焦化厂粗苯回收优化研究方案

焦化厂粗苯回收优化研究方案1、优化研究的背景多年以来，国内焦化厂粗苯回收生产，均以洗苯塔后煤气含苯2～4g/m3进行管理。

一般在夏季由于煤气和洗油的温度(即吸收温度)比较高，塔后煤气含苯3～4g/m3，冬季吸收温度比较低，塔后煤气含苯2～3g/m3左右。

自20世纪70年代出现能源危机以后，高耗能企业都注重优化生产，以赢利为目标，在产品收率与能源消耗之间，取得新的平衡。

近年来，随着国家经济向市场经济转型，国内焦化厂开始转向以生产赢利来衡量和管理企业。

对于焦化厂化工过程而言，优化生产不仅要通过稳定操作；减少事故发生、正确处理事故、减少事故损失；顺利进行开停工操作，减少开停工时间和对生产的影响来实现；而且还要在尽量减少产品收率损失的条件下，节能降耗，实现企业生产效益的最大化。

(二)优化生产的基本概念粗苯回收生产的利润为：利润＝粗苯产量×单价－公用工程(煤气、电、蒸汽和冷却水)耗量×单价－洗油耗量×单价因此，生产利润在以下情况下，会发生变化：①粗苯或各种公用工程及洗油的价格随市场发生了变化(粗苯和洗油市场价格变化较大)；②由于生产操作条件的改变，导致粗苯产量或公用工程及洗油的消耗量发生了变化；③设备状况发生了改变，使粗苯产量或公用工程及洗油的消耗量变化。

这三方面的变化在生产实践中是经常出现的。

因此，生产效益要及时进行评价，为优化调整提供依据。

粗苯回收计算机辅助操作软件提供了粗苯回收过程操作经济评价系统。

只要输入当前的操作条件和各种价格，运行软件，立即获得各种消耗和利润的信息，以及各种操作变量(循环洗油量、直接蒸汽量、富油预热温度和吸收温度)对各种消耗及获得利润的影响。

生产管理人员就可以根据这些信息，判断当前影响过程经济的主要因素是什么，如何进行调整能实现效益的最大化。

当然，一般只有生产条件、设备状况或市场价格发生较大变化，对过程经济产生明显影响的时候，才有必要进行优化调整。

因为进行调整时，系统工况要从一个状态变化到另一个状态，整个生产过程工况都需要经历过渡阶段，使生产处于不稳定状态。

而生产的不稳定状态往往会损失产量，并且事故易发。

粗苯和洗油的价格是由市场情况决定的，经常会发生变化；而各种公用工程的价格是企业内部调整的，相对而言变化较小，不经常改变。

设备状况：①洗苯塔影响吸收效率的主要设备因素是花环填料堵塞及损坏状况，洗油喷头及再分布器的工作状况；②脱苯塔影响贫油含苯的主要设备因素是提馏段塔板及袍罩状况；③各种换热器影响换热效率的因素是结垢堵塞情况；④管式炉影响热效率的因素是空气过剩系数、风口及翻板的开度适宜程度、火焰高度等情况。

生产操作条件影响粗苯产量的主要参数是：1 影响洗苯效率的参数是吸收温度、循环洗油量、洗油质量(密度)、贫油含苯；2 影响吸收温度的参数是煤气和贫油入塔温度(影响贫油入塔温度的因素是贫富油换热器和贫油冷却器的设备状况)；3 影响洗油质量的参数是再生洗油量(影响再生洗油量的因素是直接蒸汽量和蒸汽温度)，排渣和再生器液面高度的控制，管式炉中洗油过热情况等，④影响贫油含苯的参数是直接蒸汽量和富油预热温度等；⑤此外油水分离器的操作，再生器排渣中沥青含量的控制等因素也影响到粗苯收率和洗油的消耗。

