畢業(yè)設(shè)計(jì)粗苯精制裝置精制工段優(yōu)化研究

1、 . PAGE25 / NUMPAGES25畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（說 明 書）題 目：粗苯精制裝置精制工段優(yōu)化研究姓 名：編號：工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院年 月 日工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 任 務(wù)書專業(yè) 應(yīng)用化工技術(shù) 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期年 月日設(shè)計(jì)（論文）開始日期年月 日設(shè)計(jì)（論文）完成日期年月日設(shè)計(jì)（論文）題目： 粗苯精制裝置精制工段優(yōu)化研究 A編制設(shè)計(jì)B設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文）指 導(dǎo)教師 吳濟(jì)民 系（部）主 任 吳濟(jì)民 年 月 日工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會記錄系專業(yè),學(xué)生于年月日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。設(shè)計(jì)題目：專題（論文）題目：指導(dǎo)老師：答辯委員會根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（

2、論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會討論評定，給予學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?yōu)椤４疝q委員會人，出席人答辯委員會主任（簽字）：答辯委員會副主任（簽字）：答辯委員會委員：，工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語第頁共頁學(xué) 生 姓 名：專 業(yè)年 級畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：評閱 人：指導(dǎo)教師：（簽字） 年 月 日成 績：系（科）主任：（簽字） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與答辯評語：粗苯精制裝置精制工段的優(yōu)化研究摘 要經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行和工藝優(yōu)化的改進(jìn)，粗苯精制裝置精制工段反應(yīng)工中，將反應(yīng)溫度控制在350左右，反應(yīng)壓力3.5Mpa左右的條件下，此時(shí)的反應(yīng)狀態(tài)為最佳，反應(yīng)過程中的負(fù)荷，對催化劑的影響較?。淮呋?/p>

3、劑再生過程優(yōu)化后，經(jīng)濟(jì)效益良好。目錄1、前言粗苯是煤煉焦過程的副產(chǎn)品，其中含有苯、甲苯、二甲苯等工業(yè)原料和大量雜質(zhì)，粗苯精制就是通過物理或化學(xué)方法去除這些雜質(zhì)，得到高純度的苯類產(chǎn)品的過程。我國傳統(tǒng)的粗苯精制的方法是酸洗法，由于其三苯回收率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，國家已經(jīng)不再批準(zhǔn)新上項(xiàng)目；加氫工藝是從國外引進(jìn)的粗苯精制工藝，目前有些工藝已完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，其三苯回收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，對環(huán)境幾乎沒有影響，成為酸洗法的替代工藝，得到了大力推廣。焦化粗苯加工和分離是一個(gè)極其復(fù)雜的工藝過程，粗苯中除含有苯、甲苯、二甲苯等主要成分外，可定量的其余組分就有九十多種。焦化粗苯經(jīng)初步預(yù)精餾得到的輕苯餾

4、分中含有的不飽和化合物與硫化物的沸點(diǎn)與苯、甲苯的沸點(diǎn)相差很小，不能通過精餾法進(jìn)行分離。當(dāng)前脫除不飽和化合物與硫化物的主要方法有硫酸精制法和催化加氫精制法。硫酸精制法的優(yōu)點(diǎn)是試劑便宜、過程設(shè)備簡單和操作方便等，在早期的國外焦化粗苯加工中應(yīng)用十分廣泛，工藝比較成熟。但是酸洗造成的芳烴損失太大，分離效率較低，所得產(chǎn)品質(zhì)量不高，對環(huán)境造成很大污染。目前除在產(chǎn)企業(yè)外，此藝將被逐步淘汰。催化加氫制法就是將其中含硫雜質(zhì)經(jīng)過加氫而生成相應(yīng)的碳?xì)浠衔锖土蚧瘹?，使含氮雜質(zhì)氫化生成氨和碳?xì)浠衔铮蹼s質(zhì)因加氫而生成碳?xì)浠衔锖退伙柡突衔锉患託滹柡停瑥亩_(dá)到凈化的目的。由于加氫精制比酸洗精制得到的苯質(zhì)量好、

5、收率高，自50年代首先在美國、德國、日本和法國得到應(yīng)用以來目前已經(jīng)基本上替代了酸洗法。粗苯加氫根據(jù)操作條件不同可分為高溫加氫、中溫加氫、和低溫加氫工藝。其中以德國魯奇法和克魯柏-考柏斯（K-K）法兩種低溫加氫工藝應(yīng)用尤為廣泛。在粗苯加氫精制產(chǎn)物加氫油中，沸點(diǎn)圍為6699的飽和烴和103120的不飽和烴分別與苯和甲苯形成共沸物，還有與苯、甲苯沸點(diǎn)十分接近的一些化合物（例如環(huán)己烷），因此采取一般的精餾方法無法將苯、甲苯精確地分離或能耗較高。而萃取精餾以其萃取劑選擇圍較寬、后續(xù)分離工藝簡單、能耗較少以與可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于苯、甲苯（BT餾分）精制工藝，目前工業(yè)上使用的萃取劑主要有環(huán)丁砜、

