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1、 目录目录I摘要VAbstractVI第一章 总论11.1 设计对象11.2 设计的目的和意义11.3 设计项目的发展情况简介21.4 炼焦化学产品概述21.5 设计原理与规模简介21.5.1 设计原理21.6 产品的性质、组成与用途41.6.1 产品的性质41.6.2 产品的组成51.6.3 产品的用途51.7 设计条件说明6第二章 粗苯工段的工业过程与工艺选择72.1 煤气终冷与洗萘工艺72.1.1 煤气终冷和机械化除萘工艺72.1.2 横管式煤气终冷除萘82.1.3 煤气终冷和用热焦油除萘92.2 洗苯工艺112.2.2 石油洗油吸收法132.3 用洗油回收煤气中苯族烃的主要生产操作指标
2、132.4 脱苯工艺142.4.1脱苯原理与影响因素142.4.2 主要设备论证与选型162.4.3 脱苯塔182.4.4 蒸汽加热法生产一种苯192.4.5 管式炉加热法生产一种苯的工艺20第三章 主要设备论证与选型233.1 洗苯塔233.1.1 空喷塔233.1.2 板式塔（孔板塔）233.1.3 填料塔233.2 脱苯塔253.3 终冷塔263.4 贫油冷却器和贫富油换热器263.4.1 贫油冷却器263.4.2 贫富油换热器27第四章 主要设备与管道的工艺计算284.1 原始数据284.2 最终冷却塔的计算294.2.1 物料衡算294.2.2 热量衡算314.2.3 传热面积344
3、.2.4 终冷塔塔高的计算364.3 洗苯塔的计算374.3.1 物料衡算384.3.2 洗苯塔的基本尺寸计算和吸收表面积414.4 蒸馏脱苯部分设备计算和选型424.4.2 再生器计算494.4.3 脱苯塔计算:534.5 换热器计算554.6 管道计算595.1 操作岗位的确定与定员605.1.1岗位的确定605.1.2岗位定员605.2 岗位操作规程615.2.1 岗位操作615.3 主要设备与工艺技术指标615.6 系统检查与开、停车655.6.1 系统启动前检查655.6.2 开车顺序与操作：665.6.3 系统开车与操作：665.6.4 系统停车与操作：675.6.5 特殊操作67
4、5.7 岗位规685.7.1 岗位职责685.7.2 巡检容695.7.3常见故障与处理方法695.7.4 安全注意事项71第六章 非工艺部分726.1 防火防爆726.2 供汽和给排水726.2.1 供汽：726.2.2 给排水：726.3 检化验项目736.4 电力 、土建73第七章 设备与管道材料汇总757.1 设备一览表757.2 图纸目录767.3 管道明细表77第八章 经济概算848.1 编制说明848.2 经济概算848.3 经济分析88参考文献90致 91附录92年产135万吨焦化厂粗苯回收工段设计摘要本设计为年产135万吨粗苯回收工段的设计(粗苯回收率0.95%)。本设计容主
5、要包括绪论，粗苯回收工艺方法的论证与选择(煤气的终冷除萘,粗苯的吸收和脱出),工艺流程详述和说明，主要设备(如终冷塔、洗苯塔、脱苯塔、等)的工艺选型与计算，设备布置说明，非工艺部分要求（如自动化仪表、供水供电、安全劳保等），经济概算几个部分。本设计采用横管式间接终冷工艺，该工艺对煤气采用间接冷却，不产生含酚废水，保护环境；洗苯采用塑料花环填料塔，其具有阻力小，洗苯效果好等优点。蒸馏脱苯采用管式炉加热生产一种苯的工艺，具有富油预热温度高、节省蒸汽耗量、脱苯效果好等优点。关键词：煤气 洗油 回收 粗苯A process design of crude benzol recovery section
