焦化洗脱苯系统技术改造与运行

徐大正(青岛特殊钢铁有限公司，山东 青岛 266400)

0 引言

焦化厂煤气净化洗脱苯环节多采用洗油作为吸收剂，吸收焦炉煤气中的苯系物，吸收塔后的富油经蒸馏再生后循环使用。在生产过程中，洗油的质量控制是保证洗苯效率的一个重要因素，而洗油质量的变化和洗油消耗指标又直接关系到洗脱苯的生产成本。

1 洗油的成分及指标

焦化厂煤气洗脱苯所用洗油主要有两种：一是煤焦油，二是石油洗油。石油洗油的洗萘能力强，但洗苯能力较弱，循环量较焦油洗油大，蒸苯能耗相应较高。焦油洗油是高温煤焦油中230～300℃的馏分，容易得到，为大多数焦化厂所采用。焦油洗油中的主要成分有：萘、α-甲基萘、β-甲基萘、联苯、苊、芴、氧芴、吲哚、喹啉等。见表1。

表1 焦油洗油基本物理性质及质量指标

2 洗油质量恶化的原因

在洗脱苯的循环过程中，洗油的质量逐渐变坏，其密度、黏度和平均分子量均会增大，270℃和300℃前的馏出量降低，原因主要有以下几点：

(1)洗油在吸收苯系物的同时，还吸收煤气中的一些不饱和化合物，如环戊二烯、古马隆、茚、丁二烯等，这些不饱和化合物在煤气中硫化物(以硫醇为主)的作用下，会聚合成高分子聚合物并溶解在洗油中，因而使得洗油质量变坏并析出沉淀物。

(2)在洗苯循环使用的过程中，洗油中的轻质组分被煤气带走；在蒸馏过程中，洗油中的轻质组分被粗苯、萘油等采出物带走。

(3)煤气中的氨含量高易使洗油和水形成耐久的乳浊液，从而使洗油变坏，失去吸收能力。

(4)热解和热聚合作用。单纯的洗油中有效成分的热解和热聚合在现有的温度和压力条件下并不能够发生。

3 洗油再生的重要性

洗油质量在循环使用过程中将逐渐劣化，其比重、粘度和分子量均会增大，270℃和300℃前馏出量将逐步降低，这主要是因为洗油高分子聚合物生成并溶解在洗油中，部分轻质馏分被出塔煤气和粗苯带走所致，为了保证循环洗油质量的稳定，在生产过程中，必须对洗油进行再生排渣处理，适时补充新洗油很有必要，通过有序排查，做好洗油的再生及排渣是影响目前运行的关键因素之一，同时还需增加再生器底部排渣频次及时间，优化补充洗油操作等各项措施，尽快改善循环洗油指标。

为了保证循环洗油质量，使其有足够的洗苯能力，需将循环洗油中的高分子聚合物排出，生产操作上将循环洗油量的1%～2%引入再生器，利用过热蒸汽将洗油中的轻质蒸出，与苯气一并进入脱苯塔，而高分子聚合物残渣留在再生器内，定期排出器外，从而改善循环油质量。

4 系统存在问题及技术改造

焦化脱苯及再生工艺原理为，从管式炉来的热富油进入脱苯塔上部塔板上，富油中的粗苯呈气相从塔顶逸出，精重苯和萘油分别从中部层塔盘侧线切取，贫油从塔底经热贫油泵抽出。同时，贫油再生器器顶蒸汽及油气进入脱苯塔底部的第一块塔盘上，作为脱苯塔直接蒸汽蒸馏富油。再生器是钢制直立圆筒体。从热贫油泵后贫油管上引出2%～3%左右的贫油，送入再生器内，经管式炉加热的过热蒸汽直接蒸吹再生，使贫油中苯族烃溶剂油、轻质洗油全部蒸出，与水蒸气一起进入脱苯塔。再生器底部高沸点聚合物及油渣作为残渣，定期靠器内压力外排到残渣槽，用泵送至油库单元。主要设备包括：管式炉、再生器、脱苯塔及各类泵，参见图1。

图1 焦化脱苯及再生工艺流程图

针对洗苯塔、管式炉、再生器等设备设施的现状及存在问题进行分析并进行相应改造，从而优化循环洗油质量。具体问题及技术改造措施如下。

4.1 冷凝水收集技术改造

对循环洗油做全流程分析，发现循环洗油和富油含水偏大，其中贫油水分0.20%左右，富油含水在0.27%左右。其主要原因为洗苯后夹带的冷凝液进入富油系统，造成水分偏高，造成洗油乳化，因此需将这部分冷凝液经过煤气水封收集进入废水槽，最后去冷凝刮渣槽。

