【正文】 洗苯工藝流程圖 1 填料洗苯塔 2富油泵 3貧油中間槽 4貧油冷卻器 煤氣經(jīng)最終冷卻 到 25~27℃后，進(jìn)入洗苯塔。塔前的煤氣含粗苯 32~40 克 /標(biāo) m3，塔后的煤氣中含粗苯低于 2 克 /標(biāo) m3。 從脫苯工序來的貧油，含苯 ~%，進(jìn)入貧油槽，用貧油泵進(jìn)入洗苯塔頂部，從塔頂噴淋而下，含苯量增至 %左右。用富油泵將富油從塔底抽出，送往脫苯工序。脫苯后的貧油送回貧油槽循環(huán)使用。 本設(shè)計(jì)所選用的就是這種工藝流程，但洗苯塔有多種形式，選擇合適的塔型是值得研究的。 用洗油回收煤氣中的粗苯的方法，所用的洗苯塔有多種形式，但工藝流程基本一樣，用塑料花環(huán)調(diào)料塔回收粗苯的工藝流程見圖 22。 圖 2 2 塑料花環(huán)填料塔回收粗苯的工藝流程圖 1富油泵 2塑料花環(huán)洗苯塔 3貧油槽 4 – 貧油冷卻器 5— 貧油槽 洗苯塔底部為洗油接受槽，用鋼板與煤氣部分隔開，從塔頂下來的洗油經(jīng) U 型管流入該槽， U 型管內(nèi)有一定的液位，足以封住 煤氣，阻止它進(jìn)入油槽從放散管溢出。 洗苯塔噴頭上方設(shè)置捕霧器，以捕集 油滴 霧 ，減少洗油損失，塔頂還有一個(gè)噴口，以清洗捕霧層。 2 粗苯脫苯 方法及工藝選擇 管式爐加熱富油脫苯 該工藝流程如圖 25 該工藝與蒸汽法脫苯 工藝相同，唯一的區(qū)別在于富油經(jīng)貧富油換熱器后，不是用蒸汽加熱而是用管式爐加熱至 180～ 200℃后，在進(jìn)入脫苯塔。 熱水 冷水 煤氣 煤氣 去分縮器 1 2 3 4 5 蒸汽煤氣貧油富油熱水冷水分離水冷水熱水分離水殘?jiān)直秸粲烷g接氣123 456789101112 13 14151718192016 圖 25生產(chǎn)一種苯的工藝流程（管式爐加熱富油脫苯） 1脫水塔 2管式爐 3再生器 4脫苯塔 5脫苯塔油水分離器 6油氣換熱器 7冷凝冷卻器 8富油泵 9貧富有換熱器 10貧油泵 11貧油冷卻器 12粗苯分離器 13回流槽 14控制分離器 15會流泵 16粗苯槽 17萘油槽 18殘油槽 19粗苯產(chǎn)品回收泵 20 萘油泵 21殘油泵 管式爐加熱的富油脫苯工藝，因富油的加熱溫度高，同蒸汽法脫苯比較具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1 富油在管式爐內(nèi)加熱至 180℃左右，脫苯程度高，貧油中粗苯含量可降至 %左右，從而使粗苯的塔后損失減小，粗苯的回收率可高達(dá) 95～ 97% 2 蒸汽耗量低，每 生產(chǎn)一頓 180℃前的粗苯 ，耗 蒸汽約 1～ 噸且不受蒸汽壓力波動的影響，操作穩(wěn)定。 3 酚水含量少，蒸汽法脫苯，每噸 180℃前粗苯要產(chǎn)生 3～ 4噸工業(yè)酚水，而管式爐法只產(chǎn)生 噸以下的酚水。 4 設(shè) 備費(fèi)用低，蒸汽耗量顯著降低，大大縮小了 冷凝冷卻和蒸餾設(shè)備的尺寸，從而使設(shè)備費(fèi)用大為降低。 因此，本設(shè)計(jì)選用管式爐加熱法生產(chǎn)一種苯工藝。 3 粗苯回收原理 概述 洗油吸收苯族烴的基本原理：用洗油吸收煤氣中的粗苯 烴是物理吸收過程，服從亨利定律和道爾頓定律，當(dāng)煤氣中苯族烴的分壓大于洗油液面上苯族烴的平衡蒸汽壓時(shí)，煤氣中 苯族烴即被洗油吸收，二者差值越大，則洗收過程進(jìn)行的越容易，吸收速率也越快。 目前，吸收過程的機(jī)理仍建立在被吸收組分經(jīng)穩(wěn)定的界面薄膜擴(kuò)散傳遞的概念上，即液相與氣相之間有相界面，假定在相界面的兩 側(cè)，分別存著不呈湍流的薄膜，在氣相側(cè)的稱為氣膜，在液相側(cè)的成為液膜，擴(kuò)散過程的阻力及等于氣膜和液膜的阻力之和。 