畢業(yè)設計---50000 nm3 h焦爐煤氣中苯族烴回收

1、<p><b>　　本科生畢業(yè)設計</b></p><p>　　學 院： 應用技術學院 </p><p>　　專 業(yè)： 化學工程與工藝 　 </p><p>　　設計題目： 50

2、000 Nm3 /h焦爐煤氣中苯族烴回收 </p><p>　　專 題： </p><p>　　2010 年 6 月 15 </p><p>　　任務下達日期：2010年 3 月 22 日</

3、p><p>　　畢業(yè)設計日期： 2010 年 3月22日至 2010 年 6月15日</p><p>　　畢業(yè)設計題目：50000 Nm3 /h焦爐煤氣中苯族烴回收</p><p><b>　　畢業(yè)設計專題題目：</b></p><p>　　畢業(yè)設計主要內容和要求：</p><p><b>

4、　　回收工藝論證。</b></p><p>　　主要設備計算和選型。</p><p>　　繪制帶控制點工藝流程圖、設備平面布置圖、管道平面和立面布置圖、繪制一張主要設備圖（必須與自己的設備計算一致），并用AutoCAD繪制所有圖紙。</p><p><b>　　編制設計說明書</b></p><p>　　按4

5、×25孔JN60－82焦爐配套規(guī)模進行計算。</p><p><b>　　計算條件：</b></p><p>　　苯回收率：0.95%(占干煤重量)</p><p>　　硫銨工段來煤氣溫度/飽和溫度℃：56/50℃</p><p><b>　　終冷溫度：21℃</b></p>

6、<p>　　翻譯一篇原版英文文獻。</p><p><b>　　撰寫專題報告。</b></p><p>　　院長簽字： 指導教師簽字：</p><p><b>　　內容摘要</b></p><p>　　本設計是50000 Nm3/h焦爐煤氣回收粗苯工段

7、的設計。</p><p>　　主要包括六部分: 一 、工藝方法的論證及選擇(煤氣的終冷除萘,粗苯的吸收和脫出),工藝流程詳述和說明。二 、主要設備的計算，論證和選型(終冷塔、洗苯塔、脫苯塔、貧油冷卻器等等)。三 、設備平面布置說明。四 、非工藝部分要求（自動化儀表，防火防爆，給水排水，供電，供氣，土建，安全與勞保等）。五 、操作崗位的確定和人員編制。六 、經濟概算。</p><p>　　本

8、設計所采用的工藝流程分兩部分：終冷洗苯部分和蒸餾脫本部分。終冷洗苯部分采用的是橫管終冷輕質焦油洗萘，焦油洗油洗苯工藝。該工藝對煤氣的終冷采用間接冷卻，因此不產生含酚廢水，冷卻的同時輕質焦油洗萘效果好，洗苯采用塑料花環(huán)填料塔，其有阻力小，洗苯效果好等優(yōu)點。蒸餾脫苯部分采用的是管式爐加熱生產一種苯的工藝。該工藝具有富油預熱溫度高，節(jié)省蒸汽耗量，脫苯效果好等優(yōu)點，另外，貧油冷卻器采用螺旋板換熱器，貧富油換熱器采用浮頭式換熱器，其具有傳熱系數大

9、，省鋼材等優(yōu)點。</p><p>　　該工藝的總投資4204.53萬元，投資回收期為1年8個月。</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This design is about a crude benzene rvcovery recovery workshop with 5000 Nm3/h coven g

10、as.</p><p>　　It includes mainly six parts .the first： demonstration and selection of the process (the process of gas final cooling and naphthalene removal,absorbtion and recovering of benzol), and explanatio

11、n of technological process.the second：caculation, demonstration and selection of main equipment (the final cooling tower,the benzene-scrubbing tower,the benzene-removing tower,the lean oil coolers,etc.), the thirst : exp

12、lanation of equipments location.the forth: non-process section (auto-instrument, firep</p><p>　　The design is divided into two parts-the final cooling and benzene scrubbing section, the benzene removal secti

13、on. In former section, the horizontal final cooler with splashing light tar for naphthal removal and with washing oil (light tar) scrubbing benzene are used. Because of cooling indirect, the process does not produce phen

14、ol-bearing waste water. Meanwhile, as a result of using light tar, it will achieve good effects of naphthalene removal. Benzene scrubbing tower with plastic petal ring p</p><p>　　The total investment of this

15、 process is about 42.05 million yuan and the period of recovering is one year and eight months.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1、緒論…………………………………………………………………………………………1</p><

16、;p>　　1.1 煉焦煤氣中回收苯族烴的意義……………………………………………………… 1</p><p>　　1.2 粗苯的性質………………………………………………………………………… 1</p><p>　　1.3 設計任務…………………………………………………………………………… 3</p><p>　　（1）徐州地區(qū)的氣相條件…………………………………

17、…………………………… 3</p><p>　?。?）工段規(guī)模和煤氣處理能力的計算……………………………………………… 4 </p><p>　　2、粗苯工段的工藝過程及工藝選擇……………………………………………………… 5</p><p>　　2.1 煤氣終冷及洗奈工藝…………………………………………………………… 5</p><p&

18、gt;　　2.2洗苯工藝……………………………………………………………………………9</p><p>　　2.3脫苯工藝………………………………………………………………………………12</p><p>　　2.4 本設計工藝詳述………………………………………………………………………14</p><p>　　3、主要設備論證及選型…………………………………………………

19、……………………16</p><p>　　3.1洗苯塔…………………………………………………………………………………16</p><p>　　3.2脫苯塔…………………………………………………………………………………18</p><p>　　3.3 終冷塔………………………………………………………………………………… 18</p><p>　

20、　3.4貧富油換熱器…………………………………………………………………………19</p><p>　　4、主要設備和管道的工藝計算、選型……………………………………………………… 21</p><p>　　4.1 終冷塔的計算……………………………………………………………………… 21</p><p>　　4.1.1物料衡算…………………………………………………

21、…………………… 21</p><p>　　4.1.2熱量恒算…………………………………………………………………… 22</p><p>　　4.1.3終冷塔設計…………………………………………………………………… 23</p><p>　　4.1.4冷卻面積的計算…………………………………………………………… 24</p><p>　　4.

