煤氣中粗的回收

1、第八章 煤氣中粗苯的回收 粗苯是煤干餾過程中分解產(chǎn)生的芳香烴化合物中分子量較低的部分，其產(chǎn)率占煉焦干煤裝入量的0.81.4，荒煤氣中的粗苯含量一般為2545g標(biāo)m3，在荒煤氣中的體積比約為1。 回收粗苯的方法有：洗油吸收法；吸附劑吸附法；壓縮冷凍法。其中吸附劑吸附法受吸附劑的價格和操作條件的制約，難以工業(yè)化；壓縮冷凍法是通過將焦?fàn)t煤氣分步加壓冷卻至-45，分離出所含的苯族烴。由于對設(shè)備的要求高，動力消耗大，使該方法的工業(yè)應(yīng)用受到限制。洗油吸收法是目前實際應(yīng)用的粗苯的回收方法。第八章 煤氣中粗苯的回收第一節(jié) 煤氣終冷和除萘第二節(jié) 洗油吸收法回收粗苯的原理與工藝第三節(jié) 富油脫苯第一節(jié) 煤氣終冷和除

2、萘 為了用洗油吸收煤氣中的苯族烴，煤氣在進行洗苯之前必須進行冷卻，降低煤氣的溫度，同時除去煤氣中的萘。一般要求煤氣的終冷溫度為25左右。 初冷之后的煤氣，萘含量仍較高，往往高于煤氣初冷溫度對應(yīng)的萘飽和含量（2535時1.12.5g/標(biāo)m3）。煤氣在終冷降溫時，萘必然要冷凝；在其它煤氣凈化流程中，萘同樣會在低溫下冷凝，導(dǎo)致設(shè)備和管道的堵塞，影響煤氣的凈化操作。因此在進行煤氣冷卻時必須考慮萘的脫除。脫除煤氣中萘的方法主要有兩種，一種是用油進行洗滌吸收，另一種是在煤氣終冷時，用水進行洗滌。油洗萘常用于氨水流程中。一、油洗萘工藝二、水洗萘工藝一、油洗萘工藝 油洗萘方法可以將煤氣中的含萘量降至小于0.5

3、8標(biāo)m3，與水洗萘法相比，具有不排含酚污水，操作環(huán)境好等優(yōu)點。洗萘的洗油可使用焦油洗油、輕質(zhì)焦油、輕柴油、蒽油等。 油洗萘為物理吸收，其氣液兩相平衡關(guān)系符合亨利定律。同一溫度下，萘在焦油洗油中的溶解度比在輕柴油中要高，即焦油洗油比輕柴油的吸萘能力大，為達到同樣的洗萘效果，則焦油洗油的用量較少，焦油洗油在焦化廠內(nèi)可實現(xiàn)自給。 油洗萘工藝流程主要有兩種，一種是煤氣的終冷和洗萘同時進行，簡稱冷法油洗萘；另一種是煤氣在終冷前進行洗萘，簡稱熱法油洗萘。 在熱法油洗萘工藝中，為了防止煤氣中的水分在洗萘塔內(nèi)冷凝，洗萘油的溫度應(yīng)控制略高于煤氣露點溫度。二、水洗萘工藝 1、煤氣終冷和機械化除萘的工藝流程 該工藝

4、流程如圖8-1所示。來自硫銨工段的煤氣進入終冷塔底部，在塔內(nèi)自下而上流動，與冷卻水密切接觸，從5560冷卻至2527。煤氣中的水分發(fā)生冷凝，萘析出并被水沖洗下來。由終冷塔塔頂出來的煤氣的萘含量可降至0.88標(biāo)m3以下。 含萘的冷卻水由塔底自流入機械化刮萘槽，水和萘在槽中分離后，水自流進入涼水架被冷卻到3032，經(jīng)泵送往冷卻器采用低溫水將其冷卻至25，回終冷塔循環(huán)使用。 積聚在刮萘槽中的萘，定期用水蒸氣間接加熱熔化后流入萘揚液槽，再用水蒸氣壓往焦油槽。1、煤氣終冷和機械化除萘的工藝流程 圖8-1 煤氣終冷和機械化除萘工藝流程 1-煤氣終冷塔；2-機械化刮萘槽；3-萘揚液槽；4-終冷循環(huán)水泵；5-