6、 in 1.35 million t/a coking planAbstractThis design is about a crude benzol recovery section of coking plant which annual output of 1.15 million tons of coke (the crude benzol recovery is0.95% ).It mainly contents following patrts :introduction,recovery process methods of argumentation and choice (t
7、he coal-gas final cooling and naphthalene removing,the absorption and prolapse of crude benzol),process flow detailing and instructions,the main equipments(such as final cooling tower, washing tower of benzene, taking off tower of benzene , etc) process selection and calculation, equipment layout, t
8、he process that partial requirements (such as automated instrument, water supply, power supply, safe Labour protection, etc.), economic estimate several parts.The design uses the horizontal pipe type indirect final cooling process, this process by indirect cooling of coal gas, do not produce of hydr
9、oxybenzene wastewater, protecting the environment; Washing the benzene uses plastic garland packed tower, it has the small resistance, good washing effect of benzene etc. Distillation using tubular furnace were off a benzene heat production craft, has rich oil highpreheating temperature , saving the
10、 steam consumption of benzene, taking off good effect, etc.Key words:coalgas wash oil crude benzol92 / 101第一章 总论1.1 设计对象年产135万吨焦化厂粗苯工段设计(苯回收率0.95%），来自硫胺工段或洗氨塔的煤气经脱除后进入粗苯生产系统，于此进行苯的回收和制取粗苯。粗苯的制取过程包括煤气中奈的清除，用洗油吸取煤气中苯族烃与富油脱苯三个工序。设计粗苯工段的工业流程，并根据工艺流程作物料衡算、热量衡算和设计计算，用最佳的计算方法，得到较理想的数据，尽量减小误差。1.2 设计的目的和意义煤在
11、炼焦时一般72%78%转化为焦炭，其中22%28%转化为荒煤气，苯族烃是煤干馏过程中产生的芳香烃化合物中分子较低的部分，其产率占炼焦干煤脏入量0.8%1.4%产率的波动主要受炼焦煤料的性质炼焦温度的影响，近年来，由于石油化学工业的迅速发展，可以提供苯类，苯酚类等产品，对煤炼焦化学工业产生了巨大的影响，但是焦化工业提供的许多种芳香族化合物和杂环化合物是石油化学工业所不能代替的，它们不可能或者不能经济的从石油加工过程中获得，今后这类产品主要依赖炼焦化学产品的吸收与加工，因此这些化学产品对综合利用煤炭资源和我国社会主义经济建设有着重要意义。荒煤气需要净化成为净化气，才能够通过煤气输送管道外送与供用户
