【正文】 　近年來，化產(chǎn)脫苯市場(chǎng)發(fā)展迅速。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，化產(chǎn)脫苯技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量的提高，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，我國(guó)的化產(chǎn)脫苯將會(huì)有巨大的市場(chǎng)需求和發(fā)展空間。煤質(zhì)發(fā)生一系列的變化，裂解成各種化合物，C1 ～C6 直鏈烴類和氫等是裂解成焦?fàn)t煤氣的主要成分。在煤的結(jié)構(gòu)中除碳、氫元素外的氮、氧、硫等成分，在裂解中除一部分生成一氧化碳、氰化氫、硫化氫、氨等進(jìn)入焦?fàn)t煤氣外，其余部分與苯環(huán)和多環(huán)化合物結(jié)合，形成一系列復(fù)雜化合物。煤在高溫下裂解的焦化產(chǎn)品大約有500多種。 設(shè)計(jì)原理及規(guī)模簡(jiǎn)介 設(shè)計(jì)原理 從焦?fàn)t煤氣中回收苯族烴采用的方法有液體吸收法，固體吸附法和深冷凝結(jié)法。　　(1)液體吸收法是用焦油蒸餾中230～300℃范圍的餾出物并經(jīng)脫酚脫吡啶后所得的液體焦油洗油作吸收劑，在洗滌塔呢回收煤氣中的苯烴，將吸收了的苯族烴的洗油（富油）送至脫工段的脫蒸餾設(shè)備中提取出粗。由于吸收所用的吸收劑通常為焦油洗油?！　∠从头ㄒ罁?jù)操作壓力的不同，可分為加壓吸收法，常壓吸收法和負(fù)壓吸收法。常壓吸收法的操作壓力稍高于大氣壓，是各國(guó)普遍采用的方法。　　在洗油吸收法中，吸收劑的優(yōu)劣往往成為決定吸收操作效果是否良好的關(guān)鍵。 選擇行: 吸收劑要在對(duì)溶質(zhì)組分有良好吸收能力的同時(shí)，對(duì)混合氣體中的其他組分基本上不吸收或吸收甚微， 黏度: 操作溫度下吸收劑的黏度要低，這樣可以改善吸收塔內(nèi)吸收劑流則不能實(shí)現(xiàn)有效分離。 動(dòng)情況，從而提高吸收速率，有助于降低泵的能耗，還能較少傳熱和傳質(zhì)的阻力?！?2)固體吸附法是采用具有大量微孔組織和很大 吸收表面積的活性炭或硅膠作吸附劑，活性炭的吸附表面積為1000m2/g，硅膠的吸附表面積為450m2/g。該法在中國(guó)曾用于實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)定。　(3)深冷凝結(jié)法是把煤氣冷卻到－40～－50℃，從而使苯族烴冷凝冷凍成固體，將其從煤氣中分離出來。吸收了煤氣中苯族烴的洗油稱為富油。按富油加熱方式又分為預(yù)熱器加熱富油的脫苯法和管式爐加熱富油的脫苯法。 設(shè)計(jì)規(guī)模簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)采用焦油洗油吸收煤氣中的苯族烴?！　○s程（）　　230℃前餾出量（容）／％ 　　300℃前餾出量（容）／％　　萘含量（容）／％　　酯含量／％　　水分／％　　黏度　　15℃結(jié)晶物 　~　　≯3　　≮90　　≯　　≯　　≯　　≯　　無計(jì)算依據(jù)：　　爐型是TJL4350D型焦?fàn)t　　年產(chǎn)135萬噸焦炭　　生產(chǎn)1噸焦炭約可以生產(chǎn)340左右的煤氣　　%～%　　荒煤氣中的粗苯含量一般為25～45%／㎡，它在荒煤氣中的體積比約為1%。由于粗苯中含有不飽和化合物，經(jīng)氧化和聚合反應(yīng)后又溶于苯，所以粗苯儲(chǔ)存時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)顯黑色。　　粗苯的物化性質(zhì)依其組成而定，在計(jì)算中可采用下列有關(guān)計(jì)算公式，粗苯比熱：=+ ／﹙㎏t ／㎏ 　　 C= ／﹙㎏在測(cè)定粗苯中各組分的含量和計(jì)算其加工過程中的產(chǎn)量時(shí)，通常將180℃前的餾出量作為鑒別粗苯質(zhì)量的指標(biāo)之一。180℃前的餾出量越多，粗苯的質(zhì)量就越好，一般要求粗苯在180℃前餾出量達(dá)93%～95%，粗苯中除了主要的苯類物質(zhì)之外，還有飽和化合物和硫化物，這是由于從煤氣中回收粗苯的同時(shí)，煤氣中的烯烴，一氧化碳等等的膠質(zhì)生成物及有機(jī)硫化合物也一同進(jìn)入了粗苯中。　　