油污泥主要分以下几类：原油开采产生的含油污泥，油田集输过程产生的含油污泥和炼油厂污水
17、处理场产生的含油污泥。其中罐底含油污泥的量约占罐容的 1左右。罐底含油污泥所具备的特点是碳氢化合物（油）含量非常高。油罐底泥中大约有 25的水，无机沉淀物为泥沙，其量为 5%左右，大概有 70是碳氢化合物，其中石蜡约占 6，沥青质占 7.8，污泥灰分的含量占 4.8 3 。含油污泥是在石油开发、炼制 、运输时污水处理过程中产生的。污泥中含油率大概在 10 50，含水率在 40 90，我国石油石化行业中，平均每年有 80 万吨罐底泥、池底泥产生，胜利油田每年含油污泥的生产量在 10 万吨以上，大港油田每年有 15 万吨左右的含油污泥，河南油田每年生产的含油污泥量大概是 5 104 m34。 4含
18、油污泥处理方法 含油污泥的处理方法很多，如生物处理，化学热洗处理，焚烧处理 ， 含油污泥调 剖，含油污泥综合利用，焦化法等。 4.1 生物处理 生物处理方法可以分两类 ,一是在含油污泥中加入高效降解石油烃的微生物 菌剂。二是在含毕业论文 3 油污泥中投加营养物质 , 曝气 , 促进污泥土著微生物生长增殖 , 从而降解污染物。 Bassam Mrayyan 等人 5加入 N、 P、 S 等营养元素 , 可以完成进一步提高 TOC 降解率。通过代谢表面活性剂微生物对含油污泥进行处理 , 可以提高石油烃类溶解度 ,提高石油烃类的降解效率。利用生物处理技术可去除 PAHs 类有害物质。 Booncha
19、n 等人已经发现 , 真菌可以把 PAHs 降解生成有机酸类 , 然后细菌再把有机酸为碳源进一步降解为二氧化碳和水。生物处理可以降解含油污泥中脂肪烃和芳香烃 , 今后研究的主要内容是研究构建高效菌群、优化控制条件 , 缩短处理周期。 4.2 化学热洗处理 将含油污泥加水稀释后然后加热的同时投加一定量化学试剂的条件下，使油从固相表面脱附或聚集分离的污泥除油方法叫做化学热洗。赵虎仁 6 等人处理炼油厂含油污泥采用化学热洗工艺。通过研究发现，效果最好的是洗涤剂 OST-，污油的回收率可以达到 92.2%，再经好氧性生物的处理之后，石油类可以达到 95%的去除率。童蕾 7 等人在对污泥来自铁路系统车辆
20、作业产生的和石油加工企业生产过程产生的含油污泥的处理时，先表面加热洗涤，达到预 处理的效果，处理含油污泥表面陈化成膜预要利用挥发性较强乙烯类有机物，再通过含表面活性剂的热碱水溶液进行洗涤处理，可将油泥中的水、油、泥三相分离，回收所需的大部分油品，这样做有比较大改良除油效果，残留油的含量会下降到 1.2%左右， 比还没有经预处理的土样残油率降低了 28%，这样可以实现资源化利用，但是仍会存在一定的二次处理问题。经过检测发现，某个油田落地油土壤的含油率为 32%，经过热化学洗油可以回收原油率在 25%以上。 4.3 焚烧处理 德国、法国的石化企业多采用焚烧的方式，焚烧产生的热能用于供热、发电，焚烧
21、后 的灰渣可用于修路或者埋入指定的灰渣填埋场。刘玉丽 8 进行基本焚烧试验，利用炉床式焚烧炉对辽河油田含油污泥的焚烧，通过污泥焚烧的化学和物理过程的了解，获取污泥焚烧的基本工艺参数，再通过一系列的类比和推演，设计出旋转炉的工艺参数，然后再利用其它正在实施的工业规模设备，完成工业现场试验。实验结果表明，油约为 4043 MJ/kg 的发热量，污泥的油泥比例约为 4 6，无水污泥大于 16 MJ/kg 的发热量，具有很好的燃烧能力，因此可以进行焚烧处理。赵连勤 9 等人对 145 t/d 含油污泥流化床焚烧处理设备所需的技术 进行了介绍，首先为了能让油污泥颗粒团在床内的可以均匀进料，利用泵把油污泥
22、送到系统以及油污泥蒸汽粒化上进料技术；然后为了可以把油污泥团在流化床内的进行流化燃烧，利用异密度流化床技术把石英砂当作床料；最后为了可以把油污泥颗粒团的挥发分燃尽和循环燃烧，采用内循环燃烧技术利用组合式旋涡分离器。 5焦化法 20 世纪 90 年代起，许多国外的炼油厂处理 API 隔油池的油泥就开始采用油泥焦化工艺。如在 1992 年 8 月前，美国阿瑟港炼油厂处理固含量平均为 2.5%的污泥用 Mobil 技术，此后 5 个月处理固含量平均为 10%12%的污 泥采用 ScalTech 技术，注入量由 2.1%增加到 5.8%。焦炭的灰分含量由 0.5%升高到 0.86%。 国内赵东风 10
23、 等做了一系列的试验，由于考虑点焦化反应所需的机理，提出一些工艺及相应的基本反应条件，油泥可以除去较大的机械杂质在经过脱水预处理后，与一次性催化剂掺和，然后再利用传输设备送入已经预热到 180 温度的焦化反应器，在闭反应器加热的条件下进行一系列的催化和焦化反应，反应 60 min 都控制在 490 的反应温度；焦化后产生的毕业论文 4 反应气进入一个简单的三相分离器并且通过一定温度的伴热管线；通过循环水控制 着三相分离器的温度，并且把降温到低于 100，分离器底部产生的含油污水都排放到污水的处理系统进行处理，回收的油品送到储罐进行储存；上部的气相组分回收利用通过送入炉子进行燃烧。张巧灵 11 等对高含油污泥的达标处理采用催化焦化技术。经过一系列的试验结果发现，进行焦化处理后的大港油田含油污泥，留下的残渣中的重金属含量和含油量都低于农用污泥中污染物控制标准。回收液相产品的性能较好，可以作
