第4章煤气中粗苯的回收复件
焦炉煤气回收粗苯工艺的设计
焦炉煤气回收粗苯工艺的设计祁军【摘要】以从焦炉煤气中回收粗苯为研究对象,在分析相关粗苯回收理论的基础上,对洗苯和脱苯的工艺进行探讨,并最终确定采用焦油洗油吸收工艺实现洗苯操作、采用管式炉加热蒸馏的方式实现脱苯操作.最后,对洗苯和脱苯操作的洗苯塔和管式炉选择的注意事项及原则进行概述,为实际生产中提升粗苯回收率奠定基础.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2019(039)004【总页数】3页(P44-45,48)【关键词】焦炉煤气;粗苯;回收;洗苯;脱苯【作者】祁军【作者单位】山西焦煤集团五麟煤焦开发有限责任公司,山西汾阳 033000【正文语种】中文【中图分类】TQ523.5引言煤炭作为我国的主要能源之一,其也是我国经济发展的主要动力之一。
不同形式的煤由于其独特的性质和优势,以多种形式应用于各个行业。
其中,煤炭主要应用于火力发电行业中;煤气主要应用于居民的日常生活中;焦炭在燃烧过程中能够产生大量的热量,主要应用炼钢企业中[1]。
焦炭是煤在焦化厂中炼焦的产物,在炼焦的过程中有75%的煤炭转化为焦炭,其余25%转化为各种化学品和煤气。
据统计表明,从焦炉煤气、粗苯、煤焦油中可提炼出上百种焦化产品。
粗苯作为煤炭炼焦过程中的产物,具有不溶于水、易燃、易爆、易中毒的特点。
粗苯是一种由多种有机物组成的混合物。
在工业应用中,粗苯不仅可以制成丙酮、苯酚等物质,还能够加工成为橡胶、纤维等产品[2]。
除此之外,粗苯还可通过精加工制得甲苯、二甲苯、纯苯等产品。
因此,不论从工业生产的安全性,还是从充分利用焦化产品、综合利用煤炭资源等方面都需对焦炉气中的粗苯进行回收。
实现对焦炉煤气中粗苯的回收不仅可以净化焦炉煤气,还能够获得更有经济价值的粗苯。
1 粗苯回收理论研究1.1 回收粗苯方法研究目前,在工业生产中从焦炉煤气中回收粗苯的方法主要包括洗油吸收法、活性炭吸附法以及深冷凝结法。
其中,洗油吸收法采用不同的装置可以得到不同的产品。
粗苯回收
概述
粗苯:
脱氨后的焦炉煤气含有苯系化合物,其中以苯的含量为主,称之为粗苯.
粗苯的组成和性质:
粗苯组成
苯 甲苯
%
二甲苯(含乙基 苯) 三甲苯和乙基 甲苯 不饱和化合物 硫化物
55~57
11~22
2.5~6
1~2
7~12
0.3~1.8
淡黄色 透明 液体,比水轻(密度0.871~0.900 ),不溶 于水,易挥发易燃.
1.粗苯回收方法:
(1)洗油吸收法:※
焦油洗油或者石油洗油作为吸收剂,吸收煤气中粗苯。
(2)吸附法:
用活性炭或者硅胶固体吸附剂,吸附后用蒸汽蒸馏出粗苯。
(3)加压冷冻法:
煤气加压8atm,冷冻-45℃使粗苯冷冻成固体而从煤气中分离。
2.粗苯回收原理(洗油吸收法)
洗油 + 粗苯 (贫油)
吸收(20~30℃)
煤气50℃
最终冷却和油洗萘工艺
③:最终冷却和焦油洗萘工艺
洗萘塔和终冷塔一体; 煤气先冷却,含萘水再用焦油洗萘; 25℃冷却水 煤气除萘效果好; 用水量大,不利于环保。
煤气25~30℃ 去凉水架 水 冷却水(除萘后) 水澄清槽 焦油 焦油 含萘焦油 冷凝工段来焦油 焦油槽 去焦油加工
煤气50℃
终 冷 塔
富苯洗油 解吸(250~350℃) (富油)
3.粗苯回收工段构成
⑴煤气最终冷却和除萘
(回收氨后:煤气温度55℃,为回收粗苯吸收温度要小于20~25 ℃.)
⑵粗苯吸收(吸收) ⑶吸收油脱出粗苯(解吸)
4.粗苯回收各工段
(1)煤气最终冷却 和除萘
①:煤气终冷和机械除 萘工艺
沉萘槽庞大笨重、 煤气50℃ 除萘不净; 终冷塔需冷却煤 气和冲萘,循环水用 量大,不利于环保;
第四章-炼焦化学产品的回收与精制
煤气干法脱硫
反应中,需要的氧气来自空气或者焦炉煤气。煤气中含氧 量0.5~0.6 %,此氧气可满足含H2S约15g/m3(标准)的煤 气的脱硫的再生的要求。在吸收的同时,再生也在进行。
经过反复地吸附和再生,使脱硫剂中的硫磺聚集,并初步 包住氢氧化铁颗粒,导致脱硫能力下降。所以,当硫磺在 脱硫剂中的含量约为35 %时,即需要更换新的脱硫剂。
采用吸收法脱除煤气中的萘。
以洗油、焦油、蒽油和轻柴油等为吸收剂,在吸收塔内喷 淋吸收油,煤气自塔下向塔上流过,萘被淋下的油吸收。
油吸收法, 在30~40℃的条件下,可将煤气中的萘降至0.5 g/m3。为了保证吸收效率,循环油允许的萘含量为7~10 %。
炼焦化学产品回收流程
煤气脱硫
煤中含有1 %的硫。高温炼焦时,煤中的硫约有35%转入煤 气中。
粗苯的性质:粗苯是淡黄色的透明液体,比水轻,不溶于水。存储 时,不饱和化合物的氧化和聚合形成的树脂,溶于粗苯中,使色泽变 暗。0℃时,粗苯的比热容是60 J/(g.K),蒸发潜热447.7 J/g。粗苯蒸 汽的比热容是60 J/(g.K)。粗苯的沸点低于200 ℃。在180℃之前,粗 苯是主要成分,约为94%;高于180℃的馏出物称为溶剂油。
煤气中的氨含量要求应小于0.03g/m3,如果不脱除,对后 续有影响。
氨的脱除方法:(1)饱和器法,生产硫酸铵;(2)弗萨 姆法,生产无水氨;(3)酸洗法(无饱和器法),生产 硫酸铵
饱和器法生产硫酸铵
将含氨的焦炉煤气通入饱和器,与硫酸铵母液中的硫酸反 应,当母液中游离酸的浓度(质量分数)或酸度为1~2%时, 主要生成硫酸铵;
第4章炼焦化学产品 的回收与精制
第4章炼焦化学产品的回收与精制
《煤气中粗苯的回收》课件
粗苯的来源和用途
粗苯的来源
粗苯主要来源于煤气的净化过程,是 煤气中的一种有害成分。
粗苯的用途
粗苯经过加工处理后,可以用于生产 苯酚、苯胺等有机化合物,这些化合 物在农药、医药、染料等领域有广泛 应用。
粗苯回收的意义
环境保护
粗苯是有害物质,回收粗苯可以充分利用资源,避免资源的浪费。
采取降噪措施,降低设备运行时的 噪声污染。
03
02
废水处理
