【文章內(nèi)容簡介】 對大型焦化廠的粗苯回收是經(jīng)濟合理的。另外，從一般粗苯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，，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，填料表面積愈大，則煤氣與洗油接觸時間愈長，回收過程進行的愈完全。適當(dāng)?shù)奈彰娣e即能保證一定的粗苯回收率，又使設(shè)備費和操作費經(jīng)濟合理。煤氣壓力與流速的影響：當(dāng)增大煤氣壓力時，擴散系數(shù)將隨之減少，因而是吸收系數(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。煤氣流速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化吸收過程，但煤氣速度太大時，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際上是精餾原理，由揮發(fā)度不同的組分的混合液中精餾塔內(nèi)多次地進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)加熱互不相溶的液體混合物時，如果塔內(nèi)的總壓力等于個混合組分的飽和蒸汽分壓之和時，液體開始沸騰，但從富油中蒸出粗苯，要求達到脫苯條件，必將富油加熱到250～300℃，這實際上是不可行的。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)總壓力的為一定值時，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行幾點討論：1) 當(dāng)貧油含苯量一定時，直接蒸汽的耗量是隨著洗油預(yù)熱的溫度的升 高而減少，一般在富油預(yù)熱溫度從140℃提高到180℃時，直接蒸汽 耗量可降低一半以上。2) 提高直接蒸汽的過熱溫度，可降低其耗用量。3) 當(dāng)富油中粗苯含量較高時，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。4) 在其他條件一定時，蒸汽的耗用量是隨塔內(nèi)總壓的提高而增加的，因此若要達到所需求的脫苯程度，塔內(nèi)溫度必然要高。 脫苯塔內(nèi)的脫出率取決于一下因素：在塔底油溫下各組分的蒸汽壓：若富油的預(yù)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，各組分的餾出率會相應(yīng)減小，但同樣對苯的影響小。加料板下的塔盤：顯然，當(dāng)增加加料板下的塔盤層數(shù)時，各組分的餾出率相應(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擔(dān)，二是冷卻水量增加，三是蒸汽耗量大了不經(jīng)濟。因此，直接蒸汽的多少應(yīng)以能保證脫苯順利進行，又保證經(jīng)濟合理為標(biāo)準(zhǔn)。第四章 主要設(shè)備論證及選型前面我們介紹了四種終冷洗萘工藝，它們各自使用的終冷塔也不同。煤氣終冷和機械化除萘工藝用金屬隔板塔。此塔局有傳熱，傳質(zhì)好的優(yōu)點，但在終冷塔后出口煤氣的含萘量較高，萘的脫除率低，終冷水和萘不能很好地分離。煤氣終冷和熱焦油洗萘工藝使用帶焦油洗萘器的煤氣終冷塔（篩板塔）。此塔雖然具有擴散推動力大的優(yōu)點，但操作不穩(wěn)定，對水質(zhì)的要求高。油洗萘和煤氣終冷工藝中使用的是橫管式終冷塔。此工藝洗萘與終冷分開，投資高，不易小廠借鑒。橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝使用橫管終冷洗萘塔。它的優(yōu)點：不僅終冷效果好，除萘效果也好；系統(tǒng)阻力小，操作維修簡便，節(jié)約點耗；不需含酚污水處理。根據(jù)本設(shè)計在第二章所確定選用的終冷除萘工藝、流程，可確定選用與該工藝相配套的終冷塔——橫管終冷洗萘塔。 苯 塔目前，我國焦化廠采用的洗苯塔主要有空噴塔，板式塔和填料塔，下面分別加以介紹?？諊娝话銥槎喽螄姙ⅲ瑳]段下部均設(shè)有煤氣分布器，相鄰兩段設(shè)有煤氣通過的錐性散罩，底部設(shè)有許多個噴嘴組成的洗油噴灑裝置，其上設(shè)有備用的中央噴嘴，從頂部灑下來的洗油經(jīng)降液管引到下段。洗油從第二段起來采用循環(huán)噴灑。用空噴塔洗苯具有以下優(yōu)點：投資省，處理能力大，阻力小，不堵塞等。