22、1.5終冷塔塔高的計算………………………………………………………… 24</p><p>　　4.2 洗苯塔的計算…………………………………………………………………… 25</p><p>　　4.2.1洗油循環(huán)量的計算………………………………………………………… 26</p><p>　　4.2.2貧富油中粗苯含量的計算…………………………………………………

23、 26</p><p>　　4.2.3塔徑、填料面積、填料量和塔高的確定…………………………… 27</p><p>　　4.3管式爐的計算與選型…………………………………………………………………27</p><p>　　4.3.1物料衡算………………………………………… ……………………………28 </p><p>　　4.3.2能量衡算

24、……………………………………………………………………… 31</p><p>　　4.3.3管式爐的選型………………………………………………………………… 33</p><p>　　4.4再生器的計算選型………………………………………………………………34</p><p>　　4.4.1物料衡算……………………………………………………………………… 34</p

25、><p>　　4.4.2再生器選型…………………………………………………………………… 36</p><p>　　4.5脫苯塔的計算選型…………………………………………………………………36</p><p>　　4.6換熱器………………………………………………………………………………39</p><p>　　4.6.1貧富油換熱器……………………

26、……………………………………………39</p><p>　　4.6.2貧油冷卻器 ………………………………………………………………… 42</p><p>　　4.6.3冷凝冷卻器 …………………………………………………………………42</p><p>　　4.6.4分縮器 ……………………………………………………………………… 43</p>&

27、lt;p>　　4.7主要管道………………………………………………………………………………43</p><p>　　4.7.1煤氣管道………………………………………………………………………43</p><p>　　4.7.2蒸氣管道 …………………………………………………………………… 43</p><p>　　4.7.3富油管道 ………………………………………

28、…………………………… 44</p><p>　　4.7.4貧油管道 …………………………………………………………………… 44</p><p>　　4.8泵的計算與選型………………………………………………………………………44</p><p>　　5、工藝說明……………………………………………………………………………………47</p><p&g

29、t;　　5.1操作技術指標………………………………………………………………………47</p><p>　　5.2設備的布置……………………………………………………………………………48</p><p>　　5.3操作崗位的確定及崗位定員…………………………………………………………49</p><p>　　5.4崗位操作規(guī)程…………………………………………………………

30、……………50</p><p>　　6設備及管道材料匯總表……………………………………………………………52</p><p>　　7、非工藝部分…………………………………………………………………………………60</p><p>　　7.1自動化儀表的要求……………………………………………………………………60</p><p>　　7.2防火防

31、爆和采暖通風 …………………………………………………………………62</p><p>　　7.3供汽和給排水…………………………………………………………………………63</p><p>　　7.4檢化驗項目……………………………………………………………………………63</p><p>　　7.5電力 土建………………………………………………………………………………6

32、4</p><p>　　7.6安全與勞?！?4</p><p>　　8、經濟概算………………………………………………………………………………65</p><p>　　8.1編制說明………………………………………………………………………65</p><p>　　8.2 經濟概算………………

33、………………………………………………………………65</p><p>　　8.3經濟分析…………………………………………………………………………68</p><p>　　參考資料………………………………………………………………………………70</p><p>　　英文翻譯……………………………………………………………………………71</p><p

34、><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1煉焦煤氣中回收苯族的意義 </p><p>　　煤在煉焦時一般72%-78%轉化為焦炭，其中22%-28%轉化為荒煤氣，苯族烴是煤干餾過程中產生的芳香烴化合物中分子較低的部分，其產率占煉焦干煤臟入量的0.8%-1.4%產率的波動主要受煉焦煤料的性質煉焦溫度的影響，近年來，由于石油化學工業(yè)的迅速發(fā)展

35、，可以提供苯類，苯酚類等產品，對煤煉焦化學工業(yè)產生了巨大的影響，但是焦化工業(yè)提供的許多種芳香族化合物和雜環(huán)化合物是石油化學工業(yè)所不能代替的，它們不可能或者不能經濟的從石油加工過程中獲得，今后這類產品主要依賴煉焦化學產品的吸收與加工，因此這些化學產品對綜合利用煤炭資源和我國社會主義經濟建設有著重要意義。</p><p>　　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，溶劑油等產品。甲苯，二甲苯，三

36、甲苯，乙基甲苯，古馬隆，茚，噻吩，酚。這些產品具有極為廣泛的用途，是塑料合成纖維，合成橡膠，染料，涂料，醫(yī)藥，耐高溫材料及國防工業(yè)極為寶貴的原料，對于我國的社會主義建設具有十分重大的政治意義和經濟意義。</p><p><b>　　1.2粗苯的性質</b></p><p>　　粗苯在常態(tài)下為淡黃色透明溶體，此水輕，不溶于水，在貯存時，由于其中的戊烯類，環(huán)戊二烯等不合和

37、化合物的氧化合聚合而形成樹脂狀物質，故使粗苯差色變暗，粗苯易燃易爆，閃點為12攝氏度，粗苯苯氣在空氣中的濃度在1.4%-7.5%（體積）范圍內時，能形成爆炸性混合物。</p><p>　　粗苯的各主要成分皆在180攝氏度前餾出，180攝氏度以后餾出的是粗苯中所含的洗油輕質餾分，稱為溶劑油。在測定粗苯中各組分的含量和計算其加工過程中的產量時，通常將180攝氏度前的餾出量作為鑒別粗苯質量的指標之一。粗苯在180攝氏度

