煤气厂粗苯工序培训讲义

煤气厂粗苯工序培训讲义主讲人：洪叶发（高级工程师）二00六年十一月1目录1.粗苯产品及其用途……………………………………………………………32.粗苯的组成、性质和质量……………………………………………………32.1粗苯的组成……………………………………………………………32.2粗苯的性质………………………………………………………………32.3粗苯的质量及其指标……………………………………………………33.粗苯生产产量的估算……………………………………………………43.1粗苯的产率………………………………………………………………43.2粗苯产量的估算…………………………………………………………44.粗苯生产消耗洗油、蒸汽、焦炉煤气的指标………………………….55.洗油吸收粗苯的基本原理…………………………………………………56.从焦炉煤气中回收生产粗苯的方法………………………………………57.从富油中蒸出粗苯的原理…………………………………………………68.粗苯工段工艺简介及流程图………………………………………………69.粗苯工段主要生产工艺设备概况…………………………………………710.影响洗油吸收粗苯的主要因素…………………………………………811.洗油的性能要求及质量指标……………………………………………911.1洗油的性能…………………………………………………………911.2洗油的质量指标……………………………………………………912.粗苯生产中常出现的故障及其处理方法………………………………1013.洗苯工序对焦炉煤气质量的要求………………………………………1014.洗涤工标准化作业规程…………………………………………………1115.蒸馏工标准化作业规程…………………………………………………1316.管式炉工标准化作业规程………………………………………………1517.洗涤工岗位职责…………………………………………………………1718.蒸馏工岗位职责…………………………………………………………1819.管式炉工岗位职责………………………………………………………1820.粗苯工段岗位安全操作规程……………………………………………1921.练习题……………………………………………………………………1921.粗苯产品及其用途粗苯是淡黄色的透明液体，是多种有机化合物组成的混合物。粗苯本身用途不大，但将粗苯精制加工可得纯苯（C6H6）、甲苯（C6H5CH3）和二甲苯〔C6H4（CH3）2〕等产品。纯苯用于人造纤维、塑料、药物及染料，甲苯用于制造炸药、合成纤维，二甲苯用于橡胶、油漆的溶剂和航空及内燃机燃料的添加剂。总之，粗苯是一种非常宝贵的化工基本原料。2.粗苯的组成、性质和质量2.1粗苯的组成粗苯的组成波动较大，主要取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内热解的程度（即焦炉的炭化温度）。粗苯主要组分的平均含量如下：苯55—80%；甲苯11—22%；二甲苯2—6%；不饱和化合物〔如环戊二烯（C5H6）、苯乙烯（C6H5CHCH2）等〕7—12%；硫化物〔如二硫化碳（CS2）、噻吩（C4H4S）等〕0.3—1.8%。2.2粗苯的性质粗苯比水轻，微溶于水，且易与水分离。在贮存较长时间时，由于含有不饱和化合物的氧化和聚合所形成的树脂状物质又溶解于粗苯中，能使粗苯着色变为暗黑色（或淡红色）。粗苯易燃，闪点为12℃。粗苯蒸汽在空气中的体积浓度为1.4%～7.5%时,能形成爆炸性混合物。若粗苯着火时,应使用泡沫剂或蒸汽灭火。粗苯在管道内流动时极易产生静电,为防止引起静电火花的危险,所以粗苯生产及产品输送和贮存设备与管道应安装有接地导电装置。2.3粗苯的质量及其指标粗苯的各主要组分均在180℃前馏出，180℃后的馏出物称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算产量时，通常将180℃前的馏出量当作100%来计算，故以其180℃前的馏出量作为鉴别粗苯质量的指标之一。