【正文】 硫銨離心機(jī) Q=振動(dòng)流化床干燥機(jī) Q8~10t/h 不銹鋼 1 蒸氨塔 DN2200 H=20450 不銹鋼 2 五、終冷洗苯工段： 遼寧科技學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 年產(chǎn)焦炭 80 萬噸焦化廠回收車間粗苯工段工藝初步設(shè)計(jì) （一）設(shè)備論證及選型 終冷塔 通常終冷塔有金屬板式直接終冷塔，帶焦油洗萘器的煤氣終冷塔及橫管終冷塔。清除焦油霧的方法很多，但從焦油霧滴的大小及所要求的凈化程 度來看，采用電捕焦油器最為經(jīng)濟(jì)可靠，效率可達(dá) 98%以上。 電捕焦油器選型： 焦油霧是在煤氣冷卻過程中形成的，它以內(nèi)充煤氣的焦油氣泡狀態(tài)或極細(xì)小的焦油滴存在于煤氣中。在此設(shè)計(jì)中，我選擇了離心式鼓風(fēng)機(jī)。但在使用日久后，間隙因磨損而增大，其效率降 低，次種鼓 風(fēng)機(jī)必須用循環(huán)管調(diào)節(jié)煤氣量，在壓出管路上需安裝安全筏，以保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢垣@得較高的壓頭。離心式用于大型焦?fàn)t；容積式常用的是羅茨鼓風(fēng)機(jī)，用于中型和小型焦?fàn)t。 24247。 有以上數(shù)據(jù)可知： 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣處理量 Q=W = 10000247。見于以上兩種初冷器的對(duì)比我選用橫管式間接初冷器。橫管初冷器與豎管初冷器兩者相比，橫管初冷器有更多優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)煤氣的冷卻，凈 化效果好，節(jié)省鋼材，造價(jià)低，冷卻水用量少，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積省。 第四章 煤氣凈化各工段設(shè)備的選型及計(jì)算 一、 冷凝鼓風(fēng)工段： 設(shè)計(jì)參數(shù) :生產(chǎn) 80 萬噸的焦化廠，年用干煤量 萬噸，產(chǎn)生荒煤氣 萬噸， 年平均工作日 360 天，每天 24 小時(shí)。常用冷凍機(jī)冷卻分離脫水法和直接水冷卻法兩種，后者比較經(jīng)濟(jì)，使用廣。 吸附法 .用活性固體干燥劑吸附，有硅膠、活性氧化鋁、分子篩等。液體吸水劑可分貧油冷卻器 冷凝液罐 油水分離器 冷凝冷卻器 控制分離器器 油油分離器 新洗油槽 脫苯塔 管式爐 洗油槽 再生器槽 貧油槽 產(chǎn)品儲(chǔ)槽 粗苯回流槽 外來洗油 遼寧科技學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 年產(chǎn)焦炭 80 萬噸焦化廠回收車間粗苯工段工藝初步設(shè)計(jì) 為乙二醇類溶液氯化鋰或氯化鈣水溶液。粗煤氣的脫水主要有吸收法、吸附法和冷凝法等。本作業(yè)區(qū)設(shè)有充氮壓力平衡系統(tǒng)，各貯槽的放散氣均接至其中。設(shè)置 4 個(gè)焦油貯槽，接受冷凝鼓風(fēng)作業(yè)區(qū)送來的焦油，并裝車外運(yùn)；設(shè)置 2 個(gè)輕苯貯槽，接受 粗苯蒸餾作業(yè)區(qū)送來的輕苯，并定期裝車外運(yùn)；設(shè)置 2 個(gè)精重苯貯槽，接受粗苯蒸餾作業(yè)區(qū)送來的精重苯，并定期裝車外運(yùn)；設(shè)置 2 個(gè)洗油貯槽用于接受外來的洗油，并定期用泵送往粗苯蒸餾作業(yè)區(qū)；設(shè)置 2 個(gè) NaOH 貯槽、 1 個(gè) KOH 貯槽和 2 個(gè)堿真空槽，分別用于接受外來的堿液 NaOH 和 KOH， 并定期用泵送至脫硫作業(yè)區(qū)；設(shè)置 2 個(gè)硫酸槽、 1 個(gè)復(fù)式真空槽，用于接受外來的硫酸（ 93%），并定期用泵送至硫銨作業(yè)區(qū)。