38、前的餾出量取決于粗苯的工藝流程和操作制度。180攝氏度前的餾出量越多，粗苯的質量就越好，一般要求粗苯在180攝氏度前餾出量達93%-95%，粗苯中除了主要的苯類物質之外，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生成物及有機硫化合物也一同進入了粗苯中。</p><p>　　粗苯的組成取決于煉焦配煤的組成及煉焦產物在炭化室內熱解的程度。粗苯各組成的平均含量如表1—1。此

39、外，粗苯中酚類的含量通常在0.1—1.0%之間，吡啶堿類的含量不超過0.5%。當硫銨工段從煤氣回收吡啶堿類時，則粗苯中的吡啶堿類含量不超過0.01%。各產品的質量指標見表1—1、1—2、 1—3。</p><p>　　粗苯中各組分的含量 表1-1

40、 </p><p>　　由于粗苯是易燃的物質，粗苯蒸汽在空氣中的濃度在1.4—7.5%（體積）范圍內時，能形成爆炸性混合物，因此該工段要嚴禁煙

41、火，電機防爆。</p><p>　　粗苯和輕苯的質量指標 表1-2</p><p>　　重苯和重質苯的質量指標 表1-3 </p><p><b>　　1.3設計任務：</b></p><p>　　本設計為50000Nm3/h焦爐煤氣粗苯回收工段設計。&l

42、t;/p><p>　?。?）徐州地區(qū)氣象條件</p><p>　　本設計是參考徐州市環(huán)宇焦化廠粗苯工段設計的。</p><p>　　廠址：徐州郊區(qū)，東經117°18´，北緯34°17´，海拔 度34米</p><p>　　本地區(qū)屬海洋性氣候，具有大陸性氣候特點。</p><p

43、>　　年平均氣溫 14℃</p><p>　　極端最高氣溫 40.6℃（1972.6.11）</p><p>　　極端最底氣溫 –22.6℃（1969.2.6）</p><p><b>

44、　　大氣壓力：</b></p><p>　　冬季 767mmHg</p><p>　　夏季 751mmHg</p><p>　　降水量（年）

45、869.9mm</p><p>　　降水天數（年） 91.7day</p><p>　　平均相對溫度 71%</p><p>　　最大積雪厚度 25cm<

46、/p><p>　　最高地下水位 1.25—1.75mm</p><p>　　最大風速 23.4m/s</p><p>　　最大平均風速 19.3m/s</p>&

47、lt;p><b>　　最多風向幾頻率：</b></p><p>　　全年 東、東北</p><p>　　夏季 東、東南</p><p>　　土壤耐壓力（砂質黏土）

48、 12t/m²</p><p>　　地下水質對硅酸鹽水泥混泥土無侵蝕作用。</p><p>　?。?）工段規(guī)模和煤氣處理能力的計算</p><p>　　本設計采用焦油洗油吸收煤氣中的苯族烴，對焦油洗油的質量要求見表1-4</p><p>　　焦油洗油質量標準(YB 297-64) 表

49、1-4</p><p><b>　　計算依據；</b></p><p>　　爐型是4×25孔JN60-82型焦爐</p><p>　　炭化室有效容積：38.5 m³</p><p>　　爐組孔數：4×25孔</p><p>　　設計結焦時間：19.5h</p&g

50、t;<p>　　煤餅堆積密度：744.84t/ m³</p><p><b>　　焦化廠年產能力：</b></p><p><b>　　G煤 ＝</b></p><p>　　＝4×25×38.5×744.84/19.5</p><p>　?。?4

51、7058.82kg/h</p><p>　　式中G煤:裝爐干煤量</p><p>　　:每個焦爐組的焦爐座數</p><p>　　:每座焦爐碳化室孔數</p><p><b>　　:周轉時間h</b></p><p><b>　?。禾蓟矣行莘e</b></p>

52、<p><b>　　：干煤堆積密度</b></p><p>　　2 粗苯工段的工藝過程及工藝選擇</p><p>　　焦爐煤氣經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煤氣終冷除萘,吸收苯族烴和脫苯.下面分別進行對完成這三響任務的工藝論證.</p><p>　　2.1煤氣的終冷及洗萘工藝</p>&

53、lt;p>　　回收煤氣中的苯族烴的適量溫度為21-27℃左右,在飽和器后溫度通常是在50-56℃, 50-56℃的煤氣進入終冷塔，被有噴淋下來的富油洗萘。富油進塔溫度比煤氣溫度高5-7℃，煤氣含萘可由2000-2500mg/Nm³降到500-800mg/Nm³。除萘后的煤氣進入終冷塔，該塔為隔板式，分兩段。下段用從涼水架來的循環(huán)水冷卻至20-23℃的循環(huán)水噴淋，將煤氣再冷卻25℃左右，額外水從終冷塔底部經水封管

54、流入熱水池；然后用泵送至涼水架，經冷卻后自流入冷水池。再用泵送至終冷冷塔的上下兩端，送往上端的水須于間冷器用低溫水冷卻，由于終冷器只是為了冷卻煤氣，所以終冷循環(huán)水量可減至2.5-3噸/1000標米³煤氣左右,因此,在回收苯族烴之前,煤氣必須進行最終冷卻.由于在煤氣冷卻和部分水蒸氣冷凝的同時,也有萘從煤氣中析出,所以,煤氣的最終冷卻同時也兼有除萘的作用.</p><p>　　我國焦化廠目前所采用的煤氣終冷