粗苯在180℃前的馏出量取决于粗苯工段的工艺流程和操作制度。180℃前馏出量愈多，粗苯质量就愈好。一般要求粗苯的180℃前馏出量为91%～93%。粗苯的质量指标3如下表。指标名称加工用粗苯溶剂用粗苯外观黄色透明液体馏程，%75℃前馏出量（V）180℃前馏出量（W）密度（20℃），g/ml≥930.871~0.900≤3≥91≤0.900水分室温(18~25℃)下目测无可见不溶解的水3.粗苯生产产量的估算3.1粗苯产率粗苯产率与装炉煤的质量、炼焦温度和焦炉炉顶空间温度有关，随装炉煤挥发分的提高而增加，随炼焦温度、炉顶空间温度的提高而下降。粗苯产率可按以下经验公式进行计算：（1）y=a+bvr式中：y——粗苯产率（对干煤），%；vr——炼焦用煤的可燃基挥发份，%；a、b——常数常数a、b因各厂的装炉煤性质和主要工艺条件的不同而异。在一定的条件下a和b是定值。以某焦化厂为例：a=-0.64，b=0.065（适用范围：vr=27.96—30.37%，y=0.988—1.379%）。（2）y=-1.6+0.144vr—0.0016（vr）2式中符号代表意义同上（vr在20—30%之间）。粗苯的产率一般为炼焦干基配合煤的0.75%—1.1%，即用炼焦洗精煤炼焦时，每用一吨干煤，可得到7.5—11公斤粗苯。焦炉煤气中一般含粗苯为25—40g/m3。3.2粗苯产量的估算（1）基础数据（举例）焦炉用煤量（平均）50t/h（干基）；净煤气产率320—330Nm3/t干煤，取值325m3/t；4洗苯塔前煤气中含苯量28g/m3；洗苯塔后煤气中含苯量3g/m3；粗苯产率（对干煤）0.82%.(2)粗苯产量a.按煤气中含苯量进行估算（实际生产中煤气含苯量可由化验分析得到）：hkg/254061000)328(32550⋅=−××即每天可生产粗苯约10吨左右。b.按粗苯产率进行估算：50×0.0082×1000=410kg/h即每天可生产粗苯约10吨左右。4.粗苯生产消耗洗油、蒸汽、焦炉煤气的指标(1)洗油＜100kg/t粗苯（国内有些焦化厂＜70kg/t粗苯）；(2)蒸汽1~1.5t/t粗苯;(3)焦炉煤气450~550m3/t粗苯。5.洗油吸收粗苯的基本原理用洗油吸收焦炉煤气中的粗苯是物理吸收过程，服从亨利定律和道尔顿气体分压定律。当煤气中粗苯蒸汽分压大于洗油液面上粗苯蒸汽压时，煤气中粗苯被洗油吸收。6.从焦炉煤气中回收粗苯的方法(1)吸收粗苯部分a.洗油吸收法（本公司采用）：用洗油在专门的洗涤塔内吸收焦炉煤气中的粗苯，将吸收了粗苯的洗油（称为富油）送至脱苯蒸馏装置中，在此粗苯被提取出来，脱苯后的洗油（称为贫油）经冷却后重新送回（循环）洗涤塔内5吸收粗苯。b.吸附法（如用活性炭作吸附剂吸附煤气中的粗苯，作为煤气含苯化验分析方法之一）c.低温加压法(2)蒸馏脱苯部分吸收了煤气中粗苯的洗油称为富油。按富油加热方式分为：a.预热器加热富油（用水蒸汽作热源）的脱苯法。b.管式炉加热富油（用焦炉煤气作主要热源）的脱苯方法（本公司采用）。7.从富油中蒸出粗苯的原理从富油中蒸出粗苯是根据洗油和粗苯两者沸点的不同，虽然粗苯沸点小于180℃，但其液体混合物又不具有恒沸点，同时洗油又是此混合物中主要组份，因此混合物的沸点介于粗苯和洗油沸点（230—300℃）之间，并趋近洗油的沸点，于是采用降低蒸馏温度的水蒸汽蒸馏方法。8.粗苯工段工艺简介及流程图8.1工艺简介从硫铵工段来的煤气进入终冷塔，在此被冷却至25-28℃后，由塔底进入洗苯塔，在塔内与塔顶下来的洗油（贫油）逆流接触后，煤气中的苯族烃被洗油贫油吸收下来。从塔顶出来的煤气一部分回焦炉加热，其余部分送至气柜等用户。吸收苯族烃的贫油变为富油后，在洗苯塔底经小富油泵送至富油槽。在由大富油泵送至蒸苯部分处理。脱苯后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中，然后用贫油泵从槽中抽出经二段贫富油换热器，一段贫油冷却器，二段贫油冷却器冷却后送往洗苯塔顶循环喷洒使用。