对产生的废水进行达标处理,确保 符合国家排放标准。
固体废物处理
合理处置固体废物,避免对环境造 成二次污染。
04
粗苯回收过程的能效分析
能耗分析
对回收过程中的能耗进行详细分析, 识别节能潜力。
优化工艺流程
通过改进工艺参数和流程,提高能效 和降低能耗。
萃取法优缺点
萃取法具有回收率高、对原料煤气要求低等优点,但同时也存在工艺复杂、操作难度大 、成本高等缺点。
粗苯的其他回收技术
膜分离法
利用特殊膜对粗苯的选择性渗透作用,使煤气中的粗苯透过膜被收集,从而实 现粗苯的回收。
化学吸收法
利用化学试剂与煤气中的粗苯发生化学反应,生成溶解度较小的产物,再通过 分离和提纯实现粗苯的回收。
产业链完善
粗苯回收将形成完整的产业链,包括回收、加工、销售等环节。
THANKS
感谢观看
工作原理
利用低温制冷剂降低煤气温度,使粗苯冷凝成液 体。
3
操作流程
煤气经过冷凝器,在低温条件下,粗苯被冷凝成 液体,然后通过管道收集。
萃取塔
作用
利用萃取剂将粗苯从煤水中提取出来。
01
工作原理
利用萃取剂与煤水混合,使粗苯分子被 萃取剂吸附,从而实现粗苯与煤水的分 离。
煤化工工艺学第4章第二节
中交换热量的90%为煤气中水汽冷凝放出的热量。
初冷器后的粗煤气质量少了2/3,而容积少了3/5倍,
从而减少了继续输送的能耗。
表 4-6 初冷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ参数
项目 冷却表面积/m
2
立管式 2100 10000 185
横管式 2950 20000 215
煤气处理量/(m3/h) 传热系数 [W/(m •K)]
2
4.2.1 荒煤气在集气管中的冷却
荒煤气从上升管到桥管和集气管,在这里147~196k Pa(表压)的循环氨水通过喷嘴进行强烈喷洒(如图4-5所 示)。当雾状的氨水与煤气充分接触时,由于煤气温度很 高,而且未被水蒸汽饱和,所以煤气放出大量显热,氨水 大量蒸发。 1 t煤炼焦约产荒煤气480 m3(在炉顶空间的操作状 态下,其容积约为1700 m3),其体积组成为:煤气75%, 水汽23.5%,焦油和苯蒸气为1.5%。此气体进行冷却,放出 热量约为0.5 GJ,其中85%~90%用于蒸发喷洒氨水,其余 热量则用于加热水和散热。当冷却用的喷洒氨水温度为70 ~80℃时,以炼焦装煤量计的喷洒量为5~6 m3/t,其中蒸 发氨水量仅占2%~3%。
限制水蒸汽/煤气混合物的进一步冷却,同时萘的凝结也易
造成堵塞,此阶段宜采用冷却效率较高、不易堵塞且能适 当净化煤气的直接冷却器,使煤气温度降至30℃以下。间 直混合初冷工艺流程见图4-8
图4-8 煤气间直混合初冷工艺流程 1一气液分离器;2一横管式间接冷却器;3一直冷空喷塔;4一液封
槽;5一螺旋换热器;6一机械化氨水澄清槽;7一氨水槽;8一氨水
初冷器入口粗煤气含有水汽量约有50%(体积分
数)或65%(质量分数)。这些水来自煤带入水分约
为60~80 kg/t;煤热解生成水约为20~30 kg/t以
焦炉煤气中粗苯的回收工艺设计毕业论文
焦炉煤气中粗苯的回收工艺设计毕业论文设计说明本次毕业实习的地点是在中平能化集团河南京宝焦化有限公司,具体工作岗位是工艺技术部粗苯蒸馏工段。
经过近两个月的岗位工作,作者对焦化厂粗苯回收工艺流程有了一定程度的了解和掌握,所以将毕业设计题目定为:15000 m3/h焦炉煤气中粗苯的回收工艺设计。
粗苯回收工艺主要分终冷洗苯和粗苯蒸馏两个过程,根据河南京宝焦化有限公司的粗苯回收工艺流程以及自己对粗苯回收相关内容的一些了解,本设计采用的是常压填料吸收塔进行焦炉煤气中粗苯的吸收,用管式炉加热富油生产一种苯的方法进行粗苯的蒸馏。
主要流程为焦炉煤气首先自上而下经过横管式终冷塔,在此依次用32°C的循环水和18°C的低温水除去煤气中的萘,然后煤气自下而上进入洗苯塔,塔顶向下喷洒27°C左右的吸油,气、液逆向接触,使洗油充分吸收煤气中的粗苯而成为富油。
富油送往管式加热炉预热到135°C,之后从第15层塔板处进入脱苯塔,在此富油被加热到180°C,粗苯蒸汽由塔顶采出,塔底则为贫油。
然后粗苯蒸汽依次经过油气换热器和冷凝冷却器后成为液体进入粗苯储槽。
洗苯塔操作压力0.1MPa,填料塔高度13 m,塔径为 2.2m,入塔煤气中粗苯含量25 g/m3 ~40 g/m3,出塔含量为4 g/m3以下。
本设计中的计算内容主要有吸收塔中气液相的物料衡算和管式炉加热脱苯工序的热量衡算,以及吸收塔设备的相关工艺计算。
完成的图纸有带控制点的粗苯回收工艺流程图、物料衡算图和主设备洗苯塔和脱苯塔的剖面图。
关键词:焦炉煤气、粗苯回收、粗苯蒸馏、常压、洗苯塔、管式炉、Design NotesThis is the place of graduation practice of the Group in Henan to Beijing Zhongping Bao Coking Co., Ltd., is a technology specific jobs distillation section in the Ministry of benzene. After nearly two months of post work, I have a coke plant crude benzene recovery process a degree of understanding and knowledge, so I put my graduate design topics as: 15000 m3 / h of coke oven gas in the crude benzene recovery process design.Crude benzene recovery process mainly consists of the final cold wash both benzene and