6、N-甲酰嗎啉(NFM)、四甘醇和N-甲基吡咯烷酮等高沸點(diǎn)溶劑，其中德國K-K法使用的是NFM。2、背景分析2.1粗苯的性質(zhì)和用途粗苯產(chǎn)率以干煤計(jì)約為0.91.1%。其中含苯與其同系物為80%95%，不飽和化合物為515。主要集中于79以前低沸點(diǎn)餾分和140以上的高沸點(diǎn)餾分中，它們主要為環(huán)戊二烯、茚、古馬隆以與苯乙烯等，硫化物含量為0.22.0%，飽和烴為0.32.0%。此外，粗苯中還含有來自洗油的輕餾分、荼、酚和吡啶等成分。粗苯中主要成分是苯，是純苯的主要來源。苯的用途很多，是有機(jī)合成的基礎(chǔ)原料，可制成苯乙烯、苯酚、丙酮、環(huán)己烷、硝基苯、順丁烯二酸酐等，進(jìn)一步可制合成纖維、合成橡膠、合成樹脂以

7、與染料、洗滌劑、農(nóng)藥、醫(yī)藥等多種產(chǎn)品。甲苯、二甲苯也是有機(jī)合成的重要原料。粗苯精制目的是得到苯、甲苯、二甲苯等產(chǎn)品，它們都是寶貴的基本化工原料。粗苯精制包括酸洗或加氫、精餾分離、初餾分中的環(huán)戊二烯加工以與高沸點(diǎn)餾分中的茚與古以隆的加工利用。近年來隨著焦化行業(yè)的發(fā)展，一些大型焦?fàn)t陸續(xù)開工，使得我國的粗苯產(chǎn)量有了明顯提高。2006年我國焦化粗苯年產(chǎn)量已達(dá)到145萬噸左右，這使粗苯加氫精制的原料有了可靠保障。隨著國際石油價(jià)格的上漲，以石油為原料生產(chǎn)芳烴的成本提高，而焦化粗苯加氫工藝的產(chǎn)品質(zhì)量已完全能替代石油苯。這使得國大型焦化企業(yè)都把粗苯加氫精制納入到企業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃中來。所以如何選擇合適的焦化粗苯加

8、氫工藝就成了當(dāng)前一些企業(yè)的首要問題。2.2粗苯精制的原理粗苯中主要成分為苯、甲苯、二甲苯，它們在101KPa壓力下的沸點(diǎn)如下：苯80.1；間二甲苯139.1；甲苯110.6；對二甲苯138.4；鄰二甲苯144.9；乙苯136.2。由上述數(shù)據(jù)可見，沸點(diǎn)有差別，即揮發(fā)度不同，可以很容易分離出苯和甲苯、二甲苯的三種異構(gòu)體和乙苯的沸點(diǎn)差甚小，難以利用精餾方法進(jìn)行分離。粗苯中與苯的沸點(diǎn)相近的有硫化物和不飽和化合物，故欲得純苯較難。例如，噻吩和環(huán)己烷的沸點(diǎn)分別為84.07和81，精餾時(shí)分不開。由于以苯為原料進(jìn)行催化加氫時(shí)。硫化物能使催化劑中毒，不飽和化合物在儲存時(shí)能聚合或產(chǎn)生暗色物，在催化加工時(shí)，易使催化

9、劑結(jié)焦。所以要求從苯中必須除掉這些雜質(zhì)。由于精餾方法不能脫除苯中噻吩和不飽和化合物，所以在精餾之前采用化學(xué)凈化方法。為此，可采用加入化學(xué)試劑或催化加氫，使之生成易于分離的產(chǎn)物，達(dá)到凈化目的。粗苯是煤煉焦過程的副產(chǎn)品，其中含有苯、甲苯、二甲苯等工業(yè)原料和大量雜質(zhì)，粗苯精制就是通過物理或化學(xué)方法去除這些雜質(zhì)，得到高純度的苯類產(chǎn)品的過程。我國傳統(tǒng)的粗苯精制的方法是酸洗法，由于其三苯回收率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，國家已經(jīng)不再批準(zhǔn)新上項(xiàng)目；加氫工藝是從國外引進(jìn)的粗苯精制工藝，目前有些工藝已完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，其三苯回收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，對環(huán)境幾乎沒有影響，成為酸洗法的替代工藝，得到了大力推廣。焦

