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1 绪 论
1.1炼焦煤气中回收苯族的意义
煤在炼焦时一般72%-78%转化为焦炭，其中22%-28%转化为荒煤气，苯族烃是煤干馏过程中产生的芳香烃化合物中分子较低的部分，其产率占炼焦干煤脏入量的0.8%-1.4%产率的波动主要受炼焦煤料的性质炼焦温度的影响，近年来，由于石油化学工业的迅速发展，可以提供笨类，苯酚类等产品，对煤炼焦化学工业产生了巨大的影响，但是焦化工业提供的许多种芳香族化合物和杂环化合物是石油化学工业所不能代替的，它们不可能或者不能经济的从石油加工过程中获得，今后这类产品主要依赖炼焦化学产品的吸收与加工，因此这些化学产品对综合利用煤炭资源和我国社会主义经济建设有着重要意义。
苯族烃回收精制加工后，可得到的轻苯，重苯，精苯，甲苯，二甲苯，溶剂油等产品。甲苯，二甲苯，三甲苯，乙基甲苯，古马隆，茚，噻吩，酚。这些产品具有极为广泛的用途，是塑料合成纤维，合成橡胶，染料，涂料，医药，耐高温材料及国防工业极为宝贵的原料，对于我国的社会主义建设具有十分重大的政治意义和经济意义。
1.2粗苯的性质
粗苯在常态下为淡黄色透明溶体，此水轻，不溶于水，在贮存时，由于其中的戊烯类，环戊二烯等不合和化合物的氧化合聚合而形成树脂状物质，故使粗苯差色变暗，粗苯易燃易爆，闪点为12摄氏度，粗苯苯气在空气中的浓度在1.4%-7.5%（体积）范围内时，能形成爆炸性混合物。
粗苯的各主要成分皆在180摄氏度前馏出，180摄氏度以后馏出的是粗苯中所含的洗油轻质馏分，称为溶剂油。在测定粗苯中各组分的含量和计算其加工过程中的产量时，通常将180摄氏度前的馏出量作为鉴别粗笨质量的指标之一。粗苯在180摄氏度前的馏出量取决于粗笨的工艺流程和操作制度。180摄氏度前的馏出量越多，粗苯的质量就越好，一般要求粗笨在180摄氏度前馏出量达93%-95%，粗笨中除了主要的苯类物质之外，还有饱和化合物和硫化物，这是由于从煤气中回收粗苯的同时，煤气中的烯烃，一氧化碳等等的胶质生成物及有机硫化合物也一同进入了粗苯中。
粗苯的组成取决于炼焦配煤的组成及炼焦产物在炭化室内热解的程度。粗苯各组成的平均含量如表1—1。此外，粗苯中酚类的含量通常在0.1—1.0%之间，吡啶碱类的含量不超过0.5%。当硫铵工段从煤气回收吡啶碱类时，则粗苯中的吡啶碱类含量不超过0.01%。各产品的质量指标见表1—1、1—2、 1—3。
粗苯中各组分的含量 表1-1
组 分 苯 分 子 式 含量 % 55～70 中国矿业大学2010届本科生毕业设计 第 2 页 C6H6 甲苯 C6H5（CH2）3 二甲苯 C6H4（CH2）2 三甲苯 C6H3（CH2）3 不饱和化合物 —— 其中：环戊二烯 C5H6 苯乙烯 C6H5CHCH2 苯并呋喃及同系物 C8H6O 茚及同系物 C9H5 硫化物（按硫计） —— 其中：二硫化碳 CS2 噻吩 C4H4S 0.2～1.2 0.3～1.5 0.3～1.5 1.5～2.5 1.0～2.0 0.5～1.0 0.6～1.2 7～12 2.0～5 2.0～6 12～22 由于粗苯是易燃的物质，粗苯蒸汽在空气中的浓度在1.4—7.5%（体积）范围内时，能形成爆炸性混合物，因此该工段要严禁烟火，电机防爆。
粗苯和轻苯的质量指标 表1-2
指标名称 外观 比重，d42° 馏程：75℃前馏出量，V% 180℃前馏出量，wt% 馏出96%（V%）的温度，℃ 水分 0.871～0.90 — ≮93 — 加工用粗苯 溶剂用粗苯 黄色透明液体 ≯0.900 ≯3 ≮91 — ≯0.880 — ≯150 轻 苯 室温（18～25℃）下目测无可见不溶解的水 重苯和重质苯的质量指标 表1-3
指标名称 重 苯 重质苯（YB 303—64） 中国矿业大学2010届本科生毕业设计 第 3 页 （参考指标） 比重d42° 馏程： 初馏点，℃ 150℃前馏出量，Wt% 200℃前馏出量，Wt% 水分，Wt% ≯10 ≮50 — 0.91～0.98 ≮139 一级 0.91～0.98 ≮160 二级 0.91～0.98 ≮160 — ≮85 ≯0.5 — ≮80 ≯0.5 1.3设计任务：
