221536孔大容积焦炉配套粗苯工段的工艺设计本科毕业设计(编辑修改稿)

221536孔大容积焦炉配套粗苯工段的工艺设计本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

4 焦油槽 5 水澄清槽6 液位调节器 7 循环水冷却器 8 焦油泵图22 煤气终冷及热焦油洗萘工艺1煤气6从凉水架来循环水27煤气4 4 45去焦油车间焦油38低温水去凉水架热水从冷凝工段来焦油 煤气在终冷塔内的流程如上述工艺。 含萘冷却水从终冷塔底部流出，经液封管导入焦油洗萘器的底部，并向上流动。 热焦油通过洗萘器中的筛板的孔眼向下流动，在与含萘冷却水接触中将冷却水中的萘萃取出来。 洗萘后的焦油从洗萘器底部排入焦油贮槽。 焦油在循环使用 24 小时后，经加热静止脱水再用泵送往焦油车间加工处理，送空的焦油槽再接受新的焦油。 从洗萘器上部流出的水进入澄清槽，经与焦油分 离后自流至凉水架冷却。 分离出的焦油及浮在水面上的油类，萘等混合物自流至焦油贮槽。 该流程的优点是不仅可以把冷却水中的萘几乎全部清除，而且对水中的酚有一定萃取作用。 结果，减少凉水架的清扫次数，中国矿业大学 2020届本科生毕业设计 第 7 页 有利于终冷水的进一步处理。 缺点是操作复杂，出口煤气含萘量高，用水量大，仍需进行污水处理。 洗油萘和煤气终冷工艺 油洗萘和煤气终冷的工艺流程如图 23 1 洗萘塔 2 加热器 3 富油泵 4 含萘富油泵 5 煤气终冷塔6 循环水冷却器 7 热水泵 8 、9 循环水泵 1 0 热水池 1 1 冷水池图2 3 油洗萘和煤气终冷工艺52℃2从饱和器来煤气含萘富油到粗苯富油槽从洗苯塔来富油34煤气到洗苯塔 到凉水架热水8590吨/时45℃35℃620～30℃低温水35℃101117℃7 8 915从凉水架来冷却水 煤气进入木格填料洗 萘 塔底，经由塔顶喷淋下来的 55℃左右的富油洗涤后，可使煤气中的含萘量降至 500 mg/Nm3 左右。 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喷淋， 将 煤气冷却至 40℃左右；上段用经冷却器冷却至 20～ 23℃的循环水喷淋，将煤气再冷却至 25℃左右，热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。 再用泵分别送至凉水架，经冷却后自流入冷水池。 再用泵分别送到终冷塔的上、下两段，送往上段的水须于冷 却 器中用 18℃低温水冷却。 由于终冷器只是为了冷却煤气，所以，终冷循环水量可减至 ～ 3t/Nm3 煤气。 该流程的优点是塔后煤气含萘量要低于前两种工 艺流程，用水量也仅为水洗萘法的一半，因而可以减少含酚污水的排放量。 缺点是操作复杂，洗油耗量大，脱萘困难，仍需进行污水处理。 横管终冷加喷轻质焦油除萘工艺 横管终冷加喷轻质焦油除萘的工艺流程如图 24 中国矿业大学 2020届本科生毕业设计 第 8 页 1终冷塔 2新焦油槽 3溢流槽 4焦油泵 5循环泵图2 4 横管终冷加喷轻质焦油除萘工艺1煤气热水冷水煤气32外来焦油去焦油工段45 煤气的终冷和除萘都在横管终冷塔中进行，煤气和轻质焦油均由塔顶进入，并流接触速冷，至横管段继续冷却至 23～ 25℃，同时脱萘至 450mg/Nm3 以下，然后从塔底排出，进入旋风捕雾气除掉夹带的焦油、萘片和凝结水雾，然后去洗苯塔，轻质焦油由补充槽 补充至塔底循环油槽，循环油由槽底泵抽出至塔中部、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。 （在此过程中，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，用泵送至焦油工段。 18℃的地下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，煤气间接换热升温，然后从塔的上部排出。 由于该工艺主要依靠降低煤气的温度使煤气中的萘析出，并由轻质焦油将萘溶解，因此煤气温度需降至 23℃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此工艺。 