毕_业_设_计粗苯精制装置精制工段优化研究.doc

毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：粗苯精制装置精制工段优化研究姓 名： 编 号： 平顶山工业职业技术学院年 月 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 专业 应用化工技术 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： 粗苯精制装置精制工段优化研究 A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 吴济民 系（部）主 任 吴济民 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 系 专业,学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学 生 姓 名： 专 业 年 级 毕业设计（论文）题目： 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日 毕业设计（论文）及答辩评语： 粗苯精制装置精制工段的优化研究摘 要经过实际运行和工艺优化的改进，粗苯精制装置精制工段反应工中，将反应温度控制在350左右，反应压力3.5Mpa左右的条件下，此时的反应状态为最佳，反应过程中的负荷，对催化剂的影响较小；催化剂再生过程优化后，经济效益良好。目录1、前言粗苯是煤炼焦过程的副产品，其中含有苯、甲苯、二甲苯等工业原料和大量杂质，粗苯精制就是通过物理或化学方法去除这些杂质，得到高纯度的苯类产品的过程。我国传统的粗苯精制的方法是酸洗法，由于其三苯回收率低、产品质量差、环境污染严重等缺点，国家已经不再批准新上项目；加氢工艺是从国外引进的粗苯精制工艺，目前有些工艺已完全实现国产化，其三苯回收率高，产品质量好，对环境几乎没有影响，成为酸洗法的替代工艺，得到了大力推广。焦化粗苯加工和分离是一个极其复杂的工艺过程，粗苯中除含有苯、甲苯、二甲苯等主要成分外，可定量的其余组分就有九十多种。焦化粗苯经初步预精馏得到的轻苯馏分中含有的不饱和化合物及硫化物的沸点与苯、甲苯的沸点相差很小，不能通过精馏法进行分离。当前脱除不饱和化合物及硫化物的主要方法有硫酸精制法和催化加氢精制法。硫酸精制法的优点是试剂便宜、过程设备简单和操作方便等，在早期的国内外焦化粗苯加工中应用十分广泛，工艺比较成熟。但是酸洗造成的芳烃损失太大，分离效率较低，所得产品质量不高，对环境造成很大污染。目前除在产企业外，此艺将被逐步淘汰。催化加氢制法就是将其中含硫杂质经过加氢而生成相应的碳氢化合物和硫化氢，使含氮杂质氢化生成氨和碳氢化合物，含氧杂质因加氢而生成碳氢化合物和水，不饱和化合物被加氢饱和，从而达到净化的目的。由于加氢精制比酸洗精制得到的苯质量好、收率高，自50年代首先在美国、德国、日本和法国得到应用以来目前已经基本上替代了酸洗法。粗苯加氢根据操作条件不同可分为高温加氢、中温加氢、和低温加氢工艺。其中以德国鲁奇法和克鲁柏-考柏斯（K-K）法两种低温加氢工艺应用尤为广泛。在粗苯加氢精制产物加氢油中，沸点范围为6699的饱和烃和103120的不饱和烃分别与苯和甲苯形成共沸物，还有与苯、甲苯沸点十分接近的一些化合物（例如环己烷），因此采取一般的精馏方法无法将苯、甲苯精确地分离或能耗较高。而萃取精馏以其萃取剂选择范围较宽、后续分离工艺简单、能耗较少以及可实现连续操作等优点广泛地应用于苯、甲苯（BT馏分）精制工艺，目前工业上使用的萃取剂主要有环丁砜、N-甲酰吗啉(NFM)、四甘醇和N-甲基吡咯烷酮等高沸点溶剂，其中德国K-K法使用的是NFM。