10、化粗苯加工和分離是一個(gè)極其復(fù)雜的工藝過程，粗苯中除含有苯、甲苯、二甲苯等主要成分外，可定量的其余組分就有九十多種。焦化粗苯經(jīng)初步預(yù)精餾得到的輕苯餾分中含有的不飽和化合物與硫化物的沸點(diǎn)與苯、甲苯的沸點(diǎn)相差很小，不能通過精餾法進(jìn)行分離。當(dāng)前脫除不飽和化合物與硫化物的主要方法有硫酸精制法和催化加氫精制法。硫酸精制法的優(yōu)點(diǎn)是試劑便宜、過程設(shè)備簡單和操作方便等，在早期的國外焦化粗苯加工中應(yīng)用十分廣泛，工藝比較成熟。但是酸洗造成的芳烴損失太大，分離效率較低，所得產(chǎn)品質(zhì)量不高，對環(huán)境造成很大污染。目前除在產(chǎn)企業(yè)外，此藝將被逐步淘汰。催化加氫制法就是將其中含硫雜質(zhì)經(jīng)過加氫而生成相應(yīng)的碳?xì)浠衔锖土蚧瘹洌购?/p>

11、雜質(zhì)氫化生成氨和碳?xì)浠衔?，含氧雜質(zhì)因加氫而生成碳?xì)浠衔锖退?，不飽和化合物被加氫飽和，從而達(dá)到凈化的目的。由于加氫精制比酸洗精制得到的苯質(zhì)量好、收率高，自50年代首先在美國、德國、日本和法國得到應(yīng)用以來目前已經(jīng)基本上替代了酸洗法。粗苯加氫根據(jù)操作條件不同可分為高溫加氫、中溫加氫、和低溫加氫工藝。其中以德國魯奇法和克魯柏-考柏斯（K-K）法兩種低溫加氫工藝應(yīng)用尤為廣泛。在粗苯加氫精制產(chǎn)物加氫油中，沸點(diǎn)圍為6699的飽和烴和103120的不飽和烴分別與苯和甲苯形成共沸物，還有與苯、甲苯沸點(diǎn)十分接近的一些化合物（例如環(huán)己烷），因此采取一般的精餾方法無法將苯、甲苯精確地分離或能耗較高。而萃取精餾以其

12、萃取劑選擇圍較寬、后續(xù)分離工藝簡單、能耗較少以與可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于苯、甲苯（BT餾分）精制工藝，目前工業(yè)上使用的萃取劑主要有環(huán)丁砜、N-甲酰嗎啉(NFM)、四甘醇和N-甲基吡咯烷酮等高沸點(diǎn)溶劑，其中德國K-K法使用的是NFM。2.3主要生產(chǎn)工藝技術(shù)目前已工業(yè)化的粗苯加氫工藝有萊托(Litol)法、萃取蒸餾低溫加氫（K.K）法和溶劑萃取你溫加氫法，第一種為高溫加氫，后兩種為低溫加氫（1）、Litol法粗苯加氫高溫催化加氫的典型工藝是Litol工藝，在溫度600650，壓力為6.0MPa的條件下進(jìn)行催化加氫反應(yīng)。主要進(jìn)行加氫脫除不飽和烴，加氫裂解把高分子烷烴和環(huán)烷烴轉(zhuǎn)化為低分子烷烴，

13、以氣態(tài)分離出去；加氫脫烷基，把苯的同系物最終轉(zhuǎn)化為苯和你分子烷烴。故高溫加氫的產(chǎn)品只有苯，沒有甲苯和二甲苯，另外要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧的反應(yīng)，脫除原料有機(jī)物中的S、N、O轉(zhuǎn)化成H2S、NH3、H2O的形式除去，對加氫油的處理可采用一般精餾方法，最終得到苯產(chǎn)品。為了循環(huán)利用氫氣，粗苯加氫后的尾氣必須經(jīng)過一系列的處理包括脫硫、甲苯洗凈、改質(zhì)變換與變壓吸附等工序，最終獲得99.9%的氫氣返回系統(tǒng)供加氫之用。（2）、萃取蒸餾低溫加氫（K.K）法和溶劑萃取低溫加氫法低溫催化加氫的典型工藝是萃取蒸餾低溫加氫（K.K）和溶劑萃取低溫加氫。在溫度為300370，壓力2.53.0MPa條件下進(jìn)行催化加氫反應(yīng)。主

14、要進(jìn)行加氫脫除不飽和烴，使之轉(zhuǎn)化為飽和烴；另外還要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧反應(yīng)，與高溫加氫類似，轉(zhuǎn)化成H2S、NH3、H2O的形式，但由于加氫溫度低，故一般不發(fā)生加氫裂解和脫烷基的深度加氫反應(yīng)。因此低溫加氫的產(chǎn)品有苯、甲苯、二甲苯。對于加氫油的處理萃取蒸餾低溫加氫工藝采用萃取蒸餾方法，把非芳烴與芳烴分離開，而溶劑萃取低溫加氫工藝是采用溶劑液液萃取方法，把非芳烴與芳烴分離開，芳烴之間的分離可用一般分離方法實(shí)現(xiàn)，最終得到苯、甲苯、二甲苯。萃取蒸餾低溫加氫法可生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯，3種苯對原料中純組分的收率與總精制率設(shè)計(jì)值見下表：苯/%甲苯/%二甲苯/%總精制率/%99.298.197.599.8二甲苯

