粗苯的回收理论

（二）洗油吸收粗苯
捕雾层 洗 苯 塔
终冷为25-27℃ 煤气 或从洗氨塔后来 的25-28℃煤气
塔后煤气中 苯族烃含量
2-4g/m3
(27-30℃)
苯含量约2%
从煤气中吸收苯族烃的工艺流程
影响苯族烃吸收的因素
• 苯回收率：
η=1
a2 a1
(a1、a2为煤气入口、出口苯族烃的含量）
• 回收率是一项重要的经济指标，当a1一定时，a2 越小，回收率越高；相对而言基建投资和运行费 也越高。最佳的a2值应是收益最高。 • 回收率一般为93-95%。
油洗萘和煤气终冷工艺
含萘 0.5g/m3
55-57℃洗苯富油 52℃煤气
加 热 器
20-23℃水 25℃煤气 35℃水
两段19层隔板 式下层11段冷却 到40℃ 热水经水封 去凉水塔
含萘 2-5g/m3
煤气 55-60℃ 含萘富油
木格填料 洗萘塔
煤气终冷塔
煤气预冷油洗萘和终冷工艺
被冷却水冷却到 40-45℃，高于萘 的露点30-35℃ 萘含量降低到 0.4-0.5g/m3
每块塔板上设有 若干十字架形浮 阀，用以调节气 体分布。
再生器为钢板直立圆筒，带有 锥形圆底。中部设有分布装置 的进料管，下部设有残渣排除 管。 蒸汽加热富油脱苯的再生器下 部设有加热器，管式炉加热富 油脱苯的再生器不设加热器。
弓形隔板 用以捕集 油滴。
再生器可以再生贫油， 也可以再生富油。
弓形隔板 用以均布 洗油，提 高再生器 内洗油的 蒸出程度。
终冷器、除萘
粗苯的解析
粗苯吸收 或洗苯
（一）煤气的终冷和除萘
（1）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，称为终冷却。 （2）在终冷前煤气含萘约1-2g，大大超过终冷温度 下的饱和萘含量， 25℃左右会以固体形式析出，堵 塞管道。因此，通过终冷可以同时具有除萘作用。
粗苯的回收
回收粗苯的意义
500 万 400 吨 300 焦 粗 200 苯 100 0 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 96 130 340 270 220 175 430
焦炭产能在100万吨/年以上的焦化厂可生产粗苯1万以上。
• 粗苯是浅黄色透明的油状液体，比重小于水，微溶于水，
• 采用水蒸气蒸馏在较低的温度条件下将粗 苯从洗油中蒸出来，直接蒸汽的用量对于 脱苯操作有极为重要的影响。 • 使用过热水蒸气分离粗苯的操作称为气提 操作。过热水蒸气在气提操作中又叫做夹 带剂。
过热水蒸气用量分析
当富油中 粗苯含量 高时，在 一定预热 温度下， 由于粗苯 的蒸气分 压较大， 蒸气耗量 减少。
400-450℃ 蒸气
工艺流程
90-92℃粗苯蒸气Βιβλιοθήκη Baidu
脱水后的 180-190℃ 富油
精馏段下部 提
馏 段
从精馏段 切取萘油
110-130℃富油
脱水后 的富油
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
粗苯、洗油 和水混合物
富油
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
富 油 预 热 方 法
采用预热器蒸汽加热：利用列管换热 器用蒸汽间接加热富油到135-145 ℃ 后进入脱苯塔。 采用管式炉 煤气加热： 利用管式炉 用煤气间接 加热富油到 180-190 ℃ 后进入脱苯 塔闪蒸。 脱苯效率高，贫油苯 含量可达0.1%左右； 粗苯回收率高，蒸汽 耗量低，仅为预热器 加热的1/3； 产生的污水少； 蒸馏和冷凝冷却设备 尺寸小
富油从上数第三块塔板引入， 塔顶不回流。
富油中的 粗苯完全 由提留 （气提） 段被蒸汽 蒸吹出来 提留段 或 气提段
蒸气全部由 塔顶逸出
一般采用 12-18层 塔板。