5、涼水架；6-循環(huán)水冷卻器 2、煤氣終冷和熱焦油洗萘的工藝流程 該工藝的流程如圖8-2所示。煤氣在終冷塔內(nèi)的冷卻過程與水洗過程相同。含萘的冷卻水從終冷塔底部流出，導(dǎo)入終冷塔下面的焦油洗萘器的底部并自下而上流動。洗萘器內(nèi)設(shè)有數(shù)層篩板，溫度為90的熱焦油通過伸入洗萘器內(nèi)的分布管均勻噴灑在篩板上，穿過篩板的孔眼分成細(xì)流向下流動，在與水逆流接觸的過程中，焦油將水中的萘萃取出來。洗萘后的焦油從洗萘器下部排出，經(jīng)液體調(diào)節(jié)器流入焦油槽。焦油槽共有3臺，每臺貯槽的焦油循環(huán)使用24h后，經(jīng)加熱靜止脫水再送往焦油車間。 2、煤氣終冷和熱焦油洗萘的工藝流程 圖8-2用熱焦油洗洗滌除萘的終冷流程 1-煤氣冷卻塔(下部為

6、洗萘器)；2-循環(huán)水泵；3-焦油循環(huán)泵；4-焦油貯槽；5-水澄清槽；6-液位調(diào)節(jié)器；7-循環(huán)水冷器；8-焦油泵2、煤氣終冷和熱焦油洗萘的工藝流程 從洗萘器上部流出的水進入水澄清槽，分離出殘余焦油后，水自流到?jīng)鏊堋?洗萘器底部的溫度宜保持在80左右(由洗萘器底部間接加熱器控制)，在此溫度下，焦油幾乎可以將萘完全溶解。采用熱焦油萃取萘，不僅可以將冷卻水中的萘幾乎完全清除，而且熱焦油對于水中的酚也有明顯的萃取作用。這不僅改進了水質(zhì)，而且可部分回收了酚類產(chǎn)品，在焦油加工過程中得以提取。第二節(jié) 洗油吸收法回收粗苯的原理與工藝一、粗苯產(chǎn)品質(zhì)量二、洗油吸苯工藝三、影響粗苯回收的因素 四、洗苯用洗油 1、粗

7、苯 用洗油吸收法回收下來的粗苯為苯類產(chǎn)品混合物。其中主要組分是苯（5570%）、甲苯（1122%）、二甲苯（2.56%）以及不飽和化合物（712%）和硫化物等，這是由于從煤氣中回收粗苯的同時，煤氣中的烯烴、no等的膠質(zhì)生成物及有機硫化合物也一同進入了粗苯中。 粗苯的各主要組分在180之前餾出。180以后餾出的是粗苯中所含的洗油輕質(zhì)餾分，稱為溶劑油。在測定粗苯中各組分的含量和計算其加工產(chǎn)量時，通常將180前的餾出量當(dāng)作100計算。所以，常以其180前的餾出量作為鑒別粗苯質(zhì)量的指標(biāo)之一。一般要求粗苯在180前餾出量達9395。 粗苯在常態(tài)下為淡黃色透明液體，比水輕，不溶于水，在貯存時，由于其中的戊

8、烯類、環(huán)戊二烯等不飽和化合物的氧化和聚合而形成樹脂狀物質(zhì)，使粗苯著色而變暗。 粗苯易燃，閃點為12。粗苯蒸汽在空氣中的濃度在1.47.5(體積)范圍內(nèi)時，能形成爆炸性混合物。2、輕苯和重苯 在粗苯回收時，為了便于粗苯的加工，通過精餾方法可將粗苯分離成輕苯和重苯兩種產(chǎn)品，粗苯精餾也可以分離三種產(chǎn)品即輕苯、重質(zhì)苯和萘溶劑油。 粗苯和輕苯的質(zhì)量指標(biāo)見表8-1。表8-1 粗苯和輕苯的質(zhì)量指標(biāo)二、洗油吸苯工藝 洗油吸收煤氣中的苯族烴為物理吸收。常用回收粗苯的工藝流程如圖8-3所示。 圖8-3從煤氣中回收粗苯的工藝流程 1填料洗苯塔；2新洗油槽；3貧油槽；4貧油泵；5-半富油泵；6富油泵二、洗油吸苯工藝