15、收率超過100%是由于在預(yù)反應(yīng)器中,苯乙烯被加氫轉(zhuǎn)化成乙苯,而二甲苯中含有乙苯,總精制率達(dá)99.8%,比萊托法的要高。3. 2、工藝技術(shù)的比較Litol法粗苯加氫工藝的加氫反應(yīng)溫度、壓力較高，又存在氫腐蝕，對設(shè)備的制造材質(zhì)、工藝、結(jié)構(gòu)要求較高，設(shè)備制造難度較大，只能生產(chǎn)種苯，制氫工藝較復(fù)雜，總精制率較低。萃取蒸餾低溫加氫（K.K）法和溶劑萃取低溫加氫法的優(yōu)點(diǎn)是以粗苯或焦油蒸餾的脫酚輕油為原料，氫耗低，能生產(chǎn)三種苯，生產(chǎn)操作容易，制氫工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量好。2.4生產(chǎn)流程粗苯首先經(jīng)原料輸送泵進(jìn)入兩苯塔，在其中實(shí)現(xiàn)輕重苯分離，重質(zhì)苯作為產(chǎn)品輸送至罐區(qū)，塔頂輕苯被送至加氫工序，在加氫工序中，輕苯與高純

16、氫氣混合后進(jìn)入預(yù)反應(yīng)器，預(yù)反應(yīng)器的作用主要是除去二烯烴和苯乙烯，催化劑為Ni-Mo，預(yù)反應(yīng)器產(chǎn)物經(jīng)管式爐加熱后，進(jìn)入主反應(yīng)器，在此發(fā)生脫硫、脫氮、脫氧、烯烴飽和等反應(yīng)，催化劑為Co-Mo, 預(yù)反應(yīng)器和主反應(yīng)器物料狀態(tài)均為氣相，從主反應(yīng)器出來的產(chǎn)物經(jīng)一系列換熱器、冷卻器被冷卻，在進(jìn)入分離器之前，被注入軟水，軟水的作用是溶解產(chǎn)物中沉積的鹽類。分離器把主反應(yīng)器產(chǎn)物最終分離成循環(huán)氫氣、液態(tài)的加氫油和水，循環(huán)氫氣經(jīng)預(yù)熱器，補(bǔ)充部分氫氣后，由壓縮機(jī)送到預(yù)蒸發(fā)器前與原料粗苯塵混合。 加氫油經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入脫輕塔，脫輕塔由中壓蒸汽進(jìn)行加熱，脫輕塔實(shí)質(zhì)就是精餾塔，反溶解于加氫油中的氨、硫化氫以尾氣形式除去，含

17、H2S的尾氣可送入焦?fàn)t煤氣脫硫脫氰系統(tǒng)，脫輕塔出來的苯、甲苯、二甲苯合餾分進(jìn)入預(yù)蒸餾塔，在此分離在苯、甲苯餾分（BT餾分）和二甲苯餾分（XS餾分），二甲苯餾分進(jìn)入二甲苯塔，塔頂采出少量C8非芳烴和乙苯，側(cè)線采出二甲苯，塔底采出二甲殘油即C9餾分，由于塔頂采出量很小，所以通常塔頂產(chǎn)品與塔底產(chǎn)品混合后作為二甲殘油產(chǎn)品外。 苯、甲苯餾分與部分補(bǔ)充的甲酰嗎啉溶劑混合后進(jìn)入萃取精餾塔，萃取精餾塔的作用是利用萃取蒸餾方式，除去烷烴、環(huán)烷烴等非芳烴，塔頂采出非芳烴作為產(chǎn)品外賣，塔底采出苯、甲苯、N-甲酰嗎啉的混合餾分，此混合餾分進(jìn)入溶劑再生塔，溶劑再生塔在真空塔操作，把苯、甲笨與溶劑N-甲酰嗎啉分離開，溶劑

18、再生塔頂部采出苯、甲苯餾分，苯、甲苯餾分進(jìn)入純苯塔精餾分離成苯、甲苯產(chǎn)品。溶劑再生塔底采出的貧N-甲酰嗎啉溶劑經(jīng)冷卻后循環(huán)回到萃取精餾塔上部，一部分貧溶劑被間歇送到溶劑再生器，在真空狀態(tài)下排出高沸點(diǎn)的聚合產(chǎn)物，再生后的溶劑又回到萃取蒸餾塔。3、反應(yīng)溫度對粗苯精制的影響本工藝中采用的N i-Mo與Co-Mo催化劑活性非常高，系統(tǒng)溫度對其性能的影響比較大，同時(shí)它們對溫度的變化也非常敏感?？偟膩砜聪到y(tǒng)溫度對加氫反應(yīng)主要有以下影響：（）低溫有利于加氫反應(yīng)，可以提高雜質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。無論是烯、烴、氮、氧、硫化合物以與稠環(huán)化合物的加氫反應(yīng)大多是放熱反應(yīng)，所以在其他條件不變的情況下，降低反應(yīng)物溫度，有利于加氫反