12、使用。焦炉煤气中所含的苯族烃是宝贵的化工原料，是由多种芳香族化合物组成的混合物，其中苯、甲苯、二甲苯含量占95%以上，粗苯本身用途不大，但粗苯精制的的产品为苯、甲苯、二甲苯与溶剂油均为有机化学工业得基础原料，因此进行焦炉煤气中苯族烃的回收很有意义。每炼1t焦炭，约可以生产340左右的煤气，焦炉煤气一般含苯族烃2540，以年产焦炭135万t的企业来说，每年可回收粗苯为1.69万t左右。煤在高温下裂解的焦化产品大约有500多种。在焦化工业发达的德国从炼焦煤中以提取250个品种，500多个规格的产品。我国目前经过生产试制，包括小批量生产的有150余种。，正式生产的有50多个品种。50多个品种的含量约
13、占煤中所含化学产品的95%，搞好这些炼焦化学产品的回收与精致，对我国经济建设起到很大的作用。苯族烃回收精制加工后，可得到的轻苯，重苯，精苯，甲苯，二甲苯，溶剂油等产品。甲苯，二甲苯，三甲苯，乙基甲苯，古马隆，茚，噻吩，酚。这些产品具有极为广泛的用途，是塑料合成纤维，合成橡胶，染料，涂料，医药，耐高温材料与国防工业极为宝贵的原料，对于我国的社会主义建设具有十分重大的政治意义和经济意义。1.3 设计项目的发展情况简介苯族烃是宝贵的化工原料，焦炉煤气一般含苯2540。因此，脱氨后的煤气需要进行苯族烃的回收并制取粗苯。目前，中国年产焦炭达到1.61.8亿吨，可回收的粗苯资源达200万吨。近年来，化产脱
14、苯市场发展迅速。经过近几年的快速发展，世界化产脱苯行业已经形成一定的产业规模，相关化产脱苯产业也日渐完善，但是国化产脱苯市场还远未成熟，同发达的欧美国家相比，无论市场规模、产品档次、品种规格、消费水平等方面都还有相当大的差距。随着市场经济的发展，化产脱苯技术水平、产品质量的提高，应用领域的不断扩展，我国的化产脱苯将会有巨大的市场需求和发展空间。1.4 炼焦化学产品概述炼焦煤于炼焦炉在隔绝空气并高温加热条件下。煤质发生一系列的变化，裂解成各种化合物，C1 C6 直链烃类和氢等是裂解成焦炉煤气的主要成分。缩环裂解后，含一个苯环的为苯系化合物，包括苯、甲苯、乙基苯和二甲苯、三甲苯的同分异构体；含两个
15、苯环的为萘系化合物，三个、四个、甚至很多个苯环组成的化合物等等。在煤的结构中除碳、氢元素外的氮、氧、硫等成分，在裂解中除一部分生成一氧化碳、氰化氢、硫化氢、氨等进入焦炉煤气外，其余部分与苯环和多环化合物结合，形成一系列复杂化合物。例如，含氧的苯环生成酚、甲酚、二甲酚等酸性物质。煤在高温下裂解的焦化产品大约有500多种。在焦化工业发达的德国从炼焦煤中以提取250个品种，500多个规格的产品。1.5 设计原理与规模简介1.5.1 设计原理 从焦炉煤气中回收苯族烃采用的方法有液体吸收法，固体吸附法和深冷凝结法。其中液体吸收法工艺简单经济，得到广泛应用。(1)液体吸收法是用焦油蒸馏中230300围的馏
16、出物并经脱酚脱吡啶后所得的液体焦油洗油作吸收剂，在洗涤塔呢回收煤气中的苯烃，将吸收了的苯族烃的洗油（富油）送至脱工段的脱蒸馏设备中提取出粗。在给个过程中液体洗油是循环使用的。由于吸收所用的吸收剂通常为焦油洗油。因此，液体吸收法也称为洗油吸收法。洗油法依据操作压力的不同，可分为加压吸收法，常压吸收法和负压吸收法。加压吸收法的操作压力（表压）为8001200kPa，此法可强化吸收过程，适于煤气远距离输送或作为合成氨厂的原料气。常压吸收法的操作压力稍高于大气压，是各国普遍采用的方法。负压吸收法应用于全负压煤气净化系统。在洗油吸收法中，吸收剂的优劣往往成为决定吸收操作效果是否良好的关键。在选择吸收剂时
