年产135万吨焦化厂粗苯回收工段设计(编辑修改稿)

年产135万吨焦化厂粗苯回收工段设计(编辑修改稿)内容摘要：

收。 吸收的推动力是煤气中苯族烃的分压与洗油液面上的苯族蒸汽压力之差，此值越大，越容易被洗油吸收。 洗油的成分中含有甲基萘、联苯、苊、芴、氧芴等组分，用洗油吸收煤气中的苯族烃是典型的多组分吸收，为了叙述问题方便，视其为单组分吸收，同时洗油吸收煤气中苯族烃又是物理吸收过程，服从拉乌尔定律和道尔顿定律。 煤气中苯族烃的分压可根据道尔顿定律计算： Pg=P•y 式中 P—煤气的总压力，kPa　　　　　　　y—煤气中苯族烃的体积分数(或摩尔分数)。 通常苯族烃在煤气中的浓度以g/m3表示。 若已知苯族烃在煤气中的浓度为a g/m3，则换算为体积分得：　　 　　式中Mb粗苯的平均相对分子质量。 将此式代入式(21)，则得：　　 　　用洗油吸收苯族烃所得的稀溶液可视为理想溶液，其液面上粗苯的平衡蒸气压PL可按拉乌尔定律确定:　　 　 PL=P0•x 　　　　式中P0—在回收温度下苯族烃的饱和蒸气压，kPa；　　x—洗油中粗苯的摩尔分数　　 通常洗油中粗苯的含量以C%(质量百分数)表示，换算为摩尔分数得：　　 　　 　　式中 Mm—洗油的相对分子质量。 将此式代入式（24），则得：　　 　　当煤气中苯族烃的分压Pg大于洗油液面上苯族烃的平衡蒸汽压PL时，煤气中的苯族烃即被洗油吸收。 pg和pL之间的差值越大，则吸收过程的推动力越大，吸收速率也越快。 洗油吸收苯族烃过程的极限为气液两相达成平衡，此时Pg=PL，即：　　 　　 洗油中粗苯的浓度很小，式(27)可简化为：　　 　　因此，在平衡状态下a与C之间的关系式为：　　 　　或 (2)脱苯原理 　　脱苯原理实际是精馏原理，由挥发度不同的组分组成的混合液在精馏塔内进行部分汽化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态的过程。 在精馏过程中，当加热互不相溶的液体混合物时，如果此混合物的蒸汽分压之和达到塔内的总压时，液体即行沸腾。 所以。 在脱苯蒸馏过程中通入大量直接水蒸汽，当塔内的总压力一定时，若气相中水蒸汽所占的分压愈高，则粗苯和洗油的蒸汽分压就愈低，这样就可以在较低的脱苯蒸馏温度（远比250～300℃的温度低）下，便可将粗苯完全地从洗油中蒸出来。 (3)影响脱苯的因素 ①、在塔底温度下各组分在蒸汽压。 提高富油预热温度，则塔底贫油温度也相应提高。 贫油中各组分的蒸汽压增大，从而使粗苯的蒸出率也增加。 ②、脱苯塔内操作压力提高塔内操作压力时，各组分的蒸出率相应减少。 反之，则响应增加。 ③、脱苯塔的塔板层数增多加料板以下的塔板数n，可使各组分的蒸出率增大，特别是对甲苯，二甲苯的蒸出率影响较大。 ④、直接蒸汽量、温度。 提高直接蒸汽量，可使各组分的蒸出率增加。 反之则各组分的蒸出率减小。 此外还有富油的预热温度和含苯量。 主要设备论证及选型 前面我们介绍了四种终冷洗萘工艺，它们各自使用的终冷塔也不同。 煤气终冷和机械化除萘工艺用金属隔板塔。 此塔局有传热，传质好的优点，但在终冷塔后出口煤气的含萘量较高，萘的脱除率低，终冷水和萘不能很好地分离。 煤气终冷和热焦油洗萘工艺使用带焦油洗萘器的煤气终冷塔（筛板塔）。 此塔虽然具有扩散推动力大的优点，但操作不稳定，对水质的要求高。 油洗萘和煤气终冷工艺中使用的是横管式终冷塔。 此工艺洗萘与终冷分开，投资高，不易小厂借鉴。 横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺使用横管终冷洗萘塔。 它的优点：不仅终冷效果好，除萘效果也好；系统阻力小，操作维修简便，节约点耗；不需含酚污水处理。 根据本设计在第二章所确定选用的终冷除萘工艺、流程，可确定选用与该工艺相配套的终冷塔——横管终冷洗萘塔。 (1)洗苯塔目前，我国焦化厂采用的洗苯塔主要有空喷塔，板式塔和填料塔，下面分别加以介绍。 (2)空喷塔 空喷塔一般为多段喷洒，没段下部均设有煤气分布器，相邻两段设有煤气通过的锥性散罩，底部设有许多个喷嘴组成的洗油喷洒装置，其上设有备用的中央喷嘴，从顶部洒下来的洗油经降液管引到下段。 洗油从第二段起来采用循环喷洒。 用空喷塔洗苯具有以下优点：投资省，处理能力大，阻力小，不堵塞等。 缺点：洗苯效率低，塔后煤气含苯量高，洗油循环量大，动力消耗大。 (3)板式塔（孔板塔） 板式塔主要有穿流式筛板塔。 该塔容易实现最佳流体力学条件，即增加气液两相的接触面积，提高两相的湍流程度，迅速更改两相界面以减小其扩散阻力。 这种塔结构简单，容易制造，生产能力大，投资省，节约金属材料，且安装和维修简便。 其缺点是塔板的效率受负荷变动的影响较大。 (4)填料塔 填料洗苯塔是应用较早，较广的一种塔。 塔内填料了用木格，钢板网，金属螺旋，帖拉累托填料，鲍尔环，鞍形填料以及塑料花环填料等。 ①、木格填料塔该塔型在我国焦化厂应用较多，它具有阻力较小，操作稳定等优点。 但也存在着生产能力小，设备庞大、苯重，投资和操作费用高及木材耗量大等缺点。 因此在一些国家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。 ②、钢板网填料塔该塔型在国内已被采用。 该填料塔与木格填料塔相比，具有比表面积大，吸收率高，阻力小，动力消耗小等优点，但制造麻烦，价格昂贵，处理能力小。 ③、金属螺旋填料塔金属螺旋填料塔采用钢带和钢丝绕成，其比表面积大，重度小由于形状复杂，填料层的持液量大，因此吸收剂与煤气接触时间较长，又由于煤气通过填料时搅动激烈，因而吸收效率较高。 但难于制造，价格昂贵。 这种填料在苏、美应用较多。 ④、塑料花环填料塔 塑料花环填料是近年来又国外引进的高效填料，经过实践检验证明，花环填料是一种具有比表面大，空隙来率高，阻力小，处理能力大，液体分布好，湿润率高，投资省，占地少，节省能耗，制造安装容易，操作方便等突出优点的填料。 国家有关部门鉴于该填料具有以上优点，已要求推广使用高效花环填料洗苯塔。 根据以上的论述，本设计采用塑料花环填料洗苯塔。 从以上两表可以看出，几乎在所有比较项目中，花环填料塔都优于其它塔型（包括填料塔），它是当前国内最先进的洗苯塔。 采用花环填料塔代替木格子填料塔洗苯时，对于年产135万吨焦炭的焦化厂，可节省100余万远，价值9万元，并可获得节省占地，缩短基建周期等社会效益。 脱苯塔我国焦化厂采用的脱苯塔有圆形泡罩塔，条形泡罩塔以及浮阀塔等，以条形泡罩塔应用最广。 泡罩塔是工业上应用最久的一种塔板型式，该种塔型 的优点是：不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，即当气、液负荷有较大的波动时，仍能维持几乎恒定的板效率，塔板不易堵塞，对各种物料的适应性强，操作经验丰富。 缺点是：塔板结构复杂，金属耗量大，造价高，板上液层厚，气体流动曲折，塔板压降大，兼因雾沫夹带现象较严重，限制气速的提高，故生产能力不大。 而且板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，气体分布不均匀，也影响了板效率的提高。 根据目前的使用证明泡罩塔的操作，运行更为稳定。 虽然浮阀塔具有很多优点，但因其防腐较差，操作不易稳定，故选用条形泡罩塔作为本设计的脱苯塔。 蒸汽加热法生产一种苯。 由图可见，洗苯工序来的富油在分缩器下面的三格中被脱塔顶逸出的蒸汽加热，然后进入到贫油换热器，被脱塔底排出的热贫油加热，再进入富油预热器中，富油被间接蒸汽加热至135～145℃后，从脱塔的上部进入塔内。 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86～90℃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，与水分离后与富油混合并送往脱苯塔。 