19、應(yīng)正向進(jìn)行，可以提高中轉(zhuǎn)化率。（）溫度升高可以提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間，但反應(yīng)向逆向移動，導(dǎo)致部分雜質(zhì)不能被完全除去。（）增加反應(yīng)器的入口溫度會降低產(chǎn)品的含硫量和溴指數(shù)，但同時(shí)會加快副反應(yīng)，造成甲基含量增加，芳烴的加氫作用會造成芳烴部分損失。（）高溫會增加催化劑床層上的積碳量。反應(yīng)溫度升高會降低芳烴加氫飽和深度，不飽和烴容易發(fā)生聚合反應(yīng)，使稠環(huán)化合物縮合生焦，部分組分碳化。這樣會增加催化劑床層上的焦炭累積，使催化劑的活性降低，縮短催化劑的使用壽命，并且積碳量隨反應(yīng)溫度的升高而增加。（）生產(chǎn)中過高的溫度可造成催化劑的燒結(jié)，從而永久性損壞催化劑。另外床層受熱不均勻會造成催化劑破裂，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)

20、格控制溫度升降速度，以不超過30h為宜，這樣，可避免催化劑受熱不均而發(fā)生碎裂。通過以上分析，反應(yīng)過程中應(yīng)盡量使用低限溫度進(jìn)行操作。隨著操作時(shí)間的延長，催化劑的活性會降低，產(chǎn)品質(zhì)量下降，為保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，我們應(yīng)首先對其他工藝參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。在仍不能滿足要求的情況下，可通過增加反應(yīng)器進(jìn)口溫度來平衡催化劑活性的降低。實(shí)際生產(chǎn)中，預(yù)反應(yīng)器入口溫度控制在210以下，出口溫度在230以下。主反應(yīng)器頂部的進(jìn)口溫度在280左右，出口溫度不得超過370。開工初期因新催化劑活性非常高為避免反應(yīng)過于激烈而影響催化劑的活性和壽命，可將主反應(yīng)器進(jìn)溫度降到大約260。隨著操作時(shí)間的延長，聚合物和焦炭會累積在催化劑表

21、面，催化劑活性持續(xù)降低，造成加氫效果降低，這時(shí)必須改變工藝參數(shù)來滿足正常反應(yīng)的要求。粗苯加氫根據(jù)其催化加氫反應(yīng)溫度不同可分為高溫加氫和低溫加氫。在低溫加氫中，由于加氫油中非芳烴與芳烴分離方法的不同，又分為萃取蒸餾法和溶劑萃取法。高溫催化加氫的典型工藝是Litol工藝，在溫度為600-650，壓力6.0MPa條件下進(jìn)行催化加氫反應(yīng)。主要進(jìn)行加氫脫除不飽和烴，加氫裂解把高分子烷烴和環(huán)烷烴轉(zhuǎn)化為低分子烷烴，以氣態(tài)分離出去;加氫脫烷基，把苯的同系物最終轉(zhuǎn)化為苯和低分子烷烴。故高溫加氫的產(chǎn)品只有苯，沒有甲苯和二甲苯，另外還要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧的反應(yīng)，脫除原料有機(jī)物中的S、N、O，轉(zhuǎn)化成H2S、NH3、

22、H2O的形式除去，對加氫油的處理可采用一般精餾方法，最終得到苯產(chǎn)品。( V: o; G4 u; Q+ C4 w 低溫催化加氫的典型工藝是萃取蒸餾加氫(K.K法)和溶劑萃取加氫。在溫度為300-370，壓力2.5-3.0MPa條件下進(jìn)行催化加氫反應(yīng)。主要進(jìn)行加氫脫除不飽和烴，使之轉(zhuǎn)化為飽和烴;另外還要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧反應(yīng)，與高溫加氫類似，轉(zhuǎn)化成H2S、NH3、H2O的形式。但由于加氫溫度低，故一般不發(fā)生加氫裂解和脫烷基的深度加氫反應(yīng)。因此低溫加氫的產(chǎn)品有苯、甲苯、二甲苯。對于加氫油的處理，萃取蒸餾低溫加氫工藝采用萃取精餾方法，把非芳烴與芳烴分離開。而溶劑萃取低溫加氫工藝是采用溶劑液液萃取方法

23、，把非芳烴與芳烴分離開，芳烴之間的分離可用一般精餾方法實(shí)現(xiàn)，最終得到苯、甲苯、二甲苯。4、反應(yīng)壓力對粗苯精制的影響加氫反應(yīng)是一個(gè)體積縮小的反應(yīng)，在其他條件不變的情況下，增加系統(tǒng)壓力，反應(yīng)平衡正向移動，使加氫反應(yīng)進(jìn)行得更徹底。從動力學(xué)考慮，增加系統(tǒng)壓力，提高了反應(yīng)物分壓，加快了反應(yīng)的進(jìn)行。另外，增加系統(tǒng)壓力可以抑制副反應(yīng)的發(fā)生，對提高產(chǎn)品的質(zhì)量也是有利的。但壓力也不宜過高，否則，不僅增加了動力的消耗，而且會增加裝置建設(shè)和操作費(fèi)用。同時(shí)壓力的選擇還受到催化劑特性和工藝的制約，系統(tǒng)壓力不能無限制增加。目前生產(chǎn)裝置多采用.Mpa 左右的壓力。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一般將預(yù)反應(yīng)器入口壓力控制在.Mpa左右，

