年产90万吨焦化厂洗苯工段的初步设计

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1、一、意义1.1 三苯在国民经济中的作用苯、甲苯、二甲苯（简称BTX ）等同属于芳香烃，是重要的基本有机化工原料，由芳烃衍生的下游产品，广泛用于三大合成材料（合成塑料、合成纤维和合成橡胶）和有机原料及各种中间体的制造。纯苯大量用于生产精细化工中间体和有机原料，甲苯除用于歧化生产苯和二甲苯外，其化工利用主要是生产甲苯二异氰酸脂、有机原料和少量中间体，此外作为溶剂还用于涂料、粘合剂、油墨和农药等方面。二甲苯在化工方面的应用主要是生产对苯二甲酸和苯酐，作为溶剂的消费量也很大。间二甲苯主要用于生产对苯二甲酸和间苯二腈。焦化粗苯主要含苯、甲苯、二甲苯等芳香烃，另外还有一些不饱和化合物、含硫化合物、含氧化合

2、物及氮化合物等杂质。焦化苯是染料、塑料、合成橡胶、树脂、纤维、药物等原料, 也可用作动力燃料以及涂料、橡胶、胶水的溶剂。1.2 三苯来源苯在工业上由炼制石油所产生的石脑油馏分经催化重整制得，或从炼焦所得焦炉气中回收。苯的生产方法有多种，其中来自催化重整和裂解汽油的苯各占世界苯总产量的38% ， 甲苯歧化占 13% ， 甲苯加氢脱烷基化占6% ，另外还有 5% 来自焦化工艺。甲苯的主要来源是催化重整和裂解汽油，其中催化重整占世界甲苯产量的71% ，甲苯在催化重整产物中的含量大约为9.5%-27% 。大部分重整产物中的甲苯并不抽提，而是留在调和汽油中。裂解汽油中的甲苯占世界甲苯供应量的24% 。当

3、裂解石脑油和柴油时， 通常每100t 乙烯可产生 10-15t 甲苯。煤焦油和焦炉轻油生产的甲苯约占世界甲苯供应量的 1% 。1.3 焦化粗苯的成分，性质粗苯主要组成含量（ % ）组分含量组分含量苯5580 古马隆0.6 1.0 甲苯1222 茚1.5 2.5 二甲苯26 硫化氢0.1 0.2 三甲苯26 二硫化碳0.3 1.5 乙基苯0.5 1 噻吩0.2 1.0 丙基苯0.030.05 甲基噻吩0.1 0.2 乙基甲苯0.080.10 吡啶及其同系物0.1 0.5 戊烯0.5 0.8 苯酚及其同系物0.1 0.6 环戊二烯0.5 1.0 萘0.5 2.0 C6C8直链烯烃0.5 0.6 脂

4、肪烃 C6 C8 0.5 1.0 苯乙烯0.5 1.0 二、工艺选择2.1 终冷的几种工艺焦炉煤气终冷有直接水终冷法、间接水终冷法和直接抽终冷法。其主要设备为焦炉煤气终冷塔。2.1.1 直接水终冷法直接水终冷法用循环喷洒的冷却水直接与煤气接触，对煤气进行最终冷却。直接水终冷法是焦炉煤气终冷工艺中最通用的一种方法。直接水终冷法分敞开式和封闭式两种。敞开式在煤气终冷前既无脱萘也无脱硫脱氰装置。煤气在终冷中脱萘，煤气中的氰化氢同时大量溶解于终冷水中，氰化氢等有害气体从凉水架上逸散，污染了环境，并且工艺流程复杂，因此，敞开式出一些老厂仍在延续使用外，新厂已不再采用。在封闭式流程中，煤气在终冷前已经脱除

5、了煤焦油、奈、硫化氢和氰化氢，且回收了氨，因此工艺流程比较简单。回收氨后约60C 左右的煤气在终冷塔内被循环喷洒的终冷水冷却至25C ，从塔顶排出，去洗苯塔。在终冷水循环系统中设有间接冷却器，用循环冷却水和低温冷却水两端封闭式冷却。终冷塔内产生的冷凝液以终冷水排污方式排出，送往生物托分装置处理。2.1.2 间接水终冷法初冷后的煤气进入列管式终冷器内，在管束间自上而下的流动，被管内中冷水冷却至 2530C ，由下部派出， 送往洗苯塔。煤气冷凝液流入器底，用泵抽出，送入终冷器的顶部和中部循环喷洒，以冲洗横管外壁上含沉积物。多余的冷凝液，间歇的送往焦炉煤气初冷流程中的焦油氨水分离器。间接水终冷在传热

6、效果上不如直接水终冷法，因此较少采用。2.1.3 直接油终冷法直接油终冷法以轻柴油为冷却介质，与煤气直接进行冷却。脱去煤焦油、奈和氨后的煤气，在油终冷塔内被循环喷洒的轻柴油由约55C 冷却至2530C后出塔，送往后续的洗苯塔。轻柴油和煤气冷凝液一起进入油终冷塔下部的油澄清槽，在冷凝液被分离出后用循环油泵送经油冷却器冷却至2428C ，入油终冷塔循环使用。油终冷塔分为两段，上段引出的轻柴油用喷洒油泵送入下段喷洒冷却煤气。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.

