富油脱苯工艺系统设计

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绪论

煤焦化学是研究以煤为原料，经高温干馏获得焦炭和粗煤气，并经合理的方法将粗煤气分开和精制成化学产品的技术和工艺原理的学科。其中，煤焦化学产品的回收和加工占主要地位。目前有些国家生产的炼焦化学产品品种已达500多种。中国目前经过生产试制，包括小批量生产的大约为150余种，正式生产的有70多个品种。这70多个品种的含量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制，对经济建设将起到重大的作用。

粗苯和煤焦油是炼焦化学产品回收中最重要的两类产品，在石油工业中曾被称为基础化工原料的八种烃类有苯、甲苯、二甲苯、萘四类从粗苯和煤焦油产品中提取。目前。中国年产焦炭达到两亿多吨，可回收的粗苯资源达200多万吨。虽然从石油化工可生产这类产品，但焦化工业仍是苯类产品的重要来源，因此从焦炉煤气中苯族烃具有重要的意义。

粗苯是黄色透明的油状液体，比水轻，微溶于水。在储存时，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能溶解于粗苯中，使其着色变暗。粗苯是由多种芳烃和其他化合物组成的繁杂混合物。粗苯中主要含有苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等芳香烃，易燃易挥发闪点为12℃，初馏点40～60℃.粗苯蒸气在空气中的体积分数达到1.4%～7.5%范围时，能形成爆炸性的混合物。通过洗油吸收法，固体吸附法和深冷凝结法从焦炉煤气中回收。

富油脱苯就是将通过洗油吸收法在焦炉煤气中回收的粗苯解析出来的过程，20世纪80年代以前,我国绝大部分焦化厂均是沿用原苏联的蒸汽加热富油脱苯工艺，这种工艺陈旧，蒸汽消耗量大，设备巨大，产品质量差。1976～1979年间，我国自行设计的脱苯装置相继在新（新余）钢焦化厂和济钢焦化厂建成，分别采用管式炉加热富油，脱苯塔打回流的30层单塔脱苯生产粗苯和45层单

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塔脱苯生产两种苯（轻苯、重苯）的装置，经过攻关、调试投入正常生产，并取得了“单塔脱苯工艺及新型脱苯塔发明专利〞。目前国内各焦化厂均普遍采用了管式炉加热富油脱苯工艺。这种工艺可以有双塔生产轻苯、重质苯以及单塔生产粗苯和单塔生产轻苯、重苯和单塔生产轻苯、重苯和萘溶剂油的方法。本设计富油脱苯工艺系统设计，主要包括工艺流程方案的选型，主要设备的设计和选型。

第一章富油脱苯的工艺流程方案比较与选定

1.1生产一种产品的工艺流程

如图1.1所示，来自洗苯工序的富油依次与脱苯塔顶的油气和水汽的混合物、脱苯塔低排除的热贫油换热后温度达110～130℃进入脱水塔。脱水后的富油经管式炉加热至180～190℃进入脱苯塔。脱苯塔顶逸出的90～92℃的粗苯蒸汽与富油换热后温度降到75℃左右进入冷凝冷却器，冷凝液进入油水分开器。分开出水后的粗苯流入回流槽，部分粗苯送至塔顶做回流，其余的作为产品采出。脱苯塔底部排出的热贫油经贫富油换热器进入热贫油槽，再用泵送贫油冷却器冷却至25～30℃后去洗苯工序循环使用。脱水塔顶逸出的含有萘和洗油的蒸汽进入脱苯塔的精馏段下部。在脱苯塔精馏段切取萘油。从脱苯塔上部断塔板引出液体至油水分开器分开出水后返回塔内。脱苯塔用的直接蒸汽是经管式炉加热至400～450℃后，经由再生器进入的，以保持再生器顶部温度高于脱苯塔底部温度。

为了保持循环洗油质量，将循环油量的1%～5%的富油入塔前的管路引入再生器进行再生。在此用蒸汽间接将洗油加热至160～180℃，并用过热蒸汽直接蒸吹，其中大部分洗油被蒸发并随直接蒸汽进入脱苯塔底部。残留于再生器

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底部的残渣油，靠设备内部的压力间歇或连续地排至残渣油槽。残渣油中300℃前的溜出量要求低于40%。洗油再生器的操作对洗油耗量有较大的影响。在洗苯塔捕雾，油水分开及再生器操作正常时，每生产1t180℃前粗苯的煤焦油洗油耗量可在100kg以下。