缺點：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán)量大，動力消耗大。（孔板塔）板式塔主要有穿流式篩板塔。該塔容易實現(xiàn)最佳流體力學(xué)條件，即增加氣液兩相的接觸面積，提高兩相的湍流程度，迅速更改兩相界面以減小其擴散阻力。這種塔結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，生產(chǎn)能力大，投資省，節(jié)約金屬材料，且安裝和維修簡便。其缺點是塔板的效率受負荷變動的影響較大。填料洗苯塔是應(yīng)用較早，較廣的一種塔。塔內(nèi)填料了用木格，鋼板網(wǎng)，金屬螺旋，帖拉累托填料，鮑爾環(huán)，鞍形填料以及塑料花環(huán)填料等。1. 木格填料塔 該塔型在我國焦化廠應(yīng)用較多，它具有阻力較小，操作穩(wěn)定等優(yōu)點。但也存在著生產(chǎn)能力小，設(shè)備龐大、苯重，投資和操作費用高及木材耗量大等缺點。因此在一些國家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。該塔型在國內(nèi)已被采用。該填料塔與木格填料塔相比，具有比表面積大，吸收率高，阻力小，動力消耗小等優(yōu)點，但制造麻煩，價格昂貴，處理能力小。金屬螺旋填料塔采用鋼帶和鋼絲繞成，其比表面積大，重度小由于形狀復(fù)雜，填料層的持液量大，因此吸收劑與煤氣接觸時間較長，又由于煤氣通過填料時攪動激烈，因而吸收效率較高。但難于制造，價格昂貴。這種填料在蘇、美應(yīng)用較多。 塑料花環(huán)填料是近年來又國外引進的高效填料，經(jīng)過實踐檢驗證明，花環(huán)填料是一種具有比表面大，空隙來率高，阻力小，處理能力大，液體分布好，濕潤率高，投資省，占地少，節(jié)省能耗，制造安裝容易，操作方便等突出優(yōu)點的填料。國家有關(guān)部門鑒于該填料具有以上優(yōu)點，已要求推廣使用高效花環(huán)填料洗苯塔。根據(jù)以上的論述，本設(shè)計采用塑料花環(huán)填料洗苯塔。各型式洗苯塔經(jīng)濟比較見表31?；ōh(huán)填料洗苯塔與其他填料洗苯塔的經(jīng)濟比較見表32。 各種型式洗苯塔經(jīng)濟比較 表31塔型使用廠家及規(guī)模萬噸焦/年塔的直徑與塔高 mm臺數(shù)及單重，T總?cè)莘e比總重量比總占地比泵（閥）臺數(shù)總投資比總阻力 Pa木格子邯鄲鋼廠60Φ3500H=3700383833（9）2000浮動閥濟鋼60Φ3500H=230013511（3）1000鋼板網(wǎng)新余60Φ3500H=350025422（6）1000日本 空噴塔寶鋼180Φ6200H=440032107312（9）1500西德 鋼板網(wǎng)寶鋼180Φ3800H=5100119811（8）1200國產(chǎn) 花環(huán)濟鋼60Φ3200H=27001311111（3）1600日 本花環(huán)戶煙60Φ2800H=2700222（6）1100 花環(huán)填料與其它填料經(jīng)濟比較 表32各種填料塔與濟鋼的相比（濟鋼花環(huán)填料）木格子填料塔鋼板網(wǎng)填料塔日本花環(huán)填料塔西德鋼板網(wǎng)塔日本空噴塔泵多用電 萬kwh多用塔臺數(shù)多占地多用煤氣閥門 個多用泵 臺增加投資增大阻力 Pa*22/3622/313001511/2312/54001521/2311/2200600301/33/560027521/26112/3900*包括鼓風(fēng)機電耗從以上兩表可以看出，幾乎在所有比較項目中，花環(huán)填料塔都優(yōu)于其它塔型（包括填料塔），它是當(dāng)前國內(nèi)最先進的洗苯塔。采用花環(huán)填料塔代替木格子填料塔洗苯時，對于年產(chǎn)60萬噸焦碳的焦化廠，可節(jié)省80余萬遠，價值9萬元，并可獲得節(jié)省占地，縮短基建周期等社會效益。國內(nèi)生產(chǎn)的三種型號的花環(huán)填料規(guī)格如下： 表33型號外經(jīng)內(nèi)厚環(huán)數(shù)高（cm）容重kg/m空隙率%比表面積填充個數(shù)使用溫度HX1(x)HZ1(z)HD1(d)47cm73cm95cm333436912121937111102888889901851279410179。/m179。810179。/m179?！省?0179。/m179。120℃120℃120℃我國焦化廠采用的脫苯塔有圓形泡罩塔，條形泡罩塔以及浮閥塔等，以條形泡罩塔應(yīng)用最廣。