焦爐煤氣中苯族烴高回收率技術分析

賀文奇

（山西焦化股份有限公司，山西 洪洞 041600）

0 引言

在焦化生產過程中，苯族烴的回收主要是通過循環洗油吸收、過熱蒸汽蒸餾等方式進行，但在整個生產過程中因受外界因素影響較多，因此導致了在實際生產過程中對苯族烴的回收率低下，其粗苯回收率對焦僅0.5%，極大影響了焦化廠生產效益的提升。

在對影響煤氣中苯族烴回收率的因素進行分析后發現，貧油冷卻器換熱效率低下、排渣方式落后、貧油含苯量超標、入再生器過蒸汽流量不足等是導致苯族烴回收率偏低的主要因素。因此，針對性地提出了優化措施，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，實現了對粗苯回收率的提升。根據實際應用表明，優化后粗苯的回收率對焦由0.5%提升到了1.7%，達到了行業領先水平，能夠顯著提升焦化企業的生產經濟性。

1 粗苯回收效率影響因素分析

目前，對粗苯的回收主要是采用了循環洗油回收的方式，其屬于一種比較簡單的物理轉換吸收過程。推動其回收的主要動力是在氣液界面之間煤氣中苯族烴的分壓P1和循環洗油中溶解的苯族烴的分壓P2之間的差值，這兩個差值越大就越能推動煤氣中苯族烴的回收。

而對壓力差產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，其主要影響匯總如下[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過程中的吸收溫度。當吸收溫度增加時會導致循環洗油中溶解的苯族烴的分壓P2的增加，進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導致在反應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。因此應該適當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，促進煤氣中苯族烴的回收。

1.2 排渣方式影響

排渣方式主要會影響到粗苯的蒸餾效果。目前采用的干法排渣排渣溫度高、苯類物質含量高，導致對洗油的吸收質量降低，進而影響到對苯族烴的回收。因此需要改變排渣方案，降低排渣溫度及廢渣中苯類物質的含量。

1.3 貧油含苯量影響

系統工作時當吸收溫度和煤氣中苯族烴的分壓確定時，貧油含苯量越高，就會導致苯族烴的分壓P2增加，進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的貧油含苯量，入再生器過蒸汽流量和塔內的貧油含苯量呈正比關系，但入再生器過蒸汽流量過高會導致循環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化

目前焦化廠所用的貧油冷卻器多采用了同向換熱結構，冷熱介質的流向相同，換熱效率較低，貧油進入到反應塔內的溫度在32～36 ℃，溫度較高，因此導致循環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構[2]，將換熱器進行改造，使冷熱介質流向相反，增加反應時的換熱效率。

經過優化后，在相同工況下，實測進入到反應塔內的油溫可以降低到25～27 ℃。貧油入塔油溫的降低能夠時塔后煤氣中苯質量濃度由最初的1 000 mg/m3，提升到1 300 mg/m3。為了防止油溫過低導致貧油冷卻器出現限流問題，因此在系統中還加入了恒溫控制裝置，保證在反應過程中入塔油溫不低于26 ℃，實現換熱和工作穩定性的統一，優化前后的貧油冷卻器冷卻水走向如圖1 所示[3]。

圖1 優化前后貧油冷卻器冷卻水走向示意圖

3 排渣方式優化

焦化過程中的洗脫苯是一個循環系統，煤氣中的苯族烴被吸收后，要將吸收過苯族烴的洗油進行脫附操作，保證貧油內的含苯量不超過0.5%，只有這樣才能提高粗苯的產量同時避免煤氣中的含苯量超標。在焦化過程中循環洗油中的不飽和物質會發生聚合反應，生成大分子物質，導致循環洗油的相對分子質量等發生變化，影響洗油效果[4]。因此需要將循環系統中的部分物質進行再生，通過排渣的方式將生成的大分子類物質排出，從而保證循環洗油的質量。

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，而且排渣時候的溫度高，導致苯類物質揮發，對操作人員的身體會產生嚴重影響。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的含量，能夠精確地保證貧油內的含苯量不超過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 優化前后排渣系統示意圖

4 貧油含苯量及入再生器過蒸汽流量優化

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

當系統內貧油含苯含量過高時，可以增加通過系統的蒸汽的消耗量，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中粗苯的產量比為1.4∶1.0，在調整過程中需要嚴格按照該比例進行調整，避免系統中苯含量過高或者過低影響系統的反應效果。

焦化過程中的脫苯實際上屬于一個加熱蒸餾的過程，過熱蒸汽在脫苯塔內扮演著提供反應熱量和汽提的作用。提高進入脫苯塔內的過熱蒸汽含量能夠加速反應過程，提高貧油的洗苯效率和富油中粗苯的產量[7]。但入再生器蒸汽含量不能過高，否則會導致循環洗油中輕組分的消耗，使產生的粗苯質量下降，影響產品品質。

為了保證入再生器過熱蒸汽含量的平穩性，一般是以脫苯塔塔頂的溫度為調節依據[8]，將其溫度控制在90～92 ℃，此時入再生器過熱蒸汽含量為脫苯塔額定蒸發量的85%，能夠保證其整個反應過程中的穩定性和反應效率。

5 應用情況分析

目前，該新的煤氣中苯族烴高回收率措施已經在化工企業投入應用，根據對應用前后的對比，在工況完全相同的情況下，粗苯回收率對焦可以由最初的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量，具有極大的應用推廣價值。

6 結論

為了解決焦化行業苯族烴回收率低、經濟性差的不足，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化措施，根據實際應用表明：

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、入再生器過蒸汽流量不足等是導致苯族烴回收率偏低的主要因素；

2）使冷熱介質流向相反，能夠增加反應時的換熱效率，增加氣液界面之間的壓力差值，提高反應效率；

3）濕法排渣工藝能夠降低排渣溫度和廢渣中苯類物質的含量，能夠精確地保證貧油內的含苯量不超過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量。