轻苯生产工艺

PAGE2PAGE26引言轻苯是苯系家族产品的混合物，不能单独使用，需要深加工才能为客户最终消费。轻苯产品的这一特性决定了其市场出路主要是销售到下游精苯生产厂家，只有少量产品进入溶剂、农药生产厂家。近年来由于国际石油市场价格不断上涨，导致以石油为原料生产的石油苯与煤焦化生产的轻苯原料成本差距加大，高额利润引起了人们对煤化工生产回收利用的重视。目前我国粗苯市场将基本处于产需相对平衡状态。轻苯收率和全国焦化行业的回收率正在逐年提高。目前，国家对焦化行业的宏观控制措施是：坚决关停小炼焦、土炼焦，4m以下的炼焦炉限期停产关闭；鼓励采用先进的炼焦工艺，建设大型焦化厂；强制焦化企业必须配套建设化工产品回收装置，不能只焦不化，实现环保达标排放，在限期内不达标的予以关停；提高焦化生产的准入门槛，达不到规模化生产、工艺落后的生产装置一律不准建设。国际国内已迎来一个能源高价格时代，煤炭、石油价格都上涨到一个较高的价位，将直接导致轻苯的成本升高；轻苯产量虽然增长，但市场需求也将同步增大，很难出现供应过剩局面，制约了轻苯价格下跌的空间；另外，石油苯价格将随着石油价格在高位运行，也牵引轻苯价格走势。随着能源高价位时代的到来，轻苯的低价位时代已经结束，相对高价时代已经开始。故此，轻苯生产工艺的合理性以及经济性，对提高企业生产效率及效益有着至关重要的作用。第1章概述1.1轻苯的性质与用途轻苯是二硫化碳、苯、甲苯、二甲苯、环戊二烯、噻吩等的混合物，黄色透明液体，相对密度不大于0.880，用作溶剂和制取苯、甲苯、二甲苯、环戊二烯、二硫化碳、噻吩等。轻苯主要来源于焦炉煤气的回收分离。轻苯的主要成分是苯（主要是苯，二甲苯，三甲苯等）。它是最主要的基本有机化工原料之一，广泛用于合成树脂、塑料，合成纤维、橡胶、洗涤剂、染料、农药、医药和炸药的原料。苯也广泛用作溶剂，在炼油工业中是提高汽油辛烷值的掺和剂。从甲苯可以衍生出多种化工原料，如：苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯代甲苯、甲酸和甲苯黄酸、二甲苯等。这些也是进一步制造合成纤维、塑料、炸药、、染料的原料。表1.1苯的主要用途Tab1.1Themainpurposeofbenzene名称处理方式主要产品用途轻苯——苯氯化磺化硝基苯烃化其他氯化苯2.4.5—T（除草剂）苯酚苯胺间硝基苯磺酸钠乙苯异丙苯医药农药，部分做染料工业合成主要用作染料用作染料及药物合成橡胶工程塑料1.2粗苯的性质及组成粗苯是浅黄色透明液体，比水轻，微溶于水。在存储时，由于低沸点不饱和化合物的氧化和聚合所形成的树脂状物质能溶解于粗苯中，使其着色变暗成棕黄色。粗苯易燃，闪点为12℃。粗苯在空气中的体积浓度为，1.4%～7.5%时，能形成爆炸性混合物。其中轻苯是其在温度为79～81℃时从脱苯塔顶分离出的组分，主要成分是苯及苯的轻组分衍生物（主要是苯，二甲苯，三甲苯等）。粗苯的组成含量见下表表1.2粗苯的组成与各组分含量Tab1.2Curdebenzenecompositionandcontentofeachcomponent组分分子式含量/%备注苯C6H655～80甲苯C6H5CH311～22二甲苯C6H4(CH3)22.5～6同分异构物和乙基苯总和三甲苯和乙基甲苯C6H3(CH3)31～2同分异构物总和不饱和物7～12环戊二烯C5H60.5～1.0苯乙烯C6H5CHCH20.5～1.0苯并呋喃C8H6O1.0～2.0包括同系物茚C9H81.5～2.5包括同系物硫化物0.3～1.8按硫计二硫化碳CS20.3～1.5噻吩C4H4S0.2～1.6饱和物0.6～2.0经分析，粗苯的相对分子质量与各组分组成有关表1.3粗苯和轻苯的质量指标Tab1.3thequalityindicatorsofCurdebenzeneandLightbenzene指标名称加工用粗苯溶剂用粗苯轻苯外观黄色透明液体密度（20℃）/g.cm-30.871～0.900≤0.9000.870～0.880馏程75℃前馏出量（体积）/%≤3180℃前馏出量（质量）/%≥93≥91馏出96%（体积）温度/℃≤150水分室温（18～25℃）下目测无可见不溶解的水第2章轻苯生产工艺简介2.1粗苯蒸馏工段

