提高粗苯回收率

提高粗苯回收率张金宝（内蒙古自治区乌海市海勃湾区016000）摘要近年来，炼焦化学工业日益发展壮大．炼焦化学产品不断增加，除了焦炭、煤气外，主要副产品粗苯和焦油的精炼越来越受重视，为此，焦油和粗苯的有效回收意义重大。

粗苯是焦化厂焦炉煤气中含有苯系化合物的混合物。

在石油日趋紧缺的现代化工中，我国焦化行业生产的粗苯是苯类产品的重要来源。

一般焦炉煤气中含粗苯25~40mg/m³，优化工艺才能有效回收焦炉煤气中的粗苯。

论文共有三章内容。

第一章为综述，简单地介绍了粗苯回收的研究背景、意义以及粗苯的组成和和洗油吸收法的分类；第二章是工艺流程简述，本章主要介绍了粗苯回收的工作原理和工艺流程，包括流程框图和文字说明；第三章是在生产过程中，为了提高粗苯回收率将原有设备、工艺进行的一些更换和改进。

关键词：焦炉煤气粗苯贫油洗油富油回收率第一章综述1.1研究背景煤的热加工是迄今为止煤加工的主要工艺，其典型的例子就是煤炼焦工业，即煤在炼焦炉里隔绝空气加热至1000～1300℃，煤即分解而得到固态、液态和气态产物。

固态产物是焦炭和半焦；液态产物是煤焦油；气态产物就是焦炉气，也就是煤气。

苯族烃是宝贵的化工原料,焦炉煤气中一般含苯族烃25g/m3～40g/m3。

粗苯是各化工企业回收的主要对象。

粗苯主要含有苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等芳香烃。

随着原油价格的不断增长, 粗苯的价格也在不断增长, 而焦炭价格稳中有降, 因此各焦化企业对焦炉煤气中苯的回收更加重视, 粗苯的销售已成为一些企业的主要经济来源。

从焦炉煤气中回收粗苯的方法有洗油吸收法、活性炭吸附法和深冷凝结法。

其中洗油吸收法以工艺简单、经济可靠而得到广泛推广。

但是,粗苯的生产过程对蒸气供应的要求比较苛刻。

随着焦化厂的设备老化 ,蒸气供应达不到技术要求 ,使粗苯生产过程水蒸气的耗量大量增加 ,洗油的消耗增大 ,生产成本过高。

因此针对这一问题许多企业对原工艺进行了改造，降低了蒸汽及洗油的消耗，取得了显著的经济效益。

1.2粗苯的组成及洗油吸收法的分类1.2.1粗苯的组成粗苯是一种混合物，主要含有苯、甲苯、二甲苯及三甲苯等芳香烃，此外还含有少量的不饱和碳氢化合物。

例如：环戊二烯、苯乙烯等；还有少量的硫化物，主要为二硫化碳。

同时还含有极少量的酚类和吡啶盐类。

如果采用洗油回收粗苯，则粗苯中尚有少量的洗油低沸点馏分。

粗苯中酚类含有为0.1%～1.0%，吡啶碱含量为0.01%～0.5%，粗苯的具体组成比例取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内的热解程度【1】。