benzene distillation process, according to King Po Coking Co, Ltd. Henan, crude benzene recovery of crude benzol recovery process and their relevant content on some idea, this design uses the atmospheric pressure packed absorption tower for absorption of benzene in coke oven gas with a tube furnace heated to produce a rich oil method of benzene benzene distillation. Operating pressure of 0.1, height of packed tower 13, tower diameter, the benzene content of the gas into the tower 25g/m3 ~ 40g/m3, the tower content 4g/m3 below. Calculation of the design content of the main absorber in the gas phase of the material balance and the tube furnace heating process from benzene heat balance, and the calculation of the absorber device related technology. The drawings are done with the control point flow chart of crude benzene recovery, material balance chart and the main equipment wash benzene tower profile.Key words: coke oven gas, crude benzene recovery, clumsy distillation, atmospheric pressure, benzene washing tower, tube furnace目录设计说明 (I)Design Notes (II)主要符号说明 (iii)引言 (1)1设计总论 (2)1.1粗苯的组成和性质 (2)1.1.1 粗苯的组成 (2)1.1.2 粗苯的性质 (3)1.2 回收苯族烃的方法 (3)1.3 影响粗苯回收的因素 (4)1.3.1 吸收温度 (4)1.3.2 洗油的吸收能力及循环油量 (4)1.3.3 贫油含苯量 (5)1.3.4 吸收表面积 (6)1.3.5 煤气压力和流速 (6)1.4 粗苯回收过程存在问题与改进措施 (7)1.4.1 存在问题 (7)1.4.2 改进措施 (7)2 设计方案的确定 (9)2.1生产条件及参数 (9)2.2 工艺流程及工艺流程图 (9)2.2.1 工艺流程 (9)2.2.2 工艺流程图 (11)3 物料衡算与热量衡算 (13)3.1 物料衡算 (13)3.1.1 进塔焦炉煤气中各组分的含量 (13)3.1.2 进塔焦炉煤气中粗苯的摩尔组成 (13)3.1.3 气、液量计算 (14)3.1.4 粗苯蒸馏工段物料横算 (14)3.2 热量衡算 (18)3.2.1管式炉供给富油的热量Q (18)m (19)3.2.2 管式炉供给蒸气的热量QV3.2.3 管式炉加热面积 (19)4 主要设备的工艺计算 (20)4.1 吸收塔塔径计算 (20)4.2 吸收塔高度计算 (21)4.2.1 传质单元高度 (21)4.2.2 传质单元数 (22)4.2.3 填料层高度 (23)4.2.4 塔附属高度 (23)4.3 填料塔的压力降 (23)4.3.1 气体进出口压力降 (23)4.3.2 填料层压力降 (24)4.3.3 填料塔的总压力降 (24)5 主要设备的强度校核 (25)5.1壁厚设计及校核 (25)5.2 封头设计 (26)5.3 圆筒的应力 (26)5.4 塔裙座高度 (26)6 辅助设备的选型 (27)6.1 洗苯塔附属设备 (27)6.1.1填料支撑装置 (27)6.1.2液体分布器 (28)6.1.3液体再分布器 (29)6.1.4气体的进口与出口装置 (30)6.2 管式加热炉 (31)6.3 洗油再生器 (32)6.4 脱苯塔 (35)6.5 泵 (35)6.6 工艺管道 (36)6.7 换热器 (36)7 设计结果 (37)8 参考文献 (38)9 附录 (39)10 致谢 (40)主要符号说明引言粗苯是炼焦化学产品回收中最重要的两类产品之一。
粗苯回收
粗苯吸收
——原理及流程
吸收煤气中的粗苯可用焦油洗油,也可以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,小的相对分子质量,以便在相同的吸收浓度条件下具 有较小的分子浓度(摩尔分数),降低苯的吸收平衡蒸汽压,增大吸收推动力。 焦油洗油的沸点范围为230~300℃,其主要成分为甲基萘、二甲基萘和苊。相对 分子质量170~180,有良好的吸收粗苯的能力,饱和吸收量可达2.0~2.5%。 焦炉煤气以25~27℃依次通过串联的洗苯塔,与塔顶喷洒的焦油洗油逆流接触, 脱除粗苯后煤气从塔顶排出。塔底排出含粗苯2%~2.5%的富油送往蒸馏装置脱苯。脱 苯后的贫油含苯0.2%~0.4%,经冷却至27~ 31℃后送至洗苯塔循环使用。终冷后的 煤气含粗苯25~40g/m3,在粗苯吸收塔内用洗油吸收,出吸收塔后的煤气含苯小于 2g/m3,吸收过程为物理吸收。
煤气最终冷却和除萘
——最终冷却和油洗萘工艺