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，送往洗苯塔循环喷洒。 由于洗油在循环使用当中质量变坏。 为保持循环洗油量的1～2%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。 再生器底部的残渣油可靠设备内的蒸汽压力间歇地或连续地排至残渣油槽。 管式炉加热法生产一种苯的工艺。 来自洗苯塔的富油先进入分缩器，被从脱苯塔来的粗苯油气加热到70～80℃，然后入贫富油换热器，被热贫油加热到130～140℃后进入管式炉。 加热到180～190℃的富油，从第14层板进入脱苯塔。 热贫油从脱苯塔底部经贫富油换热器自流入脱苯塔下部的热贫油槽，温度120℃左右，然后用泵送到贫油冷却器到25～30℃送回洗苯塔循环使用。 从脱苯塔顶出来的粗苯蒸汽，进入分缩器，温度从170～180℃，降到90℃左右，部分水蒸汽被冷凝下来，然后进入冷凝冷却器，粗苯和水从冷凝冷却器下部流入油水分离器进行分离。 从油水分离器出来的粗苯进入粗苯储槽。 轻、重分缩器分别进入油水分离器分离。 为保证洗油质量，从管式炉加热后的富油管线引出1～2%的富油进再生器，于此用管式炉过热至400～450℃的蒸汽进行蒸吹。 再生器顶排出温度为190～200℃的水汽，油汽与粗苯汽一起进入脱苯塔，再生器底部残渣定期排放。 在蒸汽法脱苯的生产系统中，由于存在着蒸汽耗量大，贫油含苯量偏高等缺点。 因此，焦化厂采用了管式炉加热富油来制取粗苯，管式炉加热法生产一种苯与蒸汽加热法生产一种苯相比具有以下优点：(管式炉法脱苯可以提高粗苯回收率。 由于富油在管式炉内的加热温度高（可达180～200℃），故脱苯效果好，%左右，从而使洗苯塔塔后煤气含苯大为降低，粗苯回收率可达95%以上。 (1) 管式炉法脱苯可以降低直接蒸汽耗量，每生产1180℃前粗苯所耗蒸汽量为1～，仅为蒸汽法脱苯的30%～40%。 (2) 管式炉法脱苯可减少水量，每生产1180℃前粗苯生产的酚水量仅为1～，而蒸汽法脱苯可以生产酚水3～4。 (3) 管式炉法脱苯由于蒸汽耗量低，体积小，可大大降低蒸馏及冷凝冷却设备尺寸，从而降低了设备费用。 (4) 管式炉脱苯蒸馏有多种流程，有只设一座蒸馏塔的；有设脱苯塔和两本塔两座塔的；有设有脱苯塔和脱萘气提塔的；有设分缩器，有不设分缩器的；有生产一种苯的，有生产两种苯的；有一塔生产三种产品的，有两塔产品三种产品的。 生产粗苯一种产品主要操作控制指标如下：　　贫富油换热器富油出口温度／℃ 100～130　　入脱苯塔富油温度／℃ 180～200　　脱苯塔顶部油气温度／℃ 90～93 　　萘油侧线切取温度／℃ 125～135　　再生器顶部温度／℃ ＞180　　进再生器直接蒸汽温度／℃ 400～450　　再生器顶部压力（表压）／ ≤49　　脱苯塔底部压力（表压）／ ≤39　　入脱苯塔直接蒸汽量／（180℃前粗苯） 　　萘油采出量／（180℃前粗苯） 80～100再生器处理量占循环洗油量／％ 1～2 对粗苯产率的影响 粗苯产率随配煤中碳氢比的增加而增加，且配煤中挥发分含量愈高，所得粗苯中甲苯含量就越少；反之，情况就相反。 一般情况下，%～%　　当配煤中干燥无灰基挥发分为=20%～30%时，可由下式求得粗苯的产率（%）：　　　　式中 —粗苯产率的影响 第三章 主要设备论证及选型 　　横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺使用横管终冷洗萘塔。 它的优点：不仅终冷效果好，除萘效果也好；系统阻力小，操作维修简便，节约点耗；不需含酚污水处理。 根据本设计在第二章所确定选用的终冷除萘工艺、流程，可确定选用与该工艺相配套的终冷塔——横管终冷洗萘塔。 洗苯塔　　目前，我国焦化厂采用的洗苯塔主要有空喷塔，板式塔和填料塔，下面分别加以介绍。 空喷塔　　空喷塔一般为多段喷洒，每段下部均设有煤气分布。