17、应注意考虑一下几方面问题： 溶解度: 吸收剂对于溶剂质组分应具有较大的溶解度，这样可以提高吸收速度并减少吸收剂的耗油量。 选择行: 吸收剂要在对溶质组分有良好吸收能力的同时，对混合气体中的其他组分基本上不吸收或吸收甚微， 黏度: 操作温度下吸收剂的黏度要低，这样可以改善吸收塔吸收剂流则不能实现有效分离。 挥发度: 操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，因为离开吸收设备的气体往往为吸收剂蒸汽所饱和，吸收剂的挥发度愈高，其损失量就愈大。 动情况，从而提高吸收速率，有助于降低泵的能耗，还能较少传热和传质的阻力。 其他: 所选用的吸收剂还应进肯能无毒性，无腐蚀性，不易燃，不发泡，冰点低，价廉易得，并具有化学稳
18、定性。(2)固体吸附法是采用具有大量微孔组织和很大 吸收表面积的活性炭或硅胶作吸附剂，活性炭的吸附表面积为1000m2/g，硅胶的吸附表面积为450m2/g。用活性炭等吸附剂吸收煤气中的粗苯。该法在中国曾用于实验室分析测定。例如煤气中苯含量的测定就是利用这种方法。(3)深冷凝结法是把煤气冷却到4050，从而使苯族烃冷凝冷冻成固体，将其从煤气中分离出来。该法中国尚未采用。吸收了煤气中苯族烃的洗油称为富油。富油的脱苯按操作压力分为常压水蒸汽蒸馏法和减压蒸馏法。按富油加热方式又分为预热器加热富油的脱苯法和管式炉加热富油的脱苯法。各国多采用管式炉加热富油的常压水蒸汽蒸馏法。 1.5.2 设计规模简介本
19、设计采用焦油洗油吸收煤气中的苯族烃，对焦油洗油的质量要求见表1.1。 表1.1 焦油洗油质量标准项目指标密度20g馏程（1.013）230前馏出量（容） 300前馏出量（容）萘含量（容）酯含量水分黏度15结晶物 1.031.063901.50.51.01.5无计算依据：炉型是TJL4350D型焦炉年产135万吨焦炭生产1吨焦炭约可以生产340左右的煤气其产率占炼焦干煤入量的0.8%1.4%荒煤气中的粗苯含量一般为2545%，它在荒煤气中的体积比约为1%。1.6 产品的性质、组成与用途1.6.1 产品的性质粗苯是淡黄色透明液体，有剧毒，比是水轻，微溶于水且易与水分离。由于粗苯中含有不饱和化合物，
20、经氧化和聚合反应后又溶于苯，所以粗苯储存时间过长时显黑色。粗苯易燃，闪点为12，粗苯蒸汽在空气中的浓度1.4%7.5%围能形成爆炸性混合物,因此该工段要严禁烟火，电机防爆。粗苯的物化性质依其组成而定，在计算中可采用下列有关计算公式，粗苯比热：=0.383+0.001043t 粗苯的蒸发潜热： =1070.158 粗苯蒸汽的焓：I=103+Ct C=M粗苯分子式量（依粗苯组成而定，在计算时可取82.2)1.6.2 产品的组成粗苯的各主要成分皆在180前馏出，180以后馏出的是粗苯中所含的洗油轻质馏分，称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算其加工过程中的产量时，通常将180前的馏出量作为鉴别粗
21、苯质量的指标之一。粗苯在180前的馏出量取决于粗苯的工艺流程和操作制度。180前的馏出量越多，粗苯的质量就越好，一般要求粗苯在180前馏出量达93%95%，粗苯中除了主要的苯类物质之外，还有饱和化合物和硫化物，这是由于从煤气中回收粗苯的同时，煤气中的烯烃，一氧化碳等等的胶质生成物与有机硫化合物也一同进入了粗苯中。1.6.3 产品的用途粗苯可用作动力油或用作溶剂油，前者叫动力苯，后者叫溶剂苯。粗苯最大的用途是加工成苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、茚、氧茚树脂、轻溶剂油等。 粗苯主要含有苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等芳香烃，是宝贵的化工原料。苯族烃回收精制加工后，可得到的轻苯、重苯、精苯、甲苯、二甲苯、溶剂
22、油等产品。甲苯、二甲苯、三甲苯、乙基甲苯、古马隆、茚、噻吩、酚，这些产品具有极为广泛的用途，是塑料合成纤维、合成橡胶、染料、涂料、医药、耐高温材料与国防工业极为宝贵的原料。粗苯的主要组成取决于炼焦配煤的质量与炼焦产物在炭化室呢裂解的程度，在配煤的质量稳定的条件下，在不同的炼焦温度下得到的粗苯中苯、甲苯、二甲苯与不饱和化合物在180前馏分中含量如表1.2所示。表1.2 不同炼焦温度下粗苯（180前馏分）中主要组成的含量炼焦温度 9501050粗苯中主要组分含量苯 甲苯 二甲苯 不饱和化合物5060 1822 67 10126575 1316 34 7101.7 设计条件说明本设计是参考省六盘水市
