焦?fàn)t煤氣中苯族烴高回收率技術(shù)分析

賀文奇

（山西焦化股份有限公司，山西 洪洞 041600）

0 引言

在焦化生產(chǎn)過程中，苯族烴的回收主要是通過循環(huán)洗油吸收、過熱蒸汽蒸餾等方式進(jìn)行，但在整個(gè)生產(chǎn)過程中因受外界因素影響較多，因此導(dǎo)致了在實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)苯族烴的回收率低下，其粗苯回收率對(duì)焦僅0.5%，極大影響了焦化廠生產(chǎn)效益的提升。

在對(duì)影響煤氣中苯族烴回收率的因素進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，貧油冷卻器換熱效率低下、排渣方式落后、貧油含苯量超標(biāo)、入再生器過蒸汽流量不足等是導(dǎo)致苯族烴回收率偏低的主要因素。因此，針對(duì)性地提出了優(yōu)化措施，即，提高貧油換熱器的換熱效率、采用濕法排渣、減少貧油含苯量、提高入再生器過蒸汽流量等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)粗苯回收率的提升。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明，優(yōu)化后粗苯的回收率對(duì)焦由0.5%提升到了1.7%，達(dá)到了行業(yè)領(lǐng)先水平，能夠顯著提升焦化企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。

1 粗苯回收效率影響因素分析

目前，對(duì)粗苯的回收主要是采用了循環(huán)洗油回收的方式，其屬于一種比較簡(jiǎn)單的物理轉(zhuǎn)換吸收過程。推動(dòng)其回收的主要?jiǎng)恿κ窃跉庖航缑嬷g煤氣中苯族烴的分壓P1和循環(huán)洗油中溶解的苯族烴的分壓P2之間的差值，這兩個(gè)差值越大就越能推動(dòng)煤氣中苯族烴的回收。

而對(duì)壓力差產(chǎn)生主要影響的是在粗苯回收過程中的貧油冷卻器換熱效率、排渣方式、貧油含苯量、入再生器過蒸汽流量等，其主要影響匯總?cè)缦耓1]：

1.1 貧油冷卻器換熱效率影響

貧油冷卻器換熱效率主要是影響反應(yīng)過程中的吸收溫度。當(dāng)吸收溫度增加時(shí)會(huì)導(dǎo)致循環(huán)洗油中溶解的苯族烴的分壓P2的增加，進(jìn)而降低氣液界面之間的壓力差值。貧油冷卻器換熱效率越低會(huì)導(dǎo)致在反應(yīng)過程中被吸收的溫度就越多，氣液界面之間的壓力差值就越小。因此應(yīng)該適當(dāng)提高貧油冷卻器的換熱效率，提高氣液界面之間的壓力差值，促進(jìn)煤氣中苯族烴的回收。

1.2 排渣方式影響

排渣方式主要會(huì)影響到粗苯的蒸餾效果。目前采用的干法排渣排渣溫度高、苯類物質(zhì)含量高，導(dǎo)致對(duì)洗油的吸收質(zhì)量降低，進(jìn)而影響到對(duì)苯族烴的回收。因此需要改變排渣方案，降低排渣溫度及廢渣中苯類物質(zhì)的含量。

1.3 貧油含苯量影響

系統(tǒng)工作時(shí)當(dāng)吸收溫度和煤氣中苯族烴的分壓確定時(shí)，貧油含苯量越高，就會(huì)導(dǎo)致苯族烴的分壓P2增加，進(jìn)而降低氣液界面之間的壓力差值，降低煤氣中苯族烴的回收率。

1.4 入再生器過蒸汽流量影響

入再生器過蒸汽流量能夠直接影響塔內(nèi)的貧油含苯量，入再生器過蒸汽流量和塔內(nèi)的貧油含苯量呈正比關(guān)系，但入再生器過蒸汽流量過高會(huì)導(dǎo)致循環(huán)洗油中年烴組分的流失，增加洗油消耗，因此需要合理地控制入再生器過蒸汽流量。

2 貧油冷卻器換熱效率優(yōu)化

目前焦化廠所用的貧油冷卻器多采用了同向換熱結(jié)構(gòu)，冷熱介質(zhì)的流向相同，換熱效率較低，貧油進(jìn)入到反應(yīng)塔內(nèi)的溫度在32～36 ℃，溫度較高，因此導(dǎo)致循環(huán)洗油中溶解的苯族烴的分壓P2增加。因此提出了一種新的貧油冷卻器換熱結(jié)構(gòu)[2]，將換熱器進(jìn)行改造，使冷熱介質(zhì)流向相反，增加反應(yīng)時(shí)的換熱效率。

經(jīng)過優(yōu)化后，在相同工況下，實(shí)測(cè)進(jìn)入到反應(yīng)塔內(nèi)的油溫可以降低到25～27 ℃。貧油入塔油溫的降低能夠時(shí)塔后煤氣中苯質(zhì)量濃度由最初的1 000 mg/m3，提升到1 300 mg/m3。為了防止油溫過低導(dǎo)致貧油冷卻器出現(xiàn)限流問題，因此在系統(tǒng)中還加入了恒溫控制裝置，保證在反應(yīng)過程中入塔油溫不低于26 ℃，實(shí)現(xiàn)換熱和工作穩(wěn)定性的統(tǒng)一，優(yōu)化前后的貧油冷卻器冷卻水走向如圖1 所示[3]。

