富油脫苯工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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緒論

煤焦化學(xué)是研究以煤為原料，經(jīng)高溫干餾獲得焦炭和粗煤氣，并經(jīng)合理的方法將粗煤氣分開和精制成化學(xué)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝原理的學(xué)科。其中，煤焦化學(xué)產(chǎn)品的回收和加工占主要地位。目前有些國(guó)家生產(chǎn)的煉焦化學(xué)產(chǎn)品品種已達(dá)500多種。中國(guó)目前經(jīng)過生產(chǎn)試制，包括小批量生產(chǎn)的大約為150余種，正式生產(chǎn)的有70多個(gè)品種。這70多個(gè)品種的含量占煤中所含化學(xué)產(chǎn)品的95%，搞好這些煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)將起到重大的作用。

粗苯和煤焦油是煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收中最重要的兩類產(chǎn)品，在石油工業(yè)中曾被稱為基礎(chǔ)化工原料的八種烴類有苯、甲苯、二甲苯、萘四類從粗苯和煤焦油產(chǎn)品中提取。目前。中國(guó)年產(chǎn)焦炭達(dá)到兩億多噸，可回收的粗苯資源達(dá)200多萬噸。雖然從石油化工可生產(chǎn)這類產(chǎn)品，但焦化工業(yè)仍是苯類產(chǎn)品的重要來源，因此從焦?fàn)t煤氣中苯族烴具有重要的意義。

粗苯是黃色透明的油狀液體，比水輕，微溶于水。在儲(chǔ)存時(shí)，由于低沸點(diǎn)不飽和化合物的氧化和聚合所形成的樹脂狀物能溶解于粗苯中，使其著色變暗。粗苯是由多種芳烴和其他化合物組成的繁雜混合物。粗苯中主要含有苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等芳香烴，易燃易揮發(fā)閃點(diǎn)為12℃，初餾點(diǎn)40～60℃.粗苯蒸氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1.4%～7.5%范圍時(shí)，能形成爆炸性的混合物。通過洗油吸收法，固體吸附法和深冷凝結(jié)法從焦?fàn)t煤氣中回收。

富油脫苯就是將通過洗油吸收法在焦?fàn)t煤氣中回收的粗苯解析出來的過程，20世紀(jì)80年代以前,我國(guó)絕大部分焦化廠均是沿用原蘇聯(lián)的蒸汽加熱富油脫苯工藝，這種工藝陳舊，蒸汽消耗量大，設(shè)備巨大，產(chǎn)品質(zhì)量差。1976～1979年間，我國(guó)自行設(shè)計(jì)的脫苯裝置相繼在新（新余）鋼焦化廠和濟(jì)鋼焦化廠建成，分別采用管式爐加熱富油，脫苯塔打回流的30層單塔脫苯生產(chǎn)粗苯和45層單

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塔脫苯生產(chǎn)兩種苯（輕苯、重苯）的裝置，經(jīng)過攻關(guān)、調(diào)試投入正常生產(chǎn)，并取得了“單塔脫苯工藝及新型脫苯塔發(fā)明專利〞。目前國(guó)內(nèi)各焦化廠均普遍采用了管式爐加熱富油脫苯工藝。這種工藝可以有雙塔生產(chǎn)輕苯、重質(zhì)苯以及單塔生產(chǎn)粗苯和單塔生產(chǎn)輕苯、重苯和單塔生產(chǎn)輕苯、重苯和萘溶劑油的方法。本設(shè)計(jì)富油脫苯工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括工藝流程方案的選型，主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型。

第一章富油脫苯的工藝流程方案比較與選定

1.1生產(chǎn)一種產(chǎn)品的工藝流程

如圖1.1所示，來自洗苯工序的富油依次與脫苯塔頂?shù)挠蜌夂退幕旌衔铩⒚摫剿团懦臒嶝氂蛽Q熱后溫度達(dá)110～130℃進(jìn)入脫水塔。脫水后的富油經(jīng)管式爐加熱至180～190℃進(jìn)入脫苯塔。脫苯塔頂逸出的90～92℃的粗苯蒸汽與富油換熱后溫度降到75℃左右進(jìn)入冷凝冷卻器，冷凝液進(jìn)入油水分開器。分開出水后的粗苯流入回流槽，部分粗苯送至塔頂做回流，其余的作為產(chǎn)品采出。脫苯塔底部排出的熱貧油經(jīng)貧富油換熱器進(jìn)入熱貧油槽，再用泵送貧油冷卻器冷卻至25～30℃后去洗苯工序循環(huán)使用。脫水塔頂逸出的含有萘和洗油的蒸汽進(jìn)入脫苯塔的精餾段下部。在脫苯塔精餾段切取萘油。從脫苯塔上部斷塔板引出液體至油水分開器分開出水后返回塔內(nèi)。脫苯塔用的直接蒸汽是經(jīng)管式爐加熱至400～450℃后，經(jīng)由再生器進(jìn)入的，以保持再生器頂部溫度高于脫苯塔底部溫度。

為了保持循環(huán)洗油質(zhì)量，將循環(huán)油量的1%～5%的富油入塔前的管路引入再生器進(jìn)行再生。在此用蒸汽間接將洗油加熱至160～180℃，并用過熱蒸汽直接蒸吹，其中大部分洗油被蒸發(fā)并隨直接蒸汽進(jìn)入脫苯塔底部。殘留于再生器