焦炉煤气[1]一般含有苯族烃25—40g/m3，粗苯主要含有苯、甲苯、二甲苯、和三甲苯等芳香烃，此外，还含有不饱和化合物、硫化物、饱和烃、酚类和砒啶碱类。

粗苯工段的产品，依工艺过程的不同而异，一般生产轻苯和重苯；可以生产轻苯、精重苯及奈溶剂油三种产品。本工艺采用的就是一塔式生产三种产品。粗苯180℃前馏出量愈多，粗苯质量就越好。煤气经最终冷却器冷却到25～27℃后，依次通过两个洗苯塔，塔后煤气中苯含量一般为2g/m3。温度为27～30℃的脱苯洗油用泵逆流洗苯[2]。

粗苯吸收系数的大小取决于所采用吸收剂的性质、填料的类型、规格及吸收过程进行的条件（温度、煤气流速、喷淋量及压力等），吸收苯温度在于30℃时，洗油的黏度将显著增加，使洗油输送及其在塔内均匀分布和自由流动都发生困难。当洗油温度低于20℃时，则易析出固体沉淀物。因此适宜的吸收温度为25℃左右，实际操作温度波动在20～30℃之间。操作中洗油温度在夏季比煤气温度高2℃左右，冬季高4℃左右。为保证适宜的吸收温度，自硫铵工序来的煤气进洗苯塔前，最终冷却至18～28℃，贫油应冷却至低于30℃[3]。2.2洗苯工段

从焦化厂送来的焦炉煤气经过终冷塔降温以及洗氨塔后，煤气温度降至30℃以下，煤气含氨降至0.05g/m3，然后从洗苯塔底进入洗苯塔，经过洗苯后的煤气从洗苯塔顶出来后分别送往精脱萘和返回焦化厂。

洗苯过程是在洗苯塔中进行的，用于煤气进行洗苯的溶剂为焦油洗油或循环油（贫油）。外购焦油洗油送入新洗油槽（循环油槽），用循环油泵抽出并打至洗苯塔顶进入洗苯塔内喷洒，贫油由塔顶向塔底流动，煤气由塔底向塔顶流动，在洗苯塔内填料作用下，上升煤气与下降贫油充分混合、接触，并进行传质传热，煤气中的苯类物质被贫油吸收，洗苯后的煤气含苯降至为2～4g/m，同时，洗苯塔底得到含苯富油[4]。为保证轻苯的吸收效率，洗苯操作前需通过终冷工艺将煤气温度冷却至洗苯操作所需的适宜温度。煤气终冷工艺可采用间冷或直冷工艺。比较而言，间冷工艺操作费用较低，但对煤气的净化效果较差，容易造成间冷设备及后续装置腐蚀，生产中须考虑设备设置备品或提高材质；直冷工艺对煤气的净化效果较好，可避免上述间冷工艺操作中的缺欠，但电能消耗较高。终冷后的煤气进入装有填料的洗苯塔，完成对煤气中苯的吸收，其吸收效率主要取决于吸收温度、吸收过程所需的传质面积、洗油质量、喷淋密度以及塔内气液再分布状况；其中，高效填料的采用可较大程度的降低洗苯操作的一次投资及操作费用[5]。

