焦化行业洗脱苯工艺存在问题及策略探析

陈 强

（山西焦化集团有限公司，山西 洪洞 041600）

0 引言

洗脱苯工序是焦化企业的一道重要工序，其主要包括终冷、洗苯和脱苯三部分，其中终冷环节是将硫铵工段输送来的煤气（约55 ℃）经过循环水、制冷水两段冷却后，将温度降至24～27 ℃；洗苯环节则使用焦油洗油吸收终冷后煤气中的苯，以降低煤气中苯的质量浓度，最后将煤气交由后续工序使用；脱苯环节则是将洗苯后的含苯富油中的苯脱出并收入储槽中[1]。当前，该工艺在实际应用中仍存在一定的不足之处，因此仍需要结合实际情况做进一步的优化改进。

1 项目概述

某焦化企业基于上文所述的传统洗脱苯工艺进行生产，在长期的运行过程中，该工艺的问题已经逐步凸显，目前主要表现在以下几个层面：一是终冷塔方面存在的问题，终冷塔在生产过程中的结萘现象较为突出，造成煤气系统阻力增大，停车处理的次数过于频繁，对于正常生产造成的影响较为突出。二是脱苯塔的处理能力不足，因其使用的铸铁泡罩塔自身性能限制，其效率长期处于较低水平，粗苯的质量差、收率低，进而导致蒸汽消耗偏高，带来较高成本。三是系统中贫油和富油的含苯量偏高，严重影响了洗苯塔中洗油对苯的吸收，造成苯的收率长期处于偏低水平[2-3]。基于上述问题，该企业技术部门决定对既有的洗脱苯工艺进行全面改进。

2 洗脱苯工艺的改进措施

2.1 对吸油循环量进行调整

根据以往经验可知，该焦化企业洗脱苯吸油循环量处于相对较低水平，导致富油中含苯量相对较高，根据近期化验测试显示，富油含苯量高达2.4%。针对这一问题，技术部门调整不同的洗脱苯吸油循环量，对不同循环量梯度下的富油含苯量进行测试分析，分析结果如图1 所示。

图1 不同循环量下的富油含苯量变化

根据图1 可见，在增加洗脱苯吸油循环量后，富油含苯量可控制在相对较低的水平。当循环量在1.8×10-3m3以上时，富油含苯量不再下降，继续增加循环量将导致系统电耗增加。因此确定洗脱苯吸油循环量变更为1.8×10-3m3，以提升苯的收率。

2.2 换热器改造

该焦化厂原换热器采用“两并两串”式布置，实际运行过程中，其运行阻力较大，导致换热效果不甚理想。针对这一问题，技术部门基于增大换热器有效面积的思路进行优化，将所有换热器全部改为并联模式，优化后的换热器布置图如图2 所示。

图2 优化后的换热器布置示意图

图2 中，实线表示富油输送管线；虚线表示贫油输送管线。根据实际测试获知，当应用此种改造模式后，因横截面积增大，因此洗油流速相应降低，换热接触面积也相应增加。在以往工艺设计中，贫油温度由170 ℃降低至120 ℃，富油温度由60 ℃上升至110 ℃；而在本次工艺优化后，贫油温度由170 ℃降至90 ℃，富油温度由60 ℃上升至140 ℃，显然这使得换热器环节的能耗显著降低，同时也减少了管式炉设备投资环节带来的成本。

2.3 对脱苯塔进行优化改造

为有效提升脱苯塔运行效率和质量，本次将该焦化厂以往应用的铸铁泡罩塔变更为垂直筛板塔，其基本示意图如图3 所示。

图3 垂直筛板塔基本示意图

由图3 可知，在该垂直筛板塔中，气相与液相之间为喷射接触，特别是在与筛板的撞击过程中，气相与液相将受到撞击力作用而破碎为小分子团状态，混合强度加大，反应速率更高，具有更高的传质效率。同时，根据理论分析，该垂直筛板塔与传统的铸铁泡罩塔相比，其处理能力平均提高80%左右，除此之外，在该垂直筛板塔中，其阻力降主要来自罩体内静液层，该静液层的高度低于同类塔的静液层高度，因此在垂直筛板塔中的阻力降相对较低，降幅在25%左右，对于精馏环节相对较为有利。

2.4 洗苯塔技术改造

为提升洗苯塔环节的运行效率，在洗苯塔旁新增1 个富油缓冲罐，在引入该模块后，洗苯塔接受槽多余的富油将通过溢流方式进入到缓冲罐中，再通过富油泵进行换热蒸馏[4]。结合实际运行情况，将富油缓冲罐的容积进行扩大，使之保持在原接收槽容积的2 倍以上。在此基础上，为进一步提升安全系数，在富油缓冲罐内布置浮漂式液位计，并将其与继电器、计算机设备等相连接，起到实时监测液位的作用。该环节的整体改造示意图如图4 所示。

图4 洗苯塔增设缓冲罐示意图（虚线部分为增加部分）

2.5 引入变频控制功能

在煤气终冷环节中，其主要包括使用冷却水控制煤气终冷温度，并喷洒冷凝液以减少挂萘现象的发生概率。考虑到实际运行过程中，煤气量处于动态变化，其需要对冷却水量和冷凝液喷洒流量进行实时调整，因此本次引入变频控制功能。在变频控制模块的硬件设计中，本次选用TMS320LF2407A 芯片为核心进行硬件部分的设计，基于该芯片，为其配备AC/DC 整流电路和IGBT 逆变电路，初步构建变频调速电路模块，该模块可细分为不可控整流环节、中间滤波环节和逆变环节[5]。在此基础上，考虑到输入电压与实际电压之间的差异，因此在该电路的输入端接一个自耦变压器，以完成硬件设计。

3 实际应用效果与讨论

在本次洗脱苯工艺优化改造环节全部完成后，为检验其实际应用效果，对改造后的工艺进行运行测试，时间跨度为60 d，并将测试结果与以往的指标数据进行对比分析，结果见表1。

表1 工艺改造前和改造后的主要指标数据对比情况

根据表1 中的各项指标数据对比情况可知，在应用本次洗脱苯工艺优化改造技术措施后，其粗苯回收率指标显著提升，有效降低了出洗苯工段后的煤气中的苯质量浓度。同时成本消耗也相应降低，证明本次洗脱苯工艺的优化改造工作取得了初步成功，具有一定的应用价值。

4 结语

整体来看，通过本次对洗脱苯工艺的全面优化改造，取得了相对较优的效果，不仅有效提升了粗苯质量和生产稳定性，而且也在一定程度上降低了洗脱苯工艺环节中的能耗，因此其对于目标焦化企业所产生的经济效益和社会效益也将较为可观。当然，受到各种原因限制，本次研究难免存在一定不足之处，因此在今后的工作中，仍需要提升洗脱苯工艺的自动化和智能化水平，以确保洗脱苯效果的进一步提升。