吸收系數(shù) 大小取決于所采用的吸收劑的形式，填料內(nèi)型與規(guī)格及吸收段過程進(jìn)行條件（溫度，氣相和液相流速等）顯然，這些因素吸收速率均勻影響。 影響苯族烴吸收的因素 煤氣中的 苯族烴在洗苯塔內(nèi)被吸收的程度稱為吸收率，吸收率的大小取決于以下因素，煤氣和洗油中的苯族烴的含量 。煤氣流速及壓力；洗油循環(huán)量及其分子量，吸收溫度，洗苯塔結(jié)構(gòu)，對填料塔則為填料表面積及特性等。分述如下： 吸收溫度： 吸收溫度是 指洗苯塔內(nèi)氣液兩相接觸面積的平均溫度，它取決于煤氣和洗油的溫度，也受大氣溫度的影響 。吸收溫度是通過吸收系數(shù)和吸收推動力的變化而影響吸收率的，提高吸收溫度，可使吸收系數(shù)有 一定增加，但不顯著，而吸收推動力卻顯著減小。 對于洗油吸收煤氣中的苯族烴來說，洗油分子量及煤氣總壓的變化 很小，可視為常數(shù)，而粗苯的蒸汽壓是隨溫度的變化而變化，溫度升高，粗苯的蒸汽壓力也升高，當(dāng)煤氣中的苯族烴的含量一定時(shí)，溫度愈低，洗油中與 其呈平衡的粗苯含量愈高；而當(dāng)提高溫度時(shí)，洗油中與其呈平衡的粗苯含量則有較大的降低。當(dāng)入塔貧油含量一定時(shí)，洗 油液面上苯族烴的蒸汽壓隨吸收溫度升高而增大，吸收推動力則隨之減小，致使洗苯后煤氣中的苯族烴含量（塔后損失）增 加， 粗苯的回收率降低。 因此，吸收溫度不宜過高，但也并非越低越好，在低于 15℃ 時(shí)洗苯油粘度將顯著增加，使洗油輸送及其 均勻分布和自由流動均發(fā)生困難，當(dāng)洗油溫度低于 10℃時(shí)，還可能從油中析出固體沉淀物。因此適宜的吸收溫度約25℃，實(shí)際操作波動于 25～ 30℃之間。 另外，操作中洗油溫度應(yīng)略高于煤氣溫度，以防止煤氣中的 水汽冷凝進(jìn)入洗油中，一般規(guī)定，洗油溫度在夏季比煤氣溫度高 2℃ 左右，冬季高 4℃左右。 為了保證 吸收溫度，煤氣進(jìn)洗苯塔前，應(yīng)在終冷期內(nèi)冷卻至 20～ 28℃，循環(huán)油冷卻至小于 30℃ . 洗油的分子量及循環(huán)量的影響 當(dāng)其他條件一定時(shí)，洗油的分子量變小，將使洗油中粗苯含量變大，及吸收得愈好，同類油劑的吸收能力與其分子量成反比。吸收劑 與溶質(zhì)的分子量愈接近，則吸收得愈完全。在回收等量粗苯的情況下， 洗油循環(huán)量也可以相應(yīng)地減少。 但洗油的分子量不宜過小，否則洗油中吸收過程中損失較大，并且脫苯蒸餾時(shí)不易與粗苯分離。 增加循環(huán)油量可降低洗油中粗苯的含量，增加氣液間的吸收推動力，從而可以提高粗苯的回收推動力。提高回收率， 但循環(huán)洗油量不宜過大，以免過多增大電、蒸汽的耗量和冷卻水用量。 在塔后煤氣含苯量一定的情況下，隨著吸收溫度的升高，則需要的循環(huán)洗油量隨之增加。 貧油含苯量的影響： 貧油含苯量是決定塔后煤氣含 苯族烴量的主要因素之一，當(dāng)其它條件 一定時(shí)，入塔貧油中的含苯量越高，則塔后損失愈大，按現(xiàn)行規(guī)定，塔后煤氣中粗苯含量不大于 2g/ 2g/Nm3,設(shè)貧油中的粗苯含量為 %，為了維持一定的吸收推動力， %應(yīng)除以平衡偏移系數(shù) n，一般n=～ n=,則允許貧油含苯量為 c1=()%=%2%.實(shí)際上，由于貧油中粗苯的組 成中苯和甲苯的含量少，絕大部分為二甲苯和溶劑油，其蒸汽壓僅相當(dāng)于統(tǒng)一溫度下煤氣中含 苯族烴蒸汽壓的 20～ 30%，故實(shí)際貧油含苯量可達(dá)到 ～ %，此時(shí)仍能保證塔后煤氣含粗苯量 2g/Nm3以下。