年产85万吨焦炉煤气终冷及洗苯工段设计资料收集

焦炉煤气终冷及洗苯工段设计1. 物料性质粗苯为淡黄色透明液体，比水轻，不溶于水。储存时由于不饱和化合物，氧 化和聚合形成树脂物质溶于粗苯中，色泽变暗。粗苯易燃易爆，闪点为12C, 粗苯气在空气中的浓度在1.4%-7.5% （体积）范围内时，能形成爆炸性混合物。粗苯是由多种芳烃和其他化合物组成的复杂混合物。粗苯中主要含有苯、甲 苯、二甲苯和三甲苯等芳香烃。此外，还含有不饱和化合物、硫化物、饱和烃、 酚类和毗啶碱类。当用洗油回收煤气中的苯族烃时，粗苯中尚含有少量的洗油轻 质馏分。粗苯中各主要组分均在180C前馏出，180C后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，通常将180 C前馏出量当作100%来计 算，故以其180C前的馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。粗苯在180C前的馏出量取决于粗苯工段的工艺流程和操作制度。180C前 的馏出量愈多，粗苯质量就愈好。一般要求粗苯180C前馏出量在93%95%。粗苯中各组分的含量表组分名称分子式含量（质量分数）/%苯C6H65570甲苯C6H5CH31122二甲苯C6H4（CH2）22.56二甲苯和乙基甲苯C6H3（CH2）3C2H5C6H4CH312不饱和化合物712环戊二烯C5H60.61.2苯乙烯C6H5CHCH20.51.0苯并呋喃（古马隆）及同系物1.02.0茚及同系物1.52.5硫化物（以硫量计）0.31.5二硫化碳CS20.31.4噻吩C4H4S0.21.2酚类C6H5OH0.11.0毗啶J硫铵工段有毗啶生产时 碱类铵工段无毗啶生产时C5H5N0.010.5（周敏，王清泉，马名杰.焦化工艺学.中国矿业大学出版社）2. 煤气中回收苯的意义粗苯是有机化学工业的重要原料，回收苯具有较高的经济效益。焦炉煤气中 粗苯含量较高，通过回收粗苯不仅净化了煤气，吸收的粗苯还可以产生经济效益。 目前中国焦化工业生产的苯，仍是苯类产品的重要来源。3. 终冷塔工艺流程饱和器后的煤气温度为5556C，其中水汽是饱和的，此中煤气冷却到2025C，放热量很大。煤气中含有氤化氢，硫化氢和萘。煤气中含萘1.01.5g/m3, 在终冷时萘自煤气中析出，故不能用一般的管壳式冷却器进行终冷，析出萘容易 堵塞。一般采用直接式冷却器，水中悬浮萘，必须清除。脱萘后煤气含萘要求小 于 0.5g/m3。目前焦化厂采用的煤气终冷和除萘工艺流程主要有四种：煤气终冷和机械除 萘，终冷和焦油洗萘，终冷和油洗萘，横管终冷和喷洒轻焦油洗萘。3.1终冷和机械除萘：安：泌 :刊混.：艾.耳型 -芯杨狙构1勺1口云:.；心工E循I才早、籀煤气终冷和机械除萘工艺流程图来自硫按工段的粗煤气进入隔板式终冷塔以冷却水直接冷却，使粗气温度从 5560C冷却到2527C。在冷却过程中，粗煤气中的一部分水蒸气被冷凝下来， 同时一部分萘析出并被冷却水冲洗下来，使粗气中的萘含量出23g/m3降至0.8 g/m3。终冷和初脱萘的粗煤气去洗苯塔，含萘的冷却水则经塔底的水封管自流入 机械化沉萘槽，使水和萘分离，分离出的水自流入凉水架冷却至32C左右，再 由泵送入间接式冷却器与18C低温水换热冷却到25C后，返回终冷塔循环使用， 漂浮在沉萘糟表面的萘用机械化刮萘装置刮入萘扬液糟，刮萘糟底积聚的萘则定 期用水蒸气间接加热熔化后流入萘扬液槽，然后用水蒸气压送至焦油槽或机械化 氨水澄清槽，也可用初冷器的冷凝液溶萘，溶萘后的冷凝液自流返回鼓风冷凝工 段。处理的粗气量不大时，可用间歇式萘沉淀槽代替机械化刮萘槽。浮在水面上 的萘用集油管放出，定期将槽中澄清后的水放出，沉于槽底的萘用间接蒸汽加热 熔化后放出。该流程的优点是此法操作稳定，便于管理。