2.3蒸苯及脱苯工段

蒸苯过程是在蒸苯塔内进行的。用富油泵将富油槽中富油抽出并依次打至蒸苯塔顶油气换热器、蒸苯塔底贫富油换热器以及管式炉加热后由蒸苯塔中部进入蒸苯塔。塔釜通入直接蒸汽进行加热，蒸苯塔内上升蒸汽由塔底向塔顶流动，富油由塔的中部向塔底流动，在蒸汽作用下，富油中的苯类物质被蒸出，并沿塔继续向塔顶流动，富油被蒸汽脱除苯后的贫油流入塔釜。塔釜贫油自流并依次进入贫富油换热器以及贫油冷却器后，流入循环油槽，用循环油泵将循环油槽中贫油抽出再打至洗苯塔顶进行洗苯，含苯富油以及脱苯贫油在洗苯过程以及蒸苯过程中形成循环。蒸苯塔内被蒸汽蒸出的苯类物质由蒸苯塔中部继续向塔顶流动，与塔顶下降的回流液体充分接触并传质传热，最终在塔顶得到了纯度合格的苯类蒸汽。塔顶苯类蒸汽依次进入塔顶油气换热器、塔顶冷凝冷却器后冷凝为液体，进入粗苯油水分离器，分离出的水流入控制分离器进一步分离，水流入蒸氨循环氨水槽，用于洗氨；分离出的粗苯进入回流缸，回流缸中的部分粗苯用粗苯回流泵抽出并打至蒸苯塔顶由回流口进入蒸苯塔内，作为蒸苯塔的回流液体，回流缸中的另外部分粗苯流入粗苯中间槽，经检验合格按班次泵入储存槽[6]。

为去除循环油中的高聚物，保持循环油较高的洗苯能力，必须使循环油再生，为此，部分管式炉后富油（2~3%）进入再生器，再生器底部通入经过管式炉加热的过热蒸汽，在过热蒸汽作用下，富油得到再生，再生油蒸汽返回蒸苯塔，再生器底部残渣放入地下池用水冷却，定期清理池中残渣，外销或进行处理。经洗苯后含苯2～3%的富油，用泵送往粗苯冷凝冷却器与脱苯塔顶来的79～81℃油汽进行换热，再进入贫油换热器与塔底来的热贫油换热，使富油温度升至130～140℃。再经管式炉继续加热至175～180℃进脱苯塔蒸馏。调节再生器的直接蒸汽量及脱苯塔顶回流量，以控制脱苯塔顶温度，在脱苯塔里分离为轻苯，重苯和萘油进入各自的贮槽。其中在塔顶温度为79～81℃所分离出的轻苯即为本设计的目的产物。2.4洗油主要参数2.4.1洗油的吸收能力及循环量增加洗油循环量，可降低洗油中粗苯的含量，增加洗油推动力，从而可提高粗苯回收率。但循环洗油量也不宜过大，以免过多的增加电、汽耗和冷却水用量。2.4.2贫油含苯量

贫油中含苯量可允许达到0.4～0.6%，此时仍能保证塔后煤气含苯在2g/m3以下。近年来，国外有些焦化厂，塔后煤气含苯量控制在4g/m3左右，甚至更高，这一指标对大型焦化厂的粗苯回收是经济合理的。

2.4.3吸收表面积

为使洗油充分吸收煤气中的苯，必须使气液两相之间有足够的接触表面积（即吸收表面积）。填料塔的吸收表面积愈大，则煤气与洗油接触时间愈长，回收过程也进行的愈完全。2.4.4煤气压力和流速

增加煤气流速可提高气膜吸收系数，从而提高吸收率强化吸收过程。但煤气速度也不宜过大，以免使洗苯塔阻力和雾沫夹带量过大，对木格填料洗苯塔，空格气速以不高于载点气速的0.8倍为宜。2.5轻苯回收控制要求2.5.1吸收温度控制吸收温度是指洗苯塔内气液两相接触面的平均温度，它取决于煤气和洗油的温度．也受大气温度的影响。吸收温度是通过吸收系数和吸收推动力的变化而影响粗苯回收率的。提高吸收温度，可使吸收系数略有增加，但不显著，而吸收推动力却显著减少。吸收温度应控制在20～30℃。2.5.2洗油质量控制洗油应具有如下性能①常温下对苯有良好的吸收能力，在加热时又能使苯很好的分离出来；②具有化学稳定性，即在长期使用过程中其吸收能力基本稳定；③在吸收温度操作下不应析出固体沉淀物；④易与水分离，且不生成乳化物；⑤有较好的流动性，易于用泵抽送并能在填料上均匀分布。表2.1洗油质量指标Tab2.1TheQualityindicatorofWash-oil名称主要参数密度（20℃）g/mg1.04——1.07馏程230℃前馏出量/%（体积）＜3300℃前馏出量/%（体积）＞90酚含量/%（质量）＜0.5萘含量/%（质量）＜13黏度E252水分%（质量）＜115℃结晶物无要求洗油的萘质量分数小于13%，苊质量不大于5%，以保证在10～15℃时无固体沉淀物。萘因熔点较高，在常温下易析出结晶。因此应控制其含量。但萘与厄、芴、氧芴几洗油中其他高沸点组分混合时，能生成熔点低于有关各组分的共熔点混合物。因此在洗油中存在一定量的萘，有助于降低从洗油中析出沉淀物的温度。洗油中甲基萘含量高，洗油黏度小，平均相对分子质量小，吸苯能力大。所以，在采用洗油脱萘工艺时，应防止甲基萘成分随着流失。