一般采用30层塔板，操作复杂。 管式炉来的富油从下数第14块 塔板引入，塔顶回流。 塔体设有油水引出口和萘油出口。 塔板上的油水混合物由下数第29 层断塔板引出。分离后的油返回第 28层塔板。 萘油从塔侧线采出。
终冷却的缺点
• 水洗煤气后的废水中含有苯酚、萘等有害 物质，造成环境污染。 • 降低环境污染的方法：焦炉煤气在终冷前 彻底除去其中的苯酚等易溶于水的有毒有 害物质。
思考题
• 粗苯在焦炉煤气中的含量为 g/cm3。 • 回收粗苯的方法主要有 、 和 。 • 回收粗苯前的焦炉煤气为什么要进行终冷？ • 在横管式煤气终冷除萘工艺中为什么不用 18℃水直接将55℃煤气冷却到25℃左右？
煤气预冷塔
终冷塔
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
• 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℃。 • 原因：萘的露点为30-35℃，直接将55℃煤 气冷却到25℃，由于煤气中萘含量较高， 会析出固体萘，堵塞冷却设备。而采用分 步冷却法，可以在较高温度下将煤气中的 萘吸收降低到很低的含量，再冷却到25℃， 不会析出固体萘而堵塞终冷设备。
操作温度的选择
• 操作温度升高，粗苯回收率下降，煤气中苯族烃的含量增加。
η和a2与吸收温度之间的关系
• 最适宜的吸收温度为25℃ ，适宜操作温度在20-30℃之间。
洗油的影响
• 洗油是煤焦油蒸馏过程中采出的230-300℃的馏分，包 括适量的萘、苊、芴及其它高沸点组分。
项目 密度（20℃）g/ml 馏程（1atm） 230℃前馏出量/% 300℃前馏出量/% ≤3 ≥90 指标 1.03-1.06
易燃。由于不饱和组分的氧化使其颜色变深。 • 粗苯和煤焦油是炼焦化学品回收中重要的两类产品。石油 工业中的八种基础产品中的四种（苯、甲苯、二甲苯、萘） 曾从粗苯和煤焦油产品中提取。 • 焦炉煤气含苯族烃25-40g/m3。
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
CH CH2
O
苯
甲苯
二甲苯
优点： （1）用轻质煤焦油直接冷却煤气，脱萘效率高； （2）冷却用水减少，环境污染大大降低。
横管式煤气终冷除萘工艺
煤气 横 管 终 冷 器
32℃循环水
冷却 水走 管内
18℃低温水 煤气
焦油氨水 澄清槽
轻质 煤焦油
水封
特点：轻质煤焦油为自产，吸萘能力强；煤气不与低温水、 循环水直接接触，不会造成大气污染和产生大量废水。
• 管式炉按结构分：箱式炉、立式 炉和圆筒炉。按燃料燃烧方式分： 有烟炉和无烟炉。 • 我国焦化厂脱苯蒸馏用的均为有 烟燃烧的圆筒炉：由圆筒体的辐 射段、长方体的对流段和烟囱三 大部分组成。
• 辐射段：耐热钢管沿圆筒体的炉墙（耐火砖）内 壁周围竖向排列（立管），火嘴设在炉底中央， 火焰向上喷，与炉管平行且等距。在辐射室上部 设高铬镍合金辐射锥，它的辐射作用，使炉管沿 长度方向受热均匀。 • 对流段：位于辐射段之上，对流管水平排放。进 入对流段的烟气温度约500℃。紧靠辐射段的两 排横管为过热蒸汽管，用于脱苯用直接蒸气过热 到400 ℃以上。其余各管用于富油的加热。 • 富油的加热：首先进入对流段，然后再进入辐射 段，加热到180-200 ℃后去脱苯。
固体吸附法
活性炭(1000m2/g)或硅胶(450m2/g) 作吸附剂。
加压吸收法 8-12kg/cm2
洗油吸附法
煤焦油洗油 和石油洗油
常压吸收法 负压吸收法
略高于大气压 略高于大气压
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。
洗油吸收法回收苯族烃
硫酸铵饱和器
当实际吸收 面积S=设 计吸收面积 S0时，粗苯 回收率 93.56%
苯吸收填料塔
钢板网填料
思考题