9、溫度為2527，含苯族烴為2545g標(biāo)m3的煤氣依次進入串聯(lián)操作的洗苯塔。自2號洗苯塔出來的煤氣中，苯族烴含量一般要求低于2g標(biāo)m3。煤氣再進入脫硫工段。 脫苯后的洗油稱為貧油，含粗苯約0.20.4，用泵送往洗苯塔的塔頂噴淋，洗苯塔串聯(lián)操作，吸收粗苯后的洗油稱為富油，含苯量約為2.5左右，排入富油接受槽，用泵送往脫苯工序，脫苯后的貧油經(jīng)冷卻后再回到貧油槽循環(huán)使用。 洗苯主要設(shè)備洗苯塔大多選用填料塔，所用的填料有以下幾種：木格填料、鋼板網(wǎng)填料、金屬螺旋填料、塑料花環(huán)填料等。 三、影響粗苯回收的因素 （1）吸收溫度 吸收溫度是指洗苯塔內(nèi)氣液兩相接觸面的平均溫度。它取決于煤氣和洗油的溫度。粗苯回收率

10、、塔后煤氣含粗苯量a2與吸收溫度的關(guān)系如圖8-4所示。圖8-4 和a2與吸收溫度的關(guān)系 三、影響粗苯回收的因素 由圖可見，當(dāng)吸收溫度超過30時，隨著吸收溫度的升高，a2 顯著增加，顯著下降，因此吸收溫度不宜過高。但吸收溫度也不宜太低，當(dāng)吸收溫度低于15時，洗油的粘度將顯著增加，使洗油輸送及其在塔內(nèi)均勻分布和自由流動都發(fā)生困難。當(dāng)洗油溫度低于10時，還可能從油中析出固體沉淀物。因此洗苯操作適宜的吸收溫度為25左右。 生產(chǎn)中洗油的溫度應(yīng)略高于煤氣溫度，以防止煤氣中水蒸氣冷凝進入洗油中，使得洗油帶水，因水中溶解有腐蝕性物質(zhì)，導(dǎo)致洗油脫苯蒸餾設(shè)備的腐蝕加重。一般規(guī)定洗油溫度在夏季比煤氣溫度高2左右，冬

11、季高4左右。為保證適宜的吸收溫度，煤氣進洗苯塔前，應(yīng)冷卻至1828，貧油應(yīng)冷卻至30以下。 三、影響粗苯回收的因素 （2）洗油的吸收能力及循環(huán)油量 用于洗苯操作的洗油有煤焦油洗油和石油洗油兩種，因其性質(zhì)和質(zhì)量不同，在吸收過程中對苯族烴的吸收能力也不相同。 在其他條件一定時，同類液體吸收劑的吸收能力與其分子量成反比，吸收劑與溶質(zhì)的分子愈接近，則愈容易溶解，吸收也就愈完全。洗油的分子量也不宜過小，否則在脫苯蒸餾時洗油與苯族烴不易分離，且揮發(fā)損失較大。 在洗苯操作時，如果洗油的洗苯能力強，則循環(huán)洗油的用量可以相應(yīng)減少。增加循環(huán)洗油量，可降低洗油中苯族烴含量，增加吸收推動力，提高苯族烴的回收率。但加大

12、循環(huán)洗油量，洗苯的動力消耗和脫苯的蒸汽和冷卻水用量都要增加。 三、影響粗苯回收的因素 實際循環(huán)洗油用量可按裝入煤量計算： 當(dāng)裝爐煤揮發(fā)分不大于28時，洗苯時每噸干煤所需循環(huán)洗油用量為0.50.55m3，則所需實際循環(huán)洗油用量為： l g(0.5 0.55)dm （8-1） 式中l(wèi)實際循環(huán)洗油用量， kgh； g裝爐干煤量， th； dm洗油的密度， kgm3。 三、影響粗苯回收的因素 （3）貧油含苯量 貧油含苯量是決定洗苯塔后煤氣含苯族烴量的主要因素之一。入塔貧油含苯量越高，則粗苯塔后損失越大。一般要求塔后煤氣含苯族烴量低于2gm3，則貧油含苯量可取為 o.30.5。如進一步降低貧油含苯量，將

13、增加脫苯蒸餾時的水蒸氣耗量，也使粗苯產(chǎn)品的180前餾出率減少，并使洗油的耗量增加。 三、影響粗苯回收的因素 （4）吸收表面積 吸收塔的吸收表面積越大，則煤氣與洗油接觸時間越長，吸收過程進行得越完全。 三、影響粗苯回收的因素 （5）煤氣壓力和流速 當(dāng)增大煤氣壓力時，煤氣中的苯族烴分壓將成比例地增加，使吸收推動力增加，因而吸收速率也將增大。 增加煤氣速度可提高氣膜吸收系數(shù)，從而提高吸收速率，強化吸收過程。但煤氣速度也不宜過大，否則加大洗苯塔阻力和霧沫夾帶量。 影響粗苯回收率的因素很多，在實際生產(chǎn)中，洗苯的工藝參數(shù)一般控制如下：終冷塔后煤氣溫度2527；入洗苯塔貧油溫度2730；貧油含苯量0.20.