该流程优点： 该工艺不仅对煤气中萘的脱除率高，而且冷却效果非常好，出口煤气约 22℃左右，煤气含萘量大约在 350～ 450 mg/Nm3。 中国矿业大学 2020届本科生毕业设计 第 9 页 无须洗油，只需自产轻质焦油，节约洗油耗量，煤气中的萘直接转入焦油，降低了萘的损失。 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。 由于煤气冷却不直接与水接触，所以无含酚污水的处理。 综上所述的四种工艺，通过比较，第四种横管终冷加喷轻质焦油除萘工艺有点突出，徐州地区有低温水，因此本设计采用第四种方法。 洗苯工艺 从焦炉煤气中回收苯族烃可采用下 列方法： 洗油吸附法 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。 脱苯后的洗油（贫油）经过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法。 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。 吸附法 使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吸附剂。 苯族烃即被吸附在其表面上直到达到饱和状态，被吸附的苯族烃可用直接水蒸气进行提取。 用活性炭作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， 加之吸附剂昂贵，因此在工业上的应用受到一定限制，而多用于煤气中苯族烃的定量分析。 凝结法 在低温加压的条件下，使苯族烃从煤气中冷凝下来。 此法比吸附法所得粗苯质量好。 但是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附法回收煤气中的苯族烃，下面作以介绍。 洗油回收粗苯的工艺流程如图 25 中国矿业大学 2020届本科生毕业设计 第 10 页 1 1 填料洗苯塔 2 富油泵 3 贫油中间槽 4 贫油冷却器图2 5 洗苯工艺4贫油热水冷水32去分缩器1煤气 从终冷器来的 25～ 27℃，含苯族烃为 25～ 40mg/Nm3 的煤气，从洗苯塔底进入， 与洗油逆流接触后，从塔顶出来的煤气含苯要求低于 2 g/Nm3。 洗苯塔后的煤气直接或脱硫回焦炉使用。 脱苯工艺 由洗苯工序过来的含苯富油需进行脱笨。 脱苯工艺与很多种，我国焦化厂均采用水蒸气蒸馏法脱苯。 按 粗苯产品可以分为生产一种苯工艺和生产两种苯工艺，按照富油的加热方式可以分为蒸汽加热法和管式炉加热法。 下面就蒸汽加热生产一种苯工艺和管式炉加热法生产一种苯工艺分别进行介绍。 蒸汽加热法生产一种苯工艺： 蒸汽法脱苯生产一种苯如图 26 中国矿业大学 2020届本科生毕业设计 第 11 页 直接蒸汽粗苯分缩油至富油泵前管道冷水热水冷水从洗涤工序来的富油直接蒸汽残渣蒸汽7 89101112131415贫油至洗涤工序1234中压汽6冷却水5图 26 生产一种苯的工艺流程（蒸汽加热富油脱苯） 1贫油冷却器 2贫富油换热器 3预热器 4再生器 5热贫油槽 6脱苯塔 7重分缩油分离器 8轻分缩油分离器 9分凝器 10冷凝冷却器 11粗苯分离器 12控制分离器 13粗苯槽 14残渣槽 15控制分离器 本设计采用生产一种苯工艺，用直接蒸汽蒸馏的方法脱苯，现将各种工艺流程及选用的设备介绍如下： 由洗涤（洗苯）工序来的富油，在分离器下面的三个中，被脱苯塔来的蒸汽加热至 70～ 80℃，然后进入贫富 油换热器，被来自脱苯塔底的温度为 130～ 140℃的热贫油加热至 90～ 100℃，最后 在 富油 预 热器 中用 大于 8kgf/cm2 的 间接 蒸汽 加 热到 135～145℃，在从脱苯塔的第十二层塔板进入塔内。 富油在塔内逐板向下溢流，在由塔底进入的直接蒸汽的蒸吹作用下，富油中绝大部分粗苯，洗油部分轻质馏分及萘，从洗油中蒸出来并同一定量的水蒸气从塔顶逸出 . 温度比富油的预热温度约 1～ 2℃的油气和水汽混合物，进入分缩器顶上一格用冷水冷却，从而使大部分洗油气和水汽冷凝下来，从分缩器顶部逸出的即为粗苯蒸汽。 