• 用洗油吸收煤气中的粗苯的操作中，温度升高，粗 苯回收率有何影响？煤气中苯族烃的含量如何变化？ • 洗油多次循环使用后，为什么其密度、粘度、分子 量增大？ • 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 和 。 • 对于填料塔，吸收面积是 。吸 收面积越大，气液接触时间越长，吸收越完全。 • 为什么要控制洗油中萘的含量？
粗苯是浅黄色透明的油状液体，比重小于水，微溶于 水，易燃。由于不饱和组分的氧化使其颜色变深。
粗苯中主要组分的含量/%(质量） 炼焦温度/℃ 苯 950 1050 50-60 65-75 甲苯 18-22 13-16 二甲苯 6-7 3-4
组成取决于炼焦配煤的组成、炼焦产物在炭化室内热解的程度。
2、回收粗苯的方法
泡罩塔每块塔板上设有若 干圆形泡罩。
断塔板
上部为精馏段8块塔板， （精馏段的第二层塔板 和最下一层塔板为断塔板： 以便将塔板上混有冷凝水 的液体引到油水分离器， 将水分离后再回到塔内下 层塔板，以免影响精馏操 作）。
下部为提馏段（3块塔 板）。
断塔板 浮阀两苯塔采用 设有30层塔板的 精馏塔，将粗苯 分为轻苯精重苯 和萘溶剂油三种 产品，以利于进 一步加工精制。
• 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。
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。 • 减少吸收面积，粗苯的回收率显著下降。
环戊二烯 苯乙烯
古马隆
1、粗苯的组成与性质
组分 含量/% 组分 含量/%
苯
甲苯 二甲苯
55-80
11-22 2.5-8
不饱和化合物（环 戊乙烯、苯乙烯、 苯并呋喃）
硫化物(CS2、C4H4S)
7-12
0.3-1.8
粗苯各主要组分均在180℃前馏出。 180℃后馏出物称为溶剂油。 故， 180℃前馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。
终冷的方法
• 直接终冷法：用水直接喷洒进入终冷塔的 煤气，在煤气冷却的同时，萘析出并被水 冲洗下来。再通过沉淀或萃取分离出萘。
• 缺点：
（1）终冷塔煤气出口含萘高达0.6-0.8g/m3， 除萘效率低；（2）冷却水用量大，产生大 量废水，环境污染严重。
横管式煤气终冷除萘 间接终冷法 油洗萘和煤气终冷 煤气预冷油洗萘和终冷
富油中苯族烃含量与脱苯蒸气耗量间的关系
当贫油含苯 量和其他条 件一定时， 直接蒸气耗 量随富油预 热温度升高 而减少。
富油预热温度与直接蒸气耗量的关系
• 直接蒸汽温度与蒸气耗量的关系：提高直 接蒸气过热温度，可降低直接蒸气耗量。 因此，将低压蒸气（0.4MPa）用管式炉对 流段加热到400℃，可减少直接蒸气耗量。 • 塔内总压与直接蒸耗量关系：在其他条件 不变时，直接蒸耗量随塔内总压（总压增 大，粗苯分压相应增高，必须加入更多蒸 汽以降低粗苯蒸气分压）的提高而增加。
（三）富油脱苯
基本原理：提高富油的温度，使粗苯变成气体从 洗油中解析出来。
• 采用一般的蒸馏方法，从富油中把粗苯较 充分的蒸出来，达到所需要的粗苯程度， 需要加热到250-300℃。 • 在高温下粗苯损失增加，洗油质量变坏， 对粗苯吸收能力下降。
• 水蒸气蒸馏：将水蒸气直接加热于蒸馏塔 中的被蒸馏液（与水蒸气完全或几乎不溶） 中，而被蒸馏物中的组分得以分离的操作。 • 水蒸汽蒸馏的目的：提高水蒸汽的分压， 同时减少粗苯的分压，使粗苯在较低温度 下从洗油中蒸出来。
萘含量/%
水分 粘度（E50）
≤15
≤1.0 ≤1.5
15℃结晶物
无
• 洗油含萘≤15 %、苊≤5 %，以保证10-15 ℃无固 体析出（萘熔点80 ℃ ，苊95.3 ℃ ）。 • 萘、苊、芴及其他高沸点组分共存时，能生成熔 点低于各单一组分的熔点—低共熔点混合物。因 此，洗油中存在一定数量的萘，有助于降低洗油 析出固体的温度。 • 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。