焦炉煤气对粗苯回收率影响因素的研究

AshleeRapp

摘 要：随着炼焦工业的发展，煤气的高效利用及化学产品的回收和精制已经受到广泛的重视。焦炉煤气中的苯类烃是非常宝贵的化工原料，它们是一种混合物主要由多种芳香族化合物组成，在这其中苯、甲苯和二甲苯含量可占80%以上，而粗苯精制的产品为有机化学工业的基础原料。中国年产焦炭达到两亿多吨，可回收的粗苯资源达200多万吨，可见，焦化工业是苯类产品重要的来源，同时通过粗苯的回收，可将焦炉煤气中苯族烃含量可降至2g/m3～4g/m3，既回收了苯资源，又净化了煤气。因此，从焦炉煤气中回收苯具有重要的意义，如何进一步对煤气中苯进行回收已成为许多专家及业内专业人士探讨及研究的内容。
关键词：粗苯；回收率；影响因素
1 焦炉煤气中粗苯回收介绍
对焦炉煤气中的粗苯回收方法主要有固体吸附法、深冷凝结法和洗油吸收法。其中洗油吸收法以工艺简单、经济可靠而得到工业企业的广泛使用和推广。
固体吸附法是利用具有很大吸收表面积和大量微孔组织的硅胶或活性炭作为吸附剂，其中硅胶的吸附面积为400 m2/g，而活性炭的吸附表面积可达900m2/g。此法粗苯脱除率高，但是吸附剂的价格昂贵，工业生产上受限制。
深冷凝结法则是把焦炉煤气加压至～0.8MPa，然后冷冻至-45℃，从而使粗苯冷凝下来，通过此法提炼所得的粗苯质量最好，颜色透明，185℃前馏出物可达96%，脱苯后的煤气含苯率小于0.8g/m3，该方法主要适合焦炉煤气远距离输送或者送往合成氨厂做燃料用。
2 影响粗苯产量的因素
从焦炉挥发出来的荒煤气中粗苯含量在26-34 g/m3，目前我公司的回收方式是利用化产车间洗油进行洗涤后将粗苯溶于洗油中，然后再利用蒸馏的方法进行回收。因此，粗苯产量的高低将受到多种因素的影响。这其中主要包括主观生产因素和外界客观因素的影响。其中：生产因素主要包括两个方面：洗苯单元和蒸馏单元，主要涉及洗油质量、洗苯平均温度以及粗苯蒸馏塔的运行状况等因素；客观因素则是指由于配煤比的调整所引起的入炉煤挥发分的差异，从而导致焦炉煤气中的含苯量发生变化，进而影响了粗苯产量。
2.1 配合煤性质对粗苯产率的影响
炼焦是煤在焦炉炭化室中隔绝空气后经过高温干馏生成固体焦炭和焦炉煤气的过程。粗苯的产率取决于煤的变质程度和配合煤的挥发分含量，随着配合煤中挥发分含量的增加，配合煤挥发分将增大，同时粗苯的产率也随之增大。另外，粗苯的产率还随着配合煤中碳氢比的增大而相应提高。当配合煤挥发分Vr=20%-30%时，焦油、粗苯的产率可由下列公式算出：
X=-18.36+1.53Vr-0.026 Vr2
Y=-1.61+1.44 Vr-0.0016 Vr2
式中：X—焦油的产率%，
Y—粗苯的产率%
Vr—配煤的挥发分（可燃基）%
而气煤、肥煤、焦煤、瘦煤是主要的炼焦用煤，由于四种煤性质各不相同，在实际生产中应根据煤资源、能耗和生产情况，权衡利弊尽可能多配气煤和肥煤。
2.2 炼焦操作条件的影响
2.2.1 炼焦操作中，温度的控制是关键
粗苯作为多种有机化合物组成的混合物，其主要成分包括苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等，此外还有一定数的量硫化物、不饱和化合物以及少量的吡啶碱类和酚类。在控制不同的炼焦温度生产出的粗苯中，苯、甲苯、二甲苯及不饱和化合物在130℃前馏分中的含量是不同的。由此可见控制不同的焦炉操作温度将直接影响粗苯的质量，因此在工艺操作中必须严格执行技术指标。
2.2.2 炉墙和炉顶空间温度对焦油、粗苯的组成及产率的影响
炉墙温度升高，将使焦油中的高温产物萘、蒽、沥青和游离碳的含量增加，烯烃和芳香烃的含量也随之增加，而酚类及中性油类含量、烷族含量则相应减少，但提高爐墙温度可使粗苯中的苯含量显著提高。不过贵重产品甲苯在高温时却会分解，为此要使甲苯含量最大，需要控制炉顶空间温度低于800℃。与此同时，由于热解的作用，焦油和粗苯的产量降低，化合水的产量却在增加。因此，在焦化生产中，控制炉顶空间温度较高，会显著影响焦油和粗苯的产量以及质量。
2.2.3 压力的影响
无论是炼焦、冷凝、电捕、洗涤，还是输送、回收、净化，都需要稳定的压力为基础，否则生产将无法进行。炼焦时，炭化室压力控制较高时，煤气会漏入焦炉燃烧系统；如果炭化室内压力低于燃烧系统或外界压力，则会吸入空气，从而引起部分化学产品在炭化室内燃烧，不仅加快炭化室内温度的升高，同时燃烧废气会将煤气冲淡，使其中二氧化碳和氮含量增加，从而降低煤气热值。由于炭化室压力是由集气管压力控制的，所以集气管内必须保持规定的压力，才可以保持炭化室内压力的稳定，从而稳定煤气的产量和质量。
参考文献：
[1]王彩凤，刘亚冬.焦炉煤气粗苯回收的设备选型浅谈[J].煤化工，2008，（01）：30-32.
[2]崔文涛.粗苯回收及影响因素[J].科技创新与应用，2012，（19）：25.