如何 進(jìn) 一步降 低貧油中的粗苯含量，雖然有助于降低塔后損失，但將增加脫苯蒸餾時(shí)的 蒸汽耗量，使粗苯產(chǎn)品的 180℃前餾出率減少，并且是洗油含量增加。 近年來，國外一些焦化廠，塔后煤氣含粗苯量控制在 4g/Nm3 左右，甚至更高 ， 這一指標(biāo)對大型焦化廠的粗苯回收是經(jīng)濟(jì) 合理的。另外，從一般粗苯 和回爐煤氣中分離出來的苯族烴的性質(zhì)可以看出，由回爐煤氣中得到的苯族烴，硫含量比粗苯高 倍，不飽和化合物的含量高 倍，由于這些物質(zhì)很容易聚合，故會增加粗苯的回收和精制 難度，因此，塔后煤氣含苯量控制高一些也合理。 吸收表面積的影響 為使洗油充分吸收煤氣中的苯族烴，必須使氣液兩相之間有足夠的接觸面積（即吸收面積）。填料塔的吸收面積即為塔內(nèi)填料表面積，接觸 表面積愈大，則煤氣與洗油接觸時(shí)間愈長，回收過程進(jìn)行的愈完全。適當(dāng)?shù)奈彰娣e即能保證一定的粗苯回收率，又使設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)經(jīng)濟(jì)合理 。 煤氣壓力與流速的影響： 當(dāng)增大煤氣的 壓力時(shí)，擴(kuò)散系數(shù) Dg 將隨之減少，因而使 吸收系數(shù) 有 所降低。但隨著壓力的增加，煤氣中的苯族烴分壓將成比例地增加，使吸收推動力顯著增加，因而，吸收速率也將增加。 煤氣速度的增大也可提高吸收系數(shù)，并且可以提高氣液相接觸的渦流程度和提高洗苯塔的生產(chǎn)能力，所以，加大煤氣速度可以強(qiáng)化吸收過程，但 煤氣速度太大時(shí)，容易使洗苯塔阻力和霧沫夾帶量急劇增加。 脫苯原理 脫苯原理實(shí)際上是精餾原理，由揮發(fā)度不同的組分的混合液在 精餾塔內(nèi)多次地進(jìn)行部分氣化和部分冷凝，使其分離幾乎純態(tài) 的組分的過程，在精餾過程中，當(dāng)加熱互不相容的液體混合物時(shí)，如果塔內(nèi)的總壓力等于個(gè)混合組分的飽和蒸汽 分壓之和時(shí)，液體開始沸騰，但從富油中蒸出粗苯，達(dá)到脫苯 時(shí)，必將富油加熱到 250～ 300℃，這實(shí)際上是不可行的。 為了降低蒸餾溫度采用水蒸氣法蒸餾。這樣，在脫苯過程中通入大量的直接水蒸氣，當(dāng)塔內(nèi)總 的壓力 為一定值時(shí)，若氣相中水蒸氣所占的分壓愈高，則粗苯和洗油的蒸汽分壓就愈低，這樣就可以在較低的溫度下（遠(yuǎn)低于250～ 300℃），將粗苯完全地從洗油中蒸餾出來。 由此可見，脫苯操作時(shí)直接蒸汽用量，對蒸餾過程有著重要影響。 下面就脫苯蒸餾中的蒸汽耗量進(jìn)行幾點(diǎn)，討論： 當(dāng)貧油含苯量一定時(shí)，直接蒸汽的耗量是隨著洗油預(yù)熱 溫度的升高而減少，一般在富油預(yù)熱溫度從 140℃提高到 180℃時(shí)，直接蒸汽耗量可降低一半以上。 提高直接蒸汽的過熱溫度，可降低其耗用量。 當(dāng)富油中粗苯含量較高時(shí)，在一定的預(yù)熱溫度下，由于粗苯的蒸汽分壓較高，對于蒸出每噸 180℃之前的粗苯，可以減少直接蒸汽耗用量。 在其他指標(biāo)一定時(shí)，蒸汽的耗用量是隨塔內(nèi)總壓的提高而增加的，否則若要達(dá)到所需求的脫苯程度時(shí)，塔內(nèi)溫度必然要高 。 影響脫苯的 因素 脫苯塔內(nèi)苯的 脫出率取決于一下因素： 在塔底油溫下各組分的蒸汽壓： 若富油的如熱溫度高，塔底貧 油溫度相應(yīng)也高，貧油中各組分的蒸汽壓變大，故餾出率也增加。