《富油脱苯工艺论证》由会员分享，可在线阅读，更多相关《富油脱苯工艺论证（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工艺论证院 （系）：资源与环境工程学院班级：煤炭深加工与利用姓名：许嘉家学号： 42 指导教师：赵艳红教师职称：讲师一、概述1.1 设计的目的与意义粗苯，淡黄色透明液体，危险等级：一级毒物，极度危险。易燃、易爆易中毒，是煤热解生成的粗煤气中的产物之一, 是多种有机化合物的混合物，主要由纯苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等苯族烃所组成，粗苯是有机合成工业的基础原料，也是合成橡胶、合成纤维、合成染料的原材料。粗苯是一种复杂的半成品，通过精制工艺可生产纯苯、甲苯、二甲苯等。苯族烃泄漏于空气中很容易扩散, 人和动物吸入或皮肤接触大量苯进入体内，会引起急性和慢性苯中毒。长期接触苯会对血液造成极大伤害，引起慢性中
2、毒. 引起神经衰弱综合症。苯可以损害骨髓，使红血球、白细胞、血小板数量减少并使染色体畸变，从而导致白血病，甚至出现再生障碍性贫血。苯可以导致大量出血，从而抑制免疫系统的功用，使疾病有机可乘。有研究报告指出，苯在体内的潜伏期可长达1215 年。吸入 20000ppm的苯蒸气 510 分钟便会有致命危险。由此可见，焦炉煤气必须要进行粗苯回收工序。经过这一工序，既可以净化煤气，又可以得到有经济效益的粗苯。对于工厂来说，这也是有利的。1.2 产品质量指标富油脱苯后的产品，依生产过程的不同而异，一般是生产粗苯或轻苯和重苯两种产品。但也可以生产轻苯、重质苯和萘油。各种产品的质量指标如表1-1- 表 1-3
3、 所示。表 1-1 粗苯和轻苯的质量指标表 1-2 重苯的质量指标注:水分只做生产操作中的控制指标，不做考试指标。表 1-1 重质苯的质量指标1.3 产品组成 、主要产物及物理参数富油脱苯后的产品，依生产过程的不同而异，一般是生产粗苯或轻苯和重苯两种产品。但也可以生产轻苯、重质苯和萘油。主要产物为粗苯。表 1-4 粗苯的成分及物理参数二、工艺论证2.1 过内外生产工艺综述富油脱苯从技术发展来看，经历了以下两个阶段;(1) 预热器加热富油的脱苯法;(2) 管式炉加热富油脱苯法。(预热器加热富油的脱苯法是利用列管式换热器用蒸汽间接加热富油，使其温度达到135145后进入脱苯塔脱苯 ;管式炉加热富油
4、的脱苯法是利用管式炉利用煤气间接加热富油，使其温度达到180190后进入脱苯塔脱苯 ,各国均广泛使用此方法。) 20 世纪 80年代以前 , 我国绝大部分焦化厂均是沿用原苏联的蒸汽加热富油脱苯工艺，大多数工艺停留在20 世纪五六十年代的设计理念和化工装备水平，严重滞后于时代。如煤焦油初馏过程仍采用一塔式的常压分馏过程，分离精度低、能耗高、操作环境不佳；不少企业从废水中回收氨过程仍采用直接蒸汽汽提的方式，废水排放量增加，同时传质、传热效率很低，能源浪费大。焦化过程的精馏设备，尤其是塔内件仍然大量使用传统设备形式，处理能力小、分离效率低、能源消耗高、操作较复杂。不少精馏设备目前仍采用泡罩等石化行业