洗油含酚量高易与水形成乳化物，破坏洗苯操作。另外，酚的存在还易使洗油变稠。因此应严格控制洗油中酚的含量。

洗油的质量在循环使用过程中将逐渐变坏，其密度、黏度和相对分子质量均会增大。300℃前馏出量降低。其因是洗油在洗苯塔中吸收苯族烃的同时还吸收了一些不饱和化合物，如环二烯等，这些不饱和化合物在煤气中硫化物的作用下，会聚合成高分子聚合物并溶解在洗油中，因而使洗油质量变坏并析出沉淀物。此外，洗油的部分轻质组分被出塔煤气和粗苯带走，也会使洗油中高沸点组分含量增多，黏度、密度及平均相对分子质量增大。焦化厂用于洗苯的主要有焦油洗油和石油洗油。焦油洗油是高温煤焦油中230～300℃的馏分，吸收效率高且容易得到，为大多数焦化厂所采用[7]。2.5.3洗油温度控制操作中洗油温度应略高于煤气温度，以防止煤气中的水汽冷凝而进入冼油中。一般规定洗油温度在夏季比煤气温度高2℃左右．冬季高4℃左右。为保证适宜的吸收温度，自硫酸铵工序来的煤气进洗苯塔前，在最终冷却器内冷却至18～28℃，贫油冷却至低于30℃。洗油中粗苯含量增加，则洗油液面上粗苯蒸气压就增加，使贫油吸收粗苯的推动力降低，不利于吸收过程的进行。一般贫油中粗苯含量增加0.1％，则粗苯的损失将达5%左右。贫油中粗苯的含量控制在0.4％左右，在适宜的吸收温度下，塔后煤气含苯族烃仍能保持在29g/m3以下，如进一步降低贫油中的粗苯含量，虽然有助于降低塔后损失，但将增加脱苯蒸馏时的求蒸气耗量，使粗苯产品的180℃前馏出率减少，并使洗油的耗量增加。近年来，国外有些焦化厂，塔后煤气含苯量控制在49g/m3左右．甚至更高，这一指标对大型焦化厂的粗苯回收是经济合理的[8]。第3章生产概况3.1工艺流程简图及主要设备3.1.1一塔式生产三种产品的工艺流程简图（见附录1）一塔式生产工艺是我国在引进前苏联双塔(脱苯塔、两苯塔)工艺的基础上，于上世纪70年代研发的新工艺[9]。与双塔工艺相比，一塔式工艺具有能耗低、流程短、易操作等优点，在我国的化产回收系统中已得到广泛的应用，且效果显著。安钢焦化厂采用焦油洗油洗苯和管式炉加热脱苯工艺，工艺流程皆为单塔流程，主产品为轻苯，脱苯塔侧线采重苯和萘油。来自硫氨工序的煤气首先从底部进入煤气终冷塔进行冷却，从终冷塔顶出来的煤气从洗苯塔底部进入，与塔顶喷入的贫油逆向接触，洗去煤气中的苯类，塔底富油用富油泵送至粗苯蒸馏进行脱苯操作，煤气从洗苯塔顶出来作为净煤气送到煤气柜及各用户。从终冷洗苯工序来的富油进入富油槽，富油经换热器预热后进入管式炉加热，再进入脱苯塔。塔顶出来的轻苯蒸汽经轻苯冷凝冷却器冷却后进入油水分离器。分离出的轻苯至回流柱，一部分打回流，一部分满流到轻苯槽。脱苯塔底的热贫油经一段换热器后至贫油槽，用贫油泵送至二段换热器后，再进入贫油冷却器冷却，最后送到终冷洗苯工序。为提高蒸馏效果，获得多种产品，在脱苯塔分别引出萘油和重质苯侧线。为保证循环油质量，经管式炉加热后引出1～1.5%的富油进入再生器用过热蒸汽蒸吹再生，油汽入脱苯塔底作为脱苯汽源，器底残渣定期排出[10]。3.1.2洗苯塔洗苯塔全部采用规整轻瓷填料，对铺设、安装要求较高，否则在使用过程中液相极易形成沟流和壁流现象，影响传质效果，使洗苯效率下降。另外，整个填料层的高度关系到是否有足够的洗涤面积，在洗苯塔整体安装完毕后，封人孔前，做必要的确认。进行水试，检查喷头的喷洒效果。另外还要逐层检查气体分布器的安装状况[8]。3.1.3脱苯塔本工艺采用的脱苯塔[11]为浮阀塔[12]，不锈钢材质。浮阀塔是生产中常用的传质设备。是在20世纪40～50年代才发展起来的，现在使用很广。在国内浮阀塔的应用占有重要地位，普遍获得好评。其特点是当气体流量在较大范围内波动时均能稳定地操作，弹性大，效率好，适应性强。