1.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/Nm³降到500800mg/Nm³。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2.5~3t/1000Nm³煤气。 2.特点:优点是塔后煤气含萘量要低于其他两种工艺流程,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。
第四章 煤气中氨和粗轻吡啶的回收
第四章煤气中氨和粗轻吡啶的回收在高温炼焦过程中,炼焦煤中所含的氮有10%~12%的氮变为氮气,约60%的氮残留于焦炭中,有15%~20%的氮生成氨,有1.2%~1.5%转变为吡啶盐基。
所生成的氨与赤热的焦炭反应则生成氰化氢。
这些含氮化合物在煤气初冷时,一些高沸点吡啶盐基溶于煤焦油氨水,沸点较低吡啶盐基几乎全部留在煤气中。
氨则分配在煤气和剩余氨水中。
初冷器后煤气含氨约4~6g/m3,氨是一种制造氨肥的原料,但合成氨工业规模很大,焦炉煤气中的氨回收与否对氨生产与使用的平衡影响不大。
不过焦炉煤气中的氨必须回收,因为焦炉煤气中含有水蒸气,冷凝液中必含氨,为保护大气和水体,含氨的水溶液不能随便排放;焦炉煤气中的氨与氰化氢、硫化氢化合,加剧了腐蚀作用,煤气中氨在燃烧时会生成氧化氮;氨在粗苯回收中能使洗油和水形成乳化物,影响油水分离。
为此,焦炉煤气中的氨含量不允许大于0.03g/m3。
目前,中国焦化厂炼焦时生成的氨主要通过生产硫酸铵,也有用磷酸吸收氨制取无水氨的工艺,因所得产品质量高,技术先进,得到应用和发展。
生产浓氨水工艺,因氨易挥发损失,污染环境,产品运输困难,此工艺在小型焦化厂仍有采用。
轻吡啶盐基的重要用途是做医药的原料和合成纤维的溶剂,在焦化厂粗轻吡啶盐基都是在生产硫酸铵的工艺中从硫酸铵母液中提取回收的。
第一节硫酸吸氨法回收煤气中的氨一、氨的性质和用途在常温常压下,氨是五色、有强烈的刺激气味的气体,密度为0.771kg/m3,比空气密度小。
氨容易液化,在常压下冷却至-35℃或在常温下加压至11.2MPa 时气态氨就液化成五色透明液体。
氨为易溶于水的气体,其水溶液呈碱性。
氨是一种重要的化工产品,也是氮肥工业、制造硝酸、生产铵盐等化工产品生产的重要原料。
二、硫酸铵生产的原料和产品用硫酸吸收煤气中的氨即可反应生成硫酸铵。
焦化厂生产硫酸铵不用纯硫酸,通常采用质量分数为75%~76%的硫酸,或质量分数为90%~93%的硫酸。
煤化工工艺学-4-炼焦化学产品的回收与精制
一、粗煤气初步冷却(sheet 3)
3. 初冷设备:管壳式冷却器(立管式和横管式两种)
<缺点> 耗用金属量大,还必须清理管内水垢。
<解决方法> 直接冷却水洗;也可先进行管式冷却,再进行直接冷却; 采用空气冷却和水冷却两段法。
二、焦油和氨水的分离(sheet 1)
1. 粗煤气冷却后,由集气管来的冷凝下来的氨水、焦 油和焦油渣必须进行分离,原因如下:
含有大量水蒸气,吸收后,降低输送
成本 腐蚀性介质被冷凝
H2S,HCN等
有害物质也被冷凝 萘容易堵塞 焦油蒸气不利于回收氨和粗苯操作 氨燃烧生成氧化氮 不饱和烃形成聚合物
三、炼焦化学产品的回收方法(sheet 2)
2. 炼焦化学产品的回收与精制流程
粗煤气首先经过初
冷器冷却析出焦油
生产原理: 将含有氨的焦炉煤气通入饱和器,与硫酸铵母液
中的硫酸反应,当母液中的游离酸的浓度(质量分数)或酸度 为 1%~2%时,主要生成硫酸铵。酸度增加时,生成硫酸氢铵 的比例增大。但硫酸氢铵比硫酸铵更易溶于水和稀酸,因此, 酸度不大时,从饱和器中析出的主要是硫酸铵结晶。
工艺流程:
A. 煤气经过鼓风机和电捕焦油器之后进入煤气预热器 1 ,预热到 60~70 oC(目的:蒸出饱和器中的水分,防止母液稀释),煤 气由饱和器 2 的中央气管经泡沸伞穿过母液层鼓泡而出(氨被 硫酸吸收,形成含量为 40%~45%硫酸氢铵和 6%~8%硫酸铵; 吸收氨的同时,吡啶碱也被吸收)。煤气穿过饱和器 2 后经除 酸器3分离出携带的酸雾后,去脱硫和粗苯回收工段。
b. 脱除方法:冷却冲洗法——终冷部分介绍 油吸收法
吸收剂有:洗油、焦油、蒽油和轻柴油等。 在吸收塔内煤气自下而上,萘被喷淋下的油吸收,是物理吸收 过程。我国焦化厂多采用焦油洗油作为吸收剂,因为它对萘的 溶解度较大,本身用量较少。 30~40 oC条件下,萘可被除至0.5 g/m3,为了保证吸收效率, 循环洗油允许的含奶量为7%~10%
第四章 粗苯的回收与制取
式(4-7)中洗油分子量Mm及煤气总压P波动很小,可视为常数。而粗苯的饱 和蒸汽压P0是随着温度而变的。将式(4-7)在不同温度时所求得的a与c的数值用 图表示,即得图4-2,4-3所示的苯族烃在煤气和洗油中的平衡浓度关系曲线。 由图知,当煤气中苯族烃的含量一定时,温度越低,洗油中与其平衡的粗苯 含量越高,温度越高,洗油中与其平衡的粗苯含量则显著降低。 当入塔贫油含苯量一定时间、,洗油液面上苯族烃的蒸气压随吸收温度升高 而增加,吸收推动力则随之减少,致使洗苯塔后煤气中的苯族烃含量a2(塔后损 失)增加,粗苯回收率η降低。 图4-4表明了η及a2与吸收温度之间的关系,由图可知,当吸收温度高于30℃ 时,随着吸收温度的升高a2显著增加,η显著下降。 因此,吸收温度不宜过高,也不宜过低。在低于15℃时,洗油的粘度将显著 增加,使洗油输送及其在塔内的均匀分布和自由流动都发生困难。当洗油温度低 于10℃时,还可能从油中析出固体沉淀物。因此实际温度以25℃为宜,在20~ 30℃之间波动。 操作中洗油温度应高于煤气温度,以防止煤气中的水汽冷凝而进入洗油中, 一般规定洗油温度在夏季高煤气温度高2℃左右,冬季高4℃左右。 为保证适宜的吸收温度,自硫铵工段来的煤气进洗苯塔前,应在最终冷却器 内冷却至18~28℃,贫油应冷却至30℃。
第一节 粗苯的组成、性质和质量