为得到合格粗苯产品，中国矿业大学 2020届本科生毕业设计 第 12 页 可用冷却水 量控制分缩器顶部蒸汽温度，使其在 86～ 89℃的范围内。 由分缩器顶部逸出的粗苯蒸汽进入蒸汽冷凝冷却器，在此用冷水冷凝冷却到 25～ 30℃，再经粗苯分离器将水分出后即进入粗苯贮槽，并定期用产品泵送往精制车间或出售。 进入分缩器的油气和水汽混合物，在分缩器底部两个所形成的冷凝液实施油气中的重馏分，即重分缩油。 轻重分缩油分别进分缩器，在与分水分离后兑入富油中并一起送往脱苯塔。 在三个油水分离器，排出的分离水均进入控制分离器进一步分离，以减少洗油的损失。 从脱苯塔底排出的贫油温度比富油的预热温度约低 3～ 5℃（ 130～ 140℃）热贫油子流入贫富有换热器，与富油换热并被冷却至 110～ 120℃后，在回到脱苯塔底的热贫油槽中，在此用用热贫油泵送到喷淋式贫油冷却器，冷却至 25～ 30℃后，在送往洗苯塔循环喷洒。 由于洗油在循环使用的过程中质量会变坏，为保持循环洗油的质量，将循环油量的 1～ %有富油入塔前的管路或脱苯塔加料板以下的一块塔板处引入洗油再生器，洗油被 10～ 12kgf/cm2的间接蒸汽加热至 160～ 180℃，并用过热直接蒸汽直接蒸吹，从再生器顶部蒸吹出来的温度，留在再生器底部的高沸点聚合物及油渣称为残渣。 可以靠设备内地 蒸汽压力间歇地或连续地排至残渣油槽。 从再生器排出的残渣油， 300℃前的馏出量要求低于 40%，若馏出量过高会大大增加洗油耗量。 洗油再生器操作之好坏，还对洗油耗量有较大的影响，在洗苯塔后煤气中所夹带的洗油较少分离良好的情况下，如洗油再生器操作正常，则生产每吨 180℃前的粗苯的焦油洗油约为 50kg,石油洗油的耗量较高，约为 ,50～ 100kg.(故此设计采用焦油洗油 ) 管式炉加热富油脱苯 该工艺与蒸汽法脱笨工艺相同，唯一的区别在于富油经贫富油换热器后，不是用蒸汽加热而是用管式炉加热至 180～ 200℃后，再进入脱苯塔 ,该工艺流程如图 27. 中国矿业大学 2020届本科生毕业设计 第 13 页 蒸汽煤气贫油富油热水冷水分离水冷水热水分离水残渣粗苯蒸油间接气123 456789101112 13 14151718192016 图 27生产一种苯的工艺流程（管式炉加热富油脱苯） 1脱水塔 2管式炉 3再生器 4脱苯塔 5脱苯塔油水分离器 6油气换热器 7冷凝冷却器 8富油泵 9贫富有换热器 10贫油泵 11贫油冷却器 12粗苯分离器 13回流槽 14控制分离器 15会流泵 16粗苯槽 17萘油槽 18残油槽 19粗苯产品回收泵 20萘油泵 21残油泵 管式炉加热的富油脱苯工艺，因富油的加热温度高，同蒸汽法脱苯比较具有以下优点： 1 富油在管式炉内 加热至 180℃左右，脱苯程度高，贫油中粗苯含量可降至 %左右，从而使粗苯的塔后损失减小，粗苯的回收率可高达 95～ 97% 2 蒸汽耗量低， 每 生产一 吨 180℃前的粗苯 耗 蒸汽约 1～ 吨且不受蒸汽压力波动的影响，操作稳定。 3 酚水含量少，蒸汽法脱苯，每吨 180℃前粗苯要产生 3～ 4吨工业酚水，而管式炉法只产生 吨以下的酚水。 4 设备费用低，蒸汽耗量显著降低，大大缩小 了 冷凝冷却和蒸馏设备的尺寸，从而使设备费用大为降低。 因此，本设计选用管式炉加热法生产一种苯工艺。 粗苯回收原理 洗油吸收苯族 烃的基本原理：用洗油吸收煤气中的粗苯烃是物理吸收过程，服从亨利定律和道尔顿定律，当煤气中苯族烃的分 压 大于洗油液面上苯族烃的平衡蒸汽压时，煤气中毒苯族烃即被洗油吸收，二者差值越大，则 吸 收过程进行的越容易，吸收速率也越快。 目前，吸收过程的机理仍建立在被吸收组分经稳定的界面薄中国矿业大学 2020届本科生毕业设计 第 14 页 膜扩散传递的概念上，即液相与气相之间有相界面，假定在相界面的两侧，分别存着不呈湍流的薄膜，在气相侧的称为气膜，在液相侧的成为液膜，扩散过程的阻力及等于气膜和液膜的阻力之和。 吸收系数 大小取决于所采用的吸收剂的形式，填料 类 型与规格及吸收段 进 行 过程 的 条件（温度，气相和液相流速等）显然，这些因素 都对 吸收速率均 有 影响。