上述流程是一种十分稳定可靠的工艺流程。一些操作经验丰富的工人，经过精心操作说明:该流程中的脱水塔可以省略；脱苯塔精馏段可以不切取萘油也不会造成萘的积累；脱苯塔上部不会出现冷凝水，因此断塔板和油水分开器可以省略；从而使脱苯装置、管线、阀门大大简化，操作简捷便利，并进一步降低了洗油消耗。实际上使用计算机对脱苯塔装置作模拟计算从理论上为此提供了支撑。实现萘在贫油中不积累的关键是：脱苯塔装置操作稳定；脱苯塔顶温度、直接蒸汽温度和用量及富油如脱苯塔温度等指标适合等；煤气在初冷器和电捕焦油器将萘和煤焦油脱出较好。

图1.1生产一种产品的流程

1一脱水塔；2一管式炉；3一再生器；4一脱苯塔；5一热贫油槽；6一换热器；7一冷凝冷却器；8一冷却器；9一分开器；10一回流槽。

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1.2生产两种产品的工艺流程

如图1.2所示，与生产一种苯流程不同是脱苯塔逸出的粗苯蒸汽经分凝器与富油和冷却水换热，温度控制为88～92℃后进入两苯塔。两苯塔顶逸出的73～78℃的轻苯蒸汽经冷凝冷却并充分开出水后进入轻苯回流槽，部分送至塔顶作回流，其余产品采出。塔底引出重苯。

脱苯塔顶逸出粗苯蒸汽是粗苯、洗油和水的混合蒸汽。在分凝器冷却过程中生产的冷凝液称之为分缩油，分缩油的主要成分是洗油和水。密度比水小的称为轻分缩油，密度比水大的称为重分缩油。轻、重分缩油进入分开器，利用密度不同与水分开后兑入富油中。通过调理分凝器轻、重分缩油的采出量或交通管（轻、重分缩油引出管道间的连管）的阀门开度可调理分开器的油水分开状况。从分开器排出的分开水进入控制分开器进一步分开水中夹带的油。

图1.2生产两种产品的流程

1—脱水塔；2—管式炉；3—再生器；4—脱苯塔；5—热贫油槽；6—两苯塔；

7—分缩器；8—换热器；9—冷凝冷却器；10—冷却器；11—分开器；

12—回流柱；13—加热器。

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1.3生产三种产品的工艺流程

生产三种产品的工艺流程有一塔式和两塔式流程。

（1）一塔式流程即轻苯、精重苯和萘油溶剂均从一个脱苯塔采出。自洗苯工序来的富油经油气换热器及二段贫富换热器、一段贫富换热器与脱苯塔低出来的170～175℃热贫油换热到135～150℃，进入管式炉加热到180℃进入脱苯塔，在此用再生器来的直接蒸汽进行气提和蒸馏。脱苯塔顶部温度控制在73～78℃，逸出的轻苯蒸汽在油气换热器、轻苯冷凝冷却器经分别与富油、16℃低温水换热冷凝冷却至30～35℃，进入油水分开器，在与水分开后进入回流槽，部分轻苯送至脱苯塔顶做回流，其余作为产品采出。脱苯塔底部排排出的热贫油经一段贫富油换热器后进入脱苯塔底部热贫油槽，再用泵送经二段贫富油交换器、一段贫油冷却器、二段贫油冷却器冷却到27～30℃至洗苯塔循环使用。

精重苯和萘溶剂油分别从脱苯塔侧线引出至各自的回流槽。从脱苯塔上部断塔板上将塔内液体引至分开器与水分开后返回塔内。从管式炉后引出1%～1.5%的热富油，送入再生塔内，用经管式炉加热到400℃的蒸汽蒸吹再生。再生残渣排入残液槽，用泵送油库工段。系统消耗的洗油定期从洗油槽经富油泵入口补入系统。各油水分开器排出的分开水，经控制分开器排入分开水槽送鼓风工段。各储槽的不凝气集中引至鼓风冷凝工段初冷前吸煤气管道。

（2）两塔式流程即轻苯、精重苯和萘溶剂油从两个塔采出。与一塔式流程不同之处是脱苯塔顶逸出的粗苯蒸汽经冷凝冷却