55、及除萘的工藝流程主要有四種,即:煤氣終冷和機械除萘工藝;煤氣終冷和焦油洗油工藝;洗油萘和煤氣最終冷卻工藝;橫管終冷噴灑輕焦油洗萘工藝.</p><p>　　2.1.1煤氣終冷和機械化除萘工藝</p><p>　　該工藝流程如圖2-1所示.</p><p>　　來自硫銨工段煤氣在終冷塔內自下而上流動,在流動過程中與經由隔板孔眼噴淋而下的冷卻水流密切接觸，從55-60℃

56、冷卻至21-27℃,部分水汽被冷凝下來,同時還有相當數量的萘也從煤氣中析出,并被水沖洗下來,煤氣含萘量可從2000-3000mg/Nm³,降到800-1200mg/Nm³。冷卻后的煤氣去洗苯塔脫苯。</p><p>　　含萘冷卻水由塔底經水封管自流入機械化刮萘槽,水和萘在槽中分離后,水自流入涼水架冷卻到30-32℃,再由泵抽送經冷卻器冷卻到21℃左右后,回終冷塔循環(huán)使用。</p>

57、<p>　　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，再用水蒸汽壓送往焦油槽或焦油氨水澄清槽。亦可用冷凝工段的初冷冷凝液來熔化萘，熔萘后的冷凝液自流返冷凝鼓風段，這樣既簡化了操作又改善了勞動條件。</p><p>　　該流程的優(yōu)點是操作穩(wěn)定,便于管理,缺點是該工藝流程的除萘率受冷卻水溫的影響，故塔后的煤氣含萘量較高。水和萘不能充分分離,部分萘被水帶到涼水架, 增加了涼水架清掃工作，

58、因其排污水量大，刮萘槽結構復雜且苯重，基建費高。該洗萘法僅用于硫銨生產工序之后。</p><p>　　2.1.2煤氣終冷和焦油洗萘工藝</p><p>　　煤氣終冷和焦油洗萘工藝流程如圖2-2:</p><p>　　煤氣在終冷塔內的過程同前所述。含萘冷卻水從終冷塔底部流出，經液封管導入焦油洗萘器底部并向上流動。熱焦油經伸入器的分布管均勻噴灑在篩板上，通過篩板孔眼向下

59、流動，在與水對流接觸過程中將水中含萘降到800mg/Nm³以下。洗萘后的焦油從洗萘器下部排出，經液位調節(jié)器流入焦油槽。焦油在循環(huán)使用24小時后，經加熱靜止脫水用泵送往焦油車間加工處理，送空的焦油槽再接受冷鼓工段的新鮮焦油以備循環(huán)洗萘使用。</p><p>　　從洗萘器上部流出的水進入水澄清槽，分離出殘余焦油后，自流到涼水架。分離出的焦油及浮在水面上的油類、萘等混合物自流到焦油槽。</p>

60、<p>　　焦油洗萘比機械化除萘 效率高，但操作復雜。</p><p>　　該流程的優(yōu)點是不僅可以把冷卻水中的萘幾乎全部清除，而且對水中的酚有一定萃取作用結果，減少涼水架的清掃次數，有利于冷卻水的進一步處理。缺點是操作復雜，出口煤氣含萘量高，用水量大，后期仍需進行污水處理。</p><p>　　2.1.3油洗萘和煤氣終冷工藝</p><p>　　油洗萘和

61、煤氣終冷工藝流程圖如圖2-3</p><p>　　飽和器來的50-55℃的煤氣進入木格填料洗萘塔底部，塔頂噴灑溫度為55-57℃的洗苯富油進行洗萘。富油進塔溫度比煤氣溫度高5-7℃，使煤氣含萘可由2000-2500mg/Nm³降到500-800mg/Nm³。除萘后的煤氣進入終冷塔，該塔為隔板式，分兩段。上段用從涼水架來的循環(huán)水冷卻至20-23℃的循環(huán)水噴淋，將煤氣再冷卻25℃左右，額外水從終冷

62、塔底部經水封管流入熱水池；然后用泵送至涼水架，經冷卻后自流入冷水池。再用泵送至終冷冷塔的上下兩端，送往上端的水須于間冷器用低溫水冷卻，由于終冷器只是為了冷卻煤氣，所以終冷循環(huán)水量可減至2.5-3噸/1000標米³煤氣。</p><p>　　該流程的優(yōu)點是塔后煤氣含萘量要前兩種工藝流程，用水量為水洗萘的一半，因而可減少含酚污水的排放量。缺點是該流程油洗萘在較為高的溫度下進行，塔后煤氣含萘量仍較高，煤氣溫度

63、波動；操作復雜，洗油耗量大，脫苯困難，仍需進行污水處理。</p><p>　　2.1.4橫管終冷噴灑輕質焦油洗萘工藝</p><p>　　橫管終冷噴灑輕質焦油洗萘工藝如圖2-4</p><p>　　從硫銨工段來的煤氣由塔頂進入，與連續(xù)噴灑的輕質焦油并流差速接觸速冷，至橫管段繼續(xù)冷卻至21-25℃，同時脫萘至450毫克/標米³以下，然后從塔底排出，進入旋風捕

64、霧器除掉夾帶的焦油，萘和凝結水霧，然后去洗苯塔。輕質焦油由其補充至塔底循環(huán)油槽，循環(huán)油由槽底泵出至槽中部，頂部噴灑，與橫管束和煤氣接觸換熱，同時溶解煤氣中析出的萘，然后經液封回循環(huán)槽。（此過程中，循環(huán)油槽內，入塔處，出塔處油溫基本相同）。焦油循環(huán)至一定程度，用泵送至焦油上段。18℃的冷凍水由塔下部橫管冷卻器進入，向上經串聯著的各橫管器與塔內循環(huán)油，煤氣間接換熱繩溫，然后從塔的外部排出。</p><p>　　由于該