2、背景分析2.1粗苯的性质和用途粗苯产率以干煤计约为0.91.1%。其中含苯及其同系物为80%95%，不饱和化合物为515。主要集中于79以前低沸点馏分和140以上的高沸点馏分中，它们主要为环戊二烯、茚、古马隆以及苯乙烯等，硫化物含量为0.22.0%，饱和烃为0.32.0%。此外，粗苯中还含有来自洗油的轻馏分、荼、酚和吡啶等成分。粗苯中主要成分是苯，是纯苯的主要来源。苯的用途很多，是有机合成的基础原料，可制成苯乙烯、苯酚、丙酮、环己烷、硝基苯、顺丁烯二酸酐等，进一步可制合成纤维、合成橡胶、合成树脂以及染料、洗涤剂、农药、医药等多种产品。甲苯、二甲苯也是有机合成的重要原料。粗苯精制目的是得到苯、甲苯、二甲苯等产品，它们都是宝贵的基本化工原料。粗苯精制包括酸洗或加氢、精馏分离、初馏分中的环戊二烯加工以及高沸点馏分中的茚与古以隆的加工利用。近年来随着焦化行业的发展，一些大型焦炉陆续开工，使得我国的粗苯产量有了明显提高。2006年我国焦化粗苯年产量已达到145万吨左右，这使粗苯加氢精制的原料有了可靠保障。随着国际石油价格的上涨，以石油为原料生产芳烃的成本提高，而焦化粗苯加氢工艺的产品质量已完全能替代石油苯。这使得国内大型焦化企业都把粗苯加氢精制纳入到企业的战略规划中来。所以如何选择合适的焦化粗苯加氢工艺就成了当前一些企业的首要问题。2.2粗苯精制的原理粗苯中主要成分为苯、甲苯、二甲苯，它们在101KPa压力下的沸点如下：苯80.1；间二甲苯139.1；甲苯110.6；对二甲苯138.4；邻二甲苯144.9；乙苯136.2。由上述数据可见，沸点有差别，即挥发度不同，可以很容易分离出苯和甲苯、二甲苯的三种异构体和乙苯的沸点差甚小，难以利用精馏方法进行分离。粗苯中与苯的沸点相近的有硫化物和不饱和化合物，故欲得纯苯较难。例如，噻吩和环己烷的沸点分别为84.07和81，精馏时分不开。由于以苯为原料进行催化加氢时。硫化物能使催化剂中毒，不饱和化合物在储存时能聚合或产生暗色物，在催化加工时，易使催化剂结焦。所以要求从苯中必须除掉这些杂质。由于精馏方法不能脱除苯中噻吩和不饱和化合物，所以在精馏之前采用化学净化方法。为此，可采用加入化学试剂或催化加氢，使之生成易于分离的产物，达到净化目的。粗苯是煤炼焦过程的副产品，其中含有苯、甲苯、二甲苯等工业原料和大量杂质，粗苯精制就是通过物理或化学方法去除这些杂质，得到高纯度的苯类产品的过程。我国传统的粗苯精制的方法是酸洗法，由于其三苯回收率低、产品质量差、环境污染严重等缺点，国家已经不再批准新上项目；加氢工艺是从国外引进的粗苯精制工艺，目前有些工艺已完全实现国产化，其三苯回收率高，产品质量好，对环境几乎没有影响，成为酸洗法的替代工艺，得到了大力推广。焦化粗苯加工和分离是一个极其复杂的工艺过程，粗苯中除含有苯、甲苯、二甲苯等主要成分外，可定量的其余组分就有九十多种。焦化粗苯经初步预精馏得到的轻苯馏分中含有的不饱和化合物及硫化物的沸点与苯、甲苯的沸点相差很小，不能通过精馏法进行分离。当前脱除不饱和化合物及硫化物的主要方法有硫酸精制法和催化加氢精制法。硫酸精制法的优点是试剂便宜、过程设备简单和操作方便等，在早期的国内外焦化粗苯加工中应用十分广泛，工艺比较成熟。但是酸洗造成的芳烃损失太大，分离效率较低，所得产品质量不高，对环境造成很大污染。目前除在产企业外，此艺将被逐步淘汰。催化加氢制法就是将其中含硫杂质经过加氢而生成相应的碳氢化合物和硫化氢，使含氮杂质氢化生成氨和碳氢化合物，含氧杂质因加氢而生成碳氢化合物和水，不饱和化合物被加氢饱和，从而达到净化的目的。