淺談焦化廠影響粗苯產(chǎn)率與質(zhì)量的因素

劉峰(陜西黃陵煤化工有限責(zé)任公司 陜西 黃陵 727307)

一、原料煤及爐墻加熱溫度和結(jié)焦時(shí)間的影響

原料煤的性質(zhì)對(duì)焦?fàn)t煤氣的發(fā)生量影響較大，煤的揮發(fā)分高，焦?fàn)t煤氣發(fā)生量就大，則粗苯的產(chǎn)率就大，不同性質(zhì)煤煉焦的煤氣產(chǎn)率和組分也不相同，當(dāng)配煤比G值（即煤氣揮發(fā)量）在20—35之間煤氣中苯族烴的含量約占干煤配比的0.9%—1.1%之間，當(dāng)G值在35以上時(shí)，煤氣中的苯族烴含量可以達(dá)到1.1%。溫度對(duì)粗苯產(chǎn)率的影響較大，最有影響的溫度是爐墻溫度，碳化室爐頂空間溫度只占次要的。粗苯來(lái)自外行氣體的占80%，來(lái)自行里的氣體只占12%～15%。溫度相對(duì)較低時(shí)，粗苯的產(chǎn)量相對(duì)較高，而苯族烴形成的最適宜溫度大約在700℃～800℃，即在焦炭成熟時(shí)間的2/3達(dá)到最大值。此時(shí)煤氣發(fā)生量也達(dá)到最大值，隨著焦炭成熟的時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)，煤氣和苯族烴生成的速率越來(lái)越小，荒煤氣在碳化室頂部停留的時(shí)間也就越長(zhǎng)，有很大一部分荒煤氣此時(shí)會(huì)在碳化室頂部高溫區(qū)燃燒。

二、洗油質(zhì)量與循環(huán)量的影響

目前洗苯還是建立在相似相容和分壓定律的基礎(chǔ)上，即利用吸收劑與粗苯的相對(duì)分子質(zhì)量相近，分子結(jié)構(gòu)相近的原理，利用分壓定律，當(dāng)煤氣中苯族烴的分壓大于洗油表面的分壓，苯族烴分子向吸收劑液面移動(dòng)，達(dá)到吸收的效果，顧對(duì)吸收劑有一定的要求，而現(xiàn)代大型焦化廠大多采用焦油洗油作為吸收劑用。在其他條件是定的情況下，同類(lèi)油劑的吸收能力與其相對(duì)分子質(zhì)量成反比，吸收劑與溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量愈接近，則吸收的愈完全，故洗油的相對(duì)分子質(zhì)量越小越好，但是也不宜太小，太小容易被煤氣帶走，并在脫苯蒸餾時(shí)不宜與粗苯分離，而且容易造成浪費(fèi),洗油的相對(duì)分子質(zhì)量越小越接近粗苯的相對(duì)分子質(zhì)量，吸收的能力就越大，故洗油的相對(duì)分子質(zhì)量不宜過(guò)大，太大不易吸收煤氣中的苯族烴。洗苯塔的直徑，填料的比表面積，塔內(nèi)煤氣的流速和流量，壓力是一定的，根據(jù)氣液?jiǎn)蜗鄬?duì)流傳質(zhì)膜理論得知，在以上條件一定，氣液相達(dá)到平衡時(shí)，洗油的量愈大，則吸收的推動(dòng)力就愈大，洗苯的效果就愈好，但是實(shí)際操作受到多個(gè)方面因素的影響，循環(huán)洗油的量不宜過(guò)大，隨著洗油循環(huán)量的增大到一定的范圍后，前期的經(jīng)濟(jì)投入和經(jīng)濟(jì)效益都逐漸在減小，操作的費(fèi)用也增大；但是洗油量又不宜過(guò)小，循環(huán)洗油量少，容易發(fā)生液泛，故合理的液氣比（L/G）即循環(huán)洗油量與煤氣量的比值不僅可以把總費(fèi)用降到最低，還可以達(dá)到最大的洗苯效率和經(jīng)濟(jì)效益。