洗油由汽車槽車運(yùn)來，卸入洗油卸車槽，由泵送粗苯蒸餾工段。此外還有富油的預(yù)熱溫度和含苯量。 直接蒸汽量、溫度： 提高直接蒸汽量，可使各組分的蒸出率增加。反之，則相應(yīng)增加。貧油中各組分的蒸汽壓增大，從而使粗苯的蒸出率也增加。在脫苯蒸餾過程中通入大量直接水蒸汽，當(dāng)塔內(nèi)的總壓力一定時(shí)，若氣相中水蒸汽所占的分壓愈高，則粗苯和洗油的蒸汽分壓就愈低，這樣就可以在較低的脫苯蒸餾溫度（遠(yuǎn)比 250300℃的溫度低）下，便可將粗苯完全地從洗油中蒸出來。在精餾過程中，當(dāng)加熱互不相溶的液體混合物時(shí)，如果此混合物的蒸汽分壓之和達(dá)到塔內(nèi)的總壓時(shí)，液體即行沸騰。因此，選用管式爐加熱法。再生器頂排出溫度為190200℃的水汽，油汽與粗苯汽一起進(jìn)入脫苯塔，再生器底部殘?jiān)ㄆ谂欧拧］p、重分縮器分別進(jìn)入油水分離器分離。 從脫苯塔頂出來的粗苯蒸汽，進(jìn)入分縮器，溫度從 170180℃，降到 90℃左右，部分水蒸汽被冷凝下來，然后進(jìn)入冷凝冷卻 器，粗苯和水從冷凝冷卻器下部流入油水分離器進(jìn)行分離。加熱到 180190℃的富油，從第 14 層板進(jìn)入脫苯塔。再生器底部的殘?jiān)涂煽吭O(shè)備內(nèi)的蒸 汽壓力間歇地或連續(xù)地排至殘?jiān)筒邸? 由于洗油在循環(huán)使用當(dāng)中質(zhì)量變壞。 從粗苯、輕分縮油、重分縮油油水分離器排出的分離水均進(jìn)入控制分 離器進(jìn)一步分離，以減少洗油損失。 進(jìn)入分離器的油氣和水汽混合物，在分離器底部兩格所形成的冷凝液為重分縮油，在分縮器頂部兩格所形成的冷凝液為輕分縮油。為得到合格的粗苯產(chǎn)品，可用冷卻水水量控制分縮器頂部蒸汽溫度，之其在 8689℃的范圍內(nèi)。按照富油的加熱方式的不同，可分為蒸汽加熱法和管式爐加熱法兩種 蒸汽加熱法生產(chǎn)一種苯 由洗滌工序來的富油在分離器下面的三格中，被脫苯塔來的蒸汽加熱至7080℃，然后進(jìn)入貧富油換熱器，被來自脫苯塔的溫度為 130140℃的熱貧油加熱到 90100℃，最后在富油預(yù)熱器中用低間接蒸汽加熱到 135145℃，進(jìn)入脫苯塔頂部進(jìn)行脫苯。但為達(dá)到需要的脫苯程度，則需將富油加熱到 250300℃，這在實(shí)際上是不可行的，但為了降低脫苯蒸餾的溫度，可采用水蒸汽蒸餾法或真空蒸餾法。 六、粗苯蒸餾工段 : (一 )脫苯工藝 由洗苯工序過來的含苯富油需進(jìn)行脫苯。煤氣速度的增大時(shí)吸收系數(shù)增大，可提高氣液相接觸的旋流程度和提高洗苯塔的生產(chǎn)能力。 遼寧科技學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 年產(chǎn)焦炭 80 萬噸焦化廠回收車間粗苯工段工藝初步設(shè)計(jì) e、煤氣壓力和流速的影響 :煤氣壓力增大時(shí)，其擴(kuò)散系 數(shù)隨壓力的增加而減小，因而使吸收系數(shù)降低 。如果一步降低貧油中的粗苯含量，雖有助于降低塔后損失，但將增加脫苯蒸汽時(shí)的水蒸汽耗量，使粗苯 180℃前餾出率減少，即相應(yīng)增加粗苯中溶劑油的生成量，并使洗油的耗量增加。 c、貧油含苯量的影響 :其它條件一定時(shí)，入塔貧油中粗苯含量愈高，則塔后損失愈大。增加循環(huán)洗油量可降低洗油中粗苯的含量，增加氣液間的吸收推動(dòng)力，從而提高粗苯回收率。 b、洗油的分子量及循環(huán)油量的影響 :當(dāng)其它條件一定時(shí)，洗油的分子量變小將使洗油中粗苯含量變大，即吸收得愈好。吸收溫度不宜過高，也不宜過低。吸收溫度增高，吸收系數(shù)有些增大，但不顯著?，F(xiàn)分述如下： a、吸收溫度的影響 :吸收溫度指洗苯塔內(nèi)氣體液體兩相接觸面的平均溫度，它取決于煤氣和洗油的溫度，也受大氣溫度的影響?；厥章适窃u(píng)價(jià)洗苯操作的重要指標(biāo)，可按下式表示： η =1a2/a1 式 中：η 粗苯回收率， % a1， a2—— 洗苯塔入口，出口煤氣中苯含量，克 /標(biāo)米179。