65、工程主要依靠降低煤氣的溫度使煤氣中萘析出，并由輕質焦油將萘溶解，因此煤氣溫度需降至21℃左右。如此低溫，就決定了必須要有低溫水的焦化廠才易采用該工藝。</p><p><b>　　該流程的優(yōu)點是：</b></p><p>　　1、此工藝不僅對煤氣中的萘的脫除率高，而且冷卻效果非常好。出口煤氣約21℃左右，煤氣含萘量大約在350-450mg/Nm³。</

66、p><p>　　2、無須洗油，只須自產輕質焦油，節(jié)約洗油耗量；煤氣中的萘直接轉入焦油，降低了萘的損失。</p><p>　　3、該系統(tǒng)阻力小，風機電耗低；操作維護簡便；無污染；占地面積小，基建費用少。</p><p>　　4、由于煤氣冷卻不直接與水接觸，所以無含酚污水的處理。</p><p>　　綜合上述的四種工藝，通過比較，第四種優(yōu)點突出，徐州

67、地區(qū)有低溫的水源。因此本設計采用第四種方法即：橫管終冷噴灑輕質焦油洗萘工藝。</p><p><b>　　2.2洗苯工藝</b></p><p>　　從焦爐煤氣中回收的苯族烴可采用下列方法：</p><p><b>　　1、洗油吸收法：</b></p><p>　　洗油吸收煤氣中的苯族烴為典型的物理

68、吸收，是在洗滌塔中回收煤氣中的苯族烴。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。脫苯后的洗油（貧油）冷卻后重新送至洗滌塔循環(huán)使用。洗油吸收法又分為常壓吸收法和加壓吸收發(fā)。加壓吸收法可強化生產過程，適于煤氣在遠距離或用作合成氨廠原料的情況下采用</p><p><b>　　2、吸附法：</b></p><p>　　煤氣通過具有微孔組織，接觸表面很大的

69、活性炭或硅膠等固體吸附劑。苯族烴即被吸附在其表面上直至達到飽和狀態(tài)。被吸附的苯族烴可用直接水蒸汽進行提取。</p><p>　　用活性炭吸附劑可將煤氣中的苯族烴幾乎完全吸附下來。此法要求煤氣凈化的程度較高，加之吸附劑價格昂貴，因此在工業(yè)上的應用受到一定的限制，而多用于煤氣中的苯族烴的定量分析。</p><p><b>　　3、凝結法：</b></p>&

70、lt;p>　　在低溫加壓的情況下，使苯族烴從煤氣中冷凝出來。此法比吸附法所得粗苯質量好。但煤氣的壓縮及冷凍過程復雜，動力消耗大，設備材質要求高。</p><p>　　目前，國內外焦化廠主要采用洗油吸收法回收煤氣中的苯族烴。</p><p>　　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。下面只簡單介紹用木格填料塔回收粗苯的流程，如圖2-5：</p&g

71、t;<p>　　煤氣經最終冷卻到21-25℃，含苯族烴為25-40克/標米³煤氣，依次進入三個洗苯塔在塔內與逆向流動的洗油接觸后 ，從最后的洗苯塔出來的煤氣中苯族烴的含量要求低于2克/標米³。洗苯塔的煤氣直接回脫硫后回焦爐供加熱使用及作冶金工廠的其他燃料。含粗苯為0.2-0.4%的貧油，由洗油槽用泵送往洗苯塔頂，并依次經過各塔后，含苯量增至2.5%，此含苯富油從塔底經U型管排入接受槽。由此，再用泵送往脫

72、苯工序，脫苯后的貧油經冷卻后再回貧油槽供循環(huán)使用。在最后一個洗苯塔的噴頭上部射捕霧層，以捕集被煤氣帶走的油滴，減少洗油的損失，也避免洗油進入煤氣。</p><p>　　近年來，為解決木材短缺問題，采用篩板塔，鋼板網填料，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，洗苯塔臺數可減少為一至兩臺。</p><p>　　我國焦化廠洗滌用的洗油主要有焦油洗油和石油洗油。吸收放又分為焦油洗油吸

73、收法和石油洗油法。</p><p>　　2.2.1焦油洗油吸收法</p><p>　　焦油洗油是高溫焦油加工時230-300℃的餾分,由于大多數焦化廠都能自得,所以應用廣泛,其質量指標已在第一章中列出如表1-3.</p><p>　　焦油洗油的含萘量除規(guī)定要小于13%外,還要求其含苊量不大于5%,是為了保證在10-15℃時無固體沉淀物。萘苊因熔點較高,在常溫下易析出

74、固體結晶,因此應控制其含量。但是萘苊同芴,氧及洗油中其他高沸點組分混合時,能生成低熔點的有關各組分的共熔點混合物,所以洗油中存在一定數量的萘,則有助于降低洗油析出沉淀物的溫度。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。</p><p>　　2.2.2石油洗油吸收法</p><p>　　用石油洗油回收苯族烴的工藝與焦油

75、洗油苯族烴的工藝流程一樣,只是在設計油槽時,須要考慮經常排出油渣和可能生成的乳化物.</p><p>　　石油洗油洗苯具有油耗低，油水分離容易及操作簡便等優(yōu)點。石油洗油的質量指標見表2-1</p><p>　　石油洗油穩(wěn)定性好，脫萘能力強。但石油洗油吸收能力低，故循環(huán)洗油比用焦油洗油時大，因而洗油在循環(huán)使用過程中，會形成不溶于洗油的油渣，造成換熱設備的堵塞而破壞正常的加熱制度。同時，含有油