浮阀塔结构特点是将浮阀装在塔板上的孔中，能自由地上下浮动，随气速地不同，浮阀打开地程度也不同。浮阀塔形式繁多，生产上多使用F～1型（国外称V1）浮阀，对于处理污垢或易聚合物料，也有的采用十字架型（国外称V4）浮阀。在安装过程中要重点关注以下环节:①脱苯塔筒体按照设计安装要求垂直安装。②由于脱苯塔径通常在2m以上，塔板是多块板用螺栓连接而成，为保证塔板上部液层稳定，必须保证塔板水平。加好耐油垫片，连接牢固，密封严，确保不漏液。每层塔板安装完毕后，自下而上逐层水试。洗苯、脱苯系统的关键设备是洗苯塔和脱苯塔，如果使用效果不佳，进行检修的难度和风险较大，且会造成全线停产，给企业造成较大的损失。因此，严格按照设计要求，做好上述2种设备的制作、安装和调试，尤为关键。3.2影响工艺的主要因素3.2.1影响粗苯蒸馏的因素3.2.1.1富油温度的影响富油温度是粗苯蒸馏的重要参数。富油温度过低,贫油含苯就高,且蒸汽耗量大。尤其是富油温度若低于160℃,从侧线基本采不出重苯和萘油,致使塔的操作不稳定,轻苯产量下降。但富油温度也不能过高,否则将直接导致塔底温度过高,也不能从侧线采出相应的产品;同时加大了管式炉的煤气耗量，还会引起窜塔。故富油温度一般应控制在190℃左右。3.2.1.2蒸汽温度及压力的影响用低压汽进行脱苯蒸馏,低压汽压力低且波动大、温度低、含水多。用此种蒸汽蒸馏,蒸汽耗量大,直接影响了塔的正常操作,塔内严重积水,洗油含水太高,有时能使塔顶油水分离器进入洗油。3.2.1.3塔顶温度及压力的影响在保证干点合格的情况下,提高塔顶温度可以提高轻苯产量,降低贫油含苯量。塔内操作压力对苯的蒸出率影响较小,而对甲苯及其以后的组分影响较大。塔顶压力昼夜之间、冬夏之间均有波动,对轻苯产量影响不大。3.2.1.4回流量的影响在蒸馏设备定型、进料的流量、组成及热状况不变的前提下,增大回流比的影响是:塔顶产品产量减小,塔顶产品的纯度提高。操作原则是:在保证轻苯干点合格的前提下,尽量降低回流比,这样可以提高轻苯产量,降低蒸汽消耗。脱苯塔的进料状况稳定后,塔顶温度就可用回流量调节阀自动调节。3.2.1.5侧线采出的影响脱苯塔设有萘油侧线采出口及重苯侧线采出口。通过侧线采出萘油,可降低循环洗油含萘量,另外可使洗苯塔后煤气含萘量降至200mg/m3左右。还可防止萘对换热器及洗苯塔的堵塞。因为若长期不采重苯,会对塔的操作产生不利影响。因此萘油和重苯的采出对蒸馏系统的影响也是不容忽视的[13]。3.2.1.6洗油含水富油含水多,循环洗油脱水需几个小时,此间基本无产量。更为严重的是,如果富油含水量过大,分在管式炉内大量蒸发,致使管道压力急剧增加,最终导致管道及换热器泄漏,造成停产。如新洗油含水较大,在往系统补充洗油前,应该使其在新洗油槽内脱水16h以上,能较好地解决新洗油含水的问题。3.2.2影响洗油消耗的因素3.2.2.1排残渣量循环洗油在洗涤的过程中,洗油的粘度变大,颜色变黑,高沸点聚合物增多,会影响洗油吸收的效率,因此必须定期补充新洗油,定期排残渣,即洗油要进行再生。排渣量大,则洗油消耗量大。在保证循环洗油质量的前提下,尽量少排残渣,可有效降低洗油消耗。可通过控制残渣270℃前馏出量来控制残渣质量,进而降低洗油消耗。3.2.2.2洗油质量及循环洗油量新洗油中苊、芴、氧等高沸点成份含量越高,洗油质量越差,排渣量越多。当新冼油230℃至270℃之间的沸点馏分高一些时,更有利于洗苯降低洗油消耗。另外,循环洗油量能满足正常洗苯即可,循环洗油量越大,洗油消耗越大。3.2.2.3煤气夹带量洗苯过程中,不可避免地会有部分洗油随煤气带出洗苯塔,为减少夹带量,通常在煤气出口设置捕雾器。因此捕雾器的捕集效果好坏是影响洗油夹带量的主要原因。