粗苯(benzol)主要含有苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等芳香烃。此外,还含不饱 和化合物、硫化物、饱和烃、酚类和吡啶盐基等。当用洗油回收煤气中的苯族烃 时,粗苯中尚含有少量的洗油轻质馏分。 粗苯的组分取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内热解的程度。粗苯 各组分的平均含量见表4-1 此外,粗苯中酚类的含量通常为0.1~1.0%,吡啶碱类的含量一般不超过0.5% 。当硫铵工段从煤气中回收吡啶碱类时,则粗苯中吡啶碱含量不超过0.01%。 粗苯的各主要组分均在180℃前馏出,180℃后的馏出物为溶剂油。在测定粗苯 中各组分的含量和计算产量时,通常将180℃前的当作100%来计算,故以其180℃ 前的馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。粗苯在180℃前的馏出量取决于粗苯工 段的工艺流程和 操作制度。180℃前的馏出量越多,粗苯质量就越好,一般要求粗 苯的180℃前馏出量为93~95%。 粗苯是黄色透明液体,比水轻,微溶于水。在贮存时,由于低沸点不饱和化 合物的氧化和聚合所形成的树脂状物质能溶解于粗苯中,使其着色变暗。粗苯易
浅谈煤气中粗苯的回收原理及影响因素
2 1 年0 月 00 4
浅谈煤气中粗苯的回收原理及影响因素
文/ 何燕
摘 要 :煤是 我 国最 主 要 的 能 源 ,除 了燃 烧 提 供 能 量 以 外 ,煤 还 可 以综 合 加 工 生 产 多种 化 学产 品 。 目前 应 用 最 合 理 成 熟 的 综合 利 用是 炼 焦化 学 工 业 ,随 着 炼 焦 工 业 的发 展 , 产生 的煤 气及 化 学 产 品 已不 再 是 旧的 的化工 原料 ,对合理 利用我 国煤 炭资源 ,提 高经济效益有十分重要
的现 实意 义 。
关 键 词 :粗 苯 ;回收 利 用
中图分类号 :T 1 .4 1 Q13 2 +
一
文献标识码 :B
文章编号 :1 0-96 2 1 )0 lc一0 l一o 0 9 1 6( 0 0 1() l8 2
粗苯简介 呈平衡的粗苯含量越高 2 、洗油 循环量 及其 分子 量 的影 响 粗苯是多种芳烃和其他化合物组成的混合物 ,粗苯是 主要成分是苯 ,甲苯 ,二甲苯及三 甲苯等。粗苯是淡黄色 当其他条件一定时,洗油的分子量变小将使洗油中粗 的 透 明液 体 , 比水 轻 ,不溶 于 水 。粗 苯 是 易燃 的 物 质 , 苯 含 量 变 大 ,即 吸收 得 越 好 。 但分 子 量 不 宜 过 小 ,否则 闪 点 l ℃。粗 苯 蒸汽 在 空 气 中的 浓 度在 14 2 .%一7 5 ( 洗油在吸收过程 中损失较大 ,并在脱苯蒸馏时不易与粗 .% 体 苯 分离 。 积 )范 围内时 ,能形 成爆 炸 『混合物 。 生 二 、粗苯 回收原理及影响因素 增加循环洗油量可降低洗油中粗苯的含量 ,增加气液 ( )洗油回收粗苯的原理 一 间的吸收推动力,从而提高粗苯回收率。但循环洗油量不 用洗油 回收炼焦煤气中的粗苯是建立在双膜理论基础 易过大 ,以免过多增加电、蒸汽耗量和冷却用水量。 上吸收过程 :相互接触的气液两流体间存在着稳定的相界 3 、贫油 含苯 量的影 响 面,界面两侧各有一很薄的有效滞留膜层。由于两流体的 其他条件一定时 ,入塔贫油 中粗苯含量愈高,塔后损 主体充分揣动,浓度均匀 ,全部的浓度变化集 中在两个有 失越大 。如果一步 降低贫油中的粗苯含量 ,虽有助于降 低 塔 后 损 失 ,但 将 增 加 脱 苯 蒸 汽 时 的水 蒸 汽 耗 量 ,使粗 效膜层内,且吸收过程在界面处达平衡。 ( )洗 苯工 艺 二 苯 10 8℃前馏出率减少 ,即相应增加粗苯中溶剂油的生成 从焦炉煤气中回收的苯族烃可采用下列方法 : ()洗 量 ,并使冼油的耗量增加。 1 油吸收法 ; ()吸附法 ; ()凝结法。 2 3 4 、吸收 表面 积的影 响 我们主要采用洗油吸收法 ,又分为焦油洗油吸收法和 填料的表面积越大 ,则煤气与洗油接触的时间越长, 石油洗油吸收法 ,洗涤用的洗油主要有焦油和石油,由于 回收过 程进 行得也 越完 全 。 石油洗油洗苯工艺存在很多问题尚未解决,设备选型上存 5 、煤气压力和流速的影响 在难题 ,所以一般不采用石油洗油工艺 ,而多采用焦油洗 煤 气 压 力增 大时 ,扩 散 系数 减 小 ,使 吸收 系数 降低 。 但随煤气压力的增加 ,煤气中苯族烃的分压将成比例地增 油洗苯工艺,下面主要介绍焦油洗油吸收法 : 焦油洗油是高温焦油加工时20 - 0  ̄的馏分 ,由于 加 ,从而使吸收推动力迅速增加 ,吸收速率也将增大 。 3- 30 大多数焦化厂都能 自得 ,所以应用广泛。 煤气速度增大,吸收系数增大 ,可提高气液相接触的 焦油洗油的含萘量除规定要小于1%P ,还要求其含 旋流程度和提高洗苯塔的生产能力。 3 b 苊量不大于5 %,是为了保证在 1—1℃时无固体沉淀物。 0 5 三 脱苯原理及影响因素 但是洗油中存在一定数量的萘 ,则有助干降低洗油析出沉 ( 一)脱苯原理 ( 蒸汽法) 淀物的温度。洗油含酸量高时 ,会与水形成乳化物,从而 脱苯原理实际是精馏原理 ,挥发度不 同的混合液精馏 破 坏吸 苯的 操作 ,且 酚的 存在 使洗 油变 稠 ,黏 度大 ,因此 塔 内进行部分汽化和部分冷凝,使其分离成几乎纯态的过 必 须严 格控制 洗油 中的 含酚量 。 程 。在精馏过程中,当加热互不相溶的液体混合物时,如 ( 三)影响粗苯吸收的因素 果 此混 合物 的 蒸汽 分压 之和 达到 塔 内的总 压时 ,液 体即 行 在吸收过程中,如果吸收 系数比较大,那么进入液相 沸腾。所以,在脱苯蒸馏过程中通人大量直接水蒸汽,当 的量也较大 ,也就是说吸收进行的完全。