一、技術基本原理

粗苯是焦爐煉焦過程中的副產物，是一種重要的焦化化工產品，是一種有著廣泛用途的化工原料。焦化粗苯主要是由苯、甲苯、二甲苯和一些其他苯類產品和雜質組成的混合物。經過精制后的苯類有著更加廣泛的用途。傳統的苯類回收采用洗油洗苯工藝，洗苯后的富油如果進行直接蒸餾，則需要溫度太高，洗油極易變質。因此我國焦化廠多采用水蒸餾蒸餾法，在蒸餾過程中通入過熱蒸汽既向蒸餾系統中提供熱量又可以與洗油蒸苯過程中的物質形成共沸物，降低蒸餾過程中洗油溫度，使洗苯系統穩定運行，達到連續生產的目的。

無蒸汽負壓蒸餾工藝技術為利用液體混合物中各組分揮發度不同以及液體沸點隨著壓力的降低而降低的原理，將液體混合物預熱到一定溫度后送入負壓蒸餾塔內進行負壓蒸餾，同時塔底加熱采用無蒸氣加熱方式，從而將液體混合物各組分分離的方法。該技術可以降低操作溫度、達到降低能耗的效果。新建焦爐脫苯系統應用無蒸汽負壓蒸餾工藝技術，可進一步降低富油溫度，節約煤氣量；防止洗油惡化，降低洗油消耗；蒸氣加熱改為煤氣管式爐加熱，降低了能源成本，同時減少了粗苯分離水的產生。無蒸汽負壓脫苯工藝具有節能、環保的工藝技術特點。

采用粗苯蒸餾工藝為常壓水蒸汽一塔式蒸餾工藝，國內大多數廠依然采取這種工藝，具體工藝如下：由洗苯崗位工將富油送入蒸苯崗位，依次經過二段油-油換熱、一段油-油換熱，富油預熱后進入管式爐，把富油加熱到180～190℃通過脫苯塔第16塊塔盤處進入脫苯塔進行蒸餾脫苯。塔頂出來的輕苯蒸汽經兩段輕苯冷凝冷卻器冷卻后進入油水分離器。分離出的輕苯至回流柱，一部分回流，一部分滿流到輕苯槽，分離出的分離水進入控制分離器后流入地下槽。為提高蒸餾效果，主塔通過各側線采出萘油和重苯。脫苯塔底的熱貧油經一段油——油換熱后至貧油槽，用貧油泵送至二段油——油換熱后，再進入貧油一、二段冷卻器，冷卻后送往洗苯崗位完成循環。為了保證循環油質量，洗油通過再生器通入過熱蒸汽蒸吹再生。采用這種工藝，現場多處存在尾氣溢放點，操作環境差，相對能耗大，已經不適應清潔節能工廠的目標。常壓蒸餾存在的不足之處：

1、能耗高，同為6萬m³/h的煤氣產生量，粗苯回收后蒸餾過程中需要蒸汽約2.5噸/h，蒸汽消耗量較大。

2、產生污水多，蒸餾形成的水也需要同時強制冷凝下來，耗能高。雖然蒸餾過程中可以通入蒸汽來實現部分熱量的供給和形成共沸物降低蒸餾溫度，但同時也產生了大量的冷凝水進入污水系統。

3、生產過程中產生較多的不凝汽和輕質尾氣。尾氣散失到大氣中污染環境對職工產生毒害。雖然可以通過尾氣洗滌來降低影響，但沒有從根本上解決。

4、耗能仍然較高，煤氣消耗量較大，能耗高。

負壓蒸餾在粗苯蒸餾中的優點：負壓粗苯蒸餾降低了粗苯直接從富油中蒸餾時的沸騰溫度，降低了循環油溫度可防止洗油的裂化變質。負壓情況下可減少熱量供給，可不用向系統中通入蒸汽加熱，減少廢水產生。減少常壓蒸餾過程中的尾氣逸散。負壓蒸餾保證了循環油的質量同時直接蒸發出苯類產品，并保持輕苯組分穩定，提高了粗苯在洗油中的分離效果。從上面的分析可以看出，粗苯采用負壓蒸餾比常壓蒸餾具有無可比擬的優越性，因此在工藝選擇上，采用負壓蒸餾。

