130万吨焦化厂粗笨工段工艺设计

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3 粗苯脱苯方法及工艺选择

由洗苯工序过来的含苯富油需进行脱苯。脱苯工艺与很多种，我国焦化厂均采用水蒸汽蒸馏法脱苯。按照粗苯产品可以分为生产一种苯工艺和生产两种苯工艺，按照富油的加热方式可以分为蒸汽加热法和管式炉加热法。下面就蒸汽加热生产一种苯工艺和管式炉加热法生产一种苯工艺分别进行介绍。

3.1蒸汽加热法生产一种苯工艺

9冷水10热水从洗涤工序来的富油冷水117中压汽6812153冷却水贫油至洗涤工序4直接蒸汽分缩油至富油泵前管道21蒸汽51314粗苯直接蒸汽残渣

图3-1 生产一种苯的工艺流程（蒸汽加热富油脱苯）

1-贫油冷却器 2-贫富油换热器 3-预热器 4-再生器 5-热贫油槽

6-脱苯塔 7-重分缩油分离器 8-轻分缩油分离器 9-分凝器 10-冷凝冷却器 11-粗苯分离器 12-控制分离器 13-粗苯槽 14-残渣槽 15-控制分离器

本设计采用生产一种苯工艺，用直接蒸汽蒸馏的方法脱苯，现将各种工艺流程及选用的设备介绍如下：

由洗涤（洗苯）工序来的富油，在分缩器下面的三个换热筒体中，被脱苯塔来的蒸汽加热至70～80℃，然后进入贫富油换热器，被来自脱苯塔底的温度为130～140℃的热贫油加热至90～100℃，最后在富油预热器中用大于8kgf/cm2的间接蒸汽加热到135～145℃，在从脱苯塔的第十二层塔板进入塔内。

富油在塔内逐板向下溢流，在由塔底进入的直接蒸汽的蒸吹作用下，富油中绝大部分粗苯，洗油部分轻质馏分及萘，从洗油中蒸出来并同一定量的水蒸气从塔顶逸出.

温度比富油的预热温度约1～2℃的油气和水汽混合物，进入分缩器顶上一格用冷水冷却，从而使大部分洗油气和水汽冷凝下来，从分缩器顶部逸出的即为粗苯蒸汽。

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为得到合格粗苯产品，可用冷却水量控制分缩器顶部蒸汽温度，使其在86～89℃的范围内。

由分缩器顶部逸出的粗苯蒸汽进入蒸汽冷凝冷却器，在此用冷水冷凝冷却到25～30℃，再经粗苯分离器将水分出后即进入粗苯贮槽，并定期用产品泵送往精制车间或出售。

进入分缩器的油气和水汽混合物，在分缩器底部两个所形成的冷凝液实施油气中的重馏分，即重分缩油。轻重分缩油分别进分缩器，在与水分离后进入富油中并一起送往脱苯塔。

在三个油水分离器，排出的分离水均进入控制分离器进一步分离，以减少洗油的

损失。

从脱苯塔底排出的贫油温度比富油的预热温度约低3～5℃（130～140℃）热贫

油流入贫富有换热器，与富油换热并被冷却至110～120℃后，在回到脱苯塔底的热贫油槽中，在此用热贫油泵送到喷淋式贫油冷却器，冷却至25～30℃后，在送往洗苯塔循环喷洒。

由于洗油在循环使用的过程中质量会变坏，为保持循环洗油的质量，将循环油量的1～1.5%有富油入塔前的管路或脱苯塔加料板以下的一块塔板处引入洗油再生器，洗油被10～12kgf/cm2的间接蒸汽加热至160～180℃，并用过热直接蒸汽直接蒸吹，从再生器顶部蒸吹出来的温度，留在再生器底部的高沸点聚合物及油渣称为残渣。可以靠设备内地蒸汽压力间歇地或连续地排至残渣油槽。从再生器排出的残渣油，300℃前的馏出量要求低于40%，若馏出量过高会大大增加洗油耗量。

洗油再生器操作之好坏，还对洗油耗量有较大的影响，在洗苯塔后煤气中所夹带的洗油较少分离良好的情况下，如洗油再生器操作正常，则生产每吨180℃前的粗苯的焦油洗油约为50kg,石油洗油的耗量较高，约为50～100kg.(故此设计采用焦油洗油)

3.2管式炉加热富油脱苯

该工艺与蒸汽法脱苯工艺相同，唯一的区别在于富油经贫富油换热器后，不是用蒸汽加热而是用管式炉加热至180～200℃后，再进入脱苯塔。

管式炉加热的富油脱苯工艺，因富油的加热温度高，同蒸汽法脱苯比较具有以下优点：

1. 富油在管式炉内加热至180℃左右，脱苯程度高，贫油中粗苯含量可降至0.1%左右，从而使粗苯的塔后损失减小，粗苯的回收率可高达95～97%

2. 蒸汽耗量低，每生产一吨180℃前的粗苯耗蒸汽约1～1.05吨且不受蒸汽压力波

动的影响，操作稳定。

3. 酚水含量少，蒸汽法脱苯，每吨180℃前粗苯要产生3～4吨工业酚水，而管式

炉法只产生1.05吨以下的酚水。

4. 设备费用低，蒸汽耗量显著降低，大大缩小了冷凝冷却和蒸馏设备的尺寸，从而

使设备费用大为降低。

因此，本设计选用管式炉加热法生产一种苯工艺。

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分离水蒸汽256热水71815冷水14煤气贫油热水11富油3间接气41213冷水109残渣蒸油分离水粗苯1816191720