3.2.2.4脱苯塔侧线采出量萘油、重苯的侧线采出量越大,洗油消耗越高,因为侧线采出的萘油、重苯中含有部分洗油轻质组分,因此一定要按萘油、重苯的侧线温度及组成合理控制采出量,可达到既采出了合格的侧线产品,又尽量减少洗油消耗的目的。3.2.2.5其它影响操作过程中要严格控制循环洗油带水,这就要求防止带水太大,造成窜塔事故。因此一旦严重窜塔,洗油消耗就会增加,这就要求操作时严格执行洗苯塔中贫油比煤气温度高2～4℃的规定,严格控制新洗油含水,防止贫油冷却器的窜漏,严格控制低压汽大量带水等等。另应加强管理,防止其它一切跑、冒、滴、漏造成的洗油消耗。3.2.3影响轻苯产率的因素洗苯工艺采用单塔洗涤，洗苯塔塔高45m，塔径4m，每段填料高度3.75m。洗苯塔设计洗油循环量78550kg/h、贫油含苯0.15％、富油含苯2.23％，入洗苯塔贫油温度25℃，洗苯塔后煤气含苯4g/m。实际洗苯塔洗油循环量79000kg/h，贫油含苯0.18％、富油含苯0.8％—1.09％。入洗苯塔贫油温度25℃。国家标准轻苯干点<150℃。生产过程中轻苯干点控制在142～145℃。3.2.3.1吸收温度煤气中苯族烃的含量一定时,温度愈低,洗油中与其成平衡的粗苯含量愈高。但温度不能过低,因为低于15℃时,洗油粘度显著增加;低于10℃时,会从洗油中析出沉淀物。根据我们的实践,冬季低于25℃洗油就会大量挂塔,造成操作困难,且洗苯塔阻力增大;若高于32℃,则回收率显著降低,故适宜的操作温度为25～30℃[14]。3.2.3.2洗油质量洗油的分子量减少能使洗油的洗苯能力提高,但洗油分子量不宜过小,否则吸收操作中洗油挥发损失大,并在脱苯时不易与苯分离。3.2.3.3循环洗油量循环洗油量可根据下面的公式求得:V•(a2-a1)/1000=L(C2-C1)式中:V———洗苯塔通过的煤气量,m3/h;a1、a2———洗苯塔入口、出口煤气苯族烃的含量,g/m3;L———洗油量,kg/h;C2、C1———贫富油中粗苯的含量,%。从上式看出,增加循环洗油量,可降低洗油中的粗苯含量,增加吸收推动力,提高收率。但循环洗油量也不能太大,否则能源、动力及洗油消耗将大大增加。根据理论计算,确定的合适的循环洗油量为190m3/h。3.2.3.4贫油含苯量入洗苯塔的贫油含苯量越高,塔后损失越大。实际贫油含苯可控制在0.2%～0.4%,此时仍能保证塔后煤气含粗苯2g/m以下。若进一步降低贫油含苯,虽有助于降低塔后损失,但增加了脱苯的蒸汽耗量,并使洗油耗量增加。3.2.3.5煤气压力及流速随着煤气压力的增加,煤气中苯族烃的分压将成比例增加,使得吸收推动力增加。增加煤气流速可提高气膜吸收系数,强化吸收过程。3.2.3.6轻苯冷却温度轻苯易挥发,故轻苯温度过高时,挥发损失较大,同样影响轻苯收率。第4章工艺计算4.1计算要求洗油循环量100m3，脱苯塔塔盘为浮阀塔，富油进口温度25～28℃，含苯量2～3%；贫油出口温度27～29℃，含苯量0.2～0.4%，脱苯塔顶部温度79～81℃，底部温度175～180℃；产品馏程（馏出96％cv）温度：≤150℃)4.2物料衡算表4.1轻苯中苯，甲苯，二甲苯Tab4.1ThetoluenexyleneandbenzeneintheLightbenzene组分名称百分含量%相对分子质量kg/kmol苯478甲苯3892二甲苯58106轻苯的相对分子质量为MA=萘油，重苯的相对分子质量MB=原料液及塔顶，塔底产品摩尔分数XFXDXW原料液液塔顶，塔底产品的平均摩尔分数MFMDMw物料衡算[15]洗油循环量为100m3/h其密度为880kg/kmol由原料处理量总物料衡算得4.3塔的整体计算4.3.1塔板数的确定4.3.1