由于加氢精制比酸洗精制得到的苯质量好、收率高，自50年代首先在美国、德国、日本和法国得到应用以来目前已经基本上替代了酸洗法。粗苯加氢根据操作条件不同可分为高温加氢、中温加氢、和低温加氢工艺。其中以德国鲁奇法和克鲁柏-考柏斯（K-K）法两种低温加氢工艺应用尤为广泛。在粗苯加氢精制产物加氢油中，沸点范围为6699的饱和烃和103120的不饱和烃分别与苯和甲苯形成共沸物，还有与苯、甲苯沸点十分接近的一些化合物（例如环己烷），因此采取一般的精馏方法无法将苯、甲苯精确地分离或能耗较高。而萃取精馏以其萃取剂选择范围较宽、后续分离工艺简单、能耗较少以及可实现连续操作等优点广泛地应用于苯、甲苯（BT馏分）精制工艺，目前工业上使用的萃取剂主要有环丁砜、N-甲酰吗啉(NFM)、四甘醇和N-甲基吡咯烷酮等高沸点溶剂，其中德国K-K法使用的是NFM。2.3主要生产工艺技术目前已工业化的粗苯加氢工艺有莱托(Litol)法、萃取蒸馏低温加氢（K.K）法和溶剂萃取你温加氢法，第一种为高温加氢，后两种为低温加氢（1）、Litol法粗苯加氢高温催化加氢的典型工艺是Litol工艺，在温度600650，压力为6.0MPa的条件下进行催化加氢反应。主要进行加氢脱除不饱和烃，加氢裂解把高分子烷烃和环烷烃转化为低分子烷烃，以气态分离出去；加氢脱烷基，把苯的同系物最终转化为苯和你分子烷烃。故高温加氢的产品只有苯，没有甲苯和二甲苯，另外要进行脱硫、脱氮、脱氧的反应，脱除原料有机物中的S、N、O转化成H2S、NH3、H2O的形式除去，对加氢油的处理可采用一般精馏方法，最终得到苯产品。为了循环利用氢气，粗苯加氢后的尾气必须经过一系列的处理包括脱硫、甲苯洗净、改质变换与变压吸附等工序，最终获得99.9%的氢气返回系统供加氢之用。（2）、萃取蒸馏低温加氢（K.K）法和溶剂萃取低温加氢法低温催化加氢的典型工艺是萃取蒸馏低温加氢（K.K）和溶剂萃取低温加氢。在温度为300370，压力2.53.0MPa条件下进行催化加氢反应。主要进行加氢脱除不饱和烃，使之转化为饱和烃；另外还要进行脱硫、脱氮、脱氧反应，与高温加氢类似，转化成H2S、NH3、H2O的形式，但由于加氢温度低，故一般不发生加氢裂解和脱烷基的深度加氢反应。因此低温加氢的产品有苯、甲苯、二甲苯。对于加氢油的处理萃取蒸馏低温加氢工艺采用萃取蒸馏方法，把非芳烃与芳烃分离开，而溶剂萃取低温加氢工艺是采用溶剂液液萃取方法，把非芳烃与芳烃分离开，芳烃之间的分离可用一般分离方法实现，最终得到苯、甲苯、二甲苯。萃取蒸馏低温加氢法可生产苯、甲苯、二甲苯，3种苯对原料中纯组分的收率及总精制率设计值见下表：苯/%甲苯/%二甲苯/%总精制率/%99.298.197.599.8二甲苯收率超过100%是由于在预反应器中,苯乙烯被加氢转化成乙苯,而二甲苯中含有乙苯,总精制率达99.8%,比莱托法的要高。3. 2、工艺技术的比较Litol法粗苯加氢工艺的加氢反应温度、压力较高，又存在氢腐蚀，对设备的制造材质、工艺、结构要求较高，设备制造难度较大，只能生产种苯，制氢工艺较复杂，总精制率较低。萃取蒸馏低温加氢（K.K）法和溶剂萃取低温加氢法的优点是以粗苯或焦油蒸馏的脱酚轻油为原料，氢耗低，能生产三种苯，生产操作容易，制氢工艺简单，产品质量好。2.4生产流程 粗苯首先经原料输送泵进入两苯塔，在其中实现轻重苯分离，重质苯作为产品输送至罐区，塔顶轻苯被送至加氢工序，在加氢工序中，轻苯与高纯氢气混合后进入预反应器，预反应器的作用主要是除去二烯烃和苯乙烯，催化剂为Ni-Mo，预反应器产物经管式炉加热后，进入主反应器，在此发生脱硫、脱氮、脱氧、烯烃饱和等反应，催化剂为Co-Mo, 预反应器和主反应器内物料状态均为气相，从主反应器出来的产物经一系列换热器、冷却器被冷却，在进入分离器之前，被注入软水，软水的作用是溶解产物中沉积的盐类。