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底部的殘?jiān)?，靠設(shè)備內(nèi)部的壓力間歇或連續(xù)地排至殘?jiān)筒?。殘?jiān)椭?00℃前的溜出量要求低于40%。洗油再生器的操作對(duì)洗油耗量有較大的影響。在洗苯塔捕霧，油水分開及再生器操作正常時(shí)，每生產(chǎn)1t180℃前粗苯的煤焦油洗油耗量可在100kg以下。

上述流程是一種十分穩(wěn)定可靠的工藝流程。一些操作經(jīng)驗(yàn)豐富的工人，經(jīng)過精心操作說明:該流程中的脫水塔可以省略；脫苯塔精餾段可以不切取萘油也不會(huì)造成萘的積累；脫苯塔上部不會(huì)出現(xiàn)冷凝水，因此斷塔板和油水分開器可以省略；從而使脫苯裝置、管線、閥門大大簡(jiǎn)化，操作簡(jiǎn)捷便利，并進(jìn)一步降低了洗油消耗。實(shí)際上使用計(jì)算機(jī)對(duì)脫苯塔裝置作模擬計(jì)算從理論上為此提供了支撐。實(shí)現(xiàn)萘在貧油中不積累的關(guān)鍵是：脫苯塔裝置操作穩(wěn)定；脫苯塔頂溫度、直接蒸汽溫度和用量及富油如脫苯塔溫度等指標(biāo)適合等；煤氣在初冷器和電捕焦油器將萘和煤焦油脫出較好。

圖1.1生產(chǎn)一種產(chǎn)品的流程

1一脫水塔；2一管式爐；3一再生器；4一脫苯塔；5一熱貧油槽；6一換熱器；7一冷凝冷卻器；8一冷卻器；9一分開器；10一回流槽。

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1.2生產(chǎn)兩種產(chǎn)品的工藝流程

如圖1.2所示，與生產(chǎn)一種苯流程不同是脫苯塔逸出的粗苯蒸汽經(jīng)分凝器與富油和冷卻水換熱，溫度控制為88～92℃后進(jìn)入兩苯塔。兩苯塔頂逸出的73～78℃的輕苯蒸汽經(jīng)冷凝冷卻并充分開出水后進(jìn)入輕苯回流槽，部分送至塔頂作回流，其余產(chǎn)品采出。塔底引出重苯。

脫苯塔頂逸出粗苯蒸汽是粗苯、洗油和水的混合蒸汽。在分凝器冷卻過程中生產(chǎn)的冷凝液稱之為分縮油，分縮油的主要成分是洗油和水。密度比水小的稱為輕分縮油，密度比水大的稱為重分縮油。輕、重分縮油進(jìn)入分開器，利用密度不同與水分開后兌入富油中。通過調(diào)理分凝器輕、重分縮油的采出量或交通管（輕、重分縮油引出管道間的連管）的閥門開度可調(diào)理分開器的油水分開狀況。從分開器排出的分開水進(jìn)入控制分開器進(jìn)一步分開水中夾帶的油。

圖1.2生產(chǎn)兩種產(chǎn)品的流程

1—脫水塔；2—管式爐；3—再生器；4—脫苯塔；5—熱貧油槽；6—兩苯塔；

7—分縮器；8—換熱器；9—冷凝冷卻器；10—冷卻器；11—分開器；

12—回流柱；13—加熱器。

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1.3生產(chǎn)三種產(chǎn)品的工藝流程

生產(chǎn)三種產(chǎn)品的工藝流程有一塔式和兩塔式流程。

（1）一塔式流程即輕苯、精重苯和萘油溶劑均從一個(gè)脫苯塔采出。自洗苯工序來的富油經(jīng)油氣換熱器及二段貧富換熱器、一段貧富換熱器與脫苯塔低出來的170～175℃熱貧油換熱到135～150℃，進(jìn)入管式爐加熱到180℃進(jìn)入脫苯塔，在此用再生器來的直接蒸汽進(jìn)行氣提和蒸餾。脫苯塔頂部溫度控制在73～78℃，逸出的輕苯蒸汽在油氣換熱器、輕苯冷凝冷卻器經(jīng)分別與富油、16℃低溫水換熱冷凝冷卻至30～35℃，進(jìn)入油水分開器，在與水分開后進(jìn)入回流槽，部分輕苯送至脫苯塔頂做回流，其余作為產(chǎn)品采出。脫苯塔底部排排出的熱貧油經(jīng)一段貧富油換熱器后進(jìn)入脫苯塔底部熱貧油槽，再用泵送經(jīng)二段貧富油交換器、一段貧油冷卻器、二段貧油冷卻器冷卻到27～30℃至洗苯塔循環(huán)使用。

精重苯和萘溶劑油分別從脫苯塔側(cè)線引出至各自的回流槽。從脫苯塔上部斷塔板上將塔內(nèi)液體引至分開器與水分開后返回塔內(nèi)。從管式爐后引出1%～1.5%的熱富油，送入再生塔內(nèi)，用經(jīng)管式爐加熱到400℃的蒸汽蒸吹再生。再生殘?jiān)湃霘堃翰郏帽盟陀蛶?kù)工段。系統(tǒng)消耗的洗油定期從洗油槽經(jīng)富油泵入口補(bǔ)入系統(tǒng)。各油水分開器排出的分開水，經(jīng)控制分開器排入分開水槽送鼓風(fēng)工段。各儲(chǔ)槽的不凝氣集中引至鼓風(fēng)冷凝工段初冷前吸煤氣管道。

（2）兩塔式流程即輕苯、精重苯和萘溶劑油從兩個(gè)塔采出。與一塔式流程不同之處是脫苯塔頂逸出的粗苯蒸汽經(jīng)冷凝冷卻