24、主反應(yīng)器入口壓力設(shè)定在約.Mpa。如果是新催化劑或經(jīng)過再生，催化活性非常高可以使用較低的壓力，但建議系統(tǒng)壓力不得低于.Mpa，氫氣在主反應(yīng)器出口的分壓不低于.Mpa。選擇合適的操作壓力，操作壓力是精餾過程重要的一個(gè)操作參數(shù)，它對精餾過程的影響表現(xiàn)在以下 幾個(gè)方面: .(1)塔頂蒸汽冷凝溫度和塔釜液的加熱溫度。 塔頂蒸汽冷凝即為塔頂汽相產(chǎn)品的露點(diǎn)溫度。塔釜液的加熱溫度即為釜液的 泡點(diǎn)溫度。這兩個(gè)溫度隨壓力的增高而上升，隨壓力的降低而下降。如果塔頂蒸 汽的冷凝溫度低于40。C，則不能選用水作為冷卻劑，而需要更昂貴的制冷劑， 所以通常以此溫度作為精餾操作壓力的下限。塔釜加熱溫度的升高意味著所需要 的

25、加熱劑.水蒸汽的壓力 (溫度)升高。當(dāng)釜液溫度超過加熱生蒸汽溫度上限時(shí)， 需要采用更昂貴的加熱劑，操作費(fèi)用急劇增大。所以塔釜加熱生蒸汽的加熱溫度 不能超過加熱生蒸汽溫度上限，并以此作為確定精餾塔操作的一個(gè)上限。此外對于精餾操作，塔的操作壓力還需保證所處理的物料不能在高溫下受熱分解或聚合 結(jié)焦。(2)組分間的相對揮發(fā)度壓力的變化會導(dǎo)致物料的相平衡關(guān)系的變化。壓力的升高將使組分間的 相對揮發(fā)度下降，相對揮發(fā)度的下降又影響精餾塔的操作回流比、塔板數(shù)、氣相 流量等一系列的操作參數(shù)。當(dāng)壓力變化不大時(shí)，此影響不是很顯著，但當(dāng)操作壓 力變化較大時(shí)，相對揮發(fā)度的變化對精餾塔的分離費(fèi)用有非常大的影響，這種影 響

26、是精餾塔操作壓力選擇的一個(gè)重要因素。（3）塔的操作費(fèi)用和造價(jià) 因?yàn)闅怏w的密度與壓力成正比，對于一定質(zhì)量流率的氣體，壓力高則體積流 量可以減小，從而使塔徑減小，但塔壓超過0.68MPa時(shí)，精餾塔屬于壓力設(shè)備， 則須考慮增加塔殼厚度。由此可見壓力和塔的操作費(fèi)用和造價(jià)有著密切的關(guān)系5、反應(yīng)流量（組成）對粗苯精制反應(yīng)的影響選擇合適的回流比 精餾設(shè)計(jì)中最重要的操作參數(shù)是對回流比的選擇。降低操作回流比，可降低 能耗。同時(shí)，也將引起設(shè)備費(fèi)用的相應(yīng)增加。但由于能源價(jià)格的上漲，往往綜合 操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用兩方面的結(jié)果，降低回流比仍是十分有利的。 回流比R與Qc和Qr必有直接關(guān)系22之41。減小R，可同時(shí)減小冷凝

27、器和再沸器 的熱負(fù)荷，從而達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)R接近最小回流比Rmin時(shí)，系統(tǒng)的操作費(fèi)用(主要由塔蒸汽的加入量和冷卻劑的消耗來決定)越小，但分離所需要的塔板 數(shù)增加很快，因而塔的設(shè)備費(fèi)用也迅速增加，所以最佳回流比的確定需要使系統(tǒng) 的設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用之和達(dá)到最小。對于傳統(tǒng)的簡單塔(一股進(jìn)料，塔頂和塔 底出料，塔頂全凝器，塔底再沸器)而言，一般認(rèn)為最佳回流比可以選擇在Rmin的1.1l1.24之間，但是對于復(fù)雜精餾塔結(jié)構(gòu)、多個(gè)塔的分離問題時(shí)，回流比的 選擇需要在總的策略下進(jìn)行權(quán)衡、優(yōu)化考慮。6、催化劑對粗苯精制反應(yīng)的影響通過比較不同 溫度條件的加氫工藝，認(rèn)為低溫法加氫具有設(shè)備投資省、品種多樣、操作

