淺談焦化廠影響粗苯產率與質量的因素

劉峰(陜西黃陵煤化工有限責任公司 陜西 黃陵 727307)

一、原料煤及爐墻加熱溫度和結焦時間的影響

原料煤的性質對焦爐煤氣的發生量影響較大，煤的揮發分高，焦爐煤氣發生量就大，則粗苯的產率就大，不同性質煤煉焦的煤氣產率和組分也不相同，當配煤比G值（即煤氣揮發量）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G值在35以上時，煤氣中的苯族烴含量可以達到1.1%。溫度對粗苯產率的影響較大，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。粗苯來自外行氣體的占80%，來自行里的氣體只占12%～15%。溫度相對較低時，粗苯的產量相對較高，而苯族烴形成的最適宜溫度大約在700℃～800℃，即在焦炭成熟時間的2/3達到最大值。此時煤氣發生量也達到最大值，隨著焦炭成熟的時間繼續增長，煤氣和苯族烴生成的速率越來越小，荒煤氣在碳化室頂部停留的時間也就越長，有很大一部分荒煤氣此時會在碳化室頂部高溫區燃燒。

二、洗油質量與循環量的影響

目前洗苯還是建立在相似相容和分壓定律的基礎上，即利用吸收劑與粗苯的相對分子質量相近，分子結構相近的原理，利用分壓定律，當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，達到吸收的效果，顧對吸收劑有一定的要求，而現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，同類油劑的吸收能力與其相對分子質量成反比，吸收劑與溶質的相對分子質量愈接近，則吸收的愈完全，故洗油的相對分子質量越小越好，但是也不宜太小，太小容易被煤氣帶走，并在脫苯蒸餾時不宜與粗苯分離，而且容易造成浪費,洗油的相對分子質量越小越接近粗苯的相對分子質量，吸收的能力就越大，故洗油的相對分子質量不宜過大，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，塔內煤氣的流速和流量，壓力是一定的，根據氣液單相對流傳質膜理論得知，在以上條件一定，氣液相達到平衡時，洗油的量愈大，則吸收的推動力就愈大，洗苯的效果就愈好，但是實際操作受到多個方面因素的影響，循環洗油的量不宜過大，隨著洗油循環量的增大到一定的范圍后，前期的經濟投入和經濟效益都逐漸在減小，操作的費用也增大；但是洗油量又不宜過小，循環洗油量少，容易發生液泛，故合理的液氣比（L/G）即循環洗油量與煤氣量的比值不僅可以把總費用降到最低，還可以達到最大的洗苯效率和經濟效益。

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氣液兩相接觸面的平均溫度；焦油洗油對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，吸收溫度是通過吸收系數和吸收推動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，當吸收溫度超過30℃時，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低，在低于15℃時，洗油粘度將顯著增加，使洗油輸送及其在塔內均勻分布和自由流動都比較困難，當洗油溫度低于10℃時，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，當其他條件一定時，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力下降，不利于吸收過程的進行，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力和吸收平衡系數，在洗苯塔內，煤氣與洗油是逆流流動的，洗油在塔頂向下流動過程中，在填料表面上形成膜狀流動，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，并且提高了氣液相接觸渦流擴散速度，有利于吸收過程的進行。

五、脫苯塔操作的影響

脫苯的原理實際上是解吸原理，也可以認為是蒸餾的原理，由沸點不同的混合溶液在蒸餾塔內進行多次部分汽化和多次液化，在蒸餾塔內當加熱的熱源壓力大于被加熱的載體時，流體開始沸騰，從而達到多組分分離的目的，為了提高分離物的質量，往往會將已被分離的產品部分進行回流，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入蒸餾塔，過熱蒸汽從蒸餾塔底部進入作為蒸餾所需要的熱源，此時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，過熱蒸汽溫度高，由道爾定律得知，在其他條件一定時，溫度高則對應的分壓就大，可以更好的將苯族烴從洗油中蒸出來，提高了粗苯的產率，若用蒸汽預熱富油法生產粗苯時，富油溫度被加熱到110℃～140℃進入蒸餾塔，此時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，同時塔底貧油含苯量就增大，由前面貧油含苯量高討論得知，貧油含苯量大對洗苯的效率降低。過熱蒸汽的壓力高低決定著富油與蒸汽接觸時的狀態，在實際生產中富油的流量是一定的，故過熱蒸汽的壓力低時，蒸汽與富油塔內塔板篩孔以鼓泡形式通過富油液面層，接觸面積為氣

泡表面，由于氣泡數量不多，氣液接觸面積不大，傳質阻力較大，不利于蒸餾時的傳質與傳熱。

[1]楊建華王永林沈立嵩編 焦爐煤氣凈化 化學工業出版.

[2]郭樹才 胡浩權主編 煤化工工藝學第三版化學工業出版.