為此，我們通過氣相進(jìn)入液相的量的多少來討論回收進(jìn)行的程度。因此擴(kuò)散過程的全部阻力也就等于氣膜和液膜的阻力之和，這個(gè)阻力的大小也就決定了吸收速率的大小。雙膜理論的基本觀點(diǎn)如下：相互接觸的氣液兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè) 各有一很薄的有效滯留膜層。 (3)粗苯回收原理及影響因素 遼寧科技學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 年產(chǎn)焦炭 80 萬噸焦化廠回收車間粗苯工段工藝初步設(shè)計(jì) 洗油回收粗苯的原理 用洗油回收煉焦煤氣中的粗苯是一種吸收過程。但煤氣的壓縮及冷凍過程復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，設(shè)備材質(zhì)要求高。 凝結(jié)法： 在低溫加壓的情況下，使苯族烴從煤氣中冷凝出來。 用活性炭吸附劑可將煤氣中的苯族烴幾乎完全吸附下來。苯族烴即被吸附在其表面上直至達(dá)到飽和狀態(tài)。 石油洗油質(zhì)量指標(biāo) 表 21 名 稱 單 位 指 標(biāo) 比重（ 20℃ ） 黏度 蒸餾試驗(yàn)： 初餾點(diǎn) 350℃前餾出量 凝固點(diǎn) 含水量 固體雜物 Rl 50176。但石油洗油吸收能力低，故循環(huán)洗油比用焦油洗油時(shí)大，因而洗油在循環(huán)使用過程中，會(huì)形成不溶于洗油的油渣，造成換熱設(shè)備的堵塞而破壞正常的加熱制度。 (2)石油洗油吸收法 用石油洗油回收苯族烴的工藝與焦油洗油苯族烴的工藝 流程一樣 ,只是在設(shè)計(jì)油槽時(shí) ,須要考慮經(jīng)常排出油渣和可能生成的乳化物 . 石油洗油洗苯具有油耗低，油水分離容易及操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。但是萘苊同芴 ,氧及洗油中其他高沸點(diǎn)組分混合時(shí) ,能遼寧科技學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 年產(chǎn)焦炭 80 萬噸焦化廠回收車間粗苯工段工藝初步設(shè)計(jì) 生成低熔點(diǎn)的有關(guān)各組分的共熔點(diǎn)混合物 ,所以洗油中存在 一定數(shù)量的萘 ,則有助于降低洗油析出沉淀物的溫度。 (1）焦油洗油吸收法 焦油洗油是高溫焦油加工時(shí) 230300℃的餾分 ,由于大多數(shù)焦化廠都能自得 ,所以應(yīng)用廣泛 ,其質(zhì)量指標(biāo)已在第一章中列出 如表 13. 焦油洗油的含萘量除規(guī)定要小于 13%外 ,還要求其含苊量不大于 5%,是為了保證在 1015℃時(shí)無固體沉淀物。我國焦化廠洗滌用的洗油主要有焦油洗油和石油洗油。加壓吸收法可強(qiáng)化生產(chǎn)過程，適于煤氣在遠(yuǎn)距離或用作合成氨廠原料的情況下采用。脫苯后的洗油（貧油）冷卻后重新送至洗滌塔循環(huán)使用。 （二）洗苯工藝 ： 洗油吸收法： 洗油吸收煤氣中的苯族烴為典型的物理吸收，是在洗滌塔中回收煤氣中的苯族烴 。 綜合上述的四種工藝，通過比較，第四種優(yōu)點(diǎn)突出，本溪地區(qū)有低溫的水源。 （ 3)該系統(tǒng)阻力小，風(fēng)機(jī)電耗低；操作維護(hù)簡便；無污染；占地面積小，基建費(fèi)用少。出口煤氣約 21℃左右，煤氣含萘量大約在 350450mg/Nm179。如此低溫，就決定了必須要有低溫水的焦化廠才易采用該工藝。 18℃的冷凍水由塔下部橫管冷卻器進(jìn)入，向上經(jīng)串聯(lián)著的各橫管器與塔內(nèi)循環(huán)油，煤氣間接換熱繩溫，然后從塔的外部排出。（此過程中，循環(huán)油槽內(nèi)，入塔處，出塔處油溫基本相同）。