二、工藝路線

工藝流程終冷洗苯工段來30℃含苯富油經貧油-富油換熱器預熱后至200℃，進入脫苯塔進行蒸餾脫苯。脫苯塔頂溫度和壓力控制在50-60°C、 30-35kPa，塔頂出來的約78℃粗苯蒸汽經塔頂低溫水-粗苯冷凝冷卻器、脫苯塔回流罐、塔頂低溫水-粗苯冷卻器，冷凝冷卻至小于23℃后進入回流罐油水分離，分離出的粗苯一部分經回流泵打回脫苯塔頂回流，另一部分滿流到粗苯槽。分離出的分離水外送冷凝水槽。脫苯塔底的248℃熱貧油經一級貧油泵抽出并打至貧油—富油換熱器冷卻至50℃，進入貧油槽，再經二級貧油泵抽出并打至一段貧油-中溫水冷卻器后冷至40℃，再至二段-低溫水冷卻器后冷卻到28℃后送至終冷洗苯工段。脫苯塔釜溫度和壓力控制在210-220°C、40-45 kPa,塔釜設貧油循環泵，貧油通過管式爐循環加熱作為熱源返回塔。為保證脫苯塔底供熱，脫苯塔底210℃熱貧油經循環油泵抽出并打至循環貧油煤氣管式加熱爐加熱至220℃返回脫苯塔釜。為了保證循環油質量，定期從脫苯塔底引出1～1.5%熱貧油，排至再生塔進行再生。再生塔塔頂溫度和壓力控制在240-250°C、50-55kPa,再生塔釜溫度和壓力控制在290-300°C、55-60kPa, 再生塔熱源由小管式爐通過貧油循環提供。大部分洗油從再生塔頂再生，以氣相形式返回脫苯塔。殘渣油經殘渣泵送出該系統。脫苯塔的23℃真空排氣由塔頂低溫水-輕苯冷卻器抽出，進入真空泵，真空泵出口排出的不凝性氣體經管道排入煤氣管道或直接排放。真空泵采用苯環式，用苯做循環液。粗苯槽中粗苯經粗苯產品泵送出該裝置；脫苯塔采用負壓操作，塔頂壓力控制在-50Pa，塔釜壓力控制在-20Pa。

工藝流程圖見附圖：負壓脫苯工藝流程圖  

工藝特點：脫苯塔采用負壓操作，降低塔的操作溫度，并降低能耗。脫苯塔為普碳鋼材質，節省投資。采用單塔生產輕苯的工藝，具有流程短，設備少，占地小。無蒸汽加熱：采用循環貧油煤氣管式加熱爐加熱。

三、核心技術

1、蒸苯系統中塔盤采用QHIV多溢流斜孔塔板。

斜孔塔板是在充分分析了現在塔板形成，液流動和液沫夾帶產生機理后，自行開發的一種新型塔板，該塔板上沖有一排排斜孔與液流方向垂直，氣體從斜孔水平續出，相鄰兩排的孔口方向相反，交錯排列，造成液體高度湍流。其結合了泡罩塔和浮閥塔的優點，利用效率高，分離效果好，方向性好，汽液接觸時間長，傳質充分。此新型塔板具有以下特點：全塔從斜孔此水平方向噴出，防止了固定垂直上噴而產生的霧沫夾帶，從而使塔板單位截面積的允許全速得到提高。在相同條件下此浮閥塔處理能力高約30～40%。相鄰兩排斜孔開口相對排列，所以全體是反向噴出，相互牽制，消除了氣，液并流造成了液滴不斷加速。板上保證均勻的低液面，使氣體與液體的有較長的接觸時間，液體能不斷的分散聚合，表面不斷更新，保證了氣、液良好接觸，促進了傳質。結構簡單，加工費用低，不堵塞。

2、實現了零蒸汽負壓直接蒸苯。因洗油高溫容易變質，常壓直接蒸餾將導致洗油溫度直接變質無法使用。負壓蒸餾后降低了蒸餾沸點，降低了蒸餾溫度，從而實現了零蒸汽使用的直接蒸餾。