粗苯最大的用途是加工成苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、茚、氧茚樹脂、輕溶劑油等。苯族烴回收精制加工后，可得到的輕苯、重苯、精苯、甲苯、二甲苯、溶劑油等產(chǎn)品?！　〈直降闹饕M成取決于煉焦配煤的質(zhì)量及煉焦產(chǎn)物在炭化室呢裂解的程度，在配煤的質(zhì)量穩(wěn)定的條件下，在不同的煉焦溫度下得到的粗苯中苯、甲苯、二甲苯及不飽和化合物在180℃。以下是柏果鎮(zhèn)地區(qū)簡(jiǎn)介： 　　地理位置：柏果鎮(zhèn)位于盤縣西北部，距縣城58公里，東接松河鄉(xiāng)，雞場(chǎng)坪鄉(xiāng)，南界盤江鎮(zhèn)，西靠云南省宣威市，北鄰灑基鎮(zhèn)。 　　交通情況：柏果鎮(zhèn)交通便利，資源豐富，現(xiàn)有兩水路（兩河至水城）和（水柏鐵路）、盤宣公路、雞土公路、貴昆鐵路盤西支線穿越鎮(zhèn)境，水柏鐵路已建成通車。全鎮(zhèn)共有有證煤礦32對(duì)，焦化廠6個(gè)，石廠18個(gè)?！　夂驐l件：　柏果鎮(zhèn)氣候溫和，雨量充沛，年平均氣溫15℃，年降雨量1400毫米，平均海拔1514米以上。第二章 粗苯工段的工業(yè)過程及工藝選擇　　焦?fàn)t煤氣經(jīng)硫銨工段脫除氨后進(jìn)入粗苯工段,粗苯工段的主要任務(wù)是將煤氣進(jìn)行終冷并除萘，吸收粗苯和脫苯。 煤氣終冷及洗萘工藝　　在生產(chǎn)硫酸銨的化學(xué)產(chǎn)品回收工藝系統(tǒng)中，飽和器后的煤氣溫度常為5056℃，而回收苯族烴的適宜溫度為2127℃，因此，在回收苯族烴之前煤氣要再次進(jìn)行冷卻，稱為最終冷卻。因此煤氣在最終冷卻的同時(shí)還要進(jìn)行除萘。因此，煤氣最終冷卻同時(shí)還有除萘作用?；煊休恋睦鋮s水通過機(jī)械化萘沉淀槽將萘分離出去，或用熱焦油將萘萃取出來。比較有前途的方法是油洗萘法和橫管式煤氣終冷除萘流程。來自硫銨工段的煤氣進(jìn)入終冷塔底部，在塔內(nèi)自下而上流動(dòng)的過程中與隔板孔眼淋下的冷卻水密切接觸，從50～56℃冷卻至25～27℃。,降到500～800mg/Nm179。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，再用泵送往焦油槽或焦油氨水澄清槽。該工藝流程的除萘率受冷卻水溫度的影響，故塔后煤氣含萘量較高。因其排污水量大，刮萘槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜且重，基建費(fèi)用高。 橫管式煤氣終冷除萘來自硫酸銨工段54℃左右的煤氣，進(jìn)入橫管式煤氣終冷器進(jìn)行最終冷卻，煤氣和輕質(zhì)焦油走管間，冷卻水所管內(nèi)。上段為循環(huán)水冷卻，下段為制冷水冷卻?！　≥p質(zhì)焦油與煤氣并流直接接觸，自上而下分兩段噴灑，輕質(zhì)焦油含水量控制在10％以下，~5 。 　　為降低終冷器煤氣系統(tǒng)阻力，終冷上段設(shè)氨水噴灑管，定期噴灑以清除橫管外壁的油垢。(4)煤氣不與低溫水、循環(huán)水直接接觸，不會(huì)造成大氣污染和廢水處理。除萘后的煤氣于終冷塔內(nèi)冷卻后送往洗苯塔?！　　　∠摧了Ｓ媚靖裉盍纤瑍。　　洗萘用的洗油為洗苯富油，其噴灑量為洗苯富油量的30~35%，入塔富油含萘要求小于8%。為了防止在終冷塔內(nèi)從煤氣中析出萘，以保證終冷塔的正常操作，洗萘塔后煤氣含萘要求≤?！　　　〗K冷塔為隔板式塔，共19層隔板，分兩段。上段8層隔板，用溫度為20~23℃的低溫循環(huán)水噴淋，將煤氣再冷卻至25℃左右。由于終冷器只是為了冷卻煤氣而無須沖洗萘，～(煤氣)。因此，可采用將煤氣先預(yù)冷，然后再洗萘的工藝流程（即水－油－水洗萘終冷流程）。洗萘后的煤氣再經(jīng)最終冷卻至25℃左右?！　∠从洼梁兔簹饨K冷流程與水洗萘相比，除了洗萘效果好之外，另外突出的優(yōu)點(diǎn)就是所需終冷水量?jī)H為水洗萘用水量的一半。　　綜上可知，橫管式煤氣終冷除萘的工藝流程是最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)。