5、早已淘汰的内件，严重地影响了分离效果。甚至一些企业在废水处理蒸氨过程仍在使用穿流栅板，汽液两相接触不良、传热和传质能力低下。19761979年间，我国自行设计的脱苯装置相继在新（新余）钢焦化厂和济钢焦化厂建成，分别采用管式炉加热富油，脱苯塔打回流的30 层单塔脱苯生产粗苯和 45 层单塔脱苯生产两种苯（轻苯、重苯）的装置，经过攻关、调试投入正常生产，并取得了“单塔脱苯工艺及新型脱苯塔发明专利”。目前国内各焦化厂均普遍采用了管式炉加热富油脱苯工艺。采用蒸汽作为蒸馏脱苯用热源，一般没生产1 吨 180粗苯消耗 1t-1.5t 蒸汽，并采用常压操作，塔顶压力一般控制在小于20kpa(表压) ，因此,
6、 生产过程中产生大量的焦化粗苯分离废水 , 常压下脱苯效率也较低。这种工艺可以有双塔生产轻苯、重质苯以及单塔生产粗苯和单塔生产轻苯、重苯和单塔生产轻苯、重苯和萘溶剂油的方法。与国外先进水平相比，国内焦化过程的精馏能耗处于高耗状态。如国内煤焦油加工的单能耗为 9001000 MJ/t ，而国外先进水平则为800 MJ/t 左右；含酚废水的蒸氨过程国外先进水平为130140 kg/t ，而我国大多数蒸氨装置的单能耗为 170200 kg/t 。与石化加工过程相比较，焦化产品精馏过程中三废的排放仍然较多。由于煤调湿技术的推广，焦炉煤气降温过程的废水排放大幅降低。但是焦化精馏过程的三废排放仍然不少，如
7、常压焦油精馏过程由于系统正压操作，精馏过程和排料过程的沥青烟是焦油加工的主要污染。同时焦化精馏过程采用水蒸气提馏的装置较多，如常压焦油精馏和富油脱苯过程，汽提蒸汽上升至塔顶又冷凝形成冷凝水，成含酚废水的主要来源。近年来，随着焦化节能、清洁生产理念的引入，焦化技术进步大大加快，各大研究院所和设计单位在焦化精馏过程采用了不少新技术，取得了可喜进步。2.2 工艺原理富油脱苯按原理不同可采用水蒸气蒸馏和真空蒸馏两种方法。由于水蒸气蒸馏具有操作简便，经济可靠等优点，因此中国的焦化厂均采用水蒸气蒸馏法。富油是洗油和粗苯完全互溶的混合物，通常将其看作理想溶液，气相平衡关系服从拉乌尔定律，即iiLixpp0,
8、因富油中苯族烃的各组成的摩尔分数ix很小（粗苯的质量分数在2% 左右）在较低的温度下很难将苯族烃的各种组分从液相中较充分的分离出来。用一般的蒸馏方法，从富油中把粗苯较充分的分离出来，且达到所需要的脱苯程度，需要将富油加热到250300 ，在这样高的温度下，粗苯的损失增加，洗油的相对分子质量增大，质量变坏，对粗苯吸收能力下降，这实际上是不可行的，为了降低富油的脱苯温度采用水蒸气蒸馏。所谓水蒸气蒸馏就是将水蒸气直接加热置于蒸馏塔中的被蒸馏液（与水蒸气完全几乎不相溶）中，而使被蒸馏物中的组分得以分离操作。当加热互补相溶的液体混合物时，若各组分的蒸气分压之和达到塔内的总压时，液体就开始沸腾，故在脱苯塔
9、蒸馏过程中通入大量直接水蒸气，可以使蒸馏温度降低。当塔内总压一定时，气相中水蒸气所占的分压愈高，则粗苯和洗油的蒸汽分压愈低，即在较低的脱苯蒸馏温度下，可将粗苯较完全的从洗油中蒸出来。因此，直接蒸汽用量对于脱苯蒸馏操作有极为重要的影响。若只有一个液相由挥发度不同的油类组分构成，用过热水蒸气通过该油类溶液，即可降低油类各组分的气相分压，从而促进不同挥发度的油分的分离。这种使用过热蒸汽分离油类溶液的操作，叫做气提操作。实际上富油脱苯操作中使用的正是过热水蒸气，在气提操作中又称夹带剂。2.3 工艺参数富油温度 :分缩器后 50-60贫富油换热器后 120-130管式炉后 180-130管式炉后过热蒸汽