本设计为50000Nm3/h焦炉煤气粗苯回收工段设计。 （1）徐州地区气象条件
本设计是参考徐州市环宇焦化厂粗苯工段设计的。
厂址：徐州郊区，东经117°18′，北纬34°17′，海拔 度34米 本地区属海洋性气候，具有大陆性气候特点。
年平均气温 14℃ 极端最高气温 40.6℃（1972.6.11） 极端最底气温 –22.6℃（1969.2.6） 大气压力：
冬季 767mmHg 夏季 751mmHg 降水量（年） 869.9mm 降水天数（年） 91.7day 平均相对温度 71% 最大积雪厚度 25cm 最高地下水位 1.25—1.75mm 最大风速 23.4m/s 最大平均风速 19.3m/s
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最多风向几频率：
全年 东、东北 夏季 东、东南 土壤耐压力（砂质黏土） 12t/m2 地下水质对硅酸盐水泥混泥土无侵蚀作用。 （2）工段规模和煤气处理能力的计算
本设计采用焦油洗油吸收煤气中的苯族烃，对焦油洗油的质量要求见表1-4
焦油洗油质量标准(YB 297-64) 表1-4
名 称 比重(d4) 馏程: 230℃前馏出量(容),% 300℃前馏出量(重量),% 酚含量(容),% 萘含量(重量),% 黏度(°E25) 水分,% 15℃结晶物 20指 标 1.04～1.07 ≯3 ≮90 ≯0.5 ≯13 ≯2 ≯1.0 无 计算依据； 炉型是4325孔JN60-82型焦炉 炭化室有效容积：38.5 m3 炉组孔数：4325孔 设计结焦时间：19.5h
煤饼堆积密度：744.84t/ m3 焦化厂年产能力： G煤 ＝nNV碳化室?干煤/?
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＝4325338.53744.84/19.5 ＝147058.82kg/h 式中G煤:装炉干煤量
n :每个焦炉组的焦炉座数 N :每座焦炉碳化室孔数 ? :周转时间h
V碳化室：碳化室有效容积 ?干煤 ：干煤堆积密度
2 粗笨工段的工艺过程及工艺选择
焦炉煤气经硫铵工段脱除氨后进入粗苯工段,粗苯工段的主要任务是将煤气进行煤气终冷除萘,吸收苯族烃和脱苯.下面分别进行对完成这三响任务的工艺论证.
2.1煤气的终冷及洗萘工艺
回收煤气中的苯族烃的适量温度为21-27℃左右,在饱和器后温度通常是在50-56℃, 50-56℃的煤气进入终冷塔，被有喷淋下来的富油洗萘。富油进塔温度比煤气温度高5-7℃，煤气含萘可由2000-2500mg/Nm3降到500-800mg/Nm3。除萘后的煤气进入终冷塔，该塔为隔板式，分两段。下段用从凉水架来的循环水冷却至20-23℃的循环水喷淋，将煤气再冷却25℃左右，额外水从终冷塔底部经水封管流入热水池；然后用泵送至凉水架，经冷却后自流入冷水池。再用泵送至终冷冷塔的上下两端，送往上端的水须于间冷器用低温水冷却，由于终冷器只是为了冷却煤气，所以终冷循环水量可减至2.5-3吨/1000标米3煤气左右,因此,在回收苯族烃之前,煤气必须进行最终冷却.由于在煤气冷却和部分水蒸气冷凝的同时,也有萘从煤气中析出,所以,煤气的最终冷却同时也兼有除萘的作用.
我国焦化厂目前所采用的煤气终冷及除萘的工艺流程主要有四种,即:煤气终冷和机械除萘工艺;煤气终冷和焦油洗油工艺;洗油萘和煤气最终冷却工艺;横管终冷喷洒轻焦油洗萘工艺.
2.1.1煤气终冷和机械化除萘工艺 该工艺流程如图2-1所示.
来自硫铵工段煤气在终冷塔内自下而上流动,在流动过程中与经由隔板孔眼喷淋而下的冷却水流密切接触，从55-60℃冷却至21-27℃,部分水汽被冷凝下来,同时还有相当数量的萘也从煤气中析出,并被水冲洗下来,煤气含萘量可从2000-3000mg/Nm3,降到800-1200mg/Nm3。冷却后的煤气去洗苯塔脱苯。
含萘冷却水由塔底经水封管自流入机械化刮萘槽,水和萘在槽中分离后,水自流入凉水架冷却到30-32℃,再由泵抽送经冷却器冷却到21℃左右后,回终冷塔循环使用。
在刮萘槽中积聚的萘,定期用水蒸气间接加热熔化后流入萘的扬液槽，再用水蒸汽压送往焦油槽或焦油氨水澄清槽。亦可用冷凝工段的初冷冷凝液来熔化萘，熔萘后的冷凝液自流返冷凝鼓风段，这样既简化了操作又改善了劳动条件。