《粗苯与焦油轻油配合加氢精制的可行性分析》

1、粗苯与焦油轻油配合加氢精制的可行性分析贺小平辽宁石油化工大学顺华能源学院，抚顺113001陈  卫 孙志远中冶焦耐工程技术，大连116085       焦化粗苯的产量与炼焦煤种的挥发分、炼焦条件、洗苯用洗油等因素有关。一般来说，粗苯的产量是入炉煤的1左右质量分数。      粗苯可用于生产苯、甲苯、二甲苯等化工原料，与石油催化裂化和催化重整工艺及效益相比，用粗苯生产更易获得芳烃，且本钱相对较低。粗苯加氢精制法具有投资少、见效快、污染小、产品质量高等优点，已在国内广泛采纳。近

2、年来原料粗苯的供给缺乏，价格一路飙升，因此，拓宽原料来源、降低生产本钱势在必行。 1   粗苯加氢工艺简介       目前，国内有两种粗苯加氢精制工艺，一种是高温高压加氢的Litol法，另一种是低温低压加氢的德国Uhde法和美国Shell-UOP法。       Litol法加氢对温度和压力要求高，所以设备材质、生产控制、工艺条件的满足、设备的维修等存在较多难点。德国的Uhde法加氢使用了萃取精馏别离法，美国的Shell-UOP法采用

3、了液液萃取别离法，都属于低温低压加氢技术，设计数据比拟结果见表1。从表1 可看出，德国Uhde法的技术优势明显比美国的Shell-UOP法好，也较适合中国国情，因此，Uhde技术在国内已应用较广。 表1  粗苯的两种低温低压加氢法比拟工程萃取精馏液液萃取工程萃取精馏液液萃取芳烃收率，芳烃纯度，蒸汽耗量，t/t粗苯冷却水耗量，t/t粗苯电耗，kWh/t粗苯相对操作费，100200萃取温度，200100萃取压力，kPa100200含水量，012塔数量,台125相对塔直径13相对溶剂装入量14相对溶剂耗量1相对综合1次投资，100160 1. 1 

4、Uhde法粗苯加氢工艺流程      Uhde法加氢的萃取工艺由加氢、预蒸馏和萃取精馏等步骤组成。原料粗苯经过滤器、粗苯缓冲槽和原料高速泵被加压到3.5MPa, 与来自循环气体压缩机的循环气体一起送入预蒸发器，然后进入多段蒸发器，原料粗苯在预蒸发器及多段蒸发器中进行别离，高沸点的三甲苯、茚、萘等组分作为残油从底部排出，低沸点的苯、甲苯、二甲苯等轻组分与循环气体一起从顶部蒸出后进入预反响器。在此，烯烃、苯乙烯、二硫化碳在Ni-Mo催化剂作用下发生加氢反响，气体混合物从预反响器顶部流出，经主反响器加热炉被加热到290以上，进入主反响器顶部，自上而下

5、穿过Co-Mo催化剂床层，发生脱硫、脱氮、脱氧、烯烃加氢饱和反响。经过主反响器加氢后的混合气体经冷却进入气液别离器，气相作为循环气体经压缩机加压后送回预蒸发器，液相送入稳定塔，除去溶于液相中的H2S、CH4、NH3、C2H6等气体，除去气体后的液相称为加氢油即BTXS馏分。      BTXS馏分进入预蒸馏塔被别离成含有苯、甲苯和非芳烃的BT馏分和含有二甲苯和溶剂油的XS馏分。XS馏分送入二甲苯蒸馏系统生产二甲苯和溶剂油C8和C9馏分，可作为产品。BT馏分送入萃取蒸馏塔，从塔顶按一定比例参加萃取剂N-甲酰吗啉。在此非芳烃与芳烃别离，非芳烃从萃取

6、蒸馏塔顶蒸出，作为产品送入产品贮槽。从萃取蒸馏塔底排出的溶有芳烃的萃取剂称为富溶剂送入汽提塔进行解吸，塔顶蒸出的苯和甲苯送入BT别离塔，再次别离成苯和甲苯。汽提塔塔底的产品为萃取剂N-甲酰吗啉称为贫溶剂，送入萃取蒸馏塔顶部循环使用。1.2  原料要求与产品标准      粗苯加氢的目的是获得苯、甲苯、二甲苯等重要的工业原料，这些化工原料广泛应用于合成橡胶、合成纤维、合成树脂以及染料、洗涤剂、农药和医药等领域。这些产品的收率以及纯度越高，其经济效益就越可观。      

7、; 粗苯中主要的成分是苯，是纯苯的主要来源。一般焦化粗苯中含苯及同系物为8095%；不饱和物为515%，主要集中在79以前的低沸点馏分和140以上的高沸点馏分中。主要为环戊二烯、茚、古马隆及苯乙烯等。硫化物含量为0.22.0%，饱和烃含量为0.3%2.0%。此外，还有来自洗油的轻馏分、苯、酚和吡啶等。       Uhde法加氢精制对原料的设计要求是必须满足粗苯国家行业标准YB/T 5022-93。通过Uhde法加氢精制工艺所获得的产品质量分别到达纯苯国标GB/T 2283-2021、甲苯国标GB/T 2284-2021、二甲苯国标G

