100万t每a焦化厂粗苯工段的工艺设计

1、 1 总 论煤是我国最主要的能源，除了燃烧提供能量以外，煤还可以经过综合加工利用，生产多种化学产品。目前应用最广，也是最合理成熟的综合利用是炼焦化学工业，随着炼焦工业的发展，煤气及化学产品已不再是旧的燃烧，而是加以回收利用，尤其是煤气中的芳香烃是宝贵的化工原料,对合理利用我国煤炭资源，提高经济效益有十分重要的现实意义。因此，对煤气中的苯族烃及萘应尽可能回收完全。粗苯回收工段的主要任务是，回收煤气中的苯族烃及洗除煤气中的大部分萘。粗苯是多种芳烃和其他化合物组成的混合物，粗苯是主要成分是苯，甲苯，二甲苯及三甲苯等。此外，还含有一些不饱和化合物，硫化物及小量的酚类和吡啶碱类。当用洗油回收煤气中的苯族烃时，在所得的粗苯中尚有少量的洗油轻质馏分。粗苯的组成取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内热解的程度。粗苯各组成的平均含量如表11。此外，粗苯中酚类的含量通常在0.11.0%之间，吡啶碱类的含量不超过0.5%。当硫铵工段从煤气回收吡啶碱类时，则粗苯中的吡啶碱类含量不超过0.01%。粗苯的各主要组分均在180的馏出物称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算产量时，通常把180前馏出量当作100

2、%来来计算，故以其180前的馏出量作为馏出量质量的指标之一。粗苯在180前的馏出量取决于粗苯工段的工艺流程和操作制度。180前的馏出量越多，粗苯的质量就越好，一般要求的180前的馏出量为9395%粗苯。 各组分的平均含平量 表1-1 组 分分 子 式含量 %苯C6H65570甲苯C6H5（CH2）31222二甲苯C6H4（CH2）22.06三甲苯C6H3（CH2）32.05不饱和化合物712其中：环戊二烯苯乙烯苯并呋喃及同系物茚及同系物硫化物（按硫计）其中：二硫化碳噻吩C5H6C6H5CHCH2C8H6OC9H5CS2C4H4S0.61.20.51.01.02.01.52.50.31.50.31.50.21.2苯及溶剂油三种产品。粗苯是淡黄色的透明液体，比水轻，不溶于水。在储存时，由于轻质不饱和化合物的氧化和聚合形成的树脂状物质能溶解于粗苯中使其着色并很快地变暗。粗苯 是易燃的物质，闪点12。粗苯蒸汽在空气中的浓度在1.47.5%（体积）范围内时，能形成爆炸性混合物，此工段要求严禁烟火，电机防爆。粗苯工段的产品，依工艺过程的不同而异。一般生产轻苯和重苯，但也可生产粗苯一种产品或轻苯，重

3、苯。1、设计任务：本设计为100万t/a焦化厂粗苯回收工段设计。2、条件： （1）、厂址：徐州郊区 （2）、气象条件：大气压力：冬季 767mmHg夏季 751mmHg最大风速 23.4m/s最大平均风速 19.3m/s最多风向几频率：全年 东、东北夏季 东、东南2 工艺论证及选择焦炉煤气经硫铵工段脱除氨后进入粗苯工段,在此进行苯族烃的回收和制取.该工段的主要任务是完成煤气终冷除萘,苯族烃的回收和脱苯三项任务.下面分别进行对完成这三响任务的工艺论证.2.1煤气的终冷及洗萘工艺回收煤气中的苯族烃的适量温度为21-27左右,在饱和器后温度通常是在50-56的煤气进入木格式洗苯塔，被喷淋下来的富油洗萘。富油进塔温度比煤气温度高5-7，煤气含萘可由2000-2500mg/Nm降到500-800mg/Nm。除萘后的煤气进入终冷塔，该塔为隔板式，分两段。下段用从凉水架来的循环水冷却至20-23的循环水喷淋，将煤气再冷却25左右，额外水从终冷塔底部经水封管流入热水池；然后用泵送至凉水架，经冷却后自流入冷水池。再用泵送至终冷冷塔的上下两端，送往上端的水须于间冷器用低温水冷却，由于终冷器只是为了冷却煤气