为此,我们通过 塔 内的总压力一定时,若气相中水蒸汽所占的分压愈高 , 则粗苯和洗油的蒸汽分压就愈低 ,这样就可以在较低的脱 气相进入液相的量来讨论回收进行的程度。 煤气 中的苯族 烃在洗苯塔乃被 回收的程度称为 回收 苯蒸馏温度 ,便可将粗苯完全地从洗油中蒸出来。 率 ,可按 下式 表示 : ( 二)脱苯工艺 n=l  ̄ / l - a 由洗苯工序过来的含苯富油需进行脱苯。为达到需要 式中:n— — 苯回收率,%; 相 的脱苯程度 ,则需将富油加热到2 O 0 ℃,为了降低脱 5一3o a ,a —— 洗 苯塔 入 口 ,出 口煤 气中苯 含量 ,克 苯 蒸馏 的温 度 ,我 国 焦化 厂 均 采 用 水 蒸 汽蒸 馏 法 脱 苯 。 1 2 被脱苯塔来的蒸汽加 热至7 一8 ℃,然后进入贫富油换 O 0 / 米 标 。 热器,被来 自脱苯塔的温 度为 10- 4  ̄的热贫油加热 3- 10 回收率的大小取决于下列因素 : 到9 一10 O o ℃,最后在富油预热器中用低间接蒸汽加热到 1 、吸收温 度 的影响 3一 4 ℃ 吸收温度指洗苯塔 内气体液体两相接触面的平均温 15 l5 ,进入 脱苯 塔顶 部进 行脱 苯 。 从脱苯塔顶部溢 出的粗苯 ,洗油蒸汽和水蒸气的油汽 度 ,吸收温度增高,吸收系数有些增大 ( 但不显著),洗 油中与其呈平衡的粗苯含量越低,因此温度升高 ,吸收推 和水汽混合物进入分缩器下面三格中与富油换热,并在分 动力随之减小,适宜为2 ℃左右。温度越低 ,洗油中与其 缩 器顶上的一格用冷水冷却 ,从而大部分洗油汽和水汽冷 5
第八章 煤气中粗苯的回收 [兼容模式]
赵云鹏中国矿业大学化工学院第八章煤气中粗苯的回收●粗苯是煤干馏过程中分解产生的芳香烃化合物中分子量较低的部分,其产率占炼焦干煤装入量的0.8%~1.4%,●荒煤气中的粗苯含量一般为25~45g/标m3,在荒煤气中的体积比约为1%。
23第八章煤气中粗苯的回收回收粗苯的方法固体吸附法洗油吸附法深冷凝结法将煤气冷却到-40 ~ -50℃,苯族烃冷凝冷冻成固体,进行分离。
很少采用。
活性炭(1000m 2/g)或硅胶(450m 2/g)作吸附剂。
煤焦油洗油和石油洗油第八章煤气中粗苯的回收第一节煤气终冷和除萘工艺第二节洗油吸收法回收粗苯的原理与工艺第三节富油脱苯4第一节煤气终冷和除萘工艺在生产硫酸铵的回收工艺中,饱和器后的煤气温度通常为55℃左右,而回收苯族芳烃的适宜温度为25℃左右。
因此,在回收苯族芳烃之前要再次进行冷却,称为终冷。
5第一节煤气终冷和除萘工艺脱除煤气中萘的方法主要有两种,一种是用油进行洗涤吸收,另一种是在煤气终冷时,用水进行洗涤。
一、油洗萘工艺二、水洗萘工艺6一、油洗萘工艺油洗萘方法的优点可以将煤气中的含萘量降至小于0.5g/标m3,不排含酚污水,操作环境好等。
油洗萘方法的所用洗油种类焦油洗油、轻质焦油、轻柴油、蒽油等。
78一、油洗萘工艺图8-1 萘在焦油洗油与煤气中的平衡关系图8-2 萘在-10号轻柴油与煤气中的平衡关系一、油洗萘工艺油洗萘工艺流程●一种是煤气的终冷和洗萘同时进行,简称冷法油洗萘;●另一种是煤气在终冷前进行洗萘,简称热法油洗萘。
910一、油洗萘工艺 冷法油洗萘工艺流程分离器三层浮阀塔或填料塔25℃45℃内设加热器85-90℃,破乳作用地下槽优点:操作温度低、萘脱除率高缺点:洗油易发生乳化、脱水工序繁琐一、油洗萘工艺热法油洗萘工艺流程55-57℃50-55℃2-2.5g/m30.5g/m3隔板式终冷塔11二、水洗萘工艺1. 煤气终冷和机械化除萘图8-3 煤气终冷和机械化除萘工艺流程1-煤气终冷塔;2-机械化刮萘槽;3-萘扬液槽;4-终冷循环水泵;5-凉水架;6-循环水冷却器50-60℃0.8g/m3缺点:水和萘不易分离25-27℃30-32℃12二、水洗萘工艺2. 煤气终冷和热焦油洗萘为保证焦油滴不被水带走,水的流速不得大于焦油滴在水终的沉降速度。
粗苯的回收理论PPT课件
被冷却水冷却到 40-45℃,高于萘
的露点30-35℃
煤气预冷塔
终冷塔
萘含量降低到 0.4-0.5g/m3
洗萘塔的温度 靠洗苯富油温 度调节,保持
在40-45 ℃
油封:防止煤气进
入塔底液体。
水
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• 煤气终冷的特点:不直接将煤气冷到25℃ 左右,而是采用多段循环冷却方法将煤气 由55℃分步冷却到25℃。
110-130℃富油
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粗苯、洗油 和水混合物
88-92℃粗苯
分缩油:分凝器中 的冷凝液,主要成 分是洗油和水。
73-78℃轻苯
富油
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73-78℃轻苯 脱苯塔
再生器
特点:一塔同时生产轻苯、粗重苯和萘溶剂油 一塔式生产三种产品工艺流程
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富油从上数第三块塔板引入, 塔顶不回流。
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吸收面积的影响
• 为使洗油充分吸收煤气中的苯族烃,必须使气液 两相间有足够的接触面积(吸收面积)和接触时 间。
• 对于填料塔,吸收面积是塔内被洗油润湿的表面 积。被润湿的表面积越大,气液接触时间越长, 吸收越完全。
• 塔后煤气达到2g/m3时,每小时1m3煤气所需的吸 收面积木格填料洗苯塔1.0-1.1m2,钢板网填料塔 0.6-0.7m2,塑料花环填料塔0.2-0.3m2。
• 洗油中甲基萘高,洗油粘度小,吸收苯的能力大。 因此,应控制洗油甲基萘的含量。
• 洗油中酚含量高时,与水易形成乳化物,破坏洗 苯操作。酚还易使洗油变稠,粘度增加。