28、簡便等優(yōu)點(diǎn)，是較為理想的粗苯加氫精制 工藝。當(dāng)前粗苯精制中應(yīng)用廣泛的催化劑是以A120，為載體的Mo鉬基催化劑，如何將理論研究領(lǐng)域的脫硫催化 劑更好地應(yīng)用到粗苯加氫精制行業(yè)是發(fā)展趨勢。國近年大量上馬一批粗苯加氫精制項(xiàng)目，但多引進(jìn)國外技術(shù)， 自主開發(fā)研究成為迫切任務(wù)。焦化粗苯加氫即在一定的溫度、壓力與催化劑 下，通過與氫氣進(jìn)行反應(yīng)，使粗苯中的不飽和化合物 得以飽和;使粗苯中的含硫化合物得以去除，將硫轉(zhuǎn) 化成硫化氫氣體;使非芳烴化合物裂解成低分子氣 體。具體的焦化苯催化加氫工藝由于各種原因，又 存在一定的差異，通常根據(jù)加氫反應(yīng)溫度的不同，區(qū) 分為高溫加氫(600630)、中溫加氫(480- 550

29、)和低溫加氫(350-380)3種工藝預(yù)加氫采用Co-Mo 系催化劑，將易發(fā)生聚合的物質(zhì)除去以利于后續(xù)主 加氫的操作，經(jīng)預(yù)加氫后的產(chǎn)物進(jìn)入主加氫反應(yīng)器， 完成加氫脫硫和脫烷基反應(yīng)。主加氫采用Cr20，- A1203系催化劑，反應(yīng)溫度為610-630，操作壓 力達(dá)5.88 MPa，將輕苯中的不飽和化合物與含硫化 合物幾乎全部加氫脫除。 該工藝采用脫烷基技術(shù)，可將粗苯中的甲苯、二 甲苯等脫去支鏈烷基得到苯，苯產(chǎn)率可達(dá)114%以 上，所得純苯質(zhì)量較好，產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%，結(jié) 晶點(diǎn)5.45 oC，噻吩質(zhì)量分?jǐn)?shù)O.510面L4 J。 7、工藝優(yōu)化71工藝的優(yōu)化模擬 711常規(guī)工藝流程的模擬 為了研究

30、粗苯加氫液分離工藝的節(jié)能問題，需要建立準(zhǔn)確的工藝流程來反映 實(shí)際運(yùn)行情況。模擬流程代替實(shí)際流程需要首先驗(yàn)證模擬方法和結(jié)果的可靠行， 即模擬數(shù)據(jù)與工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否能吻合。本文采用 建立模擬流程， 選用作為基本的熱力學(xué)模型。以國某廠年產(chǎn)萬噸為例，粗苯加氫液 進(jìn)料量為，進(jìn)料溫度為，壓力為，溶劑用量為， 溫度為，壓力為。經(jīng)過模擬計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與標(biāo)定值（工藝包值）進(jìn)行比較，得到以下結(jié)論： （）、預(yù)分塔、苯甲苯塔的塔頂塔底溫度與標(biāo)定值吻合較好；萃取精餾塔、溶劑 回收塔塔頂溫度偏低于設(shè)計(jì)值，塔底溫度偏高于設(shè)計(jì)值。 （）、各流股的流量以與各流股中關(guān)鍵組分的含量與標(biāo)定值或工藝包的設(shè)定值吻 合較好。 （）、最

31、終產(chǎn)品苯、甲苯都達(dá)到了工藝包設(shè)計(jì)值的要求。 綜上所述可以認(rèn)為模擬過程中所選的熱力學(xué)方法與計(jì)算方法是正確的，可以在此 基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改進(jìn)的研究以與參數(shù)影響規(guī)律的研究。 氣相進(jìn)料工藝 常規(guī)工藝，流程簡單，對設(shè)備要求不高，但是存在著能耗較大的不足。針對 此不足之處已經(jīng)提出的改進(jìn)措施如：使用壓差熱集成技術(shù)，把預(yù)分塔的壓力增大 到個(gè)大氣壓，使塔頂?shù)睦淠髋c其他各塔的再沸器做熱集成，但是該工藝對設(shè) 備的要求過高，提高了設(shè)備的投資，增加了操作難度。 因此在這里提出一個(gè)新的節(jié)能工藝，氣相進(jìn)料。712氣相進(jìn)料工藝 常規(guī)工藝，流程簡單，對設(shè)備要求不高，但是存在著能耗較大的不足。針對 此不足之處已經(jīng)提出的改進(jìn)措施如