生产操作条件影响公用工程消耗的主要参数是：1 循环洗油量决定电、煤气、冷却水、蒸汽和洗油的消耗；2 富油预热温度决定煤气、蒸汽、冷却水和洗油的消耗3 吸收温度决定冷却水的消耗；④脱苯直接蒸汽量决定蒸汽消耗等。

当以生产利润为目标函数，进行过程操作优化时，在一定的设备状况、市场价格条件下，决策变量是可以调节的操作变量，既：循环洗油量、富油预热温度、脱苯直接蒸汽量和贫油入塔温度(吸收温度)。

利用粗苯回收计算机辅助软件进行的仿真计算表明，在这四个决策变量中，对过程经济影响最大的是循环洗油量。

循环洗油量大，管式炉加热的煤气消耗量大，贫油冷却器的冷却水消耗量大，各台油泵的耗电量大，脱苯直接蒸汽量消耗大(维持贫油含苯一定)。

由于管式炉中火焰温度高，洗油过热聚合增多，洗油消耗量也大。

当然，循环洗油量大，洗涤过程中富油含苯稍低，苯属烃的传质吸收推动力稍大，有利于获得较高的收率；但这仅仅在油气比较小时影响比较明显，油气比较大时，影响较小。

因为影响洗苯吸收效率的因素很多，洗油再生好，大分子聚合物沥青含量低，洗油粘度低、在填料表面上流动性好、分布均匀，洗油含水量低、对填料浸润性好、能形成最大的煤气-洗油接触界面是保证洗苯效率最重要的因素；吸收温度较低，洗油界面上苯属烃的饱和蒸汽压力低，吸收传质的推动力也增大；洗苯塔内填料状况好、填料不变形、没有污物挂渣堵塞，不仅煤气和洗油流动均匀，接触面积大、接触良好，不产生雾沫夹带，没有短路沟流，也是吸收传质好的保证；贫油含苯低，洗油界面上苯属烃的饱和蒸汽压力低，吸收传质的推动力也增大。

在诸多影响苯属烃吸收因素中，油气比不成为主要影响因素时，适度减少循环洗油量不会使苯烃收率明显下降。

而循环洗油量的降低，煤气、冷却水、电和蒸汽的消耗以及洗油的消耗却会随之降低。

生产效益增大。

国内焦化厂早期均采用木格填料塔，由于木格填料比表面积小、空隙率低，一般要用3个洗苯塔才能达到塔后煤气含苯要求，设备造价成本高；后来采用钢板网填料塔和花环填料塔。

钢板网填料比表面积比木格填料大一些，用2个洗苯塔能达到塔后煤气含苯要求，花环填料比表面积较大，一个洗苯塔即能达到塔后煤气含苯要求。

然而，这是在填料不变形、不挂渣的前提下的结论。

但在实际操作中，填料挂渣是不可避免的，一旦发生，就要进行清除。

在焦化厂的生产实践中，最为便捷的清除方式就是蒸汽吹扫，木格填料和钢板网填料都耐热，而花环填料耐热性能较差，经常吹扫易填料发生变形，不经常进行吹扫则挂渣严重，导致洗苯效率低、煤气阻力大。