76、渣的洗油與水能形成穩(wěn)定的乳濁液而影響生產。</p><p>　　石油洗油質量指標 表2-1</p><p>　　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。</p><p>　　2.2.3、粗苯回收原理及影響因素</p>

77、<p><b>　　洗油回收粗苯的原理</b></p><p>　　用洗油回收煉焦煤氣中的粗苯是一種吸收過程。其吸收機理是建立在雙膜理論基礎上。雙膜理論的基本觀點如下：</p><p>　　相互接觸的氣液兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側各有一很薄的有效滯留膜層。由于兩流體的主體充分揣動，濃度的均勻的，全部的濃度變化集中在兩個有效膜層內，且吸收過程在界面

78、處達平衡。因此擴散過程的全部阻力也就等于氣膜和液膜的阻力之和，這個阻力的大小也就決定了吸收速率的大小。</p><p><b>　　影響粗苯吸收的因素</b></p><p>　　在吸收過程中，如果吸收系數比較大，那么進入液相的量也較大，也就是說吸收進行的完全。為此，我們通過氣相進入液相的量的多少來討論回收進行的程度。</p><p>　　煤氣

79、中的苯族烴在洗苯塔乃被回收的程度稱為回收率?；厥章适窃u價洗苯操作的重要指標，可按下式表示：</p><p><b>　　η=1-a2/a1</b></p><p>　　式中：η--粗苯回收率，%</p><p>　　a1，a2——洗苯塔入口，出口煤氣中苯含量，克/標米³。</p><p>　　回收率的大小取決于

80、下列因素：煤氣和洗油中苯族烴的含量；煤氣流速幾其壓力；洗油循環(huán)量及其分子量；吸收溫度；洗苯塔的構造，對填料塔則為填料表面積及其特性等?，F分述如下：</p><p><b>　　1、吸收溫度的影響</b></p><p>　　吸收溫度指洗苯塔內氣體液體兩相接觸面的平均溫度，它取決于</p><p>　　煤氣和洗油的溫度，也受大氣溫度的影響。<

81、;/p><p>　　吸收溫度是通過吸收系數和吸收推動力的變化而影響粗苯回收率的。吸收溫度增高，吸收系數有些增大，但不顯著。</p><p>　　當煤氣中苯族烴的含量一定時，溫度愈低，洗油中與其呈平衡的粗苯含量愈高；因而當提高溫度時，洗油中與其呈平衡的粗苯含量愈低，因此溫度升高，吸收推動力隨之減小。</p><p>　　吸收溫度不宜過高，也不宜過低。適宜為25℃左右，實際

82、操作溫度波動于20－30℃之間。</p><p>　　洗油的分子量及循環(huán)油量的影響</p><p>　　當其它條件一定時，洗油的分子量變小將使洗油中粗苯含量變大，即吸收得愈好。但洗油的分子量也不宜過小，否則洗油在吸收過程中損失較大，并在脫苯蒸餾時不易與粗苯分離。</p><p>　　增加循環(huán)洗油量可降低洗油中粗苯的含量，增加氣液間的吸收推動力，從而提高粗苯回收率。但

83、循環(huán)洗油量也不易過大，以免過多增加電、蒸汽耗量和冷卻用水量。</p><p><b>　　貧油含苯量的影響</b></p><p>　　其它條件一定時，入塔貧油中粗苯含量愈高，則塔后損失愈大?，F行規(guī)定塔后煤氣中粗苯含量低于2g/m³。如果一步降低貧油中的粗苯含量，雖有助于降低塔后損失，但將增加脫苯蒸汽時的水蒸汽耗量，使粗苯180℃前餾出率減少，即相應增加粗苯

84、中溶劑油的生成量，并使洗油的耗量增加。</p><p><b>　　吸收表面積的影響</b></p><p>　　填料的表面積愈大，則煤氣與洗油接觸的時間愈長，回收過程進行得也愈完全。</p><p>　　煤氣壓力和流速的影響</p><p>　　煤氣壓力增大時，其擴散系數隨壓力的增加而減小，因而使吸收系數降低。但隨煤氣

85、壓力的增加，煤氣中苯族烴的分壓將成比例地增加，從而使吸收推動力迅速增加，吸收速率也將增大。</p><p>　　煤氣速度的增大時吸收系數增大，可提高氣液相接觸的旋流程度和提高洗苯塔的生產能力。所以加大煤氣速度可強化吸苯過程，但太大，會使洗苯塔阻力和霧沫夾帶量急劇增加。</p><p><b>　　2.3脫苯工藝</b></p><p>　　由洗

86、苯工序過來的含苯富油需進行脫苯。用一般蒸餾的方法可以把富油中的粗苯蒸出來 。但為達到需要的脫苯程度，則需將富油加熱到250-300℃，這在實際上是不可行的，但為了降低脫苯蒸餾的溫度，可采用水蒸汽蒸餾法或真空蒸餾法。我國焦化廠均采用水蒸汽蒸餾法脫苯，或稱氣提法脫苯。按照富油的加熱方式的不同，可分為蒸汽加熱法和管式爐加熱法兩種。按照粗苯產品又可分為生產一種苯的方法和生產兩種苯的方法。本設計任務是生產一種苯，下面將蒸汽加熱和管式爐加熱生產一種

87、苯的方法分別加以介紹。</p><p>　　2.3.1 蒸汽加熱法生產一種苯</p><p>　　蒸汽加熱法生產一種苯的工藝如圖2-6：</p><p>　　由洗滌工序來的富油在分離器下面的三格中，被脫苯塔來的蒸汽加熱至70-80℃，然后進入貧富油換熱器，被來自脫苯塔的溫度為130-140℃的熱貧油加熱到90-100℃，最后在富油預熱器中用低間接蒸汽加熱到135-