图3-2 生产一种苯的工艺流程（管式炉加热富油脱苯）

1-脱水塔 2-管式炉3-再生器4-脱苯塔5-脱苯塔油水分离器6-油气换热器 7-冷凝冷却器8-富油泵9-贫富有换热器10-贫油泵11-贫油冷却器 12-粗苯分离器13-回流槽14-控制分离器15会流泵16-粗苯槽17-萘油槽 18-残油槽19-粗苯产品回收泵20-萘油泵21-残油泵

3.3粗苯回收原理

3.3.1洗油吸收苯族烃的基本原理：

用洗油吸收煤气中的粗苯烃是物理吸收过程，服从亨利定律和道尔顿定律，当煤气中苯族烃的分压大于洗油液面上苯族烃的平衡蒸汽压时，煤气中苯族烃即被洗油吸收，二者差值越大，则吸收过程进行的越容易，吸收速率也越快。

目前，吸收过程的机理仍建立在被吸收组分经稳定的界面薄膜扩散传递的概念上，即液相与气相之间有相界面，假定在相界面的两侧，分别存着不呈湍流的薄膜，在气相侧的称为气膜，在液相侧的成为液膜，扩散过程的阻力及等于气膜和液膜的阻力之和。

吸收系数的大小取决于所采用的吸收剂的形式，填料类型与规格及吸收段过程操作条件（温度，气相和液相流速等）显然，这些因素对吸收速率均有影响。 3.3.2影响苯族烃吸收的因素

煤气中的苯族烃在洗苯塔内被吸收的程度称为吸收率，吸收率的大小取决于以下因素，煤气和洗油中的苯族烃的含量;煤气流速及压力；洗油循环量及其分子量，吸收温度，洗苯塔结构，对填料塔则为填料表面积及特性等。分述如下：

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1．吸收温度：

吸收温度是指洗苯塔内气液两相接触面积的平均温度，它取决于煤气和洗油的温度，也受大气温度的影响。吸收温度是通过吸收系数和吸收推动力的变化而影响吸收率的，提高的吸收温度，可使吸收系数与一定增加，但不显著，而吸收推动力却显著减小。

对于洗油吸收煤气中的苯族烃来说，洗油分子量及煤气总压的波动很小，可视为常数，而粗苯的蒸汽压是随温度的变化而变化，温度升高，粗苯的蒸汽压力也升高，当煤气中的苯族烃的含量一定时，温度愈低，洗油中与其呈平衡的粗苯含量愈高；而当提高温度时，洗油中与其呈平衡的粗苯含量则有较大的降低。当入塔贫油含量一定时，洗油液面上苯族烃的蒸汽压随吸收温度升高而增大，吸收推动力则随之减小，致使洗苯后煤气中的苯族烃含量（塔后损失）增粗苯的回收率降低。 因此，吸收温度不宜过高，但也并非越低越好，在低于15℃时洗苯油粘度将显著增加，使洗油输送及其在塔内的均匀分布和自由流动均发生困难，当洗油温度低于10℃时，还可能从油中析出固体沉淀物。因此适宜的吸收温度约25℃，实际操作波动于25～30℃之间。

另外，操作中洗油温度应略高于煤气温度，以防止煤气中的水汽冷凝进入洗油中，一般规定，洗油温度在夏季比煤气温度高2℃左右，冬季高4℃左右。

为了保证吸收温度，煤气进洗苯塔前，应在终冷期内冷却至20～28℃，循环油冷却至小于30℃.

2．洗油的分子量及循环量的影响

当其他条件一定时，洗油的分子量变小，将使洗油中粗苯含量变大，即吸收得愈好，同类油剂的吸收能力与其分子量成反比。吸收剂与溶质的分子量愈接近，则吸收得愈完全。在回收等量粗苯的情况下，洗油循环量也可以相应地减少。

但洗油的分子量不宜过小，否则洗油中吸收过程中损失较大，并且脱苯蒸馏时不易与粗苯分离。

增加循环油量可降低洗油中粗苯的含量，增加气液间的吸收推动力，从而可以提高粗苯的回收推动力。提高回收率，但循环洗油量不宜过大，以免过多增大电、蒸汽的耗量和冷却水用量。

在塔后煤气含苯量一定的情况下，随着吸收温度的升高，则需要的循环洗油量随之增加。

3．贫油含苯量的影响：

贫油含苯量是决定塔后煤气苯族烃的含量的主要因素之一，当其它条件一定时，入塔贫油中的含苯量越高，则塔后损失愈大，按现行规定，塔后煤气中粗苯含量不大于2g/Nm3.为是塔后损失不大于2g/Nm3,设贫油中的粗苯含量为2.2%，为了维持一定的吸收推动力，2.2%应除以平衡偏移系数n，一般n=1.1～1.2.若取n=1.15,则允许贫油含苯量为c1=(2.2/1.5)%=1.92%<2%.实际上，由于贫油中粗苯的组成中苯和甲苯的含量少，绝大部分为二甲苯和溶剂油，其蒸汽压仅相当于统一温度下煤气中所含苯族烃蒸汽压的20～30%，故实际贫油含苯量可达到0.4～0.6%，此时仍能保证塔后煤气含粗苯量在2g/Nm3以下。如何一步降低贫油中的粗苯含量，虽然有助于