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摘 要:粗苯工艺在实际生产中存在问题较多,采取相应的优化措施,可改善粗苯冷却效果,各项指标符合设计要求。
关键词:粗苯 冷凝冷却 优化
中图分类号:TK17 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(c)-00-01
粗苯是煤热解生成的粗煤气中的产物之一,经脱氨后的焦炉煤气中含有苯系化合物,其中以苯含量为主,称之为粗苯。粗苯属于中闪点易燃液体,其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热时有燃烧爆炸危险。粗苯又是一种中等毒性的化学品,吸入人体后可致癌,也可能会引起其他疾病。粗苯冷凝冷却器是煤化工企业粗苯回收系统重要的生产设备,其运行的好坏直接影响到脱苯塔的操作、粗苯的产量,也会对粗苯储运产生极为不利的影响。以我公司某煤化工企业为例,其净化车间粗苯工段采用管式炉煤气加热富油脱苯的生产工艺,自2006年10月份投产以来,粗苯温度一致偏高,经常在40 ℃左右,而低温冷却水进出口温差不到1 ℃,粗苯冷却器效果不好,大量粗苯蒸汽从放散管挥发,使生产作业环境恶劣,还严重影响了粗苯回收率和产量。因此,技术人员经过考察和研究确定粗苯冷凝冷却器存在问题,根据生产情况提出了相应的优化措施。
1 工艺流程
粗苯工段有两台并联操作的粗苯冷凝冷却器,每台有两个列管换热器。自脱苯塔顶部出来的约92~93 ℃粗苯蒸汽,先经上部的油汽换热器与30 ℃的富油换热降温后,再经下部的粗苯冷却器冷却到30 ℃,同时,富油经换热后,温度升到60~70 ℃。
2 存在的问题
2.1 产品温度高,作业环境差
脱苯塔产生的粗苯蒸汽经过油气换热器和冷凝冷却器冷却后,温度仍然在40~44 ℃,在粗苯产品中间槽储存时由于产品温度较高,明显可以看到粗苯蒸汽的挥发,从而造成作业场所苯蒸汽浓度高,增加了职业危害的可能性,而且严重影响现场安全。
2.2 粗苯回收率低,达不到设计要求
由于粗苯产品储存时温度高,引起大量粗苯蒸汽挥发,造成部分产品流失,降低了产品回收率,使系统回收率达不到设计要求。
2.3 冷却水耗量大,冷却效率低
操作运行时,为了降低粗苯产品在储存时的温度,增加了冷却用的低温水用量,增加了水量输送能耗。特别是随着产量的增加,在冷却系统满负荷运行时,产品粗苯温度仍然较高。
3 原因分析
经过对粗苯冷凝冷却部分分析得知,油气换热器换热基本正常,主要问题是冷凝冷却器的使用不合理、冷却效率低,表现在以下方面:(1)该厂洗脱苯设备为年产200万 t焦化项目配套的装置,然而,生产初期焦化项目为100万 t/年,粗苯工段处于半负荷生产,其粗苯产量仅为1.46t/h。计算表明,粗苯冷却器的换热面积仅需70 m2,而粗苯冷却器实际面积330 m2,实际面积大于所需的换热面积。(2)粗苯冷凝冷却器进出口的冷却水的温升较低(现场测量冷却器进出口低温水温度差相差1 ℃左右)。粗苯与低温水换热过程中水相走惯成,油相走壳程。分析其原因,可能是由于粗苯工段处于半负荷生产状态粗苯流量小,再加上冷却器内折流板外缘距壳体内壁的距离较大(一般为3~5 mm),造成粗苯在冷却器内流动过程中无法通过折流板,而直接从折流板底部的缝隙处通过,故实际使用的换热面积远小于换热器的实际面积,严重影响了粗苯冷却器的冷却效果。(3)冷却后粗苯温度高造成塔顶回流量大,脱苯塔顶温度不宜控制,增加脱苯塔负荷。另外,冷却后粗苯温度高还使储存粗苯设备存在安全隐患,并且挥发出来的粗苯气体污染环境,这也是影响粗苯产量的原因之一。
4 优化措施
根据粗苯冷凝冷却器存在的主要问题,选择两台70 m2的螺旋板换热器加在原粗苯冷凝冷却器后,与原设备串联使用,优化前后如图1所示。
5 优化效果
经上述优化后,冷却水的温差达到了设计要求,冷却水温升有了大幅度升高,粗苯冷却后温度也讲到了27 ℃左右,粗苯回收率由原来的0.85提高到目前的0.937,如下表所示。另外,由于减少了粗苯挥发,明显改善了现场操作环境,增加了粗苯贮存的安全性。
6 经济效益
粗苯冷凝冷却器优化后的经济效益非常显著。目前,该公司每年200万 t焦化项目全部投产,按年装煤量270万 t干煤,粗苯3000元/t计算,每年可多创造经济效益270×104×(0.937%~0.85%)×3000=704.7万元
参考文献
[1] 谢全安.煤化工安全与环保[M].北京:化学工业出版社,2005.
[2] 李万春.煤化工生产安全操作技术[M].北京:气象出版社,2006.
