浅谈煤气中粗苯的回收原理及影响因素
浅谈煤气中粗苯的回收原理及影响因素
摘要:煤是我国最主要的能源,除了燃烧提供能量以外,煤还可以综合加工生产多种化学产品。目前应用最合理成熟的综合利用是炼焦化学工业,随着炼焦工业的发展,产生的煤气及化学产品已不再是旧的燃烧,而是回收利用,尤其是煤气中的芳香烃是宝贵的化工原料,对合理利用我国煤炭资源,提高经济效益有十分重要的现实意义。
关键词:粗苯;回收利用
中图分类号:TQ113.24+1文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)011(C)-0118-02
一、粗苯简介
粗苯是多种芳烃和其他化合物组成的混合物,粗苯是主要成分是苯,甲苯,二甲苯及三甲苯等。粗苯是淡黄色的透明液体,比水轻,不溶于水。粗苯是易燃的物质,闪点12℃。粗苯蒸汽在空气中的浓度在1.4%―7.5%(体积)范围内时,能形成爆炸性混合物。
二、粗苯回收原理及影响因素
(一)洗油回收粗苯的原理
用洗油回收炼焦煤气中的粗苯是建立在双膜理论基础上吸收过程:相互接触的气液两流体间存在着稳定的相界面,界面两侧各有一很薄的有效滞留膜层。由于两流体的主体充分揣动,浓度均匀,全部的浓度变化集中在两个有效膜层内,且吸收过程在界面处达平衡。
(二)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;(2)吸附法;(3)凝结法。
我们主要采用洗油吸收法,又分为焦油洗油吸收法和石油洗油吸收法,洗涤用的洗油主要有焦油和石油,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,下面主要介绍焦油洗油吸收法:
焦油洗油是高温焦油加工时230―300℃的馏分,由于大多数焦化厂都能自得,所以应用广泛。
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10―15℃时无固体沉淀物。但是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。
(三)影响粗苯吸收的因素
在吸收过程中,如果吸收系数比较大,那么进入液相的量也较大,也就是说吸收进行的完全。为此,我们通过气相进入液相的量来讨论回收进行的程度。
煤气中的苯族烃在洗苯塔乃被回收的程度称为回收率,可按下式表示:
η=1-a2/a1
式中:η――粗苯回收率,%;
a1,a2――洗苯塔入口,出口煤气中苯含量,克/标米³。
回收率的大小取决于下列因素:
1、吸收温度的影响
吸收温度指洗苯塔内气体液体两相接触面的平均温度,吸收温度增高,吸收系数有些增大(但不显著),洗油中与其呈平衡的粗苯含量越低,因此温度升高,吸收推动力随之减小,适宜为25℃左右。温度越低,洗油中与其呈平衡的粗苯含量越高
2、洗油循环量及其分子量的影响
当其他条件一定时,洗油的分子量变小将使洗油中粗苯含量变大,即吸收得越好。但分子量不宜过小,否则洗油在吸收过程中损失较大,并在脱苯蒸馏时不易与粗苯分离。
增加循环洗油量可降低洗油中粗苯的含量,增加气液间的吸收推动力,从而提高粗苯回收率。但循环洗油量不易过大,以免过多增加电、蒸汽耗量和冷却用水量。
3、贫油含苯量的影响
其他条件一定时,入塔贫油中粗苯含量愈高,塔后损失越大。如果一步降低贫油中的粗苯含量,虽有助于降低塔后损失,但将增加脱苯蒸汽时的水蒸汽耗量,使粗苯180℃前馏出率减少,即相应增加粗苯中溶剂油的生成量,并使洗油的耗量增加。
4、吸收表面积的影响
填料的表面积越大,则煤气与洗油接触的时间越长,回收过程进行得也越完全。
5、煤气压力和流速的影响
煤气压力增大时,扩散系数减小,使吸收系数降低。但随煤气压力的增加,煤气中苯族烃的分压将成比例地增加,从而使吸收推动力迅速增加,吸收速率也将增大。
煤气速度增大,吸收系数增大,可提高气液相接触的旋流程度和提高洗苯塔的生产能力。
三、脱苯原理及影响因素
(一)脱苯原理(蒸汽法)
脱苯原理实际是精馏原理,挥发度不同的混合液精馏塔内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达到塔内的总压时,液体即行沸腾。所以,在脱苯蒸馏过程中通入大量直接水蒸汽,当塔内的总压力一定时,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,便可将粗苯完全地从洗油中蒸出来。
(二)脱苯工艺
由洗苯工序过来的含苯富油需进行脱苯。为达到需要的脱苯程度,则需将富油加热到250―300℃,为了降低脱苯蒸馏的温度,我国焦化厂均采用水蒸汽蒸馏法脱苯。被脱苯塔来的蒸汽加热至70―80℃,然后进入贫富油换热器,被来自脱苯塔的温度为130―140℃的热贫油加热到90―100℃,最后在富油预热器中用低间接蒸汽加热到135―145℃,进入脱苯塔顶部进行脱苯。
从脱苯塔顶部溢出的粗苯,洗油蒸汽和水蒸气的油汽和水汽混合物进入分缩器下面三格中与富油换热,并在分缩器顶上的一格用冷水冷却,从而大部分洗油汽和水汽冷凝下来,从分缩器顶部溢出的即是粗苯蒸汽。为得到合格的粗苯产品,可用冷却水水量控制分缩器顶部蒸汽温度,使其在86―89℃的范围内。
由分缩器顶部溢出的粗苯蒸汽进入冷凝冷却器,在此用冷水冷凝冷却到25―30℃,经粗苯分离器将水分分离后进入粗苯储槽。
进入分离器的油气和水汽混合物,在分离器底部两格所形成的冷凝液为重分缩油,在分缩器顶部两格所形成的冷凝液为轻分缩油。轻、重分缩油分别进入油水分离器后兑入富油送往脱苯塔。
从粗苯、轻分缩油、重分缩油油水分离器排出的分离水均进入控制分离器进一步分离,以减少洗油损失。
从脱苯塔底部排出的贫油流入贫富油换热器,与富油换热并冷却至110―120℃后,再回到脱苯塔底热贫油槽,在此用贫油泵送到贫油冷却器冷却至25―30℃后,送往洗苯塔循环喷洒。
由于洗油在循环使用中质量变坏。为保持循环洗油量的1%―1.5%由富油入塔的管路引入洗油再生器,在此,洗油被间接蒸汽加热至160―180℃,并用过热蒸汽直接蒸吹,从再生器顶部蒸吹出来的温度为135―175℃的油气和水汽的混合蒸汽进入脱苯塔的底部。再生器底部的残渣油可靠设备内的蒸汽压力间歇地回连续地排至残渣油槽。
(三)影响脱苯的因素
1、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。
2、脱苯塔内操作压力
提高塔内操作压力时,各组分的蒸出率相应减少。反之,则响应增加。
3、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。
4、直接蒸汽量、温度
提高直接蒸汽量,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。
作者单位:淮南矿业集团电力公司新庄孜电厂技改项目部
参考文献:
[1]《化工工艺设计手册》上,下册.国家医药管理局上海医药设计院编化学工业出版社.1985.
[2]周敏,张双全编.《炼焦化学产品与回收》上册.中国矿业大学.化学工程与工艺学院.1990.
[3]徐一主编.《炼焦与煤气精制》.冶金工业出版社.