胡重阳(陕西黄陵煤化工有限责任公司，陕西 延安 727307)

0 引言

针对陕西黄陵煤化工有限责任公司化产车间随着生产情况的分析和判断，解决洗脱苯单元中存在的洗苯效率低、煤气消耗高、粗苯回收率低以及后续管式炉减少排放等问题提供解决措施的办法。通过节能管式炉应用、循环洗油优化、换热器改造来实现后续煤气加工平稳运行。对于洗脱苯系统应该持续不断的加以分析和完善，实现增产增效、节约能源。

1 洗脱苯单元流程

洗脱苯单元大多采取洗油吸收煤气中的苯，当煤气中的粗苯蒸汽分压大于洗油表面的粗苯蒸气压时，煤气中的粗苯就在洗苯塔内被洗油吸收。吸收了苯的洗油采用一般蒸馏的方法在脱苯塔中被直接蒸汽蒸出苯。煤气经过终冷器冷却到25～27℃后，与温度为27～30℃沿着填料塔喷洒的脱苯洗油(贫油)逆向接触吸收煤气中的苯。吸收了苯的洗油(富油)，经过油油换热器和管式炉加热到180～190℃的富油和被管式炉加热的过热蒸汽进入脱苯塔进行蒸馏。脱苯塔顶部溢出的苯蒸汽经过冷凝冷却器冷却后被回收。

2 实际生产过程中存在过的问题

2.1 洗脱苯效率低

煤气净化的最基本的原理是基于吸收时的气液平衡，而平衡关系是随温度变化的，温度低一些，净化效果就相对较好[1]。洗苯基本的原理是基于吸收时的气液平衡，而平衡关系是随温度变化的，温度低一些，净化效果就好一些。粗苯终冷器基本上都采取横管式间接接触工艺冷却煤气，将煤气冷却到25℃左右。同时贫油冷却器、油气冷却器设备由于冷却水量不足，冷却水温过高，换热器效率差，日常操作不规范等原因最终导致煤气和贫油冷却效果差，吸收温度升高最终影响煤气净化效果和洗苯效率。在恒定温度和压力下，使一定量混合气体与吸收剂接触，溶质便向液相中转移。而吸收操作中，吸收剂性能的优劣，常常是决定吸收操作是否良好的关键。影响吸收过程的另一个主要因素是吸收剂质量[2]。洗苯单元的吸收剂是洗油，该洗油对苯类洗油应有良好的吸收能力。大的吸收容量，小的分子质量，以便在相等的吸收浓度条件下具有较小的分子浓度，在溶液上降低苯的蒸汽分压，增大吸收推动力[3]。最终由于循环喷洒洗油粘度增大、300℃前馏出量等原因低造成洗苯效率下降。洗苯塔内油气比过小，填料或喷头发生堵塞时会造成洗油和煤气在洗苯塔内接触时间、接触面积减少等原因也会造成洗苯效率下降。

2.2 蒸汽消耗大、废水、废气排放量大

当贫油含苯量一定时，直接蒸汽耗量随进脱苯塔富油温度的升高而减少，当进脱苯塔富油温度由140℃提高到180℃时，直接蒸汽耗量可降低1/2以上。在正常操作情况下，贫富油中粗苯含量及脱苯塔内的总压基本是稳定的。所以富油预热温度计直接蒸汽温度是影响直接蒸汽耗量的主要因素[4]。而管式加热炉效率低加热富油的管式炉由于富油管道堵塞，流量不均等原因。则会导致富油温度低，过热蒸汽温度低，增加了蒸汽和脱苯废水量。同时为升高温度提高煤气耗量，也会使烟气排放量大。

3 解决存在问题的措施实践

3.1 降低煤气温度和贫油温度

当贫油含苯量一定时，塔后煤气含苯量随吸收温度的增高而增加，即吸收温度愈高，塔后损失愈大，粗苯回收率也随之下降，一般当吸收温度超过30℃时，随着吸收温度的升高而降低。从传热速率的基本方程Q=K×A×t可以看出，传热速率与传热面积A、传热温度差t及传热系数K有关。传热面积和传热温差在煤气洗苯过程中设备都是固定不变的。污垢热阻是一个可变因素，在设备刚投用时很小，但随着时间的加长，污垢逐渐增加，便可成为阻碍传热的主要因素。因此需要提高流体的流速和扰动，以减弱垢层的沉积；加强水质处理，等减缓垢层形成；定期采用机械或化学方法及时清除污垢。表1为陕西黄陵煤化工有限责任公司化产车间7台贫油换热器清洗前后温度控制变化。