4、，所以终冷循环水量可减至2.5-3吨/1000标米煤气左右,因此,在回收苯族烃之前,煤气必须进行最终冷却.由于在煤气冷却和部分水蒸气冷凝的同时,也有萘从煤气中析出,所以,煤气的最终冷却同时也兼有除萘的作用.我国焦化厂目前所采用的煤气终冷及除萘的工艺流程主要有四种,即:煤气终冷和机械除萘工艺;煤气终冷和焦油洗油工艺;洗油萘和煤气最终冷却工艺;横管终冷喷洒轻焦油洗萘工艺.2.1.横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺如图2-4 从硫铵工段来的煤气由塔顶进入，与连续喷洒的轻质焦油并流差速接触速冷，至横管段继续冷却至21-25，同时脱萘至450毫克/标米以下，然后从塔底排出，进入旋风捕雾器除掉夹带的焦油，萘片和凝结水雾，然后去洗苯塔。轻质焦油由其补充至塔底循环油槽，循环油由槽底泵出至槽中部，顶部喷洒，与横管束和煤气接触换热，同时溶解煤气中析出的萘，然后经液封回循环槽。（此过程中，循环油槽内，入塔处，出塔处油温基本相同）。焦油循环至一定程度，用泵送至焦油上段。18的冷冻水由塔下部横管冷却器进入，向上经串联着的各横管器与塔内循环油，煤气间接换热绳温，然后从塔的外部排出。由于该工程

5、主要依靠降低煤气的温度使煤气中萘析出，并由轻质焦油将萘溶解，因此煤气温度需降至21左右。如此低温，就决定了必须要有低温水的焦化厂才易采用该工艺。该流程的优点是：1、不仅对煤气中的萘的脱除率高，而且冷却效果非常好。出口煤气约21左右，煤气含萘量大约在350-450mg/Nm。2、无须洗油，只须自产轻质焦油，节约洗油耗量；煤气中的萘直接转入焦油，降低了萘的损失。3、该系统阻力小，风机电耗低；操作维护简便；无污染；占地面积小，基建费用少。4、由于煤气冷却不直接与水接触，所以无含酚污水的处理。综合上述的四种工艺，通过比较，第四种优点突出，徐州地区有低温的水源。因此本设计采用横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺。2.2洗苯工艺从焦炉煤气中回收的苯族烃可采用下列方法：1、洗油吸收法：用洗油在洗涤塔中回收煤气中的苯族烃。将吸收了苯族烃的洗油（富油）送至脱苯塔蒸馏装置中，以提取粗苯。脱奔后的洗油（贫油）冷却后重新送至洗涤塔循环使用。洗油吸收法又分为常压吸收法和加压吸收发。加压吸收法可强化生产过程，适于煤气在远距离或用作合成氨厂原料的情况下采用。2、吸附法：煤气通过具有微孔组织，接触表面很大的活性炭或硅胶等固体

6、吸附剂。苯族烃即被吸附在其表面上直至达到饱和状态。被吸附的苯族烃可用直接水蒸汽进行提取。用活性炭吸附剂可将煤气中的苯族烃几乎完全吸附下来。此法要求煤气净化的程度较高，加之吸附剂价格昂贵，因此在工业上的应用受到一定的限制，而多用于煤气中的苯族烃的定量分析。3、凝结法：在低温加压的情况下，使苯族烃从煤气中冷凝出来。此法比吸附法所得粗苯质量好。但煤气的压缩及冷冻过程复杂，动力消耗大，设备材质要求高。目前，国内外焦化厂主要采用洗油吸收法回收煤气中的苯族烃。用洗油回收煤气中的苯族烃所采用的洗苯塔虽有多种形式，但工艺流程基本相近。下面只简单介绍用木格填料塔回收粗苯的流程，如图2-5：煤气经最终冷却到25-27，含苯族烃为25-40克/标米煤气，依次进入三个洗苯塔在塔内与逆向流动的洗油接触后，从最后的洗苯塔出来的煤气中苯族烃的含量要求低于2克/标米。洗苯塔的煤气直接回脱硫后回焦炉供加热使用及作冶金工厂的其他燃料。含粗苯为0.2-0.4%的贫油，由洗油槽用泵送往洗苯塔顶，并依次经过各塔后，含苯量增至2.5%，此含苯富油从塔底经U型管排入接受槽。由此，再用泵送往脱苯工序，脱苯后的贫油经冷却后再回贫油槽供