23、盘县柏果天能焦化公司粗苯工段进行设计的。以下是柏果镇地区简介： 地理位置：柏果镇位于盘县西北部，距县城58公里，总面积为175.51平方公里，东接松河乡，鸡场坪乡，南界盘江镇，西靠省宣威市，北邻洒基镇。镇中心区建有盘县发电厂（装机容量为100万千瓦）、盘北选煤厂（年洗煤能力为240万吨），周边有月亮田矿、土城矿等国有大中型企业。 交通情况：柏果镇交通便利，资源丰富，现有两水路（两河至水城）和（水柏铁路）、盘宣公路、鸡土公路、贵昆铁路盘西支线穿越镇境，水柏铁路已建成通车。以煤和石灰石为主的矿产资源极为丰富，遍布全镇，已探明煤储量5.1亿吨。全镇共有有证煤矿32对，焦化厂6个，石厂18个。现在在柏
24、果火车站停的车有到，大城市列车。气候条件：柏果镇气候温和，雨量充沛，年平均气温15，年降雨量1400毫米，平均海拔1514米以上。镇境水资源丰富，拖长江、松土河、茨石河在镇中心区交汇，自南向北流入珠江。第二章 粗苯工段的工业过程与工艺选择焦炉煤气经硫铵工段脱除氨后进入粗苯工段,粗苯工段的主要任务是将煤气进行终冷并除萘，吸收粗苯和脱苯。下面分别对完成这三项任务进行工艺论证。2.1 煤气终冷与洗萘工艺在生产硫酸铵的化学产品回收工艺系统中，饱和器后的煤气温度常为50-56，而回收苯族烃的适宜温度为21-27，因此，在回收苯族烃之前煤气要再次进行冷却，称为最终冷却。在煤气冷却和部分水蒸气冷凝的同时，尚
25、有萘从煤气中析出。因此煤气在最终冷却的同时还要进行除萘。在终冷前煤气含萘约12，大大超过终冷温度下的饱和含萘量。因此，煤气最终冷却同时还有除萘作用。早些年，煤气净化流程中普遍采用直接式最终冷却兼水洗萘工艺，即用水直接喷洒进入终冷塔的煤气，在煤气冷却的同时，萘析出并被水冲洗下来。混有萘的冷却水通过机械化萘沉淀槽将萘分离出去，或用热焦油将萘萃取出来。这种方法洗萘效率低，终冷塔出口煤气含萘高达0.60.8；循环水所夹带的萘或焦油容易沉积于凉水架上，凉水架的排污气和排污水严重污染环境，因此水洗萘法已被淘汰。比较有前途的方法是油洗萘法和横管式煤气终冷除萘流程。2.1.1 煤气终冷和机械化除萘工艺该工艺流
26、程如图2.1所示。来自硫铵工段的煤气进入终冷塔底部，在塔自下而上流动的过程中与隔板孔眼淋下的冷却水密切接触，从5056冷却至2527。煤气冷却的同时，其中部分水蒸汽被冷凝下来,同时还有相当数量的萘也从煤气中析出,并用水蒸汽冲洗下来,煤气含萘量可从20002500mg/Nm,降到500800mg/Nm。冷却后的煤气去洗苯塔脱苯，含萘冷却水由塔底经水封管自流入机械化刮萘槽,水和萘在槽中分离后,水自流入凉水架,再由泵抽送经冷却器冷却到1623回终冷塔循环使用。在刮萘槽中积聚的萘,定期用水蒸气间接加热熔化后流入萘的扬液槽，再用泵送往焦油槽或焦油氨水澄清槽。亦可用冷凝工段的初冷凝液来熔化萘，熔萘后的冷凝
27、液自流返冷凝鼓风段，这样既简化了操作又改善了劳动条件。该工艺流程的除萘率受冷却水温度的影响，故塔后煤气含萘量较高。水和萘不易充分分离，部分萘被水带到凉水架增加了凉水架清扫工作。因其排污水量大，刮萘槽结构复杂且重，基建费用高。该洗萘法仅用于硫铵生产工序之后。2.1.2 横管式煤气终冷除萘来自硫酸铵工段54左右的煤气，进入横管式煤气终冷器进行最终冷却，煤气和轻质焦油走管间，冷却水所管。终冷器分上、下两段。上段为循环水冷却，下段为制冷水冷却。横管式煤气终冷除萘工艺流程见图2.2所示。煤气自上而下流动，终冷器上段用25的循环睡间接冷却煤气，下段用18低温水间接冷却煤气，经终冷后煤气被冷却至25左右，同