分离器把主反应器产物最终分离成循环氢气、液态的加氢油和水，循环氢气经预热器，补充部分氢气后，由压缩机送到预蒸发器前与原料粗苯尘混合。 加氢油经预热器预热后进入脱轻塔，脱轻塔由中压蒸汽进行加热，脱轻塔实质就是精馏塔，反溶解于加氢油中的氨、硫化氢以尾气形式除去，含H2S的尾气可送入焦炉煤气脱硫脱氰系统，脱轻塔出来的苯、甲苯、二甲苯合馏分进入预蒸馏塔，在此分离在苯、甲苯馏分（BT馏分）和二甲苯馏分（XS馏分），二甲苯馏分进入二甲苯塔，塔顶采出少量C8非芳烃和乙苯，侧线采出二甲苯，塔底采出二甲残油即C9馏分，由于塔顶采出量很小，所以通常塔顶产品与塔底产品混合后作为二甲残油产品外。 苯、甲苯馏分与部分补充的甲酰吗啉溶剂混合后进入萃取精馏塔，萃取精馏塔的作用是利用萃取蒸馏方式，除去烷烃、环烷烃等非芳烃，塔顶采出非芳烃作为产品外卖，塔底采出苯、甲苯、N-甲酰吗啉的混合馏分，此混合馏分进入溶剂再生塔，溶剂再生塔在真空塔操作，把苯、甲笨与溶剂N-甲酰吗啉分离开，溶剂再生塔顶部采出苯、甲苯馏分，苯、甲苯馏分进入纯苯塔精馏分离成苯、甲苯产品。溶剂再生塔底采出的贫N-甲酰吗啉溶剂经冷却后循环回到萃取精馏塔上部，一部分贫溶剂被间歇送到溶剂再生器，在真空状态下排出高沸点的聚合产物，再生后的溶剂又回到萃取蒸馏塔。3、反应温度对粗苯精制的影响本工艺中采用的N i-Mo与Co-Mo催化剂活性非常高，系统温度对其性能的影响比较大，同时它们对温度的变化也非常敏感。总的来看系统温度对加氢反应主要有以下影响：（）低温有利于加氢反应，可以提高杂质的转化率。无论是烯、烃、氮、氧、硫化合物以及稠环化合物的加氢反应大多是放热反应，所以在其他条件不变的情况下，降低反应物温度，有利于加氢反应正向进行，可以提高中转化率。（）温度升高可以提高反应速率，缩短反应达到平衡时间，但反应向逆向移动，导致部分杂质不能被完全除去。（）增加反应器的入口温度会降低产品的含硫量和溴指数，但同时会加快副反应，造成甲基含量增加，芳烃的加氢作用会造成芳烃部分损失。（）高温会增加催化剂床层上的积碳量。反应温度升高会降低芳烃加氢饱和深度，不饱和烃容易发生聚合反应，使稠环化合物缩合生焦，部分组分碳化。这样会增加催化剂床层上的焦炭累积，使催化剂的活性降低，缩短催化剂的使用寿命，并且积碳量随反应温度的升高而增加。（）生产中过高的温度可造成催化剂的烧结，从而永久性损坏催化剂。另外床层受热不均匀会造成催化剂破裂，应当严格控制温度升降速度，以不超过30h为宜，这样，可避免催化剂受热不均而发生碎裂。通过以上分析，反应过程中应尽量使用低限温度进行操作。随着操作时间的延长，催化剂的活性会降低，产品质量下降，为保证生产正常进行，我们应首先对其他工艺参数进行适当的调节。在仍不能满足要求的情况下，可通过增加反应器进口温度来平衡催化剂活性的降低。实际生产中，预反应器入口温度控制在210以下，出口温度在230以下。主反应器顶部的进口温度在280左右，出口温度不得超过370。开工初期因新催化剂活性非常高为避免反应过于激烈而影响催化剂的活性和寿命，可将主反应器进温度降到大约260。随着操作时间的延长，聚合物和焦炭会累积在催化剂表面，催化剂活性持续降低，造成加氢效果降低，这时必须改变工艺参数来满足正常反应的要求。粗苯加氢根据其催化加氢反应温度不同可分为高温加氢和低温加氢。在低温加氢中，由于加氢油中非芳烃与芳烃分离方法的不同，又分为萃取蒸馏法和溶剂萃取法。高温催化加氢的典型工艺是Litol工艺，在温度为600-650，压力6.0MPa条件下进行催化加氢反应。主要进行加氢脱除不饱和烃，加氢裂解把高分子烷烃和环烷烃转化为低分子烷烃，以气态分离出去;加氢脱烷基，把苯的同系物最终转化为苯和低分子烷烃。