缺点是除萘率受冷却水温的影响， 终冷塔出来的粗气含萘量较高，水和萘分离不充分，造成凉水架和间接式冷却器 堵塞，洁扫费力;为了冲刷结晶析出的萘，终冷水量比热平衡所需水量大一倍以 上，沉萘槽结构复杂笨重基建费用高。该洗萘法仅用于硫胺生产工序之后。3.2终冷和焦油洗萘热焦油洗涤终冷塔除萘流程图煤气在终冷塔内自下而上流动，与经隔板喷淋下来的冷却水流接触被冷却， 煤气冷至2530C，部分水汽被冷凝下来，相当数量的萘从煤气析出并悬浮于水 中，煤气中萘含量由23g/m3降至0.70.8g/m3。冷却后的煤气入苯吸收塔。含萘冷却水由塔底流出，经液封管导入焦油洗萘器底部，并向上流动。热焦 油在筛板上均匀分布，通过筛孔向下流动，在油水逆流接触中萃取萘。含萘焦油 由洗萘器下部排出，经液位调节器流入焦油储槽。每个焦油储槽循环使用24h 后，加热静置脱水再送去焦油车间。洗萘器上部的水流入澄清槽，与焦油分离后 去凉水架。焦油萘混合物去焦油储槽。送入洗萘器焦油温度约为90C，洗萘器下部宜保持在80C左右，温度过低， 洗萘效果下降；温度过高，液面不稳，焦油易从液面调节器溢出。洗萘焦油量为 终冷水量的5%。新焦油量不足，必须循环使用。焦油在洗萘的同时，也萃取了 水中酚，故终冷水中酚含量降低，有利于水处理。此法除萃取萘外，还可萃取一部分酚。另外溶萘效率要比机械化沉萘效率高， 但操作复杂，冷却水量大。3.3油洗禁和终冷流程,n 乎架一布*罕，！ll均召 ：百1牌 匚言另.喜成 T蚌气:.一 _俯环水*器，._寸水泵8.二-无环卜淙-i-耳心I!洗油萘和煤气最终冷却工艺流程图这一流程与以上流程不同之处是粗气洗萘在前，终冷冷却在后。从硫铵工段 来的5560C的粗气先进入木格镇料的洗萘塔，来自洗苯塔的洗苯富油由塔顶自 上而下流动，喷淋洗涤逆向而上的祖气中的萘，洗萘后的富油含萘67%，洗萘 塔出口粗气含萘量降至0.50.8 g/m3。洗苯富油温度比粗气温度高57C,富油温 度由间接蒸汽加热器来控制。因此，出洗茶塔的粗气温度升高约2C。粗气进入 隔板式终冷塔下段，经凉水架来的32C水喷淋，粗气温度降低到40C；然后进 塔上段被2223C的水喷淋，使粗气温度降低到25C，这部分冷却水是在间接 冷却器中用18C低温水与凉水架来的32C水换热后得到的。此流程所用的冷却水量为前两个流程的一半，出口粗气含萘量也比前两个流 程低，但因为操作温度高，限制了含萘量的进一步降低。该流程的优点是用水量 是水洗萘的一半，因而可减少含酚污水的排放量。缺点是该流程油洗萘在较高的 温度下进行，塔后煤气含萘量仍较高，煤气温度波动大；操作复杂，洗油耗量大， 脱苯困难，仍需要污水处理。为了提高油洗萘效率，又发展了水一油一水的终冷洗萘工艺流程。如下图:45C 到制（架 的循环水S 水-油-水的油洗荼和煤气终冷工艺流程-预冷塔终:冷塔 3、-终冷水泵油泵 摩不水冷却器 循环冰池9-中间冰弛粗煤气先入预冷塔，被冷却水冷却至4045 C，此时粗气中萘的露点 3035C，由于粗煤气温度高于萘的露点，故此塔中无萘析出。终冷塔下部为油 洗段，上部为水洗段，粗气进人终冷塔油洗段底部，油洗段顶部喷淋洗苯富油吸 收萘，此段在4045C下操作，油洗萘后的粗气进人上部水洗终冷段，先用凉水架来的32C水冷却，然后用2223C的水将粗气冷却至25C。2223C的水由 凉水架输出的32C水经间接式冷却器中与18C低温水换热后得到。这一流程要 求操作时的预冷塔出口粗气温度比初冷器出口粗气温度高810C。此种流程粗 煤气中的萘含量可降至0.40.5 g/m3。3.4横管终冷喷洒轻焦油洗萘工艺图2 4横管终将喷洒轻质焦油洗票工艺1 -根.号终 T洗荼塔径原色油苗歹惠3-帝用系成液下系L-粒.