.1回流比由最小回流比RminXD=0.978XF=0.510ａ=2.47求得最小回流比Rmin=1.30操作回流比R=2Rmin=2.604.3.1.2最小理论塔板数[16]-1=124.3.1.3理论层数[15]X=由Y查数据得=0.342367联立可得N=19.288=20确定适宜进料板位置已知精馏段平均相对挥发度ａ1=4.24N1=7.496第八层理论塔板为进料版4.3.1.4实际塔板数[17]ET=0.35精馏段层数提馏段层数4.3.2操作压力计算塔顶操作压力Pd=101.325+4=105.325kpa塔板压降进料塔板压力精馏段平均压力4.3.3操作温度计算℃塔顶温度℃进料板温度℃精馏段平均温度℃4.3.3.1平均摩尔质量的计算4.3.3.2进料板平均摩尔量计算4.3.3.3精馏段平均摩尔质量4.3.3.4平均密度计算kg/4.3.3.5液相平均密度计算由℃查数据可得：由℃查表可得4.3.3.6进料板液平均密度=0.256kg/4.3.3.7精馏段液相平均密度4.3.3.8精馏段的气液相体积流率[18]=1.19/S=0.049/SC=0.0833安全系数为0.7则空塔气速为=2.038m经圆整得D=2.1m塔截面积=3.464.3.3.9实际空塔流速为[19]m/s4.3.3.10有效高度计算在进料板上方开一人孔其高度为0.8m[20]堰长溢流堰高度[21]取板上清液层高度弓形降液管宽度Wd和截面积Af得[22]表4.2塔的工艺设计计算结果总表Tab4.2TheprocessdesigncalculationsmasterlistofTower序号项目数值1平均温度tm,℃1202平均压力Pm，Kpa112.3253气相流量Vs，（m3/s）1.194液相流量Ls，（m3/s）0.0495实际塔板数436有效段高度Z，m17.47塔径，m2.18板间距，m0.49堰长，m1.3910板上液层高度，m0.0611堰上液层高度，m0.02912空塔气速，m/s0.32913每层塔板压降，Kpa7001415弓形降液管宽度Wd，m弓形降液管截面积Af，m20.2500.260第5章轻苯生产中水污染物的处理轻苯生产过程产生的水污染——酚水、再生酸、酸焦油[23]没有经过处理或处理不好，将造成严重的污染。为了适应日益严格的环保要求，应利用焦化厂大量生产的焦炭对现有再生酸和酸焦油排放系统进行技术改造，并对酚水收集系统进行改进。5.1污染物的组成及危害轻苯生产的水污染物中有害物质主要有：苯类物质、酚类化合物等。其中苯类物质为剧毒性，易挥发，不仅可以通过呼吸系统进入人体，而且可以通过皮肤进入人体，长期积累，造成人体中枢神经受损及人体免疫力下降。而酚类化合物为原生质毒物．与人的皮肤、黏膜接触可发生化学反应，形成不溶性蛋白，使细胞失去活力；向深部渗透，则会引起人体内部组织细胞损伤、坏死，直至全部中毒。外排酚水含酚量超过0.2mL就会使鱼类大量死亡。5.2水污染物的处理方法及措施（1）酚水的治理提高油水分离效果可有效解决问题。因此，改进酚水排放系统，由原有先分离、后收集开放的系统改为将酚水全部收集到地下槽，再经控制分离用封闭管道送至生物脱酚系统①对于生产过程中的水蒸气冷凝水、苯类产品分离水，在每个脱水口及泵房、塔架附近安装漏斗收集装置，并用封闭管道将酚水导人地下槽存放。②对于洗剁地坪、检修清扫设备时产生的酚水，通过设在地下的半闭地沟收集并导入地下槽存放。③用泵将地下槽内的酚水抽入约10m高的控制分离器内，进行油水分离，为保证分离效果，可用蒸汽间接加热。分离出的苯类物质回收到油槽，酚水流入专用槽收集，用泵送至回收车间生物脱酚工段进行脱酚处理。（2）酸焦油的改性在实际生产中，当出现酸焦油在蒸吹釜内加热时间过长时，会发生无法排放的问题。