故高温加氢的产品只有苯，没有甲苯和二甲苯，另外还要进行脱硫、脱氮、脱氧的反应，脱除原料有机物中的S、N、O，转化成H2S、NH3、H2O的形式除去，对加氢油的处理可采用一般精馏方法，最终得到苯产品。( V: o; G4 u; Q+ C4 w 低温催化加氢的典型工艺是萃取蒸馏加氢(K.K法)和溶剂萃取加氢。在温度为300-370，压力2.5-3.0MPa条件下进行催化加氢反应。主要进行加氢脱除不饱和烃，使之转化为饱和烃;另外还要进行脱硫、脱氮、脱氧反应，与高温加氢类似，转化成H2S、NH3、H2O的形式。但由于加氢温度低，故一般不发生加氢裂解和脱烷基的深度加氢反应。因此低温加氢的产品有苯、甲苯、二甲苯。对于加氢油的处理，萃取蒸馏低温加氢工艺采用萃取精馏方法，把非芳烃与芳烃分离开。而溶剂萃取低温加氢工艺是采用溶剂液液萃取方法，把非芳烃与芳烃分离开，芳烃之间的分离可用一般精馏方法实现，最终得到苯、甲苯、二甲苯。4、反应压力对粗苯精制的影响加氢反应是一个体积缩小的反应，在其他条件不变的情况下，增加系统压力，反应平衡正向移动，使加氢反应进行得更彻底。从动力学考虑，增加系统压力，提高了反应物分压，加快了反应的进行。另外，增加系统压力可以抑制副反应的发生，对提高产品的质量也是有利的。但压力也不宜过高，否则，不仅增加了动力的消耗，而且会增加装置建设和操作费用。同时压力的选择还受到催化剂特性和工艺的制约，系统压力不能无限制增加。目前生产装置多采用.Mpa 左右的压力。在实际生产过程中，一般将预反应器入口压力控制在.Mpa左右，主反应器入口压力设定在约.Mpa。如果是新催化剂或经过再生，催化活性非常高可以使用较低的压力，但建议系统压力不得低于.Mpa，氢气在主反应器出口的分压不低于.Mpa。选择合适的操作压力，操作压力是精馏过程重要的一个操作参数，它对精馏过程的影响表现在以下 几个方面: .(1)塔顶蒸汽冷凝温度和塔釜液的加热温度。 塔顶蒸汽冷凝即为塔顶汽相产品的露点温度。塔釜液的加热温度即为釜液的 泡点温度。这两个温度随压力的增高而上升，随压力的降低而下降。如果塔顶蒸 汽的冷凝温度低于40。C，则不能选用水作为冷却剂，而需要更昂贵的制冷剂， 所以通常以此温度作为精馏操作压力的下限。塔釜加热温度的升高意味着所需要 的加热剂.水蒸汽的压力 (温度)升高。当釜液温度超过加热生蒸汽温度上限时， 需要采用更昂贵的加热剂，操作费用急剧增大。所以塔釜加热生蒸汽的加热温度 不能超过加热生蒸汽温度上限，并以此作为确定精馏塔操作的一个上限。此外对于精馏操作，塔的操作压力还需保证所处理的物料不能在高温下受热分解或聚合 结焦。(2)组分间的相对挥发度压力的变化会导致物料的相平衡关系的变化。压力的升高将使组分间的 相对挥发度下降，相对挥发度的下降又影响精馏塔的操作回流比、塔板数、气相 流量等一系列的操作参数。当压力变化不大时，此影响不是很显著，但当操作压 力变化较大时，相对挥发度的变化对精馏塔的分离费用有非常大的影响，这种影 响是精馏塔操作压力选择的一个重要因素。（3）塔的操作费用和造价 因为气体的密度与压力成正比，对于一定质量流率的气体，压力高则体积流 量可以减小，从而使塔径减小，但塔压超过0.68MPa时，精馏塔属于压力设备， 则须考虑增加塔壳厚度。由此可见压力和塔的操作费用和造价有着密切的关系5、反应流量（组成）对粗苯精制反应的影响选择合适的回流比 精馏设计中最重要的操作参数是对回流比的选择。降低操作回流比，可降低 能耗。同时，也将引起设备费用的相应增加。但由于能源价格的上涨，往往综合 操作费用和设备费用两方面的结果，降低回流比仍是十分有利的。 回流比R与Qc和Qr必有直接关系22之41。