100萬t每a焦化廠粗苯工段的工藝設(shè)計

1、1總論煤是我國最主要的能源，除了燃燒提供能量以外，煤還可以經(jīng)過綜合加 工利用，生產(chǎn)多種化學(xué)產(chǎn)品。目前應(yīng)用最廣，也是最合理成熟的綜合利用是 煉焦化學(xué)工業(yè)，隨著煉焦工業(yè)的發(fā)展，煤氣及化學(xué)產(chǎn)品已不再是舊的燃燒， 而是加以回收利用，尤其是煤氣中的芳香烴是寶貴的化工原料，對合理利用我國煤炭資源，提高經(jīng)濟(jì)效益有十分重要的現(xiàn)實意義。因此，對煤氣中的苯 族烴及萘應(yīng)盡可能回收完全。粗苯回收工段的主要任務(wù)是，回收煤氣中的苯 族烴及洗除煤氣中的大部分萘。粗苯是多種芳烴和其他化合物組成的混合物，粗苯是主要成分是苯，甲 苯，二甲苯及三甲苯等。此外，還含有一些不飽和化合物，硫化物及小量的 酚類和吡啶堿類。當(dāng)用洗油回收煤氣

2、中的苯族烴時，在所得的粗苯中尚有少 量的洗油輕質(zhì)餾分。粗苯的組成取決于煉焦配煤的組成及煉焦產(chǎn)物在炭化室內(nèi)熱解的程度。 粗苯各組成的平均含量如表1 1。此外，粗苯中酚類的含量通常在0.1 1.0% 之間，吡啶堿類的含量不超過0.5%。當(dāng)硫銨工段從煤氣回收吡啶堿類時， 則 粗苯中的吡啶堿類含量不超過 0.01%。粗苯的各主要組分均在180C的餾出物稱為溶劑油。在測定粗苯中各組 分的含量和計算產(chǎn)量時，通常把180C前餾出量當(dāng)作100%來來計算，故以其 180 C前的餾出量作為餾出量質(zhì)量的指標(biāo)之一。粗苯在180 C前的餾出量取決 于粗苯工段的工藝流程和操作制度。180C前的餾出量越多，粗苯的質(zhì)量就 越

3、好，一般要求的180C前的餾出量為9395%粗苯。各組分的平均含平量表1-1組 分分子式含量%苯GHs55 70甲苯on (ch) 312 22二甲苯GH4 ( CH) 22.0 6三甲苯CoHs ( CH) 32.0 5不飽和化合物712其中：環(huán)戊二烯GHs0.6-1.2苯乙烯C6H5CHCH0.5-1.0苯并呋喃及同系物CelHO1.0-2.0茚及同系物C9H51.5-2.5硫化物(按硫計)0.3-1.5其中：二硫化碳CS0.3-1.5噻吩C4H4S0.2-1.2苯及溶劑油三種產(chǎn)品。粗苯是淡黃色的透明液體，比水輕，不溶于水。 在儲存時，由于輕質(zhì)不飽和化合物的氧化和聚合形成的樹脂狀物質(zhì)能溶解

4、于 粗苯中使其著色并很快地變暗。粗苯 是易燃的物質(zhì)，閃點12C。粗苯蒸汽 在空氣中的濃度在1.4 7.5% (體積)范圍內(nèi)時，能形成爆炸性混合物，此 工段要求嚴(yán)禁煙火，電機(jī)防爆。粗苯工段的產(chǎn)品，依工藝過程的不同而異。一般生產(chǎn)輕苯和重苯，但也 可生產(chǎn)粗苯一種產(chǎn)品或輕苯，重苯。1、設(shè)計任務(wù)：本設(shè)計為100萬t/a焦化廠粗苯回收工段設(shè)計。2、條件：(1) 、廠址：徐州郊區(qū)(2) 、氣象條件：767mmHg751mmHg23.4m/s大氣壓力：冬季夏季最大風(fēng)速19.3m/s最大平均風(fēng)速 最多風(fēng)向幾頻率： 全年東、東北夏季東、東南2 工藝論證及選擇焦?fàn)t煤氣經(jīng)硫銨工段脫除氨后進(jìn)入粗苯工段 , 在此進(jìn)行苯族

5、烴的回收和 制取. 該工段的主要任務(wù)是完成煤氣終冷除萘 ,苯族烴的回收和脫苯三項任 務(wù). 下面分別進(jìn)行對完成這三響任務(wù)的工藝論證 .2.1 煤氣的終冷及洗萘工藝回收煤氣中的苯族烴的適量溫度為 21-27 C左右,在飽和器后溫度通常 是在50-56 C的煤氣進(jìn)入木格式洗苯塔，被噴淋下來的富油洗萘。富油進(jìn)塔 溫度比煤氣溫度高5-7 C,煤氣含萘可由2000-2500mg/Nm3降到 500-800mg/Nn3。除萘后的煤氣進(jìn)入終冷塔，該塔為隔板式，分兩段。下段 用從涼水架來的循環(huán)水冷卻至 20-23 C的循環(huán)水噴淋，將煤氣再冷卻25T左 右，額外水從終冷塔底部經(jīng)水封管流入熱水池；然后用泵送至涼水架