但因苯 的揮發(fā)度較大，在較低溫度下幾乎全部蒸 出，所以富油預(yù)熱溫度對苯的餾出率影響很小，而對其它組分的影響則很大。如甲苯的回收率隨著預(yù)熱溫度的提高而相應(yīng)提高。 塔內(nèi)操作壓力： 提高塔內(nèi)的操作壓力時(shí)，各組分的餾出率會相應(yīng)減小，但同樣對苯的影響小。 加料板以 下的塔盤： 顯然，當(dāng)增加加料板以下的塔盤層數(shù)時(shí)，各組 分 所得 到 的 餾出率相應(yīng)增加，尤其是對甲苯和二 甲苯等影響較大。 直接蒸汽量： 蒸汽耗量增加，增大了蒸汽分壓，相應(yīng)增加各組分的餾出率，但蒸汽耗量過分增加：一是給油水分離帶來負(fù)擔(dān)，二是冷卻水量增加，三是蒸汽耗量大了不經(jīng)濟(jì)。因此，直接蒸汽的多少應(yīng)以及能保證脫苯順利進(jìn)行，又保證經(jīng)濟(jì)合理為標(biāo)準(zhǔn)。 4 粗苯工段工藝的詳述 橫管終冷洗萘工藝 工藝流程圖見圖 41 1煤氣熱水冷水煤氣32外來焦油去焦油工段45 圖 41 輕質(zhì)焦油終冷洗萘工藝流程 1終冷塔 2新焦油槽 3溢流槽 4焦油泵 5循環(huán)泵 進(jìn)入煤氣 粗苯回收工段的煤氣，溫度為 55℃左右，從終冷塔頂進(jìn)入，在被橫管內(nèi)冷卻水冷卻到 25℃ 左右的同時(shí)，煤氣中的萘也 被從輕質(zhì)焦油循環(huán)槽來的連續(xù)噴灑的輕焦油溶解吸收。脫萘至 ，然后從塔底排出，經(jīng)旋風(fēng)捕霧器除去大部分夾帶的焦油，凝結(jié)水霧，在進(jìn)入煤氣總管，去洗苯塔。 吸收 萘后的輕焦油，經(jīng) U型管自流入塔底循環(huán)油槽，再用輕質(zhì)焦油泵從塔底抽出，到塔頂和塔中段分兩段噴灑，循環(huán)至一定含萘量后，用焦油泵從槽底抽出送到焦油工段處理，同時(shí)補(bǔ)充新焦油。 18℃ 的低溫水自下而上經(jīng)過串聯(lián)的各管箱中橫管，與煤氣逆流間接 接觸，與 煤氣塔內(nèi)循環(huán)油間接換熱升溫后，從塔上部排出，各橫管均有一定的斜度（縱向錯(cuò)開半個(gè)管箱高度）便于含萘焦油 下流，避免粘附于管壁上形成熱阻。 洗苯工藝 圖 42 圖 4 2 塑料花環(huán)填料塔回收粗苯的工藝流程圖 1富油泵 2塑料花環(huán)洗苯塔 3貧油槽 4 – 貧油冷卻器 5— 貧油槽 從終冷器來的均為 25℃ 的煤氣，含 苯族烴為 25～ 40g/Nm3從洗苯塔進(jìn)去出塔煤氣含苯低于 2g/Nm3. 從脫苯工序來的 30℃左右，含 苯 ～ %的貧油被貧油泵送至洗苯塔噴灑，含苯量增至 %左右，從塔底經(jīng) U型管導(dǎo)入塔下油槽，再用富油泵從中抽入 脫苯工序去脫苯，脫苯后的貧油循環(huán)使用。 當(dāng)油槽液位降低時(shí)，從洗 油槽內(nèi)用貧油泵抽取新洗油槽內(nèi)之新洗油補(bǔ)充，以確保塔下油槽內(nèi)一定的液位。 脫苯工藝： 工藝流程圖： 43 熱水 冷水 煤氣 煤氣 去分縮器 1 2 3 4 5 蒸汽煤氣貧油富油熱水冷水分離水冷水熱水分離水殘?jiān)直秸粲烷g接氣123 4567891011121314151718192016 圖 43生產(chǎn)一種苯的工藝流程（管式爐加熱富油脫苯） 1脫水塔 2管式爐 3再生器 4脫苯塔 5脫苯塔油水分離器 6油氣換熱器 7冷凝冷卻器 8富油泵 9貧富有換熱器 10貧油泵 11貧油冷卻器 12粗苯分 離器 13回流槽 14控制分離器 15 會流泵 16粗苯槽 17萘油槽 18殘油槽 19粗苯產(chǎn)品回收泵 20 萘油泵 21殘