10、温度 400-500直接蒸汽消耗量 1-1.5t/t180前粗苯充分缩油出口温度 99-102 轻分缩油出口温度 90-95洗油再生器温度 190-200脱苯塔底部压力 (表压) 0.04MPa 脱苯塔顶部压力 (表压) 0.02MPa 2.4 工艺优缺点我的设计题目是富油脱苯工艺系统设计，选用生产三种产品的一塔式工艺系统，即轻苯、精重苯和萘油溶剂均从一个脱苯塔采出。管式炉加热富油双塔脱苯工艺由于存在设备多、能耗大等缺点，目前采用较少。而单塔脱苯工艺由于设备简单，操作方便，技术经济指标先进，不但达到了降低循环洗油含萘量的目的，而且进一步改善和稳定了循环洗油质量而被广泛采用，是对旧有粗苯蒸馏工艺
11、的一项重大改进。生产三种产品的一塔式流程，尤其具有代表性。设备简单，操作方便，技术经济指标都很先进，且效率高，产品多。此流程即轻苯、精重苯和萘油溶剂均从一个脱苯塔采出。自洗苯工序来的富油经油气换热器及二段贫富换热器、一段贫富换热器与脱苯塔低出来的170175热贫油换热到 135150，进入管式炉加热到180进入脱苯塔，在此用再生器来的直接蒸汽进行气提和蒸馏。脱苯塔顶部温度控制在7378，逸出的轻苯蒸汽在油气换热器、轻苯冷凝冷却器经分别与富油、16低温水换热冷凝冷却至3035，进入油水分离器，在与水分离后进入回流槽，部分轻苯送至脱苯塔顶做回流，其余作为产品采出。脱苯塔底部排排出的热贫油经一段贫富
12、油换热器后进入脱苯塔底部热贫油槽，再用泵送经二段贫富油交换器、一段贫油冷却器、二段贫油冷却器冷却到2730至洗苯塔循环使用。精重苯和萘溶剂油分别从脱苯塔侧线引出至各自的回流槽。从脱苯塔上部断塔板上将塔内液体引至分离器与水分离后返回塔内。从管式炉后引出1% 1.5%的热富油，送入再生塔内，用经管式炉加热到400的蒸汽蒸吹再生。再生残渣排入残液槽，用泵送油库工段。2.5 主要设备论证2.5.1 脱苯塔脱苯塔有圆形泡罩、条形泡罩以及浮阀塔等多种。在制作材料上有钢板焊制的和铸铁塔段用的法兰连接两种。条形泡罩塔应用较多。钢板焊制的脱苯塔结构如图2-1 所示，由图可见，塔内装有12-18 层塔板( 图中有
13、 14 层塔板脱苯塔，其上装有条形泡罩)。预热后的富油连续进入上数第三层塔板 ，在提馏端 12 层塔板上，上升蒸汽将富油中绝大部分粗苯蒸吹出来，塔底排出的即贫油 。小部分直接蒸汽由浸入贫油中的蒸汽鼓泡器鼓泡而出，连同再生器的绝大部分蒸汽(总量大于 75%)及汽油一齐沿塔上升，精各层塔板蒸汽吹富油后，由于塔顶部两层塔板，将蒸汽中所夹带的洗油滴捕集下来，再由塔顶逸出 。由塔顶逸出的蒸汽是蒸汽、油气和水蒸气的混合物。通人塔内的直接蒸汽是过热蒸汽 ，全部由塔顶逸出 。至于粗苯蒸汽和油气的数量可有它们在脱苯塔内的蒸出的程度计算确定。图 2-1 脱苯塔1-塔顶 ;2- 蒸汽鼓泡器 ;3- 液面调节器 ;4
14、- 条形泡罩 ;5- 溢流板2.5.2 洗油再生器洗油再生器，为钢板制的直立圆筒，带有锥形底。中部设有带分布装置的进料管，下部设有残渣排除管。蒸汽法加热富油脱苯的再生器下部设有加热器，管式炉法加热富油脱苯的再生器不设加热器。为了降低洗油的蒸出温度，再生器底部设有直接蒸汽泡沸管，管内通入脱苯蒸馏所需的决大部分或全部蒸汽。在富油入口管下面设两块弓形隔板，以均步洗油，提高再生器内洗油的蒸出程度。在富油入口管的上面设三块弓形隔板，以捕集油滴。一般情况下，洗油在再生器内的蒸出程度约为75% 。为了提高洗油的蒸出程度，有的焦化厂采用了在设备上部装有两层泡罩塔板的洗有再生器，当所有蒸汽参数及数量能满足要求时，有较好的效果。再生器可以再生富油也可以再生贫油。富油再生的油气和过热水蒸气从再