6、，經(jīng)冷 卻后自流入冷水池。再用泵送至終冷冷塔的上下兩端，送往上端的水須于間 冷器用低溫水冷卻，由于終冷器只是為了冷卻煤氣，所以終冷循環(huán)水量可減 至 2.5-3 噸/1000 標(biāo)米3煤氣左右 , 因此, 在回收苯族烴之前 , 煤氣必須進(jìn)行最 終冷卻 . 由于在煤氣冷卻和部分水蒸氣冷凝的同時 , 也有萘從煤氣中析出 , 所 以, 煤氣的最終冷卻同時也兼有除萘的作用 .我國焦化廠目前所采用的煤氣終冷及除萘的工藝流程主要有四種 , 即: 煤氣終冷和機(jī)械除萘工藝 ; 煤氣終冷和焦油洗油工藝 ; 洗油萘和煤氣最終冷 卻工藝; 橫管終冷噴灑輕焦油洗萘工藝 . 2.1.橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝橫管終冷噴灑

7、輕質(zhì)焦油洗萘工藝如圖 2-4煤氣煤氣°C圖2-4橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝橫管終冷洗萘塔2-輕質(zhì)焦油循環(huán)泵3-備用泵或液下泵4-輕質(zhì)焦油槽5-地下槽冷凝鼓風(fēng)來的 輕質(zhì)焦油蒸汽+水從硫銨工段來的煤氣由塔頂進(jìn)入，與連續(xù)噴灑的輕質(zhì)焦油并流差速接觸 速冷，至橫管段繼續(xù)冷卻至21-25 C,同時脫萘至450毫克/標(biāo)米3以下，然 后從塔底排出，進(jìn)入旋風(fēng)捕霧器除掉夾帶的焦油，萘片和凝結(jié)水霧，然后去 洗苯塔。輕質(zhì)焦油由其補(bǔ)充至塔底循環(huán)油槽，循環(huán)油由槽底泵出至槽中部， 頂部噴灑，與橫管束和煤氣接觸換熱，同時溶解煤氣中析出的萘，然后經(jīng)液 封回循環(huán)槽。（此過程中，循環(huán)油槽內(nèi)，入塔處，出塔處油溫基本相同）

8、。焦 油循環(huán)至一定程度，用泵送至焦油上段。18C的冷凍水由塔下部橫管冷卻器 進(jìn)入，向上經(jīng)串聯(lián)著的各橫管器與塔內(nèi)循環(huán)油，煤氣間接換熱繩溫，然后從 塔的外部排出。由于該工程主要依靠降低煤氣的溫度使煤氣中萘析出， 并由輕質(zhì)焦油將 萘溶解，因此煤氣溫度需降至21 C左右。如此低溫，就決定了必須要有低溫 水的焦化廠才易采用該工藝。該流程的優(yōu)點是：1、不僅對煤氣中的萘的脫除率高，而且冷卻效果非常好。出口煤氣約21 C左右，煤氣含萘量大約在 350-450mg/Nr3。2、無須洗油，只須自產(chǎn)輕質(zhì)焦油，節(jié)約洗油耗量；煤氣中的萘直接轉(zhuǎn) 入焦油，降低了萘的損失。3、該系統(tǒng)阻力小，風(fēng)機(jī)電耗低；操作維護(hù)簡便；無污染；

9、占地面積小， 基建費(fèi)用少。4、由于煤氣冷卻不直接與水接觸，所以無含酚污水的處理。 綜合上述的四種工藝，通過比較，第四種優(yōu)點突出，徐州地區(qū)有低溫的 水源。因此本設(shè)計采用橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝。2.2 洗苯工藝從焦?fàn)t煤氣中回收的苯族烴可采用下列方法：1、洗油吸收法：用洗油在洗滌塔中回收煤氣中的苯族烴。 將吸收了苯族烴的洗油 （富油） 送至脫苯塔蒸餾裝置中，以提取粗苯。脫奔后的洗油（貧油）冷卻后重新送 至洗滌塔循環(huán)使用。洗油吸收法又分為常壓吸收法和加壓吸收發(fā)。加壓吸收 法可強(qiáng)化生產(chǎn)過程，適于煤氣在遠(yuǎn)距離或用作合成氨廠原料的情況下采用。2、吸附法： 煤氣通過具有微孔組織，接觸表面很大的活性炭或硅

10、膠等固體吸附劑。 苯族烴即被吸附在其表面上直至達(dá)到飽和狀態(tài)。 被吸附的苯族烴可用直接水 蒸汽進(jìn)行提取。用活性炭吸附劑可將煤氣中的苯族烴幾乎完全吸附下來。 此法要求煤氣 凈化的程度較高，加之吸附劑價格昂貴，因此在工業(yè)上的應(yīng)用受到一定的限 制，而多用于煤氣中的苯族烴的定量分析。3、凝結(jié)法： 在低溫加壓的情況下，使苯族烴從煤氣中冷凝出來。此法比吸附法所得 粗苯質(zhì)量好。 但煤氣的壓縮及冷凍過程復(fù)雜， 動力消耗大，設(shè)備材質(zhì)要求高。目前，國內(nèi)外焦化廠主要采用洗油吸收法回收煤氣中的苯族烴。 用洗油回收煤氣中的苯族烴所采用的洗苯塔雖有多種形式， 但工藝流程 基本相近。下面只簡單介紹用木格填料塔回收粗苯的流程，如圖 2-5 ：煤氣經(jīng)最終冷卻到25-27 C,含苯族烴為25-40克/標(biāo)米3煤氣，依次進(jìn) 入三個洗苯塔在塔內(nèi)與逆向流動的洗油接觸后， 從最后的洗苯塔出來的煤氣 中苯族烴的含量要求低于 2 克/ 標(biāo)米3。洗苯塔的煤氣直接回脫硫后回焦?fàn)t供 加熱使用及作冶金工廠的其