【正文】 　近年來，化產(chǎn)脫苯市場發(fā)展迅速。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，化產(chǎn)脫苯技術水平、產(chǎn)品質(zhì)量的提高，應用領域的不斷擴展，我國的化產(chǎn)脫苯將會有巨大的市場需求和發(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爐煤氣的主要成分。在煤的結構中除碳、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、氨等進入焦爐煤氣外，其余部分與苯環(huán)和多環(huán)化合物結合，形成一系列復雜化合物。煤在高溫下裂解的焦化產(chǎn)品大約有500多種。 設計原理及規(guī)模簡介 設計原理 從焦爐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，常壓吸收法和負壓吸收法。常壓吸收法的操作壓力稍高于大氣壓，是各國普遍采用的方法。　　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鍵。 選擇行: 吸收劑要在對溶質(zhì)組分有良好吸收能力的同時，對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)吸收劑流則不能實現(xiàn)有效分離。 動情況，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。該法在中國曾用于實驗室分析測定?！?3)深冷凝結法是把煤氣冷卻到－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熱器加熱富油的脫苯法和管式爐加熱富油的脫苯法。 設計規(guī)模簡介本設計采用焦油洗油吸收煤氣中的苯族烴。　　餾程（）　　230℃前餾出量（容）／％ 　　300℃前餾出量（容）／％　　萘含量（容）／％　　酯含量／％　　水分／％　　黏度　　15℃結晶物 　~　　≯3　　≮90　　≯　　≯　　≯　　≯　　無計算依據(jù)：　　爐型是TJL4350D型焦爐　　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)氧化和聚合反應后又溶于苯，所以粗苯儲存時間過長時顯黑色?！　〈直降奈锘再|(zhì)依其組成而定，在計算中可采用下列有關計算公式，粗苯比熱：=+ ／﹙㎏t ／㎏ 　　 C= ／﹙㎏在測定粗苯中各組分的含量和計算其加工過程中的產(chǎn)量時，通常將180℃前的餾出量作為鑒別粗苯質(zhì)量的指標之一。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，煤氣中的烯烴，一氧化碳等等的膠質(zhì)生成物及有機硫化合物也一同進入了粗苯中?！　〈直阶畲蟮挠猛臼羌庸こ杀健⒓妆?、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，焦化廠6個，石廠18個。　　氣候條件：　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　　焦爐煤氣經(jīng)硫銨工段脫除氨后進入粗苯工段,粗苯工段的主要任務是將煤氣進行終冷并除萘，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行冷卻，稱為最終冷卻。因此煤氣在最終冷卻的同時還要進行除萘。因此，煤氣最終冷卻同時還有除萘作用?；煊休恋睦鋮s水通過機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入終冷塔底部，在塔內(nèi)自下而上流動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，刮萘槽結構復雜且重，基建費用高。 橫管式煤氣終冷除萘來自硫酸銨工段54℃左右的煤氣，進入橫管式煤氣終冷器進行最終冷卻，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?，~?！　∠摧劣玫南从蜑橄幢礁挥?，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)點就是所需終冷水量僅為水洗萘用水量的一半?！　【C上可知，橫管式煤氣終冷除萘的工藝流程是最簡單、最經(jīng)濟。因此本設計采用橫管式間接冷卻器進行煤氣最終除萘，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雜，動力消耗大，設備材質(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，洗苯塔臺數(shù)可減少為一至兩臺。吸收放又分為焦油洗油吸收法和石油洗油法。萘苊因熔點較高,在常溫下易析出固體結晶,因此應控制其含量。洗油含酸量高時,會與水形成乳化物,從而破壞吸苯的操作,且酚的存在使洗油變稠,黏度大,因此必須嚴格控制洗油中的含酚量。.　　石油洗油穩(wěn)定性好，脫萘能力強。同時，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入洗油中而被洗油吸收。　　洗油的成分中含有甲基萘、聯(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數(shù)　　 通常洗油中粗苯的含量以C%(質(zhì)量百分數(shù))表示，換算為摩爾分數(shù)得：　　 　　 　　式中 Mm—洗油的相對分子質(zhì)量。pg和pL之間的差值越大，則吸收過程的推動力越大，吸收速率也越快。在精餾過程中，當加熱互不相溶的液體混合物時，如果此混合物的蒸汽分壓之和達到塔內(nèi)的總壓時，液體即行沸騰。在脫苯蒸餾過程中通入大量直接水蒸汽，當塔內(nèi)的總壓力一定時，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。提高富油預熱溫度，則塔底貧油溫度也相應提高。 ②、脫苯塔內(nèi)操作壓力提高塔內(nèi)操作壓力時，各組分的蒸出率相應減少。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。此外還有富油的預熱溫度和含苯量。煤氣終冷和機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。 (2)空噴塔 空噴塔一般為多段噴灑，沒段下部均設有煤氣分布器，相鄰兩段設有煤氣通過的錐性散罩，底部設有許多個噴嘴組成的洗油噴灑裝置，其上設有備用的中央噴嘴，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：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。這種塔結構簡單，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。 (4)填料塔 填料洗苯塔是應用較早，較廣的一種塔。①、木格填料塔該塔型在我國焦化廠應用較多，它具有阻力較小，操作穩(wěn)定等優(yōu)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。但難于制造，價格昂貴。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。根據(jù)以上的論述，本設計采用塑料花環(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，對于年產(chǎn)135萬噸焦炭的焦化廠，可節(jié)省100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。泡罩塔是工業(yè)上應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，對各種物料的適應性強，操作經(jīng)驗豐富。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，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計的脫苯塔。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，然后進入到貧油換熱器，被脫塔底排出的熱貧油加熱，再進入富油預熱器中，富油被間接蒸汽加熱至135～145℃后，從脫塔的上部進入塔內(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)。　　進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?！　拇直?、輕分縮油、重分縮油油水分離器排出的分離水均進入控制分離器進一步分離，以減少洗油損失?！　∮捎谙从驮谘h(huán)使用當中質(zhì)量變壞。再生器底部的殘渣油可靠設備內(nèi)的蒸汽壓力間歇地或連續(xù)地排至殘渣油槽。 　　 來自洗苯塔的富油先進入分縮器，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入粗苯儲槽?！　楸ＷC洗油質(zhì)量，從管式爐加熱后的富油管線引出1～2%的富油進再生器，于此用管式爐過熱至400～450℃的蒸汽進行蒸吹。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。由于富油在管式爐內(nèi)的加熱溫度高（可達180～200℃），故脫苯效果好，%左右，從而使洗苯塔塔