因此本設(shè)計(jì)采用橫管式間接冷卻器進(jìn)行煤氣最終除萘，是最優(yōu)的方案。將吸收了苯族烴的洗油（富油）送至脫苯塔蒸餾裝置中，以提取粗苯。洗油吸收法又分為常壓吸收法和加壓吸收發(fā)。苯族烴即被吸附在其表面上直至達(dá)到飽和狀態(tài)?！　∮没钚蕴课絼┛蓪⒚簹庵械谋阶鍩N幾乎完全吸附下來。(3)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。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。用洗油回收煤氣中的苯族烴所采用的洗苯塔雖有多種形式，但工藝流程基本相近?！　〗陙?，為解決木材短缺問題，采用篩板塔，鋼板網(wǎng)填料，不銹鋼填料以及塑料花環(huán)填料洗苯塔，取得了較好的效果，洗苯塔臺(tái)數(shù)可減少為一至兩臺(tái)。吸收放又分為焦油洗油吸收法和石油洗油法。萘苊因熔點(diǎn)較高,在常溫下易析出固體結(jié)晶,因此應(yīng)控制其含量。洗油含酸量高時(shí),會(huì)與水形成乳化物,從而破壞吸苯的操作,且酚的存在使洗油變稠,黏度大,因此必須嚴(yán)格控制洗油中的含酚量。.　　石油洗油穩(wěn)定性好，脫萘能力強(qiáng)。同時(shí)，含有油渣的洗油與水能形成穩(wěn)定的乳濁液而影響生產(chǎn)?！　　妗　?　　℃　　%　　　　　　不小于265　　不小于95　　低于20　　　　無　　綜上所述，由于石油洗油洗苯工藝存在很多問題尚未解決，設(shè)備選型上存在難題，所以一般不采用石油洗油工藝，而多采用焦油洗油洗苯工藝。這樣，煤氣與洗苯塔頂噴淋下來的洗油逆流吸收過程，煤氣中的苯族烴分子便進(jìn)入洗油中而被洗油吸收?！　∠从偷某煞种泻屑谆痢⒙?lián)苯、苊、芴、氧芴等組分，用洗油吸收煤氣中的苯族烴是典型的多組分吸收，為了敘述問題方便，視其為單組分吸收，同時(shí)洗油吸收煤氣中苯族烴又是物理吸收過程，服從拉烏爾定律和道爾頓定律?！　? 通常苯族烴在煤氣中的濃度以g/m3表示?！　⒋耸酱胧?21)，則得：　　 　　用洗油吸收苯族烴所得的稀溶液可視為理想溶液，其液面上粗苯的平衡蒸氣壓PL可按拉烏爾定律確定:　　 　 PL=P0?x 　　　　式中P0—在回收溫度下苯族烴的飽和蒸氣壓，kPa；　　x—洗油中粗苯的摩爾分?jǐn)?shù)　　 通常洗油中粗苯的含量以C%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))表示，換算為摩爾分?jǐn)?shù)得：　　 　　 　　式中 Mm—洗油的相對(duì)分子質(zhì)量。pg和pL之間的差值越大，則吸收過程的推動(dòng)力越大，吸收速率也越快。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。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250～300℃的溫度低）下，便可將粗苯完全地從洗油中蒸出來。提高富油預(yù)熱溫度，則塔底貧油溫度也相應(yīng)提高。 ②、脫苯塔內(nèi)操作壓力提高塔內(nèi)操作壓力時(shí)，各組分的蒸出率相應(yīng)減少。③、脫苯塔的塔板層數(shù)增多加料板以下的塔板數(shù)n，可使各組分的蒸出率增大，特別是對(duì)甲苯，二甲苯的蒸出率影響較大。提高直接蒸汽量，可使各組分的蒸出率增加。此外還有富油的預(yù)熱溫度和含苯量。煤氣終冷和機(jī)械化除萘工藝用金屬隔板塔。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）。油洗萘和煤氣終冷工藝中使用的是橫管式終冷塔。橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝使用橫管終冷洗萘塔。根據(jù)本設(shè)計(jì)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。 (2)空噴塔 空噴塔一般為多段噴灑，沒段下部均設(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(gè)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。用空噴塔洗苯具有以下優(yōu)點(diǎn)：投資省，處理能力大，阻力小，不堵塞等。 (3)板式塔（孔板塔） 板式塔主要有穿流式篩板塔。這種塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)便。 (4)填料塔 填料洗苯塔是應(yīng)用較早，較廣的一種塔。①、木格填料塔該塔型在我國(guó)焦化廠應(yīng)用較多，它具有阻力較小，操作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此在一些國(guó)家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。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(dòng)力消耗小等優(yōu)點(diǎn)，但制造麻煩，價(jià)格昂貴，處理能力小。但難于制造，價(jià)格昂貴。④、塑料花環(huán)填料塔 塑料花環(huán)填料是近年來又國(guó)外引進(jìn)的高效填料，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)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(rùn)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(diǎn)的填料。根據(jù)以上的論述，本設(shè)計(jì)采用塑料花環(huán)填料洗苯塔。采用花環(huán)填料塔代替木格子填料塔洗苯時(shí)，對(duì)于年產(chǎn)135萬噸焦炭的焦化廠，可節(jié)省100余萬遠(yuǎn)，價(jià)值9萬元，并可獲得節(jié)省占地，縮短基建周期等社會(huì)效益。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(diǎn)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(fù)荷有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能維持幾乎恒定的板效率，塔板不易堵塞，對(duì)各種物料的適應(yīng)性強(qiáng)，操作經(jīng)驗(yàn)豐富。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。雖然浮閥塔具有很多優(yōu)點(diǎn)，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(jì)的脫苯塔。由圖可見，洗苯工序來的富油在分縮器下面的三格中被脫塔頂逸出的蒸汽加熱，然后進(jìn)入到貧油換熱器，被脫塔底排出的熱貧油加熱，再進(jìn)入富油預(yù)熱器中，富油被間接蒸汽加熱至135～145℃后，從脫塔的上部進(jìn)入塔內(nèi)。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86～90℃的范圍內(nèi)?！　∵M(jìn)入分離器的油氣和水汽混合物，在分離器底部?jī)筛袼纬傻睦淠簽橹胤挚s油，在分縮器頂部?jī)筛袼纬傻睦淠簽檩p分縮油?！　拇直健⑤p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。　　由于洗油在循環(huán)使用當(dāng)中質(zhì)量變壞。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? 　　 來自洗苯塔的富油先進(jìn)入分縮器，被從脫苯塔來的粗苯油氣加熱到70～80℃，然后入貧富油換熱器，被熱貧油加熱到130～140℃后進(jìn)入管式爐。熱貧油從脫苯塔底部經(jīng)貧富油換熱器自流入脫苯塔下部的熱貧油槽，溫度120℃左右，然后用泵送到貧油冷卻器到25～30℃送回洗苯塔循環(huán)使用。從油水分離器出來的粗苯進(jìn)入粗苯儲(chǔ)槽。　　為保證洗油質(zhì)量，從管式爐加熱后的富油管線引出1～2%的富油進(jìn)再生器，于此用管式爐過熱至400～450℃的蒸汽進(jìn)行蒸吹。在蒸汽法脫苯的生產(chǎn)系統(tǒng)中，由于存在著蒸汽耗量大，貧油含苯量偏高等缺點(diǎn)。由于富油在管式爐內(nèi)的加熱溫度高（可達(dá)180～200℃），故脫苯效果好，%左右，從而使洗苯塔塔