7、循环使用。在最后一个洗苯塔的喷头上部射捕雾层，以捕集被煤气带走的油滴，减少洗油的损失，也避免洗油进入煤气。近年来，为解决木材短缺问题，采用筛板塔，钢板网填料，不锈钢填料以及塑料花环填料洗苯塔，取得了较好的效果，洗苯塔台数可减少为一至两台。我国焦化厂洗涤用的洗油主要有焦油洗油和石油洗油。吸收放又分为焦油洗油吸收法和石油洗油法。2.2.1焦油洗油吸收法焦油洗油是高温焦油加工时230-300的馏分,由于大多数焦化厂都能自得,所以应用广泛。焦油洗油的含萘量除规定要小于13%外,还要求其含苊量不大于5%,是为了保证在10-15时无固体沉淀物。萘苊因熔点较高,在常温下易析出固体结晶,因此应控制其含量。但是萘苊同芴,氧及洗油中其他高沸点组分混合时,能生成低熔点的有关各组分的共熔点混合物,所以洗油中存在一定数量的萘,则有助于降低洗油析出沉淀物的温度。洗油酚含量高时,会与水形成乳化物,从而破坏吸苯的操作,且酚的存在使洗油变稠,黏度大,因此必须严格控制洗油中的含酚量。 由于石油洗油洗苯工艺存在很多问题尚未解决，设备选型上存在难题，所以一般不采用石油洗油工艺，而多采用焦油洗油洗苯工艺。2.3脱苯工艺由洗苯工

8、序过来的含苯富油需进行脱苯。用一般蒸馏的方法可以把富油中的粗苯蒸出来 。但为达到需要的脱苯程度，则需将富油加热到250-300，这在实际上是不可行的，但为了降低脱苯蒸馏的温度，可采用水蒸汽蒸馏法或真空蒸馏法。我国焦化厂均采用水蒸汽蒸馏法脱苯，或称气提法脱苯。按照富油的加热方式的不同，可分为蒸汽加热法和管式炉加热法两种。按照粗苯产品又可分为生产一种苯的方法和生产两种苯的方法。本设计任务是生产一种苯，下面将蒸汽加热和管式炉加热生产一种苯的方法分别加以介绍。2.3.1 蒸汽加热法生产一种苯蒸汽加热法生产一种苯的工艺如图2-6： 由洗涤工序来的富油在分离器下面的三格中，被脱苯塔来的蒸汽加热至70-80，然后进入贫富油换热器，被来自脱苯塔的温度为130-140的热贫油加热到90-100，最后在富油预热器中用低温间接蒸汽加热到135-145，进入脱苯塔顶部进行脱苯。从脱苯塔顶部溢出的粗苯，洗油蒸汽和水蒸气的油汽和水汽混合物进入分缩器下面三格中与富油换热，并在分缩器顶上的一格用冷水冷却，从而之大部分洗油汽和水汽冷凝下来，从分缩器顶部溢出的即是粗苯蒸汽。为得到合格的粗苯产品，可用冷却水水量控制分缩器顶部蒸汽温度，之其在86-89的范围内。由分缩器顶部溢出的粗苯蒸汽进入冷凝冷却器，在此用冷水冷凝冷却到25-30，做经粗苯分离器将水分出后计量槽进入粗苯储槽。进入分离器的油气和水汽混合物，在分离器底部两格所形成的冷凝液为重分缩油，在分缩器顶部两格所形成的冷凝液为轻分缩油。轻、重分缩油分别进入油水跟力气，与水分离后兑入富油送往脱苯塔。从粗苯、轻分缩油、重分缩油油水分离器排出的分离水均进入控制分离器进一步分离，以减少洗油损失。从脱苯塔底部排出的贫油温度比富油温度低3-5，自流入贫富.油换热器，与富油换热并冷却至110-120后，再回到脱苯塔底热贫油槽，在此用贫油泵送到贫油冷却器冷却至25-30后，送往洗被呢塔循环喷洒。由于洗油在循环使用中质量变坏。为保持循环洗油量的1-1.5%由富油入塔的管路引入洗油再生器，在此，洗油被间接蒸汽加热至160-180，并用过热蒸汽直接蒸吹，从再生器顶部蒸吹出来的温度为135-175 的油气和水汽的混合蒸汽进入脱苯塔的底部。再生器底

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