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