[3]贺永德.现代煤化工技术手册[M].北京:化学工业出版社,2011.
关键词:粗苯 冷凝冷却 优化
中图分类号:TK17 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(c)-00-01
粗苯是煤热解生成的粗煤气中的产物之一,经脱氨后的焦炉煤气中含有苯系化合物,其中以苯含量为主,称之为粗苯。粗苯属于中闪点易燃液体,其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热时有燃烧爆炸危险。粗苯又是一种中等毒性的化学品,吸入人体后可致癌,也可能会引起其他疾病。粗苯冷凝冷却器是煤化工企业粗苯回收系统重要的生产设备,其运行的好坏直接影响到脱苯塔的操作、粗苯的产量,也会对粗苯储运产生极为不利的影响。以我公司某煤化工企业为例,其净化车间粗苯工段采用管式炉煤气加热富油脱苯的生产工艺,自2006年10月份投产以来,粗苯温度一致偏高,经常在40 ℃左右,而低温冷却水进出口温差不到1 ℃,粗苯冷却器效果不好,大量粗苯蒸汽从放散管挥发,使生产作业环境恶劣,还严重影响了粗苯回收率和产量。因此,技术人员经过考察和研究确定粗苯冷凝冷却器存在问题,根据生产情况提出了相应的优化措施。
1 工艺流程
粗苯工段有两台并联操作的粗苯冷凝冷却器,每台有两个列管换热器。自脱苯塔顶部出来的约92~93 ℃粗苯蒸汽,先经上部的油汽换热器与30 ℃的富油换热降温后,再经下部的粗苯冷却器冷却到30 ℃,同时,富油经换热后,温度升到60~70 ℃。
2 存在的问题
2.1 产品温度高,作业环境差
脱苯塔产生的粗苯蒸汽经过油气换热器和冷凝冷却器冷却后,温度仍然在40~44 ℃,在粗苯产品中间槽储存时由于产品温度较高,明显可以看到粗苯蒸汽的挥发,从而造成作业场所苯蒸汽浓度高,增加了职业危害的可能性,而且严重影响现场安全。
2.2 粗苯回收率低,达不到设计要求
由于粗苯产品储存时温度高,引起大量粗苯蒸汽挥发,造成部分产品流失,降低了产品回收率,使系统回收率达不到设计要求。
2.3 冷却水耗量大,冷却效率低
操作运行时,为了降低粗苯产品在储存时的温度,增加了冷却用的低温水用量,增加了水量输送能耗。特别是随着产量的增加,在冷却系统满负荷运行时,产品粗苯温度仍然较高。
3 原因分析
经过对粗苯冷凝冷却部分分析得知,油气换热器换热基本正常,主要问题是冷凝冷却器的使用不合理、冷却效率低,表现在以下方面:(1)该厂洗脱苯设备为年产200万 t焦化项目配套的装置,然而,生产初期焦化项目为100万 t/年,粗苯工段处于半负荷生产,其粗苯产量仅为1.46t/h。计算表明,粗苯冷却器的换热面积仅需70 m2,而粗苯冷却器实际面积330 m2,实际面积大于所需的换热面积。(2)粗苯冷凝冷却器进出口的冷却水的温升较低(现场测量冷却器进出口低温水温度差相差1 ℃左右)。粗苯与低温水换热过程中水相走惯成,油相走壳程。分析其原因,可能是由于粗苯工段处于半负荷生产状态粗苯流量小,再加上冷却器内折流板外缘距壳体内壁的距离较大(一般为3~5 mm),造成粗苯在冷却器内流动过程中无法通过折流板,而直接从折流板底部的缝隙处通过,故实际使用的换热面积远小于换热器的实际面积,严重影响了粗苯冷却器的冷却效果。(3)冷却后粗苯温度高造成塔顶回流量大,脱苯塔顶温度不宜控制,增加脱苯塔负荷。另外,冷却后粗苯温度高还使储存粗苯设备存在安全隐患,并且挥发出来的粗苯气体污染环境,这也是影响粗苯产量的原因之一。
4 优化措施
根据粗苯冷凝冷却器存在的主要问题,选择两台70 m2的螺旋板换热器加在原粗苯冷凝冷却器后,与原设备串联使用,优化前后如图1所示。
5 优化效果
经上述优化后,冷却水的温差达到了设计要求,冷却水温升有了大幅度升高,粗苯冷却后温度也讲到了27 ℃左右,粗苯回收率由原来的0.85提高到目前的0.937,如下表所示。另外,由于减少了粗苯挥发,明显改善了现场操作环境,增加了粗苯贮存的安全性。
6 经济效益
粗苯冷凝冷却器优化后的经济效益非常显著。目前,该公司每年200万 t焦化项目全部投产,按年装煤量270万 t干煤,粗苯3000元/t计算,每年可多创造经济效益270×104×(0.937%~0.85%)×3000=704.7万元
参考文献
[1] 谢全安.煤化工安全与环保[M].北京:化学工业出版社,2005.
[2] 李万春.煤化工生产安全操作技术[M].北京:气象出版社,2006.
[3]贺永德.现代煤化工技术手册[M].北京:化学工业出版社,2011.