32、：使用壓差熱集成技術(shù)，把預(yù)分塔的壓力增大 到個(gè)大氣壓，使塔頂?shù)睦淠髋c其他各塔的再沸器做熱集成，但是該工藝對設(shè) 備的要求過高，提高了設(shè)備的投資，增加了操作難度。 因此在這里提出一個(gè)新的節(jié)能工藝，氣相進(jìn)料。維持各個(gè)塔在溫和的條件下。72工藝流程的優(yōu)化模擬操作工藝流程的優(yōu)化模擬操作，同樣達(dá)到節(jié)能的目的。采用氣相進(jìn)料，一方面可以降低第一個(gè)塔塔頂冷凝 氣的負(fù)荷，另一方面，也就是最重要的方面就是能夠降低第二個(gè)塔塔底再沸器的 熱負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的。對于萃取精餾塔而言，當(dāng)采用液相進(jìn)料時(shí)，提鎦段中 向下留的總液量增大，溶劑濃度降低，而采用氣相進(jìn)料時(shí)，則精餾段與提鎦段中 回流液的濃度相等，避免了提鎦段中溶劑被

33、稀釋對分離不利的因素。氣相進(jìn)料工藝流程的建立 在常規(guī)工藝流程的基礎(chǔ)上，將萃取精餾塔和苯甲苯塔改為氣相進(jìn)料的方式。 為了方便后期的優(yōu)化模擬，需在常規(guī)工藝的基礎(chǔ)上適當(dāng)改變各個(gè)塔的一些操作參 數(shù)， 由于預(yù)分塔和溶劑回收相對于常規(guī)工藝而言操作參數(shù)基本沒有變化，而這里 的改變主要是針對萃取精餾塔和苯甲苯塔，因此以下的模擬優(yōu)化過程主要針對該 兩個(gè)塔進(jìn)行。萃取精餾塔各個(gè)操作參數(shù)靈敏度的分析 、進(jìn)料板位置的確定 萃取精餾塔的作用主要是為了切去進(jìn)料中的非芳輕組分，保證產(chǎn)品苯、甲苯 中非芳烴的含量低于，通過前期的計(jì)算模擬發(fā)現(xiàn)，非芳烴中最難分離的是 環(huán)己烷和甲基環(huán)己烷，沒有分離出去的非芳烴（主要是環(huán)己烷和甲基環(huán)己烷

34、）都 將進(jìn)入產(chǎn)品苯中，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，殘留下來的環(huán)己烷和甲基環(huán)己烷應(yīng)低于 該工藝流程的原料為焦化粗苯加氫液，來源于焦化粗苯（粗苯），是煉焦煤氣 凈化的副產(chǎn)品。工業(yè)煉焦時(shí)，將煤粉放在隔絕空氣的煉焦?fàn)t中加熱，煤熱解后生成 焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣、粗氨水和焦化粗苯。故只有在高溫下煉焦，且有煤氣洗 苯和苯蒸餾回收裝置時(shí)，才能生產(chǎn)焦化粗苯。焦化粗苯的產(chǎn)量與煉焦煤種的揮發(fā) 分組成、煉焦條件、洗苯吸收劑等相關(guān)。一般焦化粗苯的產(chǎn)量是裝爐煤氣質(zhì) 量分?jǐn)?shù)）左右。 粗苯中含量較多的組分有：苯族烴（如苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、茚 滿等），萘系組分（如萘、甲基萘等），非芳烴組分（如”烷烴、環(huán)烷烴等）， 不飽和化

35、合物（如一戊烯、環(huán)戊烯、環(huán)戊二烯、二環(huán)戊二烯、苯乙烯、口一甲 基苯乙烯、茚等），雜環(huán)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、古馬隆等） 等。因此欲要得到粗苯中的苯、甲苯化工原料就必須先經(jīng)過加氫反應(yīng)除去含氮、 硫的化合物以與不飽和的烯烴，此即為粗苯加氫液。粗苯加氫液中含有一些易于 苯、甲苯形成共沸的非芳烴，采用一般的精餾方法難以起到分離的目的，因此通過萃取精餾的方法加以分離。工藝流程的優(yōu)化模擬 的上部引入萃取劑，提高非芳烴與芳烴（苯、甲苯）之間的相對揮發(fā)度，實(shí)現(xiàn)分 離，塔頂餾去非芳烴，塔底得到含有芳烴的富溶劑進(jìn)入溶劑回收塔；該塔主要是 回收溶劑，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，為了避免溫度過高而導(dǎo)致萃取劑受熱分解或是塔釜結(jié) 焦，該塔在減壓條件下進(jìn)行，塔底回收得到高溫貧溶劑經(jīng)過一系列的換熱從新返 回萃取精餾塔，塔頂?shù)玫奖郊妆交旌弦哼M(jìn)入苯甲苯塔；在該塔中分離得到高純度 的苯和甲苯產(chǎn)品結(jié) 論本文針對國現(xiàn)有焦化粗苯加氫精制分離工藝的特點(diǎn)，對該系統(tǒng)的節(jié)能策略 進(jìn)行了探索和研究。提出了精制分離新工藝，并且得到如下研究結(jié)論： 針對焦化粗苯常規(guī)萃取精餾工藝能耗較高的特點(diǎn)，對萃取精餾塔和苯甲 苯塔采用氣相進(jìn)料的方式，利用 化工模擬軟件，以作為 熱力學(xué)模型，對改進(jìn)前后的流程