14、4；富油含苯量(焦油洗油)1.82.5；塔后煤氣含苯量不大于2gm3；循環(huán)洗油量1.61.8m31000m3煤氣。 另外，根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，可以適當(dāng)放寬苯的回收指標(biāo)，如塔后含苯量控制小于4 gm3。實際上在國外，塔后煤氣含苯量控制一般比我國寬，如德國焦化廠，洗苯塔后煤氣含苯量一般均控制在10 gm3以下。 四、洗苯用洗油 洗苯用焦油洗油來自煤焦油蒸餾分離出的230300的餾分，其來源方便，洗苯性能好。其質(zhì)量指標(biāo)見表8-2。 表8-2 焦油洗油質(zhì)量指標(biāo) 四、洗苯用洗油 石油洗油為輕柴油，其平均分子量大于焦油洗油，故洗苯能力較差，但洗萘能力比焦油洗油強，可將塔后煤氣中的萘脫至0.15g/標(biāo)m3以

15、下。第三節(jié) 富油脫苯 富油脫苯若采用一般蒸餾方法時，必須將富油加熱到250300，才能達到需要的脫苯程度。為了降低脫苯蒸餾的溫度，可以采用水蒸氣蒸餾或真空蒸餾方法。實際生產(chǎn)中采用水蒸氣蒸餾的方法。 一、富油脫苯的原理 脫苯采用水蒸氣蒸餾時，向脫苯塔中直接通入水蒸氣，在塔內(nèi)總壓一定時，氣相中水蒸氣分壓愈高，則粗苯和洗油的蒸氣分壓愈低，液體中的苯族烴容易揮發(fā)出來，即可在較低的溫度下將粗苯從洗油中蒸出來。因此，水蒸氣加熱法脫苯過程中，水蒸氣的用量對脫苯蒸餾操作有重要的影響。 一、富油脫苯的原理 從理論上可以進行如下推導(dǎo)，如蒸出gb kg粗苯所耗直接蒸汽為gs kg，在氣相混合物中粗苯和水蒸氣的分壓各

16、為pb和ps，則根據(jù)道爾頓分壓定律可得： bbsbsmppgg18 （8-2） 式中mb-粗苯的平均分子量。 當(dāng)塔內(nèi)總壓力為p,洗油蒸氣分壓為pm，則水蒸氣分壓為 ps = p - pb - pm 一、富油脫苯的原理 假定脫苯塔有n塊塔板，每塊塔板上均有l(wèi)n的粗苯被蒸出來，并且蒸汽壓力沿脫苯塔全高均勻變化。當(dāng)進入脫苯塔的直接蒸汽溫度和洗油溫度相等時，每蒸出1t 180前的粗苯，每塊塔板上的蒸汽耗量gsi為： 則整個脫苯塔的蒸汽耗量gs為： (8-3)nmppppgbbmbisiiii18)(iiibmbibsppppnmg)(18 (8-4) 脫苯蒸餾過程中通入過熱蒸汽作為直接蒸汽使用，以防止

17、水蒸氣在塔內(nèi)冷凝而進入塔底的貧油中，當(dāng)脫苯塔的直接蒸汽溫度高于洗油溫度時，因為此時蒸汽的體積與溫度成正比，直接蒸汽用量將隨其過熱度而成比例減小，則式（8-4）可變?yōu)椋篿iibmbisbmsppppntmtg)(18（8-4） 式中tm、ts分別為洗油和過熱水蒸氣的絕對溫度，k。 分析上式可以得出脫苯用直接蒸汽耗量與脫苯蒸餾諸因 素間的關(guān)系。 一、富油脫苯的原理 在塔內(nèi)操作壓力和貧油含苯量不變時，直接蒸汽耗量隨富油預(yù)熱溫度的升高而減少，當(dāng)富油預(yù)熱溫度由140提高到180時，直接蒸汽耗量可降低一半以上。提高直接蒸汽的過熱溫度，可降低直接蒸汽的耗量,采用管式爐加熱法脫苯，可以將直接蒸汽過熱到4004