7、1.1 煤气终冷和机械化除萘工艺煤气终冷和机械化除萘工艺流程如图2-1 所示. 煤气在终冷塔内自下而上流动, 与经由隔板孔眼喷淋而下的冷却水流密切接触而被冷却至21-27, 部分水汽被冷凝下来 , 同时还有相当数量的萘也从煤气中析出 , 并被水冲洗下来 , 煤气含萘量可从2000-3000mg/Nm 3, 降到800-1200mg/Nm 3。冷却后的煤气起洗苯塔。含萘冷却水由塔底经水封管自流入机械化刮萘槽, 水和萘在槽中分离后 ,水自流入凉水架冷却到30-32,再由泵抽送经冷却器冷却到21左右后 ,回终冷塔循环使用 , 在捺沉淀槽中积聚的萘, 定期用水蒸气压送到焦油槽回焦油氨水澄清槽处理。现在

8、也有的焦化厂用热氨水或初冷冷凝液来熔萘。融化后的萘自流回冷凝工段。此发简化了操作且改善了劳动条件。1-终冷 塔 2- 机械 化 沉 淀 糙 3- 萘扬 液 螬4-循环 水 泵 5- 凉水 架 6- 循环 水 冷 却 器图 2-1 煤气 终 冷 和 机 械 化 除 萘 工 艺萘 送 焦 油 槽6232 225水1煤 气煤 气水萘萘水 蒸 汽43 25该流程的优点是操作稳定, 便于管理 , 缺点是出冷却塔煤气含萘量较高;水和萘不能充分分离 , 部分萘被水带到凉水架 , 使其清扫次数增加; 刮萘槽结构复杂而且苯重, 建设费用高 , 且操作环境较差 , 污水处理量大。2.1.2 煤气终冷和焦油洗萘工艺

9、煤气终冷和焦油洗萘工艺流程如图2-2: 煤气在终冷塔内的过程同前所述。含萘冷却水从终冷塔底部流出，经液封管导入焦油洗萘器底部并向上流动。热焦油经伸入器的分布管均匀喷洒在筛板上，通过筛板是孔眼向下流动，在与水对流接触过程中将水中含萘降到 800mg/Nm 3以下。洗萘后的焦油从洗萘器下部排出，经液位调节器流入焦油槽。焦油在循环使用24 小时后，经加热静止脱水用泵送往焦油车间加工处理，送空的焦油槽再接受冷鼓工段的新鲜焦油以备循环洗萘使用。从洗萘器上部流出的水进入水澄清槽，分离出残余焦油后，自流到凉水架。分离出的焦油及浮在水面上的油类、萘等混合物自流到焦油槽。焦油洗萘比机械化除萘效率高，但操作复杂。

10、去凉 水 架热 水冷凝 工 段来焦油去 焦 油车 间 焦油低温 水凉 水架来循 环水煤气煤 气煤 气 终冷塔（ 下部为 焦 油洗 萘 器）循环 水泵焦油 循环 泵焦 油 槽水澄清 槽液位调节 器循 环水 冷 却器焦 油泵图 2-2 用 热焦油洗涤除萘的 工艺流程该流程的优点是不仅可以把冷却水中的萘几乎全部清除，而且对水中的酚有一定萃取作用结果，减少凉水架的清扫次数，有利于冷却水的进一步处理。缺点是操作复杂，出口煤气含萘量高，用水量大，后期仍需进行污水处理。2.1.3 油洗萘和煤气终冷工艺油洗萘和煤气终冷工艺流程图如图2-3 从 凉水 架 来冷 却水到 凉 水 架热 水煤 气低 温水 17 煤

11、气洗 苯 富油含 苯 富 油洗苯 塔加 热器富 油泵含 萘富 油 泵煤 气终冷 塔循环 水冷 却 器热 水泵、循环 水 泵热 水 池冷 水 池图 2-3 油洗 萘 和 煤 气终 冷 工艺 流 程饱和器来的 50-56的煤气进入木格式洗苯塔， 被有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/Nm 3。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

12、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。该流程的优点是塔后煤气含萘量要低于恰们两种工艺流程，用水量也仅为水洗萘的一半，因而可减少含酚污水的排放量。缺点是该流程油洗萘在较为高的温度下进行，塔后煤气含萘量仍较高，煤气温度波动；操作复杂，洗油耗量大，脱苯困难，仍需进行污水处理。2.1.4 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 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

13、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

14、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、该工艺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/Nm 3。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，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

15、比较，第四种优点突出，徐州地区有低温的水源。因此本设计采用第四种方法即：横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺。2.2 洗苯工艺2.2.1 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

16、。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