减小R，可同时减小冷凝器和再沸器 的热负荷，从而达到节能的目的。当R接近最小回流比Rmin时，系统的操作费用(主要由塔内蒸汽的加入量和冷却剂的消耗来决定)越小，但分离所需要的塔板 数增加很快，因而塔的设备费用也迅速增加，所以最佳回流比的确定需要使系统 的设备费用和操作费用之和达到最小。对于传统的简单塔(一股进料，塔顶和塔 底出料，塔顶全凝器，塔底再沸器)而言，一般认为最佳回流比可以选择在Rmin的1.1l1.24之间，但是对于复杂精馏塔结构、多个塔的分离问题时，回流比的 选择需要在总的策略下进行权衡、优化考虑。6、催化剂对粗苯精制反应的影响通过比较不同 温度条件的加氢工艺，认为低温法加氢具有设备投资省、品种多样、操作简便等优点，是较为理想的粗苯加氢精制 工艺。当前粗苯精制中应用广泛的催化剂是以A120，为载体的Mo钼基催化剂，如何将理论研究领域的脱硫催化 剂更好地应用到粗苯加氢精制行业是发展趋势。国内近年大量上马一批粗苯加氢精制项目，但多引进国外技术， 自主开发研究成为迫切任务。焦化粗苯加氢即在一定的温度、压力及催化剂 下，通过与氢气进行反应，使粗苯中的不饱和化合物 得以饱和;使粗苯中的含硫化合物得以去除，将硫转 化成硫化氢气体;使非芳烃化合物裂解成低分子气 体。具体的焦化苯催化加氢工艺由于各种原因，又 存在一定的差异，通常根据加氢反应温度的不同，区 分为高温加氢(600630)、中温加氢(480- 550)和低温加氢(350-380)3种工艺预加氢采用Co-Mo 系催化剂，将易发生聚合的物质除去以利于后续主 加氢的操作，经预加氢后的产物进入主加氢反应器， 完成加氢脱硫和脱烷基反应。主加氢采用Cr20，- A1203系催化剂，反应温度为610-630，操作压 力达5.88 MPa，将轻苯中的不饱和化合物与含硫化 合物几乎全部加氢脱除。 该工艺采用脱烷基技术，可将粗苯中的甲苯、二 甲苯等脱去支链烷基得到苯，苯产率可达114%以 上，所得纯苯质量较好，产品质量分数99.9%，结 晶点5.45 oC，噻吩质量分数O.510面L4 J。 7、工艺优化71工艺的优化模拟 711常规工艺流程的模拟 为了研究粗苯加氢液分离工艺的节能问题，需要建立准确的工艺流程来反映 实际运行情况。模拟流程代替实际流程需要首先验证模拟方法和结果的可靠行， 即模拟数据与工业试验数据是否能吻合。本文采用 建立模拟流程， 选用作为基本的热力学模型。以国内某厂年产万吨为例，粗苯加氢液 进料量为，进料温度为，压力为，溶剂用量为， 温度为，压力为。经过模拟计算，并将计算结果与标定值（工艺包值）进行比较，得到以下结论： （）、预分塔、苯甲苯塔的塔顶塔底温度与标定值吻合较好；萃取精馏塔、溶剂 回收塔塔顶温度偏低于设计值，塔底温度偏高于设计值。 （）、各流股的流量以及各流股中关键组分的含量与标定值或工艺包的设定值吻 合较好。 （）、最终产品苯、甲苯都达到了工艺包设计值的要求。 综上所述可以认为模拟过程中所选的热力学方法与计算方法是正确的，可以在此 基础上进行工艺改进的研究以及参数影响规律的研究。 气相进料工艺 常规工艺，流程简单，对设备要求不高，但是存在着能耗较大的不足。针对 此不足之处已经提出的改进措施如：使用压差热集成技术，把预分塔的压力增大 到个大气压，使塔顶的冷凝器与其他各塔的再沸器做热集成，但是该工艺对设 备的要求过高，提高了设备的投资，增加了操作难度。 因此在这里提出一个新的节能工艺，气相进料。 712气相进料工艺 常规工艺，流程简单，对设备要求不高，但是存在着能耗较大的不足。针对 此不足之处已经提出的改进措施如：使用压差热集成技术，把预分塔的压力增大 到个大气压，使塔顶的冷凝器与其他各塔的再沸器做热集成，但是该工艺对设 备的要求过高，提高了设备的投资，增加了操作难度。 