三、吸收溫度和貧油含苯量的影響

定義吸收溫度是指洗苯塔內(nèi)氣液兩相接觸面的平均溫度；焦油洗油對(duì)苯族烴最適宜吸收的溫度為25℃左右，吸收溫度主要受煤氣和洗油溫度的影響，吸收溫度是通過(guò)吸收系數(shù)和吸收推動(dòng)力的變化而影響吸收率的。故需保證適宜的吸收溫度，一般入塔貧油含苯量是恒定的，洗油液面上的苯族烴的蒸汽壓隨吸收溫度的升高而增高，吸收推動(dòng)力則隨之減小，致使洗苯塔后煤氣中的苯族烴含量增加，粗苯的回收率降低，當(dāng)吸收溫度超過(guò)30℃時(shí)，隨著吸收溫度的升高，塔后損失顯著增加，回收率下降，但吸收溫度也不宜過(guò)低，在低于15℃時(shí)，洗油粘度將顯著增加，使洗油輸送及其在塔內(nèi)均勻分布和自由流動(dòng)都比較困難，當(dāng)洗油溫度低于10℃時(shí)，還可能從油中析出固體沉淀物。

貧油含苯量是決定塔后煤氣含苯量的重要因素之一，當(dāng)其他條件一定時(shí)，入塔貧油含苯量越高，則洗油表面上苯族烴蒸汽壓就越大，使貧油吸收苯族烴推動(dòng)力下降，不利于吸收過(guò)程的進(jìn)行，一般貧油中苯族烴含量若增加0.1%，則粗苯的損失就增加5%左右。

四、煤氣壓力與流速的影響

煤氣壓力和流速主要影響吸收推動(dòng)力和吸收平衡系數(shù)，在洗苯塔內(nèi)，煤氣與洗油是逆流流動(dòng)的，洗油在塔頂向下流動(dòng)過(guò)程中，在填料表面上形成膜狀流動(dòng)，由于膜與填料表面的摩擦，洗油的流量是一定的，煤氣的壓力越大，填料層中所滯留的洗油就越大，煤氣通過(guò)填料層的壓力降也越大，煤氣中苯族烴的分壓增加，吸收推動(dòng)力也隨著增加，粗苯吸收率變大；提高煤氣流速，也可提高吸收系數(shù)，并且提高了氣液相接觸渦流擴(kuò)散速度，有利于吸收過(guò)程的進(jìn)行。

五、脫苯塔操作的影響

脫苯的原理實(shí)際上是解吸原理，也可以認(rèn)為是蒸餾的原理，由沸點(diǎn)不同的混合溶液在蒸餾塔內(nèi)進(jìn)行多次部分汽化和多次液化，在蒸餾塔內(nèi)當(dāng)加熱的熱源壓力大于被加熱的載體時(shí)，流體開(kāi)始沸騰，從而達(dá)到多組分分離的目的，為了提高分離物的質(zhì)量，往往會(huì)將已被分離的產(chǎn)品部分進(jìn)行回流，而粗苯與洗油的分離就采用的是蒸餾的方法，粗苯蒸餾方式可以分為管式爐加熱富油法和蒸汽預(yù)熱富油法兩種方式，管式爐法是用管式爐將富油和蒸汽加熱到一定的工藝要求,富油從提留段上部進(jìn)入蒸餾塔，過(guò)熱蒸汽從蒸餾塔底部進(jìn)入作為蒸餾所需要的熱源，此時(shí)塔底的貧油中各組分的蒸汽壓都比較大，粗苯的餾出率也較大，過(guò)熱蒸汽溫度高，由道爾定律得知，在其他條件一定時(shí)，溫度高則對(duì)應(yīng)的分壓就大，可以更好的將苯族烴從洗油中蒸出來(lái)，提高了粗苯的產(chǎn)率，若用蒸汽預(yù)熱富油法生產(chǎn)粗苯時(shí)，富油溫度被加熱到110℃～140℃進(jìn)入蒸餾塔，此時(shí)塔底的貧油蒸汽分壓就較低，不能完全的將苯族烴從洗油中蒸餾出來(lái)，同時(shí)塔底貧油含苯量就增大，由前面貧油含苯量高討論得知，貧油含苯量大對(duì)洗苯的效率降低。過(guò)熱蒸汽的壓力高低決定著富油與蒸汽接觸時(shí)的狀態(tài)，在實(shí)際生產(chǎn)中富油的流量是一定的，故過(guò)熱蒸汽的壓力低時(shí)，蒸汽與富油塔內(nèi)塔板篩孔以鼓泡形式通過(guò)富油液面層，接觸面積為氣

泡表面，由于氣泡數(shù)量不多，氣液接觸面積不大，傳質(zhì)阻力較大，不利于蒸餾時(shí)的傳質(zhì)與傳熱。

[1]楊建華王永林沈立嵩編 焦?fàn)t煤氣凈化 化學(xué)工業(yè)出版.

[2]郭樹(shù)才 胡浩權(quán)主編 煤化工工藝學(xué)第三版化學(xué)工業(yè)出版.