因此，可对酸焦油进行改性处理，将酸焦油用碱液中和至中性，然后与直径小于10mm焦粒混合均匀，可吸附在焦粒上。经过烘干或自然干燥除去水分后，变硬变脆。经粉碎后送回煤场配煤使用或作为锅炉燃料直接燃烧。（3）再生酸的二次利用再生酸的主要成分稀硫酸与铁反应生成FeSO4，可作为沉淀剂，其用途广泛。由于再生酸中有害物质含量高，需经过净化后方能用于生产。利用焦炭的吸附作用和良好的透气性选用焦粒作为过滤剂和吸附剂，对再生酸进行净化。经过多次实验，证明M2D焦粒的效果较好，再生酸有害物质及杂质含量基本清除，焦粒可干燥后送回煤场配煤使用。具体工艺流程如下：对洗涤工序进行改进，再生酸由人工间歇排放改为自动连续排放，降低其中酸焦油含量，稳定其各种成分的组成。在此基础上，将再生酸经沉淀池静置，分离出酸焦油；再经过滤器过滤，除去粒状杂质；经过过滤器内焦炭的过滤、吸附作用，再生酸变为浅黄色半透明液体，在反应器内与过量的铁屑进行反应，生成饱和FeSO4母液，经浓缩结晶后生成FeSO4晶体，残液可重新人反应器反应。该工艺简单，易于操作，实用效果好，产品用途广泛。采取以上各项治理措施后，应可基本实现水污染物零排放，外排水苯类物质含量、酸碱度均符合环保要求，解决进入生物脱酚工序污水含油量过高、强酸性问题，使焦化厂环保设施得以正常运转，解决污染问题。结论本设计参考部分焦化厂轻苯生产工艺，选择一塔式生产三种产品的工艺路线，为提高轻苯收率及质量，以及对资源的合理利用。由于对重苯和萘的顺利采出，使得系统稳定性更强，轻苯收率及其质量将显著提高。本工艺设计参考的洗油循环量为100m3/h，经工艺计算，求的最小回流比为求得最小回流比为1.30，操作回流比2.60。实际塔板层数为43层，塔径2.1m。塔体有效高度为17.4m。经校核，符合工艺要求。一塔式流程比两塔式省去一台两苯塔，因此生产轻苯产品耗水、耗电、耗蒸汽显著降低，节约宝贵的水资源，保障了居民生活用水，一定程度上缓解当今社会用水紧的问题。该工艺脱苯效果好，循环洗油质量高，增强了洗苯效果，改善了净煤气质量，对煤气用户的安全使用具有重要的意义。致谢即将结束四年的大学生涯，在这四年里所学知识和道理结合毕业前所有的努力与付出都凝体现在这篇设计里。相信它虽不算佳作，但确是我用心完成的。在指导老师耐心的指点以及不遗余力的帮助下，经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，在此感谢系里的张老师和焦化厂的冯师傅。作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起努力的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师张艳维老师。张老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是张老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩张老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢我的同学对我无私的帮助，特别是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校——安阳工学院大学，是母校给我们提供了优良的学习环境；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。谢谢各位老师和同学，谢谢！

四年时间很快就过去了，四年的大学时光给我留下了美好的回忆，四年里不仅学会很多知识，更重要的是让