3、金屬波紋填料塔盤的配合應用可以實現斜孔塔盤無法采出的側線重苯及萘油。在19塔盤以上采用金屬波紋填料，收集重苯及萘油，采出循環洗油中除輕苯以外的其他組分。

4、采用苯循環式真空泵。世界首創使用苯類作為真空泵的循環液，在真空泵的使用過程中不加入新水，避免了新水混入苯類后廢水的產生；

5、采用了大量節能環保技術，改善了職工的操作環境

1)采用Ⅲ型換熱器，苯氣在塔頂產生后首先與富油進行換熱，降低了苯氣溫度，節省了冷卻水用量，富油加熱后進入管式爐，節省煤氣使用量；

2)用塔底貧油、塔頂苯氣等進行多次換熱，即節約了煤氣，又降低了冷卻水的用量；3)加熱爐燃燒使用凈化后的煤氣，燃燒廢氣高空排放；

4)本裝置工藝廢水很少，實現了零蒸汽蒸餾，少量的煤氣冷凝水集中到油水地下池槽，與其它廢水混合后，用泵送往油庫。

1、管式爐煤氣耗量：由于這套裝置的主要特征是負壓蒸餾，蒸餾過程中沸騰所需總熱量比比常壓蒸餾明顯偏低，在不使用直接蒸汽的同時，管式爐煤氣消耗量也降低了100m³/h,通過一段時間的實踐，焦爐煤氣的耗量約1000m³/h～1100m³/h，比國內常壓蒸餾煤氣消耗量的有所降低。相同處理能力條件下負壓蒸餾煤氣消耗明顯比常壓蒸餾低。

2、蒸餾實現零蒸汽消耗、廢水顯著降低：實現零蒸汽蒸餾，廢水產生量大大減少。通過負壓蒸餾，降低了循環油蒸餾溫度，實現了蒸餾零蒸汽消耗。與相同規模的輕苯常壓蒸餾相比，減少蒸汽消耗2.5噸/h，節能效果顯著。相應的分離水除少量洗滌煤氣時循環油中的水外基本杜絕，每小時減少廢水約2.5噸。負壓蒸苯與常壓蒸餾相比有著明顯的優勢。

3、貧油含苯可以達到較低水平：由于我們采用負壓蒸餾，可以單獨調節塔底溫度、塔頂溫度與塔壓調節相配合，貧油含苯調節手段增多，貧油含苯有所降低。貧油含苯降低后洗油的洗苯效果顯著升高，煤氣中的苯回收量增加，洗苯塔后煤氣含苯比常壓情況相對降低。

4、真空泵中苯循環液的應用：為避免真空泵采用水循環液運行過程中苯類在水中的冷凝，負壓蒸苯系統中采用苯作為循環液，主要通過真空泵的雙端面機封、循環液定期排放分離等實現。該方法避免了在生產過程中再次產生含苯廢水的可能性，減少了污水產生，不凝氣體揮發后進入重新進入煤氣系統，不污染環境，少量揮發的苯氣重新進行了回收。

5、尾氣系統的回收：由于本系統采用負壓蒸餾，塔體和重苯、萘油、油水分離槽等均為負壓狀態，尾氣不會散出。真空泵排氣口、輕苯槽、冷貧油槽等尾氣進入負壓煤氣系統。以上措施減少了尾氣的逸散，有效的保持了生產區域的環保要求。

6、充分利用各種餾分熱量。減少各種加熱設備的煤氣用量。如富油與塔頂苯汽換熱，貧富油換熱等均有效提高了熱量利用率，降低了煤氣消耗。

7、基本操作遠程控制，實現遠程操作與現場巡檢結合，只需要一名操作工現場巡檢。

8、由于整個過程采用負壓蒸餾，減少了現場的跑、冒、滴、漏現象，職工的操作環境得到了明顯改善。粗苯負壓蒸餾降低了脫苯塔內的蒸餾溫度，同時通過負壓降低蒸餾溫度避免高溫蒸餾帶來洗油變質、分解和聚合，蒸餾采出輕苯組分穩定。通過不用向蒸餾系統中通入蒸汽，使用苯類作為真空泵循環液等多種措施減少廢水，不僅能耗顯著降低，也具備節能環保的特點，有廣泛的推廣價值。

四、經濟效益分析

大幅度改善粗苯蒸餾工序操作和周邊大氣環境，減少了有害氣體和各種污染物的排放，進一步提高輕苯的自動化裝備水平，有力促進了焦化廠生產清潔化、無害化。

1、減少蒸汽消耗的直接效益，煤氣量5.5萬m3/h時，負壓蒸苯比常壓蒸苯減少蒸汽消耗約2.5噸/h

2、節約煤氣用量，從上面的分析我們已經知道，采用負壓蒸餾煤氣用量明顯降低，與相同規模常壓蒸餾粗苯相比每小時可節約煤氣100m3

3、減少了廢水的產生及廢水處理費用。負壓蒸苯比常壓蒸苯減少蒸汽消耗約2.5噸/h