4.2 再生器技术改造

再生器结构存在不足，排渣方式效果差，排渣管道需优化。再生器底部放空管排渣，为中下部进汽。通过分析，再生器存在设计缺陷，排渣管易堵，造成再生器排渣困难，洗油无法连续再生，无法起到再生效果。通过对再生器进行改造，增加折流板以及改进折流板孔径大小，更换再生器侧排渣，内部管到底，蒸汽进口在排渣口上方，将蒸汽进口下移(1.8 米)处理。

4.3 管式炉技术改造

现管式炉炉嘴方式导致其下段温度偏低，仅为188℃，但中段达到520℃，对流段550℃，温度集中在上部，造成富油出管式炉处温度偏低，通过对炉嘴及进风方式、炉嘴周围耐火材料、煤气管道进行改造，提高下段辐射热。

5 运行实践

通过前期对洗苯塔、管式炉、再生器等设备设施改造后，具备降低洗油消耗，提高粗苯回收的硬件条件。在生产过程中，还需进一步优化洗脱苯操作，改善循环洗油指标。参见表2。

表2 主要生产运行参数

5.1 再生器设备操作要点

(1)将循环洗油量的1%～2%引入再生器连续加油蒸吹。

(2)根据化验室提供的循环油数据，确定排渣频次、排渣量。

(3)对排渣伴热管道加热并对排渣内管进行吹扫，直至残油槽上的残渣管道出口冒出蒸汽。

(4)视生产情况，再生器提前停止加油。

(5)继续对再生器进行吹蒸，将底部温度控制到190～195℃左右。

(6)开启再生器通往残渣槽阀门，并稍关通往脱苯塔的油气阀门。

(7)当再生器底部温度上升至200℃时，排渣完成。排渣过程中，如再生器顶温度升至185℃时，适量加油降低温度利于排渣。

(8)再生器排渣后，吹扫整个管道，直至彻底清扫干净。(9)粗苯计划停工时，再生器先排渣，排空后停止加油。

(10)由于现再生器补充的是贫油轻质组分相对较少，如再高温蒸吹势必增加洗油的粘度，不利于再生器的排渣。建议：日常操作温度也不宜过高，再生器少量通过热蒸汽大约0.5 吨，排渣前根据再生器液位适当补充油量再生器顶部控制185℃，底部190℃蒸吹，通过取样观察排渣；这样既能通过排渣改善稳定洗油质量，又能保障排渣的通畅。

5.2 降低贫富油循环量

通过调节控制液气比控制在1.6L/Nm3。富油循环量145m3/h降至125m3/h，煤气发生量8.0 万m3/h，观察贫油上塔温度变化，实现降低系统热负荷，调整管式炉和循环冷却水工艺参数，实现终冷后煤气温度、贫油上塔量、管式炉煤气消耗量以及循环冷却水符合的匹配。

5.3 降低塔顶吸力

前期蒸苯塔底温度为175℃，塔顶吸力为-49kPa，根据富油量调整，可适当降低塔顶吸力至-40kPa，适当提高脱苯塔顶温度至75℃，塔底温度提高至180℃，根据化验粗苯质量情况，及时调整。

5.4 适当降低过热蒸汽温度

根据前期过热蒸汽温度控制在420℃左右，进塔底过热蒸汽量在2.88t/h,为进一步稳定脱苯塔操作，适当降低过热蒸汽温度至400～410℃，过热蒸汽量控制在3t/h，调节可稳住循环洗油质量，防止高温对洗油造成热聚合。

5.5 通过调整进一步稳定终冷后煤气温度和贫油上塔温度

前期终冷后煤气温度在27℃，贫油上塔温度在31℃左右，通过对换热器测温，优化调整换热器各换热效率，实现贫油上塔温度在28～30℃，终冷后煤气温度在24～26℃之间，提高洗苯吸收效率。

6 结语

通过上述技术改造及稳定运行后，洗苯塔后煤气含苯小于2g/Nm3，洗油消耗小于55 公斤/吨苯。

(1)冷凝水收集技术改造，实现贫富油含水均控制在0.1%以下，为稳定贫富油质量打下良好的基础，洗苯效率改善显著。

(2)再生器技术改造，解决再生塔内部堵塞问题，可实现连续排渣，真正改善循环洗油质量，洗油质量将明显改善，洗苯效率改善显著。

(3)管式炉技术改造，富油在管式炉内受热均匀，在同样煤气消耗的前提下，提高富油温度，可提高脱苯效率。