88、145℃，進入脫苯塔頂部進行脫苯。</p><p>　　從脫苯塔頂部溢出的粗苯，洗油蒸汽和水蒸氣的油汽和水汽混合物進入分縮器下面三格中與富油換熱，并在分縮器頂上的一格用冷水冷卻，從而之大部分洗油汽和水汽冷凝下來，從分縮器頂部溢出的即是粗苯蒸汽。為得到合格的粗苯產品，可用冷卻水水量控制分縮器頂部蒸汽溫度，之其在86-89℃的范圍內。</p><p>　　由分縮器頂部溢出的粗苯蒸汽進入冷凝冷卻

89、器，在此用冷水冷凝冷卻到25-30℃，做經粗苯分離器將水分出后計量槽進入粗苯儲槽。</p><p>　　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。輕、重分縮油分別進入油水跟力氣，與水分離后與富油混合并送往脫苯塔。</p><p>　　從粗苯、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

90、損失。</p><p>　　從脫苯塔底部排出的貧油溫度比富油溫度低3-5℃，自流入貧富油換熱器，與富油換熱并冷卻至110-120℃后，再回到脫苯塔底熱貧油槽，在此用貧油泵送到貧油冷卻器冷卻至25-30℃后，送往洗苯塔循環(huán)噴灑。</p><p>　　由于洗油在循環(huán)使用當中質量變壞。為保持循環(huán)洗油量的1-1.5%由富油入塔的管路引入洗油再生器，在此，洗油被間接蒸汽加熱至160-180℃，并用過

91、熱蒸汽直接蒸吹，從再生器頂部蒸吹出來的溫度為135-175℃ 的油氣和水汽的混合蒸汽進入脫苯塔的底部。再生器底部的殘渣油可靠設備內的蒸汽壓力間歇地或連續(xù)地排至殘渣油槽。</p><p>　　2.3.2、管式爐加熱法生產一種苯的工藝</p><p>　　管式爐加熱法生產一種苯的工藝流程如圖2-7</p><p>　　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

92、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。加熱到180-190℃的富油，從第14層板進入脫苯塔。熱貧油從脫苯塔底部經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。</p><p>　　從脫苯塔頂出來的粗苯蒸汽，進入分縮器，溫度從170-180℃，降到90℃左右，部分水蒸汽被冷凝下來，然后進入冷凝冷卻器，粗

93、苯和水從冷凝冷卻器下部流入油水分離器進行分離。從油水分離器出來的粗苯進入粗苯儲槽。輕、重分縮器分別進入油水分離器分離。</p><p>　　為保證洗油質量，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。再生器頂排出溫度為190-200℃的水汽，油汽與粗苯汽一起進入脫苯塔，再生器底部殘渣定期排放。</p><p>　　管式爐加熱法生產一

94、種苯與蒸汽加熱法生產一種苯相比具有以下優(yōu)點：</p><p><b>　　粗苯回收率高；</b></p><p><b>　　蒸汽耗量低；</b></p><p><b>　　酚水量少等優(yōu)點。</b></p><p>　　2.3.3、脫苯原理及影響因素</p>&

95、lt;p><b>　　脫苯原理（蒸汽法）</b></p><p>　　脫苯原理實際是精餾原理，由揮發(fā)度不同的組分組成的混合液在精餾塔內進行部分汽化和部分冷凝，使其分離成幾乎純態(tài)的過程。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的總壓時，液體即行沸騰。所以。在脫苯蒸餾過程中通入大量直接水蒸汽，當塔內的總壓力一定時，若氣相中水蒸汽所占的分壓愈高，則粗苯和

96、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。</p><p><b>　　影響脫苯的因素</b></p><p>　　1、在塔底溫度下各組分在蒸汽壓。</p><p>　　提高富油預熱溫度，則塔底貧油溫度也相應提高。貧油中各組分的蒸汽壓增大，從而使粗苯的蒸出率也增加。&

97、lt;/p><p>　　2、脫苯塔內操作壓力</p><p>　　提高塔內操作壓力時，各組分的蒸出率相應減少。反之，則相應增加。</p><p>　　3、脫苯塔的塔板層數</p><p>　　增多加料板以下的塔板數n，可使各組分的蒸出率增大，特別是</p><p>　　對甲苯，二甲苯的蒸出率影響較大。</p>

98、<p><b>　　直接蒸汽量、溫度</b></p><p>　　提高直接蒸汽量，可使各組分的蒸出率增加。反之則各組分的蒸出率減小。此外還有富油的預熱溫度和含苯量。</p><p>　　2.4 本設計工藝詳述</p><p>　　2.4.1工藝流程詳述</p><p>　　2.4.2輕質焦油終冷洗萘</

99、p><p>　　工藝流程見圖2-4。</p><p>　　由硫銨工段來的煤氣，溫度為50-60℃，進入終冷塔頂空噴塔，與從循環(huán)油槽來的連續(xù)噴灑的輕質焦油同流差速接觸速冷，再進入橫管段繼續(xù)冷至21-25℃，同時脫萘至0.45克/標米³以下，后從塔底排出，進入旋風捕霧器除掉的大部分焦油，凝結水霧，進入煤氣總管送至洗苯塔。由終冷塔下來的輕質焦油經過U型管自流入塔底循環(huán)油槽。再由循環(huán)油泵從槽

100、底抽出至塔頂噴灑。循環(huán)到一定含萘量時，用泵送至焦油工段或冷鼓工段。打開輕質焦油槽至循環(huán)油槽的閥門，新輕焦油依靠液位差自流入循環(huán)油槽，大約補充新洗油約2小時。</p><p>　　18℃冷凝水由塔下部橫管冷卻器進入，向上經串聯著的橫管器與塔內循環(huán)油，煤氣間接換熱升溫后 塔的上部外排。</p><p><b>　　2.4.3洗苯</b></p><p&

