浅谈焦化厂影响粗苯产率与质量的因素

2022-09-11

一、原料煤及炉墙加热温度和结焦时间的影响

原料煤的性质对焦炉煤气的发生量影响较大, 煤的挥发分高, 焦炉煤气发生量就大, 则粗苯的产率就大, 不同性质煤炼焦的煤气产率和组分也不相同, 当配煤比G值 (即煤气挥发量) 在20—35之间煤气中苯族烃的含量约占干煤配比的0.9%—1.1%之间, 当G值在35以上时, 煤气中的苯族烃含量可以达到1.1%。温度对粗苯产率的影响较大, 最有影响的温度是炉墙温度, 碳化室炉顶空间温度只占次要的。粗苯来自外行气体的占80%, 来自行里的气体只占12%~15%。温度相对较低时, 粗苯的产量相对较高, 而苯族烃形成的最适宜温度大约在700℃~800℃, 即在焦炭成熟时间的2/3达到最大值。此时煤气发生量也达到最大值, 随着焦炭成熟的时间继续增长, 煤气和苯族烃生成的速率越来越小, 荒煤气在碳化室顶部停留的时间也就越长, 有很大一部分荒煤气此时会在碳化室顶部高温区燃烧。

二、洗油质量与循环量的影响

目前洗苯还是建立在相似相容和分压定律的基础上, 即利用吸收剂与粗苯的相对分子质量相近, 分子结构相近的原理, 利用分压定律, 当煤气中苯族烃的分压大于洗油表面的分压, 苯族烃分子向吸收剂液面移动, 达到吸收的效果, 顾对吸收剂有一定的要求, 而现代大型焦化厂大多采用焦油洗油作为吸收剂用。在其他条件是定的情况下, 同类油剂的吸收能力与其相对分子质量成反比, 吸收剂与溶质的相对分子质量愈接近, 则吸收的愈完全, 故洗油的相对分子质量越小越好, 但是也不宜太小, 太小容易被煤气带走, 并在脱苯蒸馏时不宜与粗苯分离, 而且容易造成浪费, 洗油的相对分子质量越小越接近粗苯的相对分子质量, 吸收的能力就越大, 故洗油的相对分子质量不宜过大, 太大不易吸收煤气中的苯族烃。洗苯塔的直径, 填料的比表面积, 塔内煤气的流速和流量, 压力是一定的, 根据气液单相对流传质膜理论得知, 在以上条件一定, 气液相达到平衡时, 洗油的量愈大, 则吸收的推动力就愈大, 洗苯的效果就愈好, 但是实际操作受到多个方面因素的影响, 循环洗油的量不宜过大, 随着洗油循环量的增大到一定的范围后, 前期的经济投入和经济效益都逐渐在减小, 操作的费用也增大;但是洗油量又不宜过小, 循环洗油量少, 容易发生液泛, 故合理的液气比 (L/G) 即循环洗油量与煤气量的比值不仅可以把总费用降到最低, 还可以达到最大的洗苯效率和经济效益。

三、吸收温度和贫油含苯量的影响

定义吸收温度是指洗苯塔内气液两相接触面的平均温度;焦油洗油对苯族烃最适宜吸收的温度为25℃左右, 吸收温度主要受煤气和洗油温度的影响, 吸收温度是通过吸收系数和吸收推动力的变化而影响吸收率的。故需保证适宜的吸收温度, 一般入塔贫油含苯量是恒定的, 洗油液面上的苯族烃的蒸汽压随吸收温度的升高而增高, 吸收推动力则随之减小, 致使洗苯塔后煤气中的苯族烃含量增加, 粗苯的回收率降低, 当吸收温度超过30℃时, 随着吸收温度的升高, 塔后损失显著增加, 回收率下降, 但吸收温度也不宜过低, 在低于15℃时, 洗油粘度将显著增加, 使洗油输送及其在塔内均匀分布和自由流动都比较困难, 当洗油温度低于10℃时, 还可能从油中析出固体沉淀物。

贫油含苯量是决定塔后煤气含苯量的重要因素之一, 当其他条件一定时, 入塔贫油含苯量越高, 则洗油表面上苯族烃蒸汽压就越大, 使贫油吸收苯族烃推动力下降, 不利于吸收过程的进行, 一般贫油中苯族烃含量若增加0.1%, 则粗苯的损失就增加5%左右。

四、煤气压力与流速的影响

煤气压力和流速主要影响吸收推动力和吸收平衡系数, 在洗苯塔内, 煤气与洗油是逆流流动的, 洗油在塔顶向下流动过程中, 在填料表面上形成膜状流动, 由于膜与填料表面的摩擦, 洗油的流量是一定的, 煤气的压力越大, 填料层中所滞留的洗油就越大, 煤气通过填料层的压力降也越大, 煤气中苯族烃的分压增加, 吸收推动力也随着增加, 粗苯吸收率变大;提高煤气流速, 也可提高吸收系数, 并且提高了气液相接触涡流扩散速度, 有利于吸收过程的进行。

五、脱苯塔操作的影响

脱苯的原理实际上是解吸原理, 也可以认为是蒸馏的原理, 由沸点不同的混合溶液在蒸馏塔内进行多次部分汽化和多次液化, 在蒸馏塔内当加热的热源压力大于被加热的载体时, 流体开始沸腾, 从而达到多组分分离的目的, 为了提高分离物的质量, 往往会将已被分离的产品部分进行回流, 而粗苯与洗油的分离就采用的是蒸馏的方法, 粗苯蒸馏方式可以分为管式炉加热富油法和蒸汽预热富油法两种方式, 管式炉法是用管式炉将富油和蒸汽加热到一定的工艺要求, 富油从提留段上部进入蒸馏塔, 过热蒸汽从蒸馏塔底部进入作为蒸馏所需要的热源, 此时塔底的贫油中各组分的蒸汽压都比较大, 粗苯的馏出率也较大, 过热蒸汽温度高, 由道尔定律得知, 在其他条件一定时, 温度高则对应的分压就大, 可以更好的将苯族烃从洗油中蒸出来, 提高了粗苯的产率, 若用蒸汽预热富油法生产粗苯时, 富油温度被加热到110℃~140℃进入蒸馏塔, 此时塔底的贫油蒸汽分压就较低, 不能完全的将苯族烃从洗油中蒸馏出来, 同时塔底贫油含苯量就增大, 由前面贫油含苯量高讨论得知, 贫油含苯量大对洗苯的效率降低。过热蒸汽的压力高低决定着富油与蒸汽接触时的状态, 在实际生产中富油的流量是一定的, 故过热蒸汽的压力低时, 蒸汽与富油塔内塔板筛孔以鼓泡形式通过富油液面层, 接触面积为气

泡表面, 由于气泡数量不多, 气液接触面积不大, 传质阻力较大, 不利于蒸馏时的传质与传热。

摘要：苯族烃是一种贵重的化工原料, 随着世界石油的日益紧缺, 粗苯的价值也稳中上涨, 在2010年中国成为世界第一大焦炭生产国, 炼焦所得的化学产品种类很多, 特别是含有多种芳香族化合物, 粗苯是一种最基本的有机化工原料, 近年来由于全世界范围的资源紧缺和贵重化工原料的回收, 贯彻国家法律法规和发改委下发的循环经济项目, 资源充分利用和回收, 达到节能减排的目的, 提高资源的利用率, 促进环境保护。现结合实际工作生产经验, 总结焦化厂影响粗苯生产产率与质量的因素, 以加强探讨和交流。