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100万t每a焦化厂粗苯工段的工艺设计.doc
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100万t每a焦化厂粗苯工段的工艺设计.doc
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1
1 总 论
煤是我国最主要的能源,除了燃烧提供能量以外,煤还可以经过综合加
工利用,生产多种化学产品。目前应用最广,也是最合理成熟的综合利用是
炼焦化学工业,随着炼焦工业的发展,煤气及化学产品已不再是旧的燃烧,
而是加以回收利用,尤其是煤气中的芳香烃是宝贵的化工原料,对合理利用
我国煤炭资源,提高经济效益有十分重要的现实意义。因此,对煤气中的苯
族烃及萘应尽可能回收完全。粗苯回收工段的主要任务是,回收煤气中的苯
族烃及洗除煤气中的大部分萘。
粗苯是多种芳烃和其他化合物组成的混合物,粗苯是主要成分是苯,甲
苯,二甲苯及三甲苯等。此外,还含有一些不饱和化合物,硫化物及小量的
酚类和吡啶碱类。当用洗油回收煤气中的苯族烃时,在所得的粗苯中尚有少
量的洗油轻质馏分。
粗苯的组成取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内热解的程度。
粗 苯各组成的平均含量如表 1—1 。此外,粗苯中酚类的含量通常在
0.1—1.0%之间,吡啶碱类的含量不超过 0.5%。当硫铵工段从煤气回收吡啶
碱类时,则粗苯中的吡啶碱类含量不超过 0.01%。
粗苯的各主要组分均在 180℃的馏出物称为溶剂油。在测定粗苯中各组
分的含量和计算产量时,通常把 180℃前馏出量当作 100%来来计算,故以其
180℃前的馏出量作为馏出量质量的指标之一。粗苯在 180℃前的馏出量取决
于粗苯工段的工艺流程和操作制度。180℃前的馏出量越多,粗苯的质量就
越好,一般要求的 180℃前的馏出量为 93—95%粗苯。
各组分的平均含平量 表 1-1
组 分
分 子 式
含量 %
苯
C
6
H
6
55~70
甲苯
C
6
H
5
(CH
2
)
3
12~22
二甲苯
C
6
H
4
(CH
2
)
2
2.0~6
三甲苯
C
6
H
3
(CH
2
)
3
2.0~5
2
不饱和化合物
——
7~12
其中:环戊二烯
苯乙烯
苯并呋喃及同系物
茚及同系物
硫化物(按硫计)
其中:二硫化碳
噻吩
C
5
H
6
C
6
H
5
CHCH
2
C
8
H
6
O
C
9
H
5
——
CS
2
C
4
H
4
S
0.6~1.2
0.5~1.0
1.0~2.0
1.5~2.5
0.3~1.5
0.3~1.5
0.2~1.2
苯及溶剂油三种产品。粗苯是淡黄色的透明液体,比水轻,不溶于水。
在储存时,由于轻质不饱和化合物的氧化和聚合形成的树脂状物质能溶解于
粗苯中使其着色并很快地变暗。粗苯 是易燃的物质,闪点 12℃。粗苯蒸汽
在空气中的浓度在 1.4—7.5%(体积)范围内时,能形成爆炸性混合物,此
工段要求严禁烟火,电机防爆。
粗苯工段的产品,依工艺过程的不同而异。一般生产轻苯和重苯,但也
可生产粗苯一种产品或轻苯,重苯。
1、设计任务:
本设计为 100 万 t/a 焦化厂粗苯回收工段设计。
2、条件:
(1)、厂址:徐州郊区
(2)、气象条件:
大气压力:
冬季 767mmHg
夏季 751mmHg
最大风速 23.4m/s
3
最大平均风速 19.3m/s
最多风向几频率:
全年 东、东北
夏季 东、东南
2 工艺论证及选择
焦炉煤气经硫铵工段脱除氨后进入粗苯工段,在此进行苯族烃的回收和
制取.该工段的主要任务是完成煤气终冷除萘,苯族烃的回收和脱苯三项任
务.下面分别进行对完成这三响任务的工艺论证.