1.2.2洗油吸收法的分类洗油吸收法依靠操作压力不同可分：加压吸收法、常压吸收法和负压吸收法。

加压吸收法主要适用于煤气远距离输送或作为合成氨厂的原料，负压吸收法主要应用于全负压煤气净化系统，我国普遍采用的常压吸收法，其操作压力稍大于大气压。

吸收了煤气中粗苯的洗油通常被称为富油。

从富油中脱除粗苯时，按压力不同可分为：常压水蒸气蒸馏法和减压蒸馏法。

富油加热通常采用管式炉加热【2】。

第二章 工艺流程简述2.1粗苯回收的方法及流程2.1.1粗苯回收的方法从炼焦煤气中回收粗苯的方法有三种【3】：（1）用液体吸收剂：主要用油类吸收煤气中的粗苯。

（2）用固体吸收剂：主要用活性炭或硅胶吸附煤气中的粗苯。

（3）用加压冷冻的方法分离煤气中的粗苯。

就我厂采用液体吸收的方法回收粗苯做详细的讲解。

2.1.2粗苯回收工艺简述焦炉煤气中一般含苯族烃30～45g/m 3，粗苯产率是炼焦煤的0.9～1.1%，经脱氨后的煤气需进行苯族烃的回收。

粗苯主要含：苯、甲苯、二甲苯和溶油剂等组分，各主要组分均在180℃前馏出（93～95%），180℃后馏出物为溶剂。

所以我们通常所说的粗苯为 180℃前粗苯。

工业生产上粗苯的回收过程可分为洗苯和脱苯两大部分。

（1）终冷洗苯煤气由锍铵工段来, 先进入终冷器冷却至 25℃左右,再进入洗苯塔下部, 和塔顶喷淋下来的洗油逆流接触, 煤气从塔顶排出。

洗油从煤气中吸收苯( 族烃) 后进入塔底, 成为洗苯后的富油。

（2）脱苯富油经泵送贫富油换热器和冷凝冷却器换热后送去管式炉, 加热到180℃后, 送脱苯塔中段, 塔底来的400℃过热蒸汽将粗苯气提从塔顶溢出, 洗油经气提后成为贫油, 进入塔底, 贫油经换热后进入循环槽中循环使用。

粗苯蒸气从塔顶溢出后经冷凝冷却进入分离器,分离出水分后经计量槽自动流入储槽, 部分粗苯用回流泵送回塔顶, 成品粗苯可经泵外送【3】。

2.2粗苯回收影响因素用洗油自煤气中吸收粗苯，是典型的吸收过程，传质方程为【4】：粗苯回收率是评价洗苯操作的重要指标，粗苯回收率一般为92%~95%。

影响它的因素有以下几个方面：p KF G ∆=2121ln p p p p p ∆∆∆-∆=∆2.2.1吸收温度吸收温度为洗苯塔中气液两相接触面上的平均温度，取决于煤气和洗油温度，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粗苯回收率的。

当贫油含苯量一定时，塔后煤气含苯量随温度的升高而增加，即吸收温度越高，塔后损失越大，粗苯回收也随之下降，但吸收温度也不宜过低，以防洗油析出结晶和因粘度过大而喷洒不均。

在生产实践经验中得到适宜的吸收温度为25℃，实际操作温度波动在20℃~30℃之间。

洗油温度应略高于煤气温度。

以防止煤气中水分在洗苯过程中冷凝而进入洗油中，加重蒸馏设备的腐蚀。

一般规定洗油温度在夏季比煤气温度高2℃左右，冬季则高4℃左右。

2.2.2洗油的吸收能力及循环洗油量洗油的分子量越小，吸收苯的能力越高，但如果太小，洗油在吸收过程中挥发损失太大，脱苯时洗油与粗苯不易分离。

在其他条件不变的情况下，增加循环洗油量，可降低洗油中粗苯浓度，使气液间吸收推动力增加，从而提高粗苯的回收率。

但循环洗油量不宜过大，过多则增加电、蒸气的耗量和冷却水的用量。

在目前的常压吸收设备中，洗油循环量L为1.5~1.6L/m³煤气。

2.2.3吸收表面积填料塔的吸收表面积即为塔内填料表面积，填料表面积越大，则煤气与洗油的接触面积越大，回收过程越完全。

根据生产实践，当塔后煤气含苯量要求达到2g/ m³时，对于钢板网填料塔每小时1m³煤气所需要的吸收面积一般为0.6~0.7 m2。

2.2.4贫油含苯量贫油含苯量是决定塔后煤气含苯族烃量的主要因素之一，其他条件一定时入塔贫油中粗苯含量越高，则塔后损失越大。

为使塔后损失不大于2g/ m³，贫油中最大粗苯含量为0.22%。

如过多降低贫油中的粗苯含量，虽然有助于降低塔后损失，但将增加脱苯蒸馏时的水蒸气耗量，使粗苯产品的180℃前馏出率减少，并使洗油的耗量增加。

2.2.5焦煤挥发分180℃前粗苯对干煤的回收率随炼焦挥发度的增加而升高，但回收率的其他条件不变时，对于20℃，25℃，30℃，炼焦煤的挥发分越大，粗苯的回收率越大。