28、时在终冷的过程中，除去一部分萘，然后进入洗苯塔脱除其中的苯族烃。轻质焦油与煤气并流直接接触，自上而下分两段喷洒，轻质焦油含水量控制在10以下，喷淋密度控制在4.55 。含萘的轻质焦油用泵送冷凝鼓风工段与初冷器冷凝液混合，混合分离出的轻质焦油循环使用。 为降低终冷器煤气系统阻力，终冷上段设氨水喷洒管，定期喷洒以清除横管外壁的油垢。该流程的特点是： (1)轻质焦油为工厂自产，(2)轻质焦油吸萘能力强， (3)与鼓风冷凝装置紧密结合，流程简单投资省。(4)煤气不与低温水、循环水直接接触，不会造成大气污染和废水处理。2.1.3 煤气终冷和用热焦油除萘(1)工艺流程从饱和器来的54左右的煤气进入木格填料
29、洗萘塔底部，经由塔顶喷淋下来的5557的富油洗涤后，可使煤气含苯由20002500降到500左右。除萘后的煤气于终冷塔冷却后送往洗苯塔。煤气气体于隔板式终冷塔冷却后送往洗苯塔。油洗萘和煤气终冷的工艺流程如图2.3所示。洗萘塔常用木格填料塔，洗萘所需填料面积为每煤气0.20.3。塔煤气的空塔速度为0.81.0。洗萘用的洗油为洗苯富油，其喷洒量为洗苯富油量的3035%，入塔富油含萘要求小于8%。吸收了萘的富油与另一部分洗苯富油一起送去蒸馏脱苯脱萘。为了防止在终冷塔从煤气中析出萘，以保证终冷塔的正常操作，洗萘塔后煤气含萘要求0.5。影响洗萘塔后煤气含萘量的主要因素是富油含萘量和吸收温度。终冷塔为隔板
30、式塔，共19层隔板，分两段。下段11层隔板用从凉水架来的循环水喷淋，将煤气冷却至40左右。上段8层隔板，用温度为2023的低温循环水喷淋，将煤气再冷却至25左右。热水从终冷塔底部经水封管流入热水池，然后用泵送至凉水架，经冷却后自流入冷水池，再用泵送到终冷塔的下段，送往上段的水尚须于间冷器中用低温水冷却。由于终冷器只是为了冷却煤气而无须冲洗萘，故终冷循环水量可减少至2.5(煤气)。(2)水油水洗萘终冷流程如将入洗苯塔煤气进一步降低温度，保证洗萘塔在较低的温度下操作，则洗苯效果更好。因此，可采用将煤气先预冷，然后再洗萘的工艺流程（即水油水洗萘终冷流程）。该流程如图2.4所示。1预冷塔；2油洗萘塔；
31、3终冷塔；4一段循环水冷却器；5二段低温水冷却器；6循环水泵；7终冷水中间槽；8终冷水泵；9送终冷水脱氰水泵；12富萘油槽；13洗萘油泵；14洗萘油加热器；15富油泵图2.4 水油水终冷流程在此流程中，煤气先进入预冷塔，被冷却水冷却至4050（萘露点为3035），由于煤气温度保持在4045。洗萘后的煤气再经最终冷却至25左右。此流程由于洗萘温度低，故经洗萘后的煤气含萘量可降至400500在水油水洗萘终冷流程中，操作的关键是要保证预冷塔煤气出口温度高于煤气的露点温度510，以保证萘不在预冷塔中析出。洗油萘和煤气终冷流程与水洗萘相比，除了洗萘效果好之外，另外突出的优点就是所需终冷水量仅为水洗萘用水
32、量的一半。因此可以减少污水排放量，并有可能采用终冷水闭路循环系统，从而可取消水架，避免对大气的污染。综上可知，横管式煤气终冷除萘的工艺流程是最简单、最经济。又不会造成大气污染和废水处理。因此本设计采用横管式间接冷却器进行煤气最终除萘，是最优的方案。2.2 洗苯工艺从焦炉煤气中回收的苯族烃可采用下列方法：(1)洗油吸收法：洗油吸收煤气中的苯族烃为典型的物理吸收，是在洗涤塔中回收煤气中的苯族烃。将吸收了苯族烃的洗油（富油）送至脱苯塔蒸馏装置中，以提取粗苯。脱苯后的洗油（贫油）冷却后重新送至洗涤塔循环使用。洗油吸收法又分为常压吸收法和加压吸收发。加压吸收法可强化生产过程，适于煤气在远距离或用作合成氨
33、厂原料的情况下采用(2)吸附法：煤气通过具有微孔组织，接触表面很大的活性炭或硅胶等固体吸附剂。苯族烃即被吸附在其表面上直至达到饱和状态。被吸附的苯族烃可用直接水蒸汽进行提取。用活性炭吸附剂可将煤气中的苯族烃几乎完全吸附下来。此法要求煤气净化的程度较高，加之吸附剂价格昂贵，因此在工业上的应用受到一定的限制，而多用于煤气中的苯族烃的定量分析。(3)凝结法： 在低温加压的情况下，使苯族烃从煤气中冷凝出来。此法比吸附法所得粗苯质量好。但煤气的压缩与冷冻过程复杂，动力消耗大，设备材质要求高。目前，国外焦化厂主要采用洗油吸收法回收煤气中的苯族烃。用洗油回收煤气中的苯族烃所采用的洗苯塔虽有多种形式，但工艺流
