焦化洗脫苯系統(tǒng)技術(shù)改造與運行

徐大正(青島特殊鋼鐵有限公司，山東 青島 266400)

0 引言

焦化廠煤氣凈化洗脫苯環(huán)節(jié)多采用洗油作為吸收劑，吸收焦爐煤氣中的苯系物，吸收塔后的富油經(jīng)蒸餾再生后循環(huán)使用。在生產(chǎn)過程中，洗油的質(zhì)量控制是保證洗苯效率的一個重要因素，而洗油質(zhì)量的變化和洗油消耗指標又直接關(guān)系到洗脫苯的生產(chǎn)成本。

1 洗油的成分及指標

焦化廠煤氣洗脫苯所用洗油主要有兩種：一是煤焦油，二是石油洗油。石油洗油的洗萘能力強，但洗苯能力較弱，循環(huán)量較焦油洗油大，蒸苯能耗相應較高。焦油洗油是高溫煤焦油中230～300℃的餾分，容易得到，為大多數(shù)焦化廠所采用。焦油洗油中的主要成分有：萘、α-甲基萘、β-甲基萘、聯(lián)苯、苊、芴、氧芴、吲哚、喹啉等。見表1。

表1 焦油洗油基本物理性質(zhì)及質(zhì)量指標

2 洗油質(zhì)量惡化的原因

在洗脫苯的循環(huán)過程中，洗油的質(zhì)量逐漸變壞，其密度、黏度和平均分子量均會增大，270℃和300℃前的餾出量降低，原因主要有以下幾點：

(1)洗油在吸收苯系物的同時，還吸收煤氣中的一些不飽和化合物，如環(huán)戊二烯、古馬隆、茚、丁二烯等，這些不飽和化合物在煤氣中硫化物(以硫醇為主)的作用下，會聚合成高分子聚合物并溶解在洗油中，因而使得洗油質(zhì)量變壞并析出沉淀物。

(2)在洗苯循環(huán)使用的過程中，洗油中的輕質(zhì)組分被煤氣帶走；在蒸餾過程中，洗油中的輕質(zhì)組分被粗苯、萘油等采出物帶走。

(3)煤氣中的氨含量高易使洗油和水形成耐久的乳濁液，從而使洗油變壞，失去吸收能力。

(4)熱解和熱聚合作用。單純的洗油中有效成分的熱解和熱聚合在現(xiàn)有的溫度和壓力條件下并不能夠發(fā)生。

3 洗油再生的重要性

洗油質(zhì)量在循環(huán)使用過程中將逐漸劣化，其比重、粘度和分子量均會增大，270℃和300℃前餾出量將逐步降低，這主要是因為洗油高分子聚合物生成并溶解在洗油中，部分輕質(zhì)餾分被出塔煤氣和粗苯帶走所致，為了保證循環(huán)洗油質(zhì)量的穩(wěn)定，在生產(chǎn)過程中，必須對洗油進行再生排渣處理，適時補充新洗油很有必要，通過有序排查，做好洗油的再生及排渣是影響目前運行的關(guān)鍵因素之一，同時還需增加再生器底部排渣頻次及時間，優(yōu)化補充洗油操作等各項措施，盡快改善循環(huán)洗油指標。

為了保證循環(huán)洗油質(zhì)量，使其有足夠的洗苯能力，需將循環(huán)洗油中的高分子聚合物排出，生產(chǎn)操作上將循環(huán)洗油量的1%～2%引入再生器，利用過熱蒸汽將洗油中的輕質(zhì)蒸出，與苯氣一并進入脫苯塔，而高分子聚合物殘渣留在再生器內(nèi)，定期排出器外，從而改善循環(huán)油質(zhì)量。

4 系統(tǒng)存在問題及技術(shù)改造

焦化脫苯及再生工藝原理為，從管式爐來的熱富油進入脫苯塔上部塔板上，富油中的粗苯呈氣相從塔頂逸出，精重苯和萘油分別從中部層塔盤側(cè)線切取，貧油從塔底經(jīng)熱貧油泵抽出。同時，貧油再生器器頂蒸汽及油氣進入脫苯塔底部的第一塊塔盤上，作為脫苯塔直接蒸汽蒸餾富油。再生器是鋼制直立圓筒體。從熱貧油泵后貧油管上引出2%～3%左右的貧油，送入再生器內(nèi)，經(jīng)管式爐加熱的過熱蒸汽直接蒸吹再生，使貧油中苯族烴溶劑油、輕質(zhì)洗油全部蒸出，與水蒸氣一起進入脫苯塔。再生器底部高沸點聚合物及油渣作為殘渣，定期靠器內(nèi)壓力外排到殘渣槽，用泵送至油庫單元。主要設(shè)備包括：管式爐、再生器、脫苯塔及各類泵，參見圖1。

圖1 焦化脫苯及再生工藝流程圖

針對洗苯塔、管式爐、再生器等設(shè)備設(shè)施的現(xiàn)狀及存在問題進行分析并進行相應改造，從而優(yōu)化循環(huán)洗油質(zhì)量。具體問題及技術(shù)改造措施如下。

4.1 冷凝水收集技術(shù)改造

對循環(huán)洗油做全流程分析，發(fā)現(xiàn)循環(huán)洗油和富油含水偏大，其中貧油水分0.20%左右，富油含水在0.27%左右。其主要原因為洗苯后夾帶的冷凝液進入富油系統(tǒng)，造成水分偏高，造成洗油乳化，因此需將這部分冷凝液經(jīng)過煤氣水封收集進入廢水槽，最后去冷凝刮渣槽。