以下，然后從塔底排出，進(jìn)入旋風(fēng)捕霧器除掉夾帶的焦油，萘和凝結(jié)水霧，然后去洗苯塔。缺點(diǎn)是該流程油洗萘在較為高的溫度下進(jìn)行，塔后煤氣含萘量仍較高，煤氣溫度波動(dòng)；操作復(fù)雜，洗油耗量大，脫苯困難，仍需進(jìn)行污水處理。煤氣。上段用從涼水架來的循環(huán)水冷卻至 2023℃的循環(huán)水噴淋，將煤氣再冷卻 25℃左右，額外水從終冷塔底部經(jīng)水封管流入熱水池；然后用泵送至涼水架，經(jīng)冷卻后自流入冷水池。降到 500800mg/Nm179。 ： 飽和器來的 5055℃的煤氣進(jìn)入木格填料洗萘塔底部，塔頂噴灑溫度為5557℃的洗苯富油進(jìn)行洗萘。該流程的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以把冷卻水中的萘幾乎全部清除，而且對(duì)水中的酚有一定萃取作用結(jié)果，減少?zèng)鏊艿那鍜叽螖?shù)，有利于冷卻水的進(jìn)一步處理。分離出的焦油及浮在水面上的油類、萘等混合物自流到焦油槽。焦油在循環(huán)使用 24 小時(shí)后，經(jīng)加熱靜止脫水用泵送往焦油車間加工處理，送空的焦油槽再接受冷鼓工段的新鮮焦油以備循環(huán)洗萘使用。以下。含萘冷卻水從終冷塔底部流出，經(jīng)液封管導(dǎo)入焦油洗萘器底部并向上流動(dòng)。該洗萘法僅用于硫銨生產(chǎn)工序之后。 該流程的優(yōu)點(diǎn)是操作穩(wěn)定 ,便于管理 ,缺點(diǎn)是該工藝流程的除萘率受冷卻水溫的影響，故塔后的煤氣含萘量較高。 在刮萘槽中積聚的萘 ,定期用水蒸氣間接加熱熔化后流入萘的揚(yáng)液槽，再用水蒸汽壓送往焦油槽或焦油氨水澄清槽。冷卻后的 煤氣去洗苯塔脫苯。橫管終冷噴灑輕焦油洗萘工藝 . ： 來自硫銨工段煤氣在終冷塔內(nèi)自下而上流動(dòng) ,在流動(dòng)過程中與經(jīng)由隔板孔眼噴淋而下的冷卻水流密切接觸，從 5560℃冷卻至 2127℃ ,部分水汽被冷凝下來 ,同時(shí)還有相當(dāng)數(shù)量的萘也從煤氣中析出 ,并被水沖洗下來 ,煤氣含遼寧科技學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 年產(chǎn)焦炭 80 萬噸焦化廠回收車間粗苯工段工藝初步設(shè)計(jì) 萘量可從 20203000mg/Nm179。煤氣終冷和焦油洗油工藝 。油終冷塔分為兩段，上段引出的輕柴油用噴灑油泵送入下段噴灑冷卻煤氣。脫去煤焦油、奈和氨后的煤氣，在油終冷塔內(nèi)被循環(huán)噴灑的輕柴油由約 55C 冷卻至 25~30C后出塔，送往后續(xù)的洗苯塔。間接水終冷在傳熱效果上不如直接水終冷法，因此較少采用。煤氣冷凝液流入器底，用泵抽出，送入終冷器的頂部和中部循環(huán)噴灑，以沖洗橫管外壁上含沉積物。終冷塔內(nèi)產(chǎn)生的冷凝液以終冷水排污方式排出，送往生物托分裝置處理?；厥瞻焙蠹s 60C 左右的煤氣在終冷塔內(nèi)被循環(huán)噴灑的終冷水冷卻至 25C，從塔頂排出，去洗苯塔。煤氣在終冷中脫萘，煤氣中的氰化氫同時(shí)大量溶解于終冷水中，氰化氫等有害氣體從涼水架上逸散，污染了環(huán)境，并且工藝流程復(fù)雜，因此，敞開式出一些老廠仍在延續(xù)使用外，新廠已不再采用。直接水終冷法分敞開式和封閉式兩種。 (1)直接水終冷法 : 直接水終冷法用循環(huán)噴灑的冷卻水直接與煤氣接觸，對(duì)煤氣進(jìn)行最終冷卻。 （三）工藝選擇及特點(diǎn)： 本設(shè)計(jì)采用半直接法，噴淋式飽和器，集酸洗、除酸、結(jié)晶為一體，設(shè)備體積小 ,脫氨效率高； 噴淋式飽和器為空噴結(jié)構(gòu)，煤氣系統(tǒng)阻力小，鼓風(fēng)機(jī)能耗低； 硫銨母液系統(tǒng)設(shè)備均采用超低碳不銹鋼制作 ,使用壽命長 ,可保證裝置長期連續(xù)穩(wěn)定操作，維護(hù)費(fèi)用低； 硫銨干燥采用振動(dòng)流化床，干燥效果好，易于操作維護(hù)；