8、B/T 2285-93。 2   粗苯与焦油轻油配合加氢精制的可行性分析2.1  焦油轻油的来源、组成及性质      焦油轻油来源于煤焦油，是煤焦油蒸馏过程中切取的1703。焦油轻油中的成分主要是苯族烃，其余为含量小于5的酚以及少量的古马隆、茚、不饱和化合物和微量萘。       表2是国内某公司生产的焦油轻油的分析结果。由表2可知，三苯总含量均能到达80以上，180前馏出量均能到达90以上。因为煤焦油的初馏点均大于85，所

9、以焦油轻油中不含初馏分。与粗苯的各项指标相比，组成与性质接近，将二者配合加氢精制具有一定可行性。       煤焦油的来源有3个方面，即高温炼焦、低温干馏和快速热解。由于3种工艺所采用的原料煤种、干馏条件等不同，所以得到的煤焦油组成和性质也有一定差异。一般来说，高温煤焦油的密度较高，主要由多环芳烃组成，烷基芳烃含量较少，170前馏出的轻油产率大致在0.4%0.8%。低温干馏的煤焦油密度较小，含苯类和酚类较多，170前馏出的轻油产率大致在5.510.0% 。快速热解煤焦油的产率较高，其中，170前馏出的轻油也多，产率大致在11左右。三者

10、的比拟结果见表3。 表2    焦油轻油的分析结果 来源酚含量 密度 g/cm3初馏点 干点 180前馏出量，苯含量 甲苯含量二甲苯含量三苯含量 一期8817797881729787176978817898 二期8718097851859683190967921090 表3  三种焦油馏分的组成比拟 项    目低温焦油褐煤快速热解煤焦油高温煤焦油乌克兰褐煤莫斯科褐煤长焰煤气煤密度，g/cm317

11、0前馏分产率，170230馏分产率，230300馏分产率，300360馏分产率，360馏分产率，酚含量， 2.2  配合油与国家行业标准比照      为了满足Uhde法设计的要求，同时符合粗苯国家行业标准，将粗苯与焦油轻油的样品进行了分析，取其平均数据模拟配比指标。试验说明，配比指标符合粗苯国家行业标准。所以利用现有的Uhde法加氢装置进行生产具有可行性。表4是粗苯、焦油轻油及二者按照3:7比例配合后的指标比照，配合油的指标符合国家行业标准。 表4    焦油轻油

12、、粗苯、配合油与粗苯国家行业标准比照结果工程粗苯焦油轻油配合油行业标准20密度，g/cm3180前馏出量，92979391初馏点,808075水分，*苯含量，765561 甲苯含量，122018 二甲苯含量，397 三苯之和，91848686总硫，ppm4500  5000噻吩，ppm2200   总氮，ppm1200  2000* 水分标准要求为在室温1825下放置1h，目测无可见的不溶解水。 2.3  生产中可能出现的情况   &#

13、160;  由于使用配合原料，与粗苯相比，个别指标发生了变化，所以在生产中必须及时调整生产参数，才能到达平安、稳定生产合格产品的目的。    1配合原料中总硫和噻吩含量较高，为了除硫，生产中需调整加氢单元的操作。    2配合原料与粗苯相比，苯的含量下降，甲苯和二甲苯含量上升，所以生产中需要调整BT纯苯塔的操作。    3配合原料与粗苯相比，三苯的总和有所下降，非芳烃组分上升，由此进入萃取蒸馏塔的BT馏分中的非芳烃含量大幅度增加，影响萃取蒸馏塔的操作，需调整其操作参数。  &

14、#160; 4非芳烃产量有所上升，会影响纯苯和甲苯的产量。2.4  调整方案      根据上述分析结果，在实际生产中应该对加氢单元、BT单元、XS单元分别进行调整。    1增加新氢补充量，除去原料中较高含量的硫、噻吩和非芳烃等杂质，使经过加氢单元后的BTXS馏分中硫的含量到达设计要求。    2根据配合原料参数的变化，适当提高主、副反响器的入口温度，保证反响进行完全。    3配合原料中苯的含量下降，甲苯和二甲苯含量上升，应调整BT

15、塔、XS塔的回流量，以保证产品质量符合要求。    4由于来料不均，可能会造成操作参数波动，所以要求原料组成稳定，才能保证平安稳定操作。      上述调整方案符合国内Uhde法加氢精制生产装置设计的参数调整范围，具有一定可行性。表5是Uhde法焦化粗苯装置设计参数摘要，表6是国内某公司采用Uhde法粗苯加氢操作的实际运行数据，具有代表性。从表5、表6的比照可知，在相同产量的前提下，主、副反响器的入口温度，设计参数比实际运行参数大很多，升高温度还有一定空间。装置设计的氢耗量远远超过实际运行的氢耗量，所以加

16、大配氢量具有可行性。BT塔和XS塔的回流量设计也远远超过实际运行参数，所以加大回流量操作也具有一定可行性。 表5       Uhde装置的设计参数设备多段蒸发器预反应器主反应器稳定塔预蒸馏塔萃取蒸馏塔BT纯苯塔XS二甲苯塔进口温度，220101102105192顶部温度，2303378910190中部温度，底部温度，370158193173回流，m3/h  氢耗量，m3/h 1800       表6    采用粗苯原料的Uhde装置实际运行参数设备多段蒸发器预反应器主反应器稳定塔预蒸馏塔萃取蒸馏塔BT纯苯塔XS二甲苯塔进口温度，16919010994100183顶部温度，190200282871038998129中部温度，159底部温度，304158183174137225回流，m3/h  氢耗量，m3/h 1350       3   结论    1焦油轻油与粗苯具有