圖1 優(yōu)化前后貧油冷卻器冷卻水走向示意圖

3 排渣方式優(yōu)化

焦化過程中的洗脫苯是一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，煤氣中的苯族烴被吸收后，要將吸收過苯族烴的洗油進(jìn)行脫附操作，保證貧油內(nèi)的含苯量不超過0.5%，只有這樣才能提高粗苯的產(chǎn)量同時(shí)避免煤氣中的含苯量超標(biāo)。在焦化過程中循環(huán)洗油中的不飽和物質(zhì)會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)，生成大分子物質(zhì)，導(dǎo)致循環(huán)洗油的相對(duì)分子質(zhì)量等發(fā)生變化，影響洗油效果[4]。因此需要將循環(huán)系統(tǒng)中的部分物質(zhì)進(jìn)行再生，通過排渣的方式將生成的大分子類物質(zhì)排出，從而保證循環(huán)洗油的質(zhì)量。

目前最常用的排渣方式主要是干法排渣，其廢渣中含有大量的苯類物質(zhì)，而且排渣時(shí)候的溫度高，導(dǎo)致苯類物質(zhì)揮發(fā)，對(duì)操作人員的身體會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此本文提出了一種新的濕法排渣工藝，將開放式排渣更改為密閉式，降低了排渣溫度和廢渣中苯類物質(zhì)的含量，能夠精確地保證貧油內(nèi)的含苯量不超過0.5%，提高焦化效果。干法排渣和濕法排渣如圖2所示[5]。

圖2 優(yōu)化前后排渣系統(tǒng)示意圖

4 貧油含苯量及入再生器過蒸汽流量?jī)?yōu)化

貧油含苯量是判斷洗苯、脫苯效果的核心指標(biāo)，在反應(yīng)過程中系統(tǒng)內(nèi)的貧油含苯量越高，洗苯塔內(nèi)流出的煤氣的含量就越高，煤氣中苯族烴的含量就越低。因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中需要控制塔內(nèi)的含苯量不高于0.5%[6]。能夠保證在反應(yīng)溫度為30 ℃的情況下，返回后煤氣內(nèi)的苯質(zhì)量濃度不超過規(guī)定的1 500 mg/m3。

當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)貧油含苯含量過高時(shí)，可以增加通過系統(tǒng)的蒸汽的消耗量，增加析出的粗苯中溶劑油的含量。一般情況下蒸汽消耗量和系統(tǒng)中粗苯的產(chǎn)量比為1.4∶1.0，在調(diào)整過程中需要嚴(yán)格按照該比例進(jìn)行調(diào)整，避免系統(tǒng)中苯含量過高或者過低影響系統(tǒng)的反應(yīng)效果。

焦化過程中的脫苯實(shí)際上屬于一個(gè)加熱蒸餾的過程，過熱蒸汽在脫苯塔內(nèi)扮演著提供反應(yīng)熱量和汽提的作用。提高進(jìn)入脫苯塔內(nèi)的過熱蒸汽含量能夠加速反應(yīng)過程，提高貧油的洗苯效率和富油中粗苯的產(chǎn)量[7]。但入再生器蒸汽含量不能過高，否則會(huì)導(dǎo)致循環(huán)洗油中輕組分的消耗，使產(chǎn)生的粗苯質(zhì)量下降，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

為了保證入再生器過熱蒸汽含量的平穩(wěn)性，一般是以脫苯塔塔頂?shù)臏囟葹檎{(diào)節(jié)依據(jù)[8]，將其溫度控制在90～92 ℃，此時(shí)入再生器過熱蒸汽含量為脫苯塔額定蒸發(fā)量的85%，能夠保證其整個(gè)反應(yīng)過程中的穩(wěn)定性和反應(yīng)效率。

5 應(yīng)用情況分析

目前，該新的煤氣中苯族烴高回收率措施已經(jīng)在化工企業(yè)投入應(yīng)用，根據(jù)對(duì)應(yīng)用前后的對(duì)比，在工況完全相同的情況下，粗苯回收率對(duì)焦可以由最初的0.5%提升到1.7%，有效地提升了苯族烴的回收率及粗苯的產(chǎn)量，具有極大的應(yīng)用推廣價(jià)值。

6 結(jié)論

為了解決焦化行業(yè)苯族烴回收率低、經(jīng)濟(jì)性差的不足，提出了提高貧油換熱器的換熱效率、采用濕法排渣、減少貧油含苯量、提高入再生器過蒸汽流量等優(yōu)化措施，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明：

1）貧油冷卻器換熱效率低下、排渣方式落后、貧油含苯量超標(biāo)、入再生器過蒸汽流量不足等是導(dǎo)致苯族烴回收率偏低的主要因素；

2）使冷熱介質(zhì)流向相反，能夠增加反應(yīng)時(shí)的換熱效率，增加氣液界面之間的壓力差值，提高反應(yīng)效率；

3）濕法排渣工藝能夠降低排渣溫度和廢渣中苯類物質(zhì)的含量，能夠精確地保證貧油內(nèi)的含苯量不超過0.5%，提高焦化效果；

4）在工況完全相同的情況下，粗苯回收率對(duì)焦可以由最初的0.5%提升到1.7%，有效提升了苯族烴的回收率及粗苯的產(chǎn)量。