101、gt;　　工藝流程見圖2-5。（采用一個洗苯塔）</p><p>　　煤氣經最終冷塔卻器至約21℃進入洗苯塔。塔前煤氣中含苯族烴25-40克/標米³，在塔內與逆流流動的洗油接觸后，出塔煤氣中含苯族烴低于2克/標米³。</p><p>　　從脫苯工序來的貧油含粗苯0.2-0.4%，用貧油泵送至洗苯塔頂部，從塔頂噴淋而下，含苯量增至2.5%左右，經過U型管自流入塔底富油槽。

102、再用富油泵從油槽底部抽出，送往脫苯工序。脫苯后的貧油循環(huán)使用。</p><p>　　當塔底油槽液位降低時，用貧油泵從新鮮洗油槽中抽新洗油補充，以維持液位穩(wěn)定。</p><p><b>　　2.4.4脫苯</b></p><p>　　工藝流程見圖2-7。</p><p>　　從洗滌工序來的洗油先進入分縮器換熱，被從脫苯塔來

103、的汽體加熱到70-80℃，然后進入貧富油換熱器，溫度升到120℃左右，然后送到管式爐加熱到180-190℃。熱富油從脫苯塔14層塔板進入。熱貧油從脫苯塔底部靠液位差送入貧富油換熱器，被冷卻到75℃左右，再流回塔底油槽。然后用貧油泵從塔底抽出到貧油冷卻器，冷卻到25-30℃，回洗苯塔循環(huán)使用。</p><p>　　從脫苯塔頂出來的粗苯蒸汽，送入分縮器，部分水蒸氣被冷凝下來，然后進入冷凝冷卻器，粗苯和水從冷凝冷卻器下

104、部流入油水分離器進行分離。從油水分離器出來的粗苯進入儲槽。輕、重分縮器進一步分離，分離水送至地下水井。輕、重分縮器進入地下槽與富油混合后處理使用。</p><p>　　為保證洗油質量，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。器頂排出溫度為190-200℃的水汽，油汽與粗苯汽一起進入脫苯塔，再生器底部殘渣定期排放。</p><p>

105、;　　3 主要設備論證及選型</p><p>　　前面我們介紹了四種終冷洗萘工藝，它們各自使用的終冷塔也不同。</p><p>　　煤氣終冷和機械化除萘工藝用金屬隔板塔。此塔其有傳熱，傳質好的優(yōu)點，但在終冷塔后出口煤氣的含萘量較高，萘的脫除率低，終冷水和萘不能很好地分離。</p><p>　　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）。此塔雖然具

106、有擴散推動力大的優(yōu)點，但操作不穩(wěn)定，對水質的要求高。</p><p>　　油洗萘和煤氣終冷工藝中使用的是橫管式終冷塔。此工藝洗萘與終冷分開，投資高，不易小廠借鑒。</p><p>　　橫管終冷噴灑輕質焦油洗萘工藝使用橫管終冷洗萘塔。它的優(yōu)點：不僅終冷效果好，除萘效果也好；系統(tǒng)阻力小，操作維修簡便，節(jié)約點耗；不需含酚污水處理。</p><p>　　根據本設計在第二章所

107、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。</p><p><b>　　3.1洗苯塔</b></p><p>　　目前，我國焦化廠采用的洗苯塔主要有空噴塔，板式塔和填料塔，下面分別加以介紹。</p><p><b>　　3.1.1空噴塔</b></p><p>

108、;　　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降液管引到下段。洗油從第二段起來采用循環(huán)噴灑。</p><p>　　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。缺點：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán)量大，動力消耗大。</p><p>　　3.1.

109、2板式塔（孔板塔）</p><p>　　板式塔主要有穿流式篩板塔。該塔容易實現最佳流體力學條件，即增加氣液兩相的接觸面積，提高兩相的湍流程度，迅速更改兩相界面以減小其擴散阻力。</p><p>　　這種塔結構簡單，容易制造，生產能力大，投資省，節(jié)約金屬材料，且安裝和維修簡便。其缺點是塔板的效率受負荷變動的影響較大。</p><p><b>　　3.1.3填

110、料塔</b></p><p>　　填料洗苯塔是應用較早，較廣的一種塔。塔內填料了用木格，鋼板網，金屬螺旋，帖拉累托填料，鮑爾環(huán)，鞍形填料以及塑料花環(huán)填料等。</p><p><b>　　木格填料塔</b></p><p>　　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。但也存在著生產能力小，設備龐大、苯重，投資和操作

111、費用高及木材耗量大等缺點。因此在一些國家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。</p><p><b>　　2、鋼板網填料塔</b></p><p>　　該塔型在國內已被采用。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。</p><p><b>　　3、金屬螺旋填料塔

112、</b></p><p>　　金屬螺旋填料塔采用鋼帶和鋼絲繞成，其比表面積大，重度小</p><p>　　由于形狀復雜，填料層的持液量大，因此吸收劑與煤氣接觸時間較長，又由于煤氣通過填料時攪動激烈，因而吸收效率較高。但難于制造，價格昂貴。這種填料在蘇、美應用較多。</p><p><b>　　4、塑料花環(huán)填料塔</b></p&

113、gt;<p>　　塑料花環(huán)填料是近年來又國外引進的高效填料，經過實踐檢驗證明，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。國家有關部門鑒于該填料具有以上優(yōu)點，已要求推廣使用高效花環(huán)填料洗苯塔。</p><p>　　根據以上的論述，本設計采用塑料花環(huán)填料洗苯塔。</p><p&g