4.2 再生器技術(shù)改造

再生器結(jié)構(gòu)存在不足，排渣方式效果差，排渣管道需優(yōu)化。再生器底部放空管排渣，為中下部進汽。通過分析，再生器存在設(shè)計缺陷，排渣管易堵，造成再生器排渣困難，洗油無法連續(xù)再生，無法起到再生效果。通過對再生器進行改造，增加折流板以及改進折流板孔徑大小，更換再生器側(cè)排渣，內(nèi)部管到底，蒸汽進口在排渣口上方，將蒸汽進口下移(1.8 米)處理。

4.3 管式爐技術(shù)改造

現(xiàn)管式爐爐嘴方式導致其下段溫度偏低，僅為188℃，但中段達到520℃，對流段550℃，溫度集中在上部，造成富油出管式爐處溫度偏低，通過對爐嘴及進風方式、爐嘴周圍耐火材料、煤氣管道進行改造，提高下段輻射熱。

5 運行實踐

通過前期對洗苯塔、管式爐、再生器等設(shè)備設(shè)施改造后，具備降低洗油消耗，提高粗苯回收的硬件條件。在生產(chǎn)過程中，還需進一步優(yōu)化洗脫苯操作，改善循環(huán)洗油指標。參見表2。

表2 主要生產(chǎn)運行參數(shù)

5.1 再生器設(shè)備操作要點

(1)將循環(huán)洗油量的1%～2%引入再生器連續(xù)加油蒸吹。

(2)根據(jù)化驗室提供的循環(huán)油數(shù)據(jù)，確定排渣頻次、排渣量。

(3)對排渣伴熱管道加熱并對排渣內(nèi)管進行吹掃，直至殘油槽上的殘渣管道出口冒出蒸汽。

(4)視生產(chǎn)情況，再生器提前停止加油。

(5)繼續(xù)對再生器進行吹蒸，將底部溫度控制到190～195℃左右。

(6)開啟再生器通往殘渣槽閥門，并稍關(guān)通往脫苯塔的油氣閥門。

(7)當再生器底部溫度上升至200℃時，排渣完成。排渣過程中，如再生器頂溫度升至185℃時，適量加油降低溫度利于排渣。

(8)再生器排渣后，吹掃整個管道，直至徹底清掃干凈。(9)粗苯計劃停工時，再生器先排渣，排空后停止加油。

(10)由于現(xiàn)再生器補充的是貧油輕質(zhì)組分相對較少，如再高溫蒸吹勢必增加洗油的粘度，不利于再生器的排渣。建議：日常操作溫度也不宜過高，再生器少量通過熱蒸汽大約0.5 噸，排渣前根據(jù)再生器液位適當補充油量再生器頂部控制185℃，底部190℃蒸吹，通過取樣觀察排渣；這樣既能通過排渣改善穩(wěn)定洗油質(zhì)量，又能保障排渣的通暢。

5.2 降低貧富油循環(huán)量

通過調(diào)節(jié)控制液氣比控制在1.6L/Nm3。富油循環(huán)量145m3/h降至125m3/h，煤氣發(fā)生量8.0 萬m3/h，觀察貧油上塔溫度變化，實現(xiàn)降低系統(tǒng)熱負荷，調(diào)整管式爐和循環(huán)冷卻水工藝參數(shù)，實現(xiàn)終冷后煤氣溫度、貧油上塔量、管式爐煤氣消耗量以及循環(huán)冷卻水符合的匹配。

5.3 降低塔頂吸力

前期蒸苯塔底溫度為175℃，塔頂吸力為-49kPa，根據(jù)富油量調(diào)整，可適當降低塔頂吸力至-40kPa，適當提高脫苯塔頂溫度至75℃，塔底溫度提高至180℃，根據(jù)化驗粗苯質(zhì)量情況，及時調(diào)整。

5.4 適當降低過熱蒸汽溫度

根據(jù)前期過熱蒸汽溫度控制在420℃左右，進塔底過熱蒸汽量在2.88t/h,為進一步穩(wěn)定脫苯塔操作，適當降低過熱蒸汽溫度至400～410℃，過熱蒸汽量控制在3t/h，調(diào)節(jié)可穩(wěn)住循環(huán)洗油質(zhì)量，防止高溫對洗油造成熱聚合。

5.5 通過調(diào)整進一步穩(wěn)定終冷后煤氣溫度和貧油上塔溫度

前期終冷后煤氣溫度在27℃，貧油上塔溫度在31℃左右，通過對換熱器測溫，優(yōu)化調(diào)整換熱器各換熱效率，實現(xiàn)貧油上塔溫度在28～30℃，終冷后煤氣溫度在24～26℃之間，提高洗苯吸收效率。

6 結(jié)語

通過上述技術(shù)改造及穩(wěn)定運行后，洗苯塔后煤氣含苯小于2g/Nm3，洗油消耗小于55 公斤/噸苯。

(1)冷凝水收集技術(shù)改造，實現(xiàn)貧富油含水均控制在0.1%以下，為穩(wěn)定貧富油質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)，洗苯效率改善顯著。

(2)再生器技術(shù)改造，解決再生塔內(nèi)部堵塞問題，可實現(xiàn)連續(xù)排渣，真正改善循環(huán)洗油質(zhì)量，洗油質(zhì)量將明顯改善，洗苯效率改善顯著。

(3)管式爐技術(shù)改造，富油在管式爐內(nèi)受熱均勻，在同樣煤氣消耗的前提下，提高富油溫度，可提高脫苯效率。