本钢焦化厂的花环填料塔共2台，如果填料不变形、无挂渣，洗苯效率应当是比较高的，适当减低循环洗油量对洗苯效率的影响会很小。

但目前由于填料问题，洗苯塔阻力较高，洗苯塔B的下段填料已经掏空，循环洗油量对洗苯效率的影响则有待于进一步考察。

(三)粗苯回收生产优化的必要和可能焦化厂粗苯回收贫油含苯比较低，大部分在0.06～0.1%范围内，在国内属于相当低的，对洗苯颇为有利。

(四)优化研究工作计划虽然粗苯回收生产优化的理论研究我们已经进行，但利用计算机辅助操作软件指导，在现场实施在国内尚属首例，属于开创性工作。

为了既完成优化研究，又不会有较大的风险，现场工作应仔细、慎重、分步进行。

优化研究工作主要是进行操作调整和标定。

实施寻求最佳循环洗油量(决策变量)，系统工况应当是逐步变化的，操作调整需要分步进行，以力求稳妥可靠，避免事故，并将对生产的不良影响降低到最低程度。

1)循环洗油量的调整 现在循环洗油量是180 m3/h，油气比约1.9 L/m3。

循环洗油量的减低分两步，研究的第一阶段减低到160m3/h，油气比约1.7 L/m3；第二阶段减低到140 m3/h，油气比约1.5 L/m3。

2)管式炉的调整 每当循环洗油量调整时，虽然富油出口温度并不改变，但管式炉还是要进行适当的调整。

因为由于富油预热温度不变，循环洗油量减少时，加热煤气量也随之减少；但是，为了维持洗油再生良好，以确保洗油的质量，蒸汽出口温度应保持450℃不变，从而需要恰当调整管式炉的进风口或烟道翻板，以拉长火焰。

3)脱苯塔的调整 循环洗油量减少后，进入脱苯塔的富油量减少，带入脱苯塔的热量减少，回流量下降；但粗苯产量变化很小，塔顶流出的气体中油气与蒸汽的比率减少，保持粗苯质量不变时，控制的塔顶温度应当适当降低，具体数值可利用计算机辅助操作软件中脱苯塔塔顶温度控制设定值计算功能进行计算得出，并结合技术管理和操作人员的经验确定。

4)脱苯直接蒸汽量的调整 在循环洗油量调整、管式炉调整、脱苯塔调整后，系统工况达到稳定后，可考虑调整直接蒸汽量。

调整的目标是维持贫油含苯保持调整循环洗油量之前的大小。

具体应调整蒸汽量到多少，可参考计算机辅助操作软件的计算结果。

5)贫油冷却器冷却水的调整 维持贫油入塔温度不变，适当关小冷却水阀门，降低冷却水用量。

6)加热煤气、冷却水、直接蒸汽、泵电流和洗油消耗的标定 煤气和蒸汽有记录仪表的测定值，各个泵电流用卡表读值，洗油可依据系统内洗油存量和洗油槽液位变化得出，冷却水量需增加两个流量计进行测量。

7)粗苯产量的计量8)塔前和塔后煤气含苯、贫油含苯、富油含苯的取样和化验 在研究期间，化验和取样的次数应增加进行。

9）优化工作安排意见 从操作生产效益角度，进行粗苯回收最优化研究在国内尚属首次、是开创性的工作，没有任何经验可以借鉴。

因此，这项工作在厂领导和各有关领导的大力支持下，还需各相关部门（生产、计划、设备、调度、化验分析等）的通力合作，以及回收车间的精心组织、粗苯回收岗位的认真操作才能真正取得成效。

优化研究期间，粗苯回收生产可能受到一定影响，但车间会确保洗苯塔后煤气含苯不高于4g/m3，粗苯回收率不低于0.9。

优化研究期间，回收车间和粗苯回收岗位人员会密切配合化验室做好采样工作，以保证各种有关分析化验数据的准确性和可靠性。

10)时间安排 粗苯回收生产最优化研究具体实施需要1～2个月的时间。

工作时间安排如下：12.01 减低循环洗油量到160 m3/h；调整管式炉，确保洗油再生和洗油质量；调整半富油泵和富油泵及脱水塔抽出泵，维持各槽液面稳定；调整脱苯塔塔顶温度控制设定值，保证粗苯质量稳定；加强各油水分离器的操作，避免跑油带水；加强脱水塔操作，确保富油低含水量。

12.05减少贫油冷却器的冷却水量，维持贫油入塔温度不变。

12.07调整脱苯直接蒸汽量，维持贫油含苯不变。

12.10进行所有标定12.20减低循环洗油量到140 m3/h或150 m3/h；12.22～12.30重复上述过程。

12.31～1.15整理数据，总结优化研究经验，得出结论。