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• 洗油多次循环使用后,密度、粘度、分子量增大, 300℃前馏分减少。主要是吸收苯族烃的同时吸 收的一些不饱和化合物在煤气中甲硫醇等作用下, 或加热脱苯时聚合溶解在洗油中,洗油质量变坏, 冷却时析出固体。从而吸收能力下降。
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当装炉煤挥发分不大于28%时,洗苯时每吨干煤所需循 环洗油用量为0.5~0.55m3,则所需实际循环洗油用量为:
L = G(0.5 ~ 0.55)dm 式中L—实际循环洗油用量, kg/h;
G—装炉干煤量, t/h; dm—洗油的密度, kg/m3。
(8-1)
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第4章煤气中粗苯的回收复件
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第4章煤气中粗苯的回收复件
四、洗苯用洗油
• 洗苯用焦油洗油来自煤焦油蒸馏分离出的230~300℃的 馏分,其来源方便,洗苯性能好。其质量指标见表8-2。
• 表8-2
焦油洗油质量指标
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第4章煤气中粗苯的回收复件
四、洗苯用洗油
石油洗油为轻柴油,其平均分子量大 于焦油洗油,故洗苯能力较差,但洗萘能 力比焦油洗油强,可将塔后煤气中的萘脱 至0.15g/标m3以下。
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2、煤气终冷和热焦油洗萘的工艺流程
图8-2用热焦油洗洗涤除萘的终冷流程
1-煤气冷却塔(下部为洗萘器);2-循环水泵;3-焦油循环 泵;4-焦油贮槽;5-水澄清槽;6-液位调节器;7-循环水冷 器;8-焦油泵
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2、煤气终冷和热焦油洗萘的工艺流程
一、富油脱苯的原理
从理论上可以进行如下推导,如蒸出Gb kg粗苯所耗 直接蒸汽为Gs kg,在气相混合物中粗苯和水蒸气的分压 各为Pb和Ps,则根据道尔顿分压定律可得:
第4章煤气中粗苯的回收 -复件
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2020/11/26
第4章煤气中粗苯的回收复件
第八章 煤气中粗苯的回收
第一节 煤气终冷和除萘 第二节 洗油吸收法回收粗苯的原理与工艺 第三节 富油脱苯
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第一节 煤气终冷和除萘
为了用洗油吸收煤气中的苯族烃,煤气在进行洗苯之前必须进行冷 却,降低煤气的温度,同时除去煤气中的萘。一般要求煤气的终冷温度为 25℃左右。
洗苯主要设备洗苯塔大多选用填料塔,所用的填料有以 下几种:木格填料、钢板网填料、金属螺旋填料、塑料花环 填料等。
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三、影响粗苯回收的因素
(1)吸收温度 吸收温度是指洗苯塔内气液两相接触面的平均温度。
它取决于煤气和洗油的温度。粗苯回收率η、塔后煤气含 粗苯量a2与吸收温度的关系如图8-4所示。
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第三节 富油脱苯
富油脱苯若采用一般蒸馏方法时,必须 将富油加热到250~300℃,才能达到需要的 脱苯程度。为了降低脱苯蒸馏的温度,可以 采用水蒸气蒸馏或真空蒸馏方法。实际生产 中采用水蒸气蒸馏的方法。
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一、富油脱苯的原理
生产中洗油的温度应略高于煤气温度,以防止煤气中 水蒸气冷凝进入洗油中,使得洗油带水,因水中溶解有腐 蚀性物质,导致洗油脱苯蒸馏设备的腐蚀加重。一般规定 洗油温度在夏季比煤气温度高2℃左右,冬季高4℃左右。 为保证适宜的吸收温度,煤气进洗苯塔前,应冷却至18~ 28℃,贫油应冷却至30℃以下。
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•一、油洗萘工艺
•二、水洗萘工艺
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一、油洗萘工艺
油洗萘方法可以将煤气中的含萘量降至小于0.58/标m3, 与水洗萘法相比,具有不排含酚污水,操作环境好等优点。洗 萘的洗油可使用焦油洗油、轻质焦油、轻柴油、蒽油等。
油洗萘为物理吸收,其气液两相平衡关系符合亨利定律。 同一温度下,萘在焦油洗油中的溶解度比在轻柴油中要高,即 焦油洗油比轻柴油的吸萘能力大,为达到同样的洗萘效果,则 焦油洗油的用量较少,焦油洗油在焦化厂内可实现自给。
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三、影响粗苯回收的因素
(4)吸收表面积 吸收塔的吸收表面积越大,则煤气与洗
油接触时间越长,吸收过程进行得越完全。
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三、影响粗苯回收的因素
(5)煤气压力和流速
当增大煤气压力时,煤气中的苯族烃分压将成比例地增加,使吸 收推动力增加,因而吸收速率也将增大。 增加煤气速度可提高气膜 吸收系数,从而提高吸收速率,强化吸收过程。但煤气速度也不宜过 大,否则加大洗苯塔阻力和雾沫夹带量。
•表8-1 粗苯和轻苯的质量指标