34、程基本相近。下面只简单介绍用木格填料塔回收粗苯的流程，如图2.5。近年来，为解决木材短缺问题，采用筛板塔，钢板网填料，不锈钢填料以与塑料花环填料洗苯塔，取得了较好的效果，洗苯塔台数可减少为一至两台。我国焦化厂洗涤用的洗油主要有焦油洗油和石油洗油。吸收放又分为焦油洗油吸收法和石油洗油法。2.2.1 焦油洗油吸收法 焦油洗油是高温焦油加工时230300的馏分,由于大多数焦化厂都能自得,所以应用广泛,其质量指标已在第一章中列出如表13.焦油洗油的含萘量除规定要小于13%外,还要求其含苊量不大于5%,是为了保证在1015时无固体沉淀物。萘苊因熔点较高,在常温下易析出固体结晶,因此应控制其含量。但是萘苊
35、同芴,氧与洗油中其他高沸点组分混合时,能生成低熔点的有关各组分的共熔点混合物,所以洗油中存在一定数量的萘,则有助于降低洗油析出沉淀物的温度。洗油含酸量高时,会与水形成乳化物,从而破坏吸苯的操作,且酚的存在使洗油变稠,黏度大,因此必须严格控制洗油中的含酚量。2.2.2 石油洗油吸收法用石油洗油回收苯族烃的工艺与焦油洗油苯族烃的工艺流程一样,只是在设计油槽时,须要考虑经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，油水分离容易与操作简便等优点。石油洗油的质量指标见表2.1.石油洗油稳定性好，脱萘能力强。但石油洗油吸收能力低，故循环洗油比用焦油洗油时大，因而洗油在循环使用过程中，会形成不溶于
36、洗油的油渣，造成换热设备的堵塞而破坏正常的加热制度。同时，含有油渣的洗油与水能形成稳定的乳浊液而影响生产。表2.1 石油洗油质量指标：名 称单 位指 标比重（20）黏度蒸馏试验： 初馏点 350前馏出量凝固点含水量固体杂物Rl 50%不大于0.89不大于1.5不小于265不小于95低于20不大于0.2无综上所述，由于石油洗油洗苯工艺存在很多问题尚未解决，设备选型上存在难题，所以一般不采用石油洗油工艺，而多采用焦油洗油洗苯工艺。2.3 用洗油回收煤气中苯族烃的主要生产操作指标表2.2 主要生产操作指标如下：入洗苯塔的煤气温度 25左右入洗苯塔煤气中苯族烃含量 2540入洗苯塔贫油含苯量% 0.2
37、0.4入洗苯塔贫油温度 大于煤气入塔温度27出洗苯塔煤气中苯族烃含量 2出洗苯塔富油含苯量% 23洗苯塔操作温度 2030木格填料塔阻力 不大于10002.4 脱苯工艺2.4.1脱苯原理与影响因素(1)洗苯原理 用焦油洗油吸收煤气中的苯族烃的过程是物理吸收过程，煤气中的苯族烃易溶解于洗油中，它在洗油中有一定的溶解度。这样，煤气与洗苯塔顶喷淋下来的洗油逆流吸收过程，煤气中的苯族烃分子便进入洗油中而被洗油吸收。吸收的推动力是煤气中苯族烃的分压与洗油液面上的苯族蒸汽压力之差，此值越大，越容易被洗油吸收。洗油的成分中含有甲基萘、联苯、苊、芴、氧芴等组分，用洗油吸收煤气中的苯族烃是典型的多组分吸收，为了
38、叙述问题方便，视其为单组分吸收，同时洗油吸收煤气中苯族烃又是物理吸收过程，服从拉乌尔定律和道尔顿定律。煤气中苯族烃的分压可根据道尔顿定律计算：Pg=Py 式中 P煤气的总压力，kPay煤气中苯族烃的体积分数(或摩尔分数)。 通常苯族烃在煤气中的浓度以g/m3表示。若已知苯族烃在煤气中的浓度为a g/m3，则换算为体积分得：式中Mb粗苯的平均相对分子质量。将此式代入式(2-1)，则得：用洗油吸收苯族烃所得的稀溶液可视为理想溶液，其液面上粗苯的平衡蒸气压PL可按拉乌尔定律确定: PL=P0x 式中P0在回收温度下苯族烃的饱和蒸气压，kPa；x洗油中粗苯的摩尔分数 通常洗油中粗苯的含量以C%(质量百