因此在这里提出一个新的节能工艺，气相进料。维持各个塔在温和的条件下。72工艺流程的优化模拟操作工艺流程的优化模拟操作，同样达到节能的目的。采用气相进料，一方面可以降低第一个塔塔顶冷凝 气的负荷，另一方面，也就是最重要的方面就是能够降低第二个塔塔底再沸器的 热负荷，达到节能的目的。对于萃取精馏塔而言，当采用液相进料时，提镏段中 向下留的总液量增大，溶剂浓度降低，而采用气相进料时，则精馏段与提镏段中 回流液的浓度相等，避免了提镏段中溶剂被稀释对分离不利的因素。气相进料工艺流程的建立 在常规工艺流程的基础上，将萃取精馏塔和苯甲苯塔改为气相进料的方式。 为了方便后期的优化模拟，需在常规工艺的基础上适当改变各个塔的一些操作参 数， 由于预分塔和溶剂回收相对于常规工艺而言操作参数基本没有变化，而这里 的改变主要是针对萃取精馏塔和苯甲苯塔，因此以下的模拟优化过程主要针对该 两个塔进行。萃取精馏塔各个操作参数灵敏度的分析 、进料板位置的确定 萃取精馏塔的作用主要是为了切去进料中的非芳轻组分，保证产品苯、甲苯 中非芳烃的含量低于，通过前期的计算模拟发现，非芳烃中最难分离的是 环己烷和甲基环己烷，没有分离出去的非芳烃（主要是环己烷和甲基环己烷）都 将进入产品苯中，为了保证产品的质量，残留下来的环己烷和甲基环己烷应低于 该工艺流程的原料为焦化粗苯加氢液，来源于焦化粗苯（粗苯），是炼焦煤气 净化的副产品。工业炼焦时，将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，煤热解后生成 焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水和焦化粗苯。故只有在高温下炼焦，且有煤气洗 苯和苯蒸馏回收装置时，才能生产焦化粗苯。焦化粗苯的产量与炼焦煤种的挥发 分组成、炼焦条件、洗苯吸收剂等相关。一般焦化粗苯的产量是装炉煤气质 量分数）左右。 粗苯中含量较多的组分有：苯族烃（如苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、茚 满等），萘系组分（如萘、甲基萘等），非芳烃组分（如”烷烃、环烷烃等）， 不饱和化合物（如一戊烯、环戊烯、环戊二烯、二环戊二烯、苯乙烯、口一甲 基苯乙烯、茚等），杂环化合物包括含氮化合物（如吡啶、甲基吡啶等），含硫化 合物（如二硫化碳、噻吩、甲基噻吩、硫醇等）和含氧化合物（如苯酚、古马隆等） 等。因此欲要得到粗苯中的苯、甲苯化工原料就必须先经过加氢反应除去含氮、 硫的化合物以及不饱和的烯烃，此即为粗苯加氢液。粗苯加氢液中含有一些易于 苯、甲苯形成共沸的非芳烃，采用一般的精馏方法难以起到分离的目的，因此通过萃取精馏的方法加以分离。工艺流程的优化模拟 的上部引入萃取剂，提高非芳烃与芳烃（苯、甲苯）之间的相对挥发度，实现分 离，塔顶馏去非芳烃，塔底得到含有芳烃的富溶剂进入溶剂回收塔；该塔主要是 回收溶剂，实现重复利用，为了避免温度过高而导致萃取剂受热分解或是塔釜结 焦，该塔在减压条件下进行，塔底回收得到高温贫溶剂经过一系列的换热从新返 回萃取精馏塔，塔顶得到苯甲苯混合液进入苯甲苯塔；在该塔中分离得到高纯度 的苯和甲苯产品结 论本文针对国内现有焦化粗苯加氢精制分离工艺的特点，对该系统的节能策略 进行了探索和研究。提出了精制分离新工艺，并且得到如下研究结论： 针对焦化粗苯常规萃取精馏工艺能耗较高的特点，对萃取精馏塔和苯甲 苯塔采用气相进料的方式，利用 化工模拟软件，以作为 热力学模型，对改进前后的流程进行了模拟计算。对气相进料工艺中的萃取精馏 塔和苯甲苯