2.3生产原理自煤气中回收粗苯，通用的方法是洗油吸收法。

为达到多段逆流吸收，选用两个钢板网填料洗苯塔，吸收温度不高于20~25℃。

自硫铵来的煤气温度为55~60℃。

在回收粗苯前需冷却。

因此粗苯回收工段由煤气最终冷却，粗苯吸收和富油脱苯几个过程构成。

2.3.1粗苯吸收吸收煤气中的粗苯可用焦油洗油，也可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、小的分子量，以便在相等的吸收浓度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。

焦油洗油的沸点范围为300~230℃，主要成分是甲基萘、二甲基萘等，分子量为170~180，有良好的吸收粗苯能力，饱和吸收量可达2.0~2.5%。

故每吨焦煤所产煤气需要喷洒洗油量为0.5~0.653m。

使用焦油洗油较轻时，解吸粗苯过程中每吨粗苯损失洗油100~140㎏【2】。

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，洗油中还有无机物，如硫氢化物和氰化物形成复合物。

为了保持洗油性能，必须对洗油进行再生处理，脱出重质物。

焦化厂采用的苯吸收塔主要有填料塔、板式塔和空喷塔。

填料塔应用较早，也比较广泛。

塔内填料可用木格、钢板网、塑料花环及其他型式等。

选择苯吸收塔填料取决于塔的阻力要求。

板式塔操作是可靠的，但是阻力较大，约为7~8k pa，为此应优先选用阻力小的填料塔。

2.3.2富油脱苯饱和洗油粗苯含量不大于2.5~3.0%，鲜吸后，贫油中含粗苯为0.3~0.4%，为了达到足够的脱苯程度，富油脱苯塔底温必须等于洗油沸点温度（250~300℃）。

但是，在如此高温下操作，洗油亦发生变化，质量迅速恶化。

工业生产中，富油脱苯的合适方法是采用水蒸气蒸馏，富油预热到135~140℃，再进入脱苯塔，塔底直接通入水蒸气，常用的水蒸气压力为0.5~0.6M pa。

此法缺点为消耗水蒸气量大，设备大，多耗冷却水，形成了大量含苯、氰化物和硫化物的废水。

相反，采用管式炉加热富油到180℃再进入脱苯塔方法，由于温度不高，对脱苯操作稳定性无大改变，但生产粗苯所有技术经济指标均得到了改善，直接水蒸气耗量可减少到20~25%。

为了消除脱苯生成的废水，可采用减压蒸馏。

但减压方法用的少，因粗苯蒸汽冷凝温度低于10~15℃，需要冷冻剂。

2.3.3洗油再生为了保持循环洗油的质量，取1~1.5%贫油，由富油入塔前管路或由脱苯塔进料板下的第一块板引入再生器，进行洗油再生。

再生器用0.8~1.0M pa 间接蒸汽加热洗油至160~180℃，用直接蒸汽吹。

再生器顶蒸出的油和水蒸气温度155~175℃，一同进入脱苯塔底部。

残留于再生器底部的高沸点聚合物及油渣和为残渣油，排至残渣油槽，残渣油300℃前馏出量要求低于40%，以免油耗量增大。

为了降低蒸汽耗量和减轻设备腐蚀，可采用管式炉加热再生法。

设备腐蚀主要原因在于煤气和洗油中含有3N H 、HCN 等盐、4N H SC N 、2H O ，腐蚀最重的为脱苯塔底部，该处温度高于150℃，由再生器来的蒸汽，其中含有2H S 和3N H ，焦油洗油中溶有这些盐类。

在管式炉加热时，洗油加热至300~310℃，在蒸发器内水气与油气同重的残渣油分开。

蒸汽在冷凝冷却器里凝结，并于分离器进行油水分离。

在此情况下，与蒸汽法再生不同，洗油不仅分不出重的残渣，而且也分出促使腐蚀作用的盐类。

故管式炉加热再生洗油法与蒸汽加热再生法相比，脱出局和残渣干净，腐蚀情况减轻。

为了消除腐蚀，最根本的方法是消除上述盐类进入回收苯系统。

2.4粗苯回收工艺简介从洗涤工段来的富油先进入油气换热器，被从脱苯塔来的气体加热到70~80℃，然后入贫富油二段换热器、贫富油一段换热器，被加热到160℃后进入管式炉。

在管式炉里富油被加热到180~200℃后出管式炉，然后从铸铁泡罩式脱苯塔顶部进入脱苯塔，与再生器进入脱苯塔的热蒸汽逆流接触，以脱出其中的粗苯。