由洗苯塔的富油经泵送入油汽换热器与脱苯塔顶的苯蒸汽换热后进入二6段、一段贫富油换热器与来自脱苯塔的热贫油换热后进入管式炉的对流段和辐射段将富油加热至180±5℃后进入脱苯塔蒸馏，其中1-2%左右富油进入再生器，用过热蒸汽蒸吹，再生器顶部蒸出的气体进入脱苯塔，下部排出的残渣流入残渣槽。脱苯塔出来的苯蒸汽进入冷凝冷却器，先与富油换热后进入油水分离器，粗苯流入回流柱，部分用回流泵送脱苯塔顶做回流，其余流入粗苯中间槽，定期用产品泵送往苯库。油水分离器分离水流入控制分离器进一步油水分离粗苯流入中间槽，水去放空槽进行处理。8.2粗苯工段工艺流程图(见附页)9.粗苯工段主要生产工艺设备概况（1）煤气横管终冷器（FN=3100m2）2台（一开一备），设计处理焦炉煤气量33740m3/h，顶部和中部设有循环喷洒冷凝液装置，以机械性的冲洗和吸附终冷器内横管壁上附着的萘及焦油尘。顶部为煤气进口，下部为煤气出口。其结构与煤气横管初冷器基本相同。（2）终冷喷洒液泵2台（一开一备），流量20m3/h，扬程50m，配套电机7.5KW。（3）洗苯塔1台，DN3.6m;H=32m,洗苯塔的作用是使循环洗油（贫油）和煤气在塔内充分接触，已达到洗苯效果。洗苯塔是用钢板焊制成的直立圆柱形轻瓷填料塔。（4）脱苯塔1台，DN1.6m，30层塔板，15层塔板以下为提馏段，15层塔板以上为精馏段。每层塔板上均安装泡罩，泡罩上有许多细缝供蒸汽自下而上通过，塔板上还有溢流管供液体自上而下流动，这样气液两相进行传质和传热，使液体中低沸点的馏分部分气化，而蒸汽中高沸点馏分则部分冷凝，经7过多层塔板如此反复地部分气化和冷凝，结果在塔底液体中富集了高沸点的洗油（此时称为热贫油），在塔顶蒸汽中便富集了低沸点组分的苯蒸汽，从而使富油中粗苯被蒸脱出来。脱苯塔是不锈钢板焊制成的，处理富油能力为45—55m3/h。（5）管式加热炉1台，总热负荷2.97兆瓦/小时，是有对流段和热辐射段的直立圆筒管式炉，其作用是加热富油和将饱和水蒸汽加热成过热蒸汽供富油脱苯做直接加热蒸汽用。（6）热贫油泵和富油泵3台（二开一备），额定流量50m3/h；扬程H=125m，配套电机功率37KW。（7）粗苯回流泵2台（一开一备），额定流量6.25m3/h，扬程H=36m，配套电机功率3KW。其作用是向脱苯塔顶送入粗苯做回流，以控制塔顶温度，出合格的产品。（8）洗油再生器再生器的作用是除去洗油中高沸点的聚合物组分，以改善循环洗油的质量，同时还向脱苯塔提供直接加热蒸汽。再生器是用钢板焊制成的直立柱筒体，底部为锥形。循环洗油（富油）再生的原理是由于洗油循环加热使用，洗油中高沸点组分聚合作用生成残渣，通过洗油再生器，利用蒸汽热量和蒸吹，将富油中低沸点组分蒸出，且将循环洗油残渣排出。10.影响洗油吸收粗苯的主要因素煤气中的粗苯在洗苯塔内被吸收的程度称为回收率。回收率是评价洗苯操作好坏的重要指标，此值可用下式表示：ή=1—12aa式中：ή—粗苯回收率，%a1、a2—洗苯塔进口煤气和出口煤气中苯含量，g/m3粗苯回收率的大小取决于下列因素：煤气和循环洗油（贫油）中粗苯含量；煤气流速及压力；循环洗油（贫油）量及其分子量；吸收温度；洗苯塔的构造及填料特性等。一般粗苯回收率为93—95%，适宜的吸收温度为25℃左右，在操作中8必须严格控制贫油温度略高于煤气温度，以防止煤气中的水蒸汽冷凝而进入循环洗油（富油）中，恶化脱苯系统的操作。一般规定贫油温度比煤气温度夏季高2℃左右；冬季高4℃左右。一般确定循环洗油量宜按1万m3煤气为15—18t左右，此值称为油气比。贫油含苯量是决定洗苯塔后煤气含苯量的主要因素之一，经理论计算结果表明，若使洗苯塔后煤气含苯量不大于2g/m3，则贫油中的最大粗苯含量为0.22%（理论值，实际贫油含苯量可允许达到0.3%—0.5%，仍能保证塔后煤气含苯在2g/m3以下）。11.洗油的性能要求及质量指标11.1洗油的性能为满足从煤气中回收和制取粗苯的要求，洗油应具有如下性能：（1）常温下对粗苯具有良好的