18、50，通入再生器使用，這樣大大減少直接蒸汽用量。當(dāng)富油中粗苯含量高時，在一定的預(yù)熱溫度下，由于粗苯的蒸汽分壓較大，則可減少單位產(chǎn)量的直接蒸汽耗量。在同一富油預(yù)熱溫度下，欲使貧油含苯量降低，直接蒸汽耗量將顯著增加。 在正常操作情況下，富油中粗苯含量、貧油含苯量以及脫苯塔內(nèi)的總壓基本穩(wěn)定，所以富油預(yù)熱溫度以及直接蒸汽溫度是影響直接蒸汽耗量的主要因素。 一、富油脫苯的原理 二、管式爐脫苯生產(chǎn)流程 富油脫苯按其加熱方式分為蒸汽預(yù)熱器加熱富油脫苯法和管式爐加熱富油脫苯法。前者利用列管式換熱器用蒸汽間接加熱富油，使其溫度達到135145后進入脫苯塔；后者采用管式爐作為加熱設(shè)備，用煤氣燃燒間接加熱富油，使其

19、溫度達到180190后進入脫苯塔。管式爐加熱富油脫苯法與蒸汽加熱富油脫苯法相比，具有以下優(yōu)點： 1) 粗苯回收率高 由于富油在管式爐內(nèi)的加熱溫度高(約達180左右)，故脫苯程度高，貧油含苯量低，可達0.1左右。而粗苯回收率可高達9597。 2) 蒸汽耗量低 每生產(chǎn)1t 180前粗苯所消耗蒸汽量約為11.5t，僅為蒸氣加熱法富油脫苯蒸汽耗量的13，且不受蒸汽壓力波動的影響，操作穩(wěn)定。 3) 酚水量少 因為直接蒸汽用量減少，故冷凝水量減少。蒸汽加熱法脫180前粗苯1t能產(chǎn)生34t酚水，而管式爐法一般在1.5t以下。 4)設(shè)備費用低 由于蒸汽耗量顯著降低，故大大縮小蒸餾和冷凝冷卻設(shè)備的尺寸，從而降低

20、了設(shè)備費用。 因為管式爐加熱法的優(yōu)點，使該方法被廣泛的采用，國內(nèi)新建焦化廠均選用該方法。1、生產(chǎn)一種苯的流程 脫苯工藝按蒸餾產(chǎn)品不同分為生產(chǎn)一種苯、兩種苯(輕苯和重苯)和三種苯類的工藝。 1、生產(chǎn)一種苯的流程 生產(chǎn)一種苯（粗苯）的流程如圖8-5所示。來自洗苯工序的富油依次與脫苯塔頂?shù)挠蜌夂退魵饣旌衔?、脫苯塔底排出的熱貧油換熱后溫度達110130進入脫水塔閃蒸脫水，脫水后的富油用泵送管式爐加熱至180190進入脫苯塔，脫苯塔頂蒸出的9093的粗苯蒸氣與富油換熱后溫度降到73左右進入冷凝冷卻器，冷凝液進入油水分離器，分離出水后的粗苯流入回流槽，部分粗苯送至塔頂作回流，其余作為產(chǎn)品采出。 流程中由富油管路中抽出占循環(huán)油量的11.5部分連續(xù)引入再生器進行再生，再生過程可以除去洗油中變質(zhì)生成的大分子雜質(zhì)，保持循環(huán)洗油質(zhì)量，聚集在再生器內(nèi)的殘渣定期排出。 脫苯塔有泡罩塔和浮閥塔兩種，一般采用鑄鐵泡罩塔，塔板數(shù)一般為16層，為了提高分離能力，也可增加塔板數(shù)。塔內(nèi)蒸汽的空塔氣速為0.81.2m/s。1、生產(chǎn)一種苯的流程 圖8-5生產(chǎn)一種苯的流程 l-脫水塔；2-管式爐；3-再生器；4-脫苯塔；5-熱貧油槽；6-換熱器；7-冷凝冷卻器；8-冷卻器；9-分離器；10-回流槽 2、生產(chǎn)兩種苯的工藝流程 其工藝流程如圖8-6所示。與生產(chǎn)一種苯流程不同，在生