泡罩塔是工業(yè)上應(yīng)用最久的一種塔板型式，該種塔型 的優(yōu)點是：不易發(fā)生漏液現(xiàn)象，有較好的操作彈性，即當(dāng)氣、液負荷有較大的波動時，仍能維持幾乎恒定的板效率，塔板不易堵塞，對各種物料的適應(yīng)性強，操作經(jīng)驗豐富。缺點是：塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價高，板上液層厚，氣體流動曲折，塔板壓降大，兼因霧沫夾帶現(xiàn)象較嚴重，限制氣速的提高，故生產(chǎn)能力不大。而且板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，氣體分布不均勻，也影響了板效率的提高。浮閥塔是在泡罩塔與篩板塔兩種型式的基礎(chǔ)上而衍生的一種新塔型。該塔型具有以下優(yōu)點：生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔是造價低，氣體壓強降及液面落差較小，塔板條件變差，使塔內(nèi)堵塞嚴重，氣體，液體分布不均勻，阻力增加，后果較為嚴重。根據(jù)目前的使用證明泡罩塔的操作，運行更為穩(wěn)定。雖然浮閥塔具有很多優(yōu)點，但因其防腐較差，操作不易穩(wěn)定，故選用條形泡罩塔作為本設(shè)計的脫苯塔。我國焦化廠應(yīng)用貧油冷卻器主要有：空氣—水噴淋式冷卻器，浮頭管殼冷卻器和螺旋板換熱器三種。國內(nèi)應(yīng)用較多的是浮頭管殼式貧油冷卻器。近年來，螺旋板換熱器在我國焦化廠得到廣泛應(yīng)用。除可作為貧油冷卻器使用之外，還可以作貧油換熱氣，蒸氨廢水換熱器等。螺旋板換熱器與普通換熱器相比較，具有以下優(yōu)點：傳熱效率高。該設(shè)備可進行逆流，并流和錯流操作，其總傳熱系數(shù)約為列管式換熱器的三倍左右。最突出的特點是對低溫?zé)嵩催M行熱交換時，有極好的效果。結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。所需面積只為列管式換熱器的1/21/4。它能自行清除污垢。因螺旋板的通道是單通道，如果通道內(nèi)處沉積了污垢，此處的通道截面積就會減少，流速就相應(yīng)增高，污垢易被沖刷掉。因此幾乎不用人工清掃，可延長清掃周期。另外，它還有鋼材耗量少，成本低等優(yōu)點，但它阻力較大。鑒于以上優(yōu)點，本設(shè)計選用螺旋板換熱器作為貧油冷卻器。同樣由于螺旋板換熱器所具有的優(yōu)點，本設(shè)計選用螺旋板換熱器作為貧富油換熱器。螺旋板換熱器與管殼式換熱器的經(jīng)濟效益比較見表34，價格比較見表35。螺旋板換熱器與管殼式換熱器經(jīng)濟效益比較 表34項 目種 類螺旋板式管殼式傳熱系數(shù) kcal/m178。h℃堵塞情況體積耐壓重量（隨壓力，溫度變）材質(zhì)壓力損失△P，kg/cm178。管內(nèi)流速m/s管外流速m/s6001500不堵小低8T /160m178。=50 kg/m178。不銹鋼大（）12（有時2）1005006T/160m178。= kg/m178。，氣體1020螺旋板式與管殼式換熱器價格比較 表35單臺設(shè)備重量，t螺旋板式換熱器價格 元/噸列管式式換熱器價格 元/噸 碳鋼1Cr18Ni9Ti碳鋼1Cr18Ni9Ti≦115510﹥10380035003200290025000240002300022000550051004800450030000280002600024000第五章 粗苯工段工藝的詳述 工藝流程詳述 橫管終冷洗萘工藝 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)泵進入煤氣粗苯回收工段的煤氣，溫度為55℃左右，從終冷塔頂進入，在被橫管內(nèi)冷卻水冷卻到25℃左右的同時，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。，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，同時補充新焦油。18℃的低溫水自下而上經(jīng)過串聯(lián)的各管箱中橫管，與煤氣逆流簡介接觸，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（縱向錯開半個管箱高度）便于含萘焦油 下流，避免粘附于管壁上形成熱阻。 洗苯工藝 熱水冷水煤氣煤氣去分縮器1 2345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