页隹油槽尸也丁槽横管终冷喷洒轻焦油洗荼工艺流程图从硫胺工段来得煤气由塔顶进入，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2125C，同时脱萘至450mg/m3以下，然后从塔底排 出，进入旋风捕雾器除掉夹带的焦油，萘和凝结水雾，然后去洗苯塔。轻质焦油 由其补充全塔底循环油槽，循环油由槽底泵出全槽中部，顶部喷洒，与横管束和 煤气接触换热，同时溶解煤气中洗出的萘，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。18C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，煤气间接换热升温，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21C 左右。如此降温，就决定了必须要有低温水的焦化厂才易采用该工艺。此工艺不仅对煤气中萘的脱出率高，而且冷却效果非常好。出口煤气约21C 左右，煤气含萘量大约在350450mg/Nm3。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。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。综合上述的四种工艺，通过比较，第四种优点突出，以此本设计采用第四种 方法即：横管终冷喷洒轻焦油洗萘工艺。4. 洗苯塔工艺流程焦油洗油,回收粗苯的方法有：固体吸收法，洗油吸附法，深冷凝结法。固体吸附法：活性炭（1000m2/g）或硅胶（450m2/g ）做吸附剂，对大型设 备，设备投资大，操作费用高，吸附剂寿命短，能耗高。深冷凝结法：将煤气冷却到-40-50C，苯族烃冷凝冷冻成固体，进行分离， 很少采用。洗油吸附法按操作条件分为加压吸收法（812kg/m3）、常压吸收法（略高于 大气压）、负压吸收法。回收粗苯最常用的方法是洗油吸收法。吸收煤气中的粗苯可用焦油洗油，也 可以用石油的轻柴油馏分。洗油应有良好的吸收能力，大的吸收容量，小的相对 分子质量，以便在相等的吸收浓度条件下具有较小的分子浓度，在溶液上降低苯 的蒸汽压，增大吸收推动力。4.1焦油洗油焦油洗油沸点范围为230300C，其主要成分为甲基萘、二甲基萘和苊。相 对分子质量为170180C，有良好的吸收粗苯能力，饱和吸收量可达2.02.5%。 故每吨炼焦煤所产煤气需要喷洒洗油量为0.50.65m3,使用焦油洗油较轻时， 解吸粗苯过程中每吨粗苯损失洗油100140kg。在吸收和解吸粗苯过程中，洗油经过多次加热和冷却，来自煤气的不饱和化 合物进入洗油中.发生聚合反应，洗油的轻馏分损失，高沸点物富集。此外，洗 油中还溶有无机物，如硫氤化物和氤化物形成复合物。为了保持洗油性能，必须 对洗油进行再生处理，脱出重质物。终冷后的煤气含粗苯2540g/m3，进入粗苯吸收塔，塔上喷淋洗油，煤气自 下而上流动，煤气与洗油逆流接触。洗油吸收粗苯成为富苯洗油，简称富油。富 油脱掉吸收的粗苯，成为贫油。贫油在洗苯塔（吸收苯塔）吸收粗苯又成为富油。 富油含苯22.5%，贫油含苯0.20.4%。塔后煤气中粗苯含量要求低于2g/m3。 煤气温度2530C，贫油温度应略高于煤气温度24C，以防煤气中水汽凝出。4.2轻柴油洗苯轻柴油洗苯和焦油洗油洗苯的工艺流程一样，但贫油槽的设计应考虑油渣和 乳化物的排除。轻柴油洗苯和焦油洗油洗苯相比较，含量低、与水的比重差大、 易于油水分离、稳定性好，长期使用时其物理化学性质几乎不变。轻柴油吸收萘 的能力强，可使洗苯塔出口粗气中含萘量降低至150mg/m3。但轻柴油吸收苯的 能力较低，富油含苯1.21.5%，贫油含苯0.20.3%，因此循环洗油量要比焦油 洗油循环量增加2030%，脱苯的蒸气用量也要增多。此外，轻柴油洗苯过程中 会形成难溶的油渣，易堵塞换热设备，含油渣的油与水易生成乳浊液，影响正常 操作，故循环洗油含油渣应低于20mg/L。