表1 同气量情况下贫油换热器清洗温度对照表

3.2 优化提升吸收剂

吸收剂作为吸收过程中的溶剂起着至关重要的作用尤其是煤气洗苯过程中。用洗油吸收焦炉煤气中的粗苯是物理吸收过程，服从亨利定律和道尔顿气体分压定律。当煤气中粗苯蒸汽分压大于洗油液面上粗苯蒸汽压时，煤气中粗苯被洗油吸收。因此适当提高洗油中有效洗苯组分，如甲基萘、2-甲基萘等可以提高洗油洗苯的效果，因此我们以合适的比例在精制洗油中配入甲基萘油，提高吸苯用洗油的甲基萘含量，来满足洗油吸苯的质量指标要求[5]。通过陕西黄陵煤化工有限责任公司化产车间多年运行规律和更换吸收溶剂油等措施的规律中能够发现，确保吸收剂正常指标对煤气净化和化产品回收率提升效果明显。图1为洗苯过程中洗油和粗苯回收量的关系。

图1 洗油和粗苯回收量的关系

3.3 更新管式炉

新增带空气预热器管式炉，回收管式炉燃烧后的烟气，管式炉更新前后对比如图2。节能管式炉燃烧器采用了南京安唯节能新技术有限公司与华中科技大学联合开发的TYQ系列燃烧器，针对煤化工管式炉开发的TYQ系列燃烧器，保证燃尽率≥99%，控制排烟总量。强制鼓风系统一方面与空气预热器配套，可以实现助燃空气精确调节，减少烟气量。加热炉排烟热损失由排烟热焓(即温度)和烟气排量的乘积组成，Qlost=Mgas×hgas，节能措施一方面降低排烟温度，另一方面还需减少烟气排量。加热炉的烟气排量直接受空气量的影响，传统的自然吸风燃烧系统为保证加热炉在负荷波动的工况下，燃气都能完全燃烧，空气的过量系数设计值比较大，通常取1.2～1.3。同时由于缺乏有效的风量检测和调节手段，稳定运行的实际空气过量系数均在1.3以上，平均水平可以达到1.5。过量的空气提高了烟气排量，直接导致热损失增加。

图2 管式炉更新前后对比

改造后的管式炉燃烧嘴还具有火焰形状(直径和长度)可调、低NOx排放等特点。配套强制鼓风系统一方面与空气预热器配套，可以实现助燃空气精确调节，减少烟气量。管式炉富油管道采用双管路旋转围绕，降低了富油流速过慢和人员操作不及时造成的结焦可能性。使用后富油温度提高到180℃时，比160℃每吨苯少消耗蒸汽0.5t，按照现在的产量每年节省蒸汽量约10000t。同时优化洗脱苯工艺操作降低了贫油含苯量，最终降低洗苯塔后煤气中苯含量0.5～1.0g/m3，每年多产粗苯400～800t。使用节能管式炉后煤气消耗降低到之前使用管式炉的30%，管式炉吨粗苯煤气使用量由3000Nm³减少至1085Nm³，每年节省煤气约520万Nm3。具体对比数据如表2。

表2 新旧管式炉各项数据对照表

3.4 增加油气比

在其他条件一定的情况下，增加洗油循环量，可降低洗油中粗苯的浓度，使气液间吸收推动力增加，从而提高粗苯回收率。当然循环油量不宜过大，以免造成脱苯不必要的蒸汽消耗及贫油换热器冷却水量消耗。设计定额中循环洗油量为每吨干装入煤0.50～0.55m3，或按煤气量可取1.6～1.8L/Nm3循环洗油。在实际操作过程中洗苯塔内部填料由于堵塞、偏流等原因，我们往往需要持续提高循环洗油量获得更高的洗油回收率。

4 结语

洗脱苯系统换热设备尤其是终冷器和贫油换热器的良好运行，洗苯效率提升影响较大，因此必须定期清洗或更换；洗苯温度达到要求控制要求时，需持续优化吸收溶剂指标；节能管式炉不仅能够起到增产降耗的效果，同时起到了环境保护的作用；当其他条件不变时不断提高，循环吸油量至粗苯回收率不再提高后的循环量为最佳。