2.1 煤气的终冷及洗萘工艺
回收煤气中的苯族烃的适量温度为 21-27℃左右,在饱和器后温度通常
是在 50-56℃的煤气进入木格式洗苯塔,被喷淋下来的富油洗萘。富油进塔
温 度 比 煤 气 温 度 高 5-7 ℃ , 煤 气 含 萘 可 由 2000-2500mg/Nm ³ 降 到
500-800mg/Nm³。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冷却至 20-23℃的循环水喷淋,将煤气再冷却 25℃左
右,额外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。再用泵送至终冷冷塔的上下两端,送往上端的水须于间
冷器用低温水冷却,由于终冷器只是为了冷却煤气,所以终冷循环水量可减
至 2.5-3 吨/1000 标米³煤气左右,因此,在回收苯族烃之前,煤气必须进行最
终冷却.由于在煤气冷却和部分水蒸气冷凝的同时,也有萘从煤气中析出,所
以,煤气的最终冷却同时也兼有除萘的作用.
我国焦化厂目前所采用的煤气终冷及除萘的工艺流程主要有四种,即:
煤气终冷和机械除萘工艺;煤气终冷和焦油洗油工艺;洗油萘和煤气最终冷
却工艺;横管终冷喷洒轻焦油洗萘工艺.
2.1.横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺
横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺如图 2-4
4
水
蒸汽
冷凝鼓风来的
轻质焦油
去焦油段
煤气 ℃
煤气
水
横管终冷洗萘塔 2-轻质焦油循环泵
3-备用泵或液下泵 4-轻质焦油槽 5-地下槽
图 2-4 横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺
从硫铵工段来的煤气由塔顶进入,与连续喷洒的轻质焦油并流差速接触
速冷,至横管段继续冷却至 21-25℃,同时脱萘至 450 毫克/标米³以下,然
后从塔底排出,进入旋风捕雾器除掉夹带的焦油,萘片和凝结水雾,然后去
洗苯塔。轻质焦油由其补充至塔底循环油槽,循环油由槽底泵出至槽中部,
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。(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,用泵送至焦油上段。18℃的冷冻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,煤气间接换热绳温,然后从
塔的外部排出。
由于该工程主要依靠降低煤气的温度使煤气中萘析出,并由轻质焦油将
萘溶解,因此煤气温度需降至 21℃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该工艺。
该流程的优点是:
1、不仅对煤气中的萘的脱除率高,而且冷却效果非常好。出口煤气约 21
℃左右,煤气含萘量大约在 350-450mg/Nm³。
2、无须洗油,只须自产轻质焦油,节约洗油耗量;煤气中的萘直接转
入焦油,降低了萘的损失。
3、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,
5
基建费用少。
4、由于煤气冷却不直接与水接触,所以无含酚污水的处理。
综合上述的四种工艺,通过比较,第四种优点突出,徐州地区有低温的
水源。因此本设计采用横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺。
2.2 洗苯工艺
从焦炉煤气中回收的苯族烃可采用下列方法:
1、洗油吸收法:
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。脱奔后的洗油(贫油)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发。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下采用。
2、吸附法:
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至达到饱和状态。被吸附的苯族烃可用直接水
蒸汽进行提取。
用活性炭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,加之吸附剂价格昂贵,因此在工业上的应用受到一定的限
制,而多用于煤气中的苯族烃的定量分析。
3、凝结法:
在低温加压的情况下,使苯族烃从煤气中冷凝出来。此法比吸附法所得
粗苯质量好。但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收法回收煤气中的苯族烃。
用洗油回收煤气中的苯族烃所采用的洗苯塔虽有多种形式,但工艺流程
基本相近。下面只简单介绍用木格填料塔回收粗苯的流程,如图 2-5:
煤气经最终冷却到 25-27℃,含苯族烃为 25-40 克/标米³煤气,依次进
入三个洗苯塔在塔内与逆向流动的洗油接触后,从最后的洗苯塔出来的煤气
中苯族烃的含量要求低于 2 克/标米³。洗苯塔的煤气直接回脱硫后回焦炉供
加热使用及作冶金工厂的其他燃料。含粗苯为 0.2-0.4%的贫油,由洗油槽用
泵送往洗苯塔顶,并依次经过各塔后,含苯量增至 2.5%,此含苯富油从塔底
经 U 型管排入接受槽。由此,再用泵送往脱苯工序,脱苯后的贫油经冷却后
再回贫油槽供循环使用。在最后一个洗苯塔的喷头上部射捕雾层,以捕集被
煤气带走的油滴,减少洗油的损失,也避免洗油进入煤气。
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潮起潮落175
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