39、分数)表示，换算为摩尔分数得：式中 Mm洗油的相对分子质量。将此式代入式（2-4），则得：当煤气中苯族烃的分压Pg大于洗油液面上苯族烃的平衡蒸汽压PL时，煤气中的苯族烃即被洗油吸收。pg和pL之间的差值越大，则吸收过程的推动力越大，吸收速率也越快。洗油吸收苯族烃过程的极限为气液两相达成平衡，此时Pg=PL，即： 洗油中粗苯的浓度很小，式(2-7)可简化为：因此，在平衡状态下a与C之间的关系式为：或 (2)脱苯原理 脱苯原理实际是精馏原理，由挥发度不同的组分组成的混合液在精馏塔进行部分汽化和部分冷凝，使其分离成几乎纯态的过程。在精馏过程中，当加热互不相溶的液体混合物时，如果此混合物的蒸汽分压之和
40、达到塔的总压时，液体即行沸腾。所以。在脱苯蒸馏过程入大量直接水蒸汽，当塔的总压力一定时，若气相中水蒸汽所占的分压愈高，则粗苯和洗油的蒸汽分压就愈低，这样就可以在较低的脱苯蒸馏温度（远比250300的温度低）下，便可将粗苯完全地从洗油中蒸出来。(3)影响脱苯的因素 、在塔底温度下各组分在蒸汽压。提高富油预热温度，则塔底贫油温度也相应提高。贫油中各组分的蒸汽压增大，从而使粗苯的蒸出率也增加。 、脱苯塔操作压力提高塔操作压力时，各组分的蒸出率相应减少。反之，则响应增加。、脱苯塔的塔板层数增多加料板以下的塔板数n，可使各组分的蒸出率增大，特别是对甲苯，二甲苯的蒸出率影响较大。、直接蒸汽量、温度。提高直
41、接蒸汽量，可使各组分的蒸出率增加。反之则各组分的蒸出率减小。此外还有富油的预热温度和含苯量。2.4.2 主要设备论证与选型 前面我们介绍了四种终冷洗萘工艺，它们各自使用的终冷塔也不同。煤气终冷和机械化除萘工艺用金属隔板塔。此塔局有传热，传质好的优点，但在终冷塔后出口煤气的含萘量较高，萘的脱除率低，终冷水和萘不能很好地分离。煤气终冷和热焦油洗萘工艺使用带焦油洗萘器的煤气终冷塔（筛板塔）。此塔虽然具有扩散推动力大的优点，但操作不稳定，对水质的要求高。油洗萘和煤气终冷工艺中使用的是横管式终冷塔。此工艺洗萘与终冷分开，投资高，不易小厂借鉴。横管终冷喷洒轻质焦油洗萘工艺使用横管终冷洗萘塔。它的优点：不仅
42、终冷效果好，除萘效果也好；系统阻力小，操作维修简便，节约点耗；不需含酚污水处理。根据本设计在第二章所确定选用的终冷除萘工艺、流程，可确定选用与该工艺相配套的终冷塔横管终冷洗萘塔。 (1)洗苯塔目前，我国焦化厂采用的洗苯塔主要有空喷塔，板式塔和填料塔，下面分别加以介绍。 (2)空喷塔 空喷塔一般为多段喷洒，没段下部均设有煤气分布器，相邻两段设有煤气通过的锥性散罩，底部设有许多个喷嘴组成的洗油喷洒装置，其上设有备用的中央喷嘴，从顶部洒下来的洗油经降液管引到下段。洗油从第二段起来采用循环喷洒。用空喷塔洗苯具有以下优点：投资省，处理能力大，阻力小，不堵塞等。缺点：洗苯效率低，塔后煤气含苯量高，洗油循环
43、量大，动力消耗大。 (3)板式塔（孔板塔） 板式塔主要有穿流式筛板塔。该塔容易实现最佳流体力学条件，即增加气液两相的接触面积，提高两相的湍流程度，迅速更改两相界面以减小其扩散阻力。这种塔结构简单，容易制造，生产能力大，投资省，节约金属材料，且安装和维修简便。其缺点是塔板的效率受负荷变动的影响较大。 (4)填料塔 填料洗苯塔是应用较早，较广的一种塔。塔填料了用木格，钢板网，金属螺旋，帖拉累托填料，鲍尔环，鞍形填料以与塑料花环填料等。、木格填料塔该塔型在我国焦化厂应用较多，它具有阻力较小，操作稳定等优点。但也存在着生产能力小，设备庞大、苯重，投资和操作费用高与木材耗量大等缺点。因此在一些国家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。、钢板网填料塔该塔型在国已被采用。该填料塔与木格填料塔相比，具有比表面积大，吸收率高，阻力小，动力消耗小等优点，但制造麻烦，价格昂贵，处理能力小。、金属螺旋填料塔金属螺旋填料塔采用钢带和钢丝绕成，其比表面积大，重度小由于形状复杂，填料层的持液量大，因此吸收剂与煤气接触时间较长，又由于煤气通过填料时搅动激烈，因而吸收效率较高。但难于制造，价格昂贵。这种填料