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工业焦化厂粗苯工艺流程设计案例

在现代焦化工业中，粗苯作为煤干馏过程中产生的重要化工副产品，其回收与精制对于提高焦化厂经济效益、延伸煤化工产业链具有举足轻重的作用。本文将结合某新建大型焦化厂的实际需求，详细阐述粗苯回收工艺的流程设计、关键设备选型及主要工艺参数的确定，旨在为类似项目提供具有实用价值的参考。

一、设计基础与原料特性

本设计案例基于某新建200万吨/年焦炭产能的焦化厂。焦炉煤气是粗苯回收的原料气，其产自焦炉，经初步冷却、电捕焦油器脱除焦油雾后，进入后续的煤气净化系统。

设计煤气量：需根据焦炉的型号、座数、单炉煤气发生量及产气周期综合确定，本案例中设计处理煤气量为每小时约十万立方米级别。

煤气组成：除了主要成分氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳及氮气外，还含有氨、硫化氢、氰化氢、水蒸气以及我们关注的粗苯（主要成分为苯、甲苯、二甲苯等芳香烃类物质，简称BTX）。粗苯在煤气中的含量（质量浓度或体积浓度）是关键的设计参数，通常受配煤质量、炼焦温度和时间等因素影响，本案例中煤气中粗苯含量经检测与估算，设定在一定范围内。

煤气温度与压力：进入粗苯回收系统的煤气温度和压力需稳定，一般经前段工序处理后，温度控制在常温附近，压力为微正压。

二、工艺流程设计

粗苯回收工艺通常采用洗油吸收法，其基本原理是利用粗苯在洗油（通常为煤焦油精制得到的贫油）中的溶解度远大于在水中的溶解度这一特性，在吸收塔内使煤气与洗油充分接触，将粗苯从煤气中吸收下来，形成富油；富油再通过蒸馏脱苯工艺，将粗苯蒸出，得到粗苯产品，而洗油则被再生为贫油，循环使用。

本案例设计的粗苯工艺流程主要包括以下单元：

2.1煤气预处理单元

焦炉煤气在进入粗苯吸收塔之前，需进行深度的预处理，以去除可能影响吸收效率和洗油质量的杂质，并将煤气温度调节至适宜的吸收温度。

*终冷塔：煤气在进入吸收塔前，需冷却至较低温度（通常在25-30℃左右），以提高洗油对粗苯的吸收效率。本案例采用间接冷却水（循环水）对煤气进行冷却，选用高效的空塔喷淋或填料塔结构，确保换热效果。

*洗萘与脱硫脱氰（若前端未完成）：若煤气中萘含量较高，易在低温下结晶堵塞设备和管道，需在终冷过程中或之前设置洗萘环节，可采用焦油洗萘或专用溶剂洗萘。同时，若煤气中的硫化氢、氰化氢等酸性气体未在前序脱硫脱氰工序（如氨法脱硫、HPF法脱硫等）净化至达标水平，其微量残留也可能对洗油质量和后续设备造成腐蚀，需评估是否需要补充处理。本案例中，煤气已在前序脱硫工段将硫化氢脱至极低浓度，故此处主要关注萘的脱除和煤气的最终冷却。

2.2苯吸收单元

经预处理合格的煤气进入粗苯吸收塔。

*吸收塔：本案例选用高效的填料吸收塔或板式吸收塔。煤气自下而上流动，与自上而下喷淋的贫油在塔内进行逆流接触。贫油由塔顶喷洒，均匀分布在填料表面或塔板上，形成液膜或液层。煤气中的粗苯组分被洗油吸收。塔内设置多层填料或塔盘，以提供巨大的气液接触面积和传质效率。

*贫油来源与温度控制：贫油来自脱苯单元的脱苯塔底，温度较高，需经贫富油换热器与富油换热后，再经贫油冷却器（用循环水或低温水）冷却至与煤气温度相匹配的吸收温度（通常贫油温度略高于煤气温度1-2℃，防止煤气中水蒸气冷凝进入洗油）。

*富油形成：吸收了粗苯的洗油从吸收塔底流出，称为富油，富油中粗苯含量一般在2-4%（质量分数）。

2.3富油脱苯单元

富油脱苯是整个工艺的核心，目的是将富油中的粗苯有效分离出来。本案例采用蒸汽加热富油脱苯工艺，主要设备包括富油泵、贫富油换热器、富油加热炉（或管式炉）、脱苯塔（含提馏段）、冷凝冷却器、油水分离器等。

*富油输送与换热：富油由富油泵从吸收塔底抽出，首先进入贫富油换热器，与从脱苯塔底出来的热贫油进行换热，回收热量，提高富油温度，以降低后续加热炉的热负荷。

*富油加热：换热后的富油进入富油加热炉（管式炉），被加热至约____℃，然后进入脱苯塔。管式炉加热效率高，能提供稳定的热源。

*脱苯塔：脱苯塔通常为板式塔（如浮阀塔、泡罩塔）。热富油从脱苯塔中部进料，在塔内自上而下流动。塔底通入直接水蒸气（过热蒸汽），提供蒸馏所需的热量并降低粗苯组分的沸点。在提馏段，洗油中的轻质组分（粗苯）被蒸汽汽提出来，与富油受热蒸发的粗苯蒸汽一起向上流动。塔顶逸出的粗苯蒸汽温度控制在一定范围（如90-95℃）。

*粗苯蒸汽冷凝冷却与分离：脱苯塔顶的粗苯蒸汽进入粗苯冷凝冷却器，先经循环水初步冷却，再经低温水（或制冷水）进一步冷却至30-40℃，得到粗苯与水的混合液。混合液进入粗苯油水分离器，利用密度差进行分离，上层为粗苯（粗苯产品），下层为分离水（含少量苯，需进一步处理，如送至酚氰废水处理站）。分离出的粗苯进入粗苯储槽。

2.4贫油循环与再生单元

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