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二、洗油吸苯工艺
洗油吸收煤气中的苯族烃为物理吸收。常用回收粗苯的 工艺流程如图8-3所示。
•
图8-3从煤气中回收粗苯的工艺流程
• 1—填料洗苯塔;2—新洗油槽;3—贫油槽;4—贫油泵;5-半
富油泵;6—富油泵
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三、影响粗苯回收的因素
(3)贫油含苯量 贫油含苯量是决定洗苯塔后煤气含苯族烃量的主要因
素之一。入塔贫油含苯量越高,则粗苯塔后损失越大。一 般要求塔后煤气含苯族烃量低于2g/m3,则贫油含苯量可 取为 O.3%~0.5%。如进一步降低贫油含苯量,将增加 脱苯蒸馏时的水蒸气耗量,也使粗苯产品的180℃前馏出 率减少,并使洗油的耗量增加。
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二、洗油吸苯工艺
温度为25~27℃,含苯族烃为25~45g/标m3的煤气依 次进入串联操作的洗苯塔。自2号洗苯塔出来的煤气中,苯 族烃含量一般要求低于2g/标m3。煤气再进入脱硫工段。
脱苯后的洗油称为贫油,含粗苯约0.2%~0.4%,用泵 送往洗苯塔的塔顶喷淋,洗苯塔串联操作,吸收粗苯后的洗 油称为富油,含苯量约为2.5%左右,排入富油接受槽,用 泵送往脱苯工序,脱苯后的贫油经冷却后再回到贫油槽循环 使用。
初冷之后的煤气,萘含量仍较高,往往高于煤气初冷温度对应的萘 饱和含量(25~35℃时1.1~2.5g/标m3)。煤气在终冷降温时,萘必然要 冷凝;在其它煤气净化流程中,萘同样会在低温下冷凝,导致设备和管道 的堵塞,影响煤气的净化操作。因此在进行煤气冷却时必须考虑萘的脱除 。脱除煤气中萘的方法主要有两种,一种是用油进行洗涤吸收,另一种是 在煤气终冷时,用水进行洗涤。油洗萘常用于氨水流程中。
脱苯采用水蒸气蒸馏时,向脱苯塔中直接通入 水蒸气,在塔内总压一定时,气相中水蒸气分压愈 高,则粗苯和洗油的蒸气分压愈低,液体中的苯族 烃容易挥发出来,即可在较低的温度下将粗苯从洗 油中蒸出来。因此,水蒸气加热法脱苯过程中,水 蒸气的用量对脱苯蒸馏操作有重要的影响。
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第4章煤气中粗苯的回收复件
在洗苯操作时,如果洗油的洗苯能力强,则循环洗油的用
量可以相应减少。增加循环洗油量,可降低洗油中苯族烃含
量,增加吸收推动力,提高苯族烃的回收率。但加大循环洗
油量,洗苯的动力消耗和脱苯的蒸汽和冷却水用量都要增加
。
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三、影响粗苯回收的因素
实际循环洗油用量可按装入煤量计算:
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•图8-4 η和a2与吸收温度的关系
第4章煤气中粗苯的回收复件
三、影响粗苯回收的因素
由图可见,当吸收温度超过30℃时,随着吸收温度的 升高,a2 显著增加,η显著下降,因此吸收温度不宜过高 。但吸收温度也不宜太低,当吸收温度低于15℃时,洗油 的粘度将显著增加,使洗油输送及其在塔内均匀分布和自 由流动都发生困难。当洗油温度低于10℃时,还可能从油 中析出固体沉淀物。因此洗苯操作适宜的吸收温度为25℃ 左右。
影响粗苯回收率的因素很多,在实际生产中,洗苯的工艺参数一 般控制如下:终冷塔后煤气温度25~27℃;入洗苯塔贫油温度27~ 30℃;贫油含苯量0.2%~0.4%;富油含苯量(焦油洗油)1.8%~2.5 %;塔后煤气含苯量不大于2g/m3;循环洗油量1.6~1.8m3/ 1000m3煤气。
另外,根据生产的实际情况,可以适当放宽苯量控制一 般比我国宽,如德国焦化厂,洗苯塔后煤气含苯量一般均控制在10 g/m3以下。
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第二节 洗油吸收法回收粗苯的原理与工艺
一、粗苯产品质量 二、洗油吸苯工艺 三、影响粗苯回收的因素 四、洗苯用洗油
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1、粗苯
用洗油吸收法回收下来的粗苯为苯类产品混合物。其中主要组分 是苯(55~70%)、甲苯(11~22%)、二甲苯(2.5~6%)以及不饱 和化合物(7~12%)和硫化物等,这是由于从煤气中回收粗苯的同时 ,煤气中的烯烃、NO等的胶质生成物及有机硫化合物也一同进入了粗 苯中。
从洗萘器上部流出的水进入水澄清槽,分离出残余焦 油后,水自流到凉水架。
洗萘器底部的温度宜保持在80℃左右(由洗萘器底部 间接加热器控制),在此温度下,焦油几乎可以将萘完全 溶解。采用热焦油萃取萘,不仅可以将冷却水中的萘几乎 完全清除,而且热焦油对于水中的酚也有明显的萃取作用 。这不仅改进了水质,而且可部分回收了酚类产品,在焦 油加工过程中得以提取。
含萘的冷却水由塔底自流入机械化刮萘槽,水和萘在槽中 分离后,水自流进入凉水架被冷却到30~32℃,经泵送往冷 却器采用低温水将其冷却至25℃,回终冷塔循环使用。
积聚在刮萘槽中的萘,定期用水蒸气间接加热熔化后流入 萘扬液槽,再用水蒸气压往焦油槽。
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第4章煤气中粗苯的回收复件
1、煤气终冷和机械化除萘的工艺流程
第4章煤气中粗苯的回收复件
三、影响粗苯回收的因素
(2)洗油的吸收能力及循环油量
用于洗苯操作的洗油有煤焦油洗油和石油洗油两种,因其
性质和质量不同,在吸收过程中对苯族烃的吸收能力也不相 同。
在其他条件一定时,同类液体吸收剂的吸收能力与其分子