毕业设计
题目：8万吨/年粗苯精制工艺设计
系别：化学与化学工程系
专业：化学工程与工艺
姓名：
学号：
指导教师：
设计说明
此设计的任务是处理量为8万吨/年的粗苯精制工艺设计，它采用了粗苯低温加氢工艺流程，选用了连续精馏筛板塔的化工设备。
原料粗苯经过两苯塔实现轻重组分分离，其中塔釜重质苯做为产品回收，塔顶轻苯在加氢反应器中进行加氢反应后进入脱轻塔脱除硫化氢，氨气等低沸物，然后依次进入预精馏塔 萃取精馏塔 纯苯塔和二甲苯塔，最终得到纯净合格苯、甲苯的产品。
为达到设计要求，此设计通过物料衡算、热量衡算、塔的工艺尺寸计算、塔板负荷性能验算及附属设备计算，得到符合要求的一系列工艺流程参数，包括进料量F=106.055Kmol/h,塔顶液体流量D=90.945Kmol/h,塔底釜液流量W=15.11Kmol/h ，塔径D=1.6m,塔高h=24.45m,板间距m 5.40T =H ，精馏段实际塔板数块精17N =，提馏段塔板数块提17N =，设置7个人孔，出塔顶塔底人孔
外其他人孔处的板间距为H=0.7m,进料处板间距H=1m 等。
根据这一系列工艺流程参数绘制工艺流程图、物料衡算图及主设备图。 关键词：低温加氢精制、连续精馏筛板塔、两苯塔、苯、甲苯
Design elucidation
This design task is productivity for eight million tons/year cuben refining process design, it adopted cuben cryogenic hydrogenation process, choose the continuous distillation tower chemical equipment sieve.
Raw material cuben after two benzene tower, which achieve weight component separation tower kettle heavy benzene as product recycling, tower light benzene in hydrogenation reactor in hydrogenation reaction took off after removal from the light tower into hydrogen ammonia and other low boiling, which in turn into that gets distillation column of pure benzene tower and extract xylene tower, and ultimately the pure qualified benzene, toluene products.
To achieve the design requirements, this design through the material calculation, heat calculation, tower craft size calculation, tower plate load performance checking and affiliated equipments calculation, get to meet the requirements of a series of process parameters, including into 106.055 Kmol feed F = liquid flow, being/h D = 90.945 Kmol/h, bottom kettle fluid flow W = 15.11 Kmol/h, tower diameter D = 1.6 m, high tower 24.45 m, board h = distance, rectifying section number and mention actual tower plate, plate number distillated section tower set seven people hole, a tower in the bottom and the other manhole manhole for h = 0.7 board spacing, feeding place board m distance h = 1-m etc.
According to this series of process parameters rendering process flow diagram, material calculation chart and main equipment figure.
Keywords: low temperature hydrotreating, perforated continuous distillation tower, two benzene tower, benzene, toluene
目录
设计说明 ......................................................................................................................... II Design elucidation .......................................................................................................... I II 主要符号说明 ................................................................................................................. i v 引言 (1)
1 生产方法和工艺流程的确定 (4)
1.1粗苯加氢精制的原理 (4)
1.2 粗苯加氢工艺的比较 (4)
1.2.1 莱托（Litol）法 (4)
1.2.2 取蒸馏低温加氢法（K.K法） (6)
1.3 粗苯加氢工艺比较 (11)
1.4粗苯精制方法比较的结论 (11)
2 生产流程叙述 (13)
2.1技术路线 (13)
3 工艺计算与设备选型 (15)
3.1、工艺流程图 (15)
3.2操作条件 (15)
3.3系统物料衡算 (16)
3.3.1、原料粗苯处理量 (16)
3.3.2、两苯塔进出料 (16)
3.3.3、预精馏塔进出料 (16)
3.4 纯苯塔的设计计算 (16)
3.4.1、纯苯塔的作用 (16)
3.4.2精馏流程的确定 (16)
3.4.3塔的物料衡算 (17)
3.4.4求理论板数 (19)
3.4.5全塔总效率 (21)
3.4.6实际塔板数 (21)
3.5塔的工艺条件及物性数据计算 (21)
3.5.1操作压力 (21)
3.5.2温度 (22)
3.5.3平均摩尔质量 (23)
3.5.4平均密度 (24)
3.5.5液相表面张力 (25)
3.5.6液相粘度 (25)
3.5.7气液负荷计算 (26)
3.6塔和塔板主要工艺尺寸计算 (26)
3.6.1塔径计算 (26)
3.6.2塔板详细计算 (27)
3.7筛板的流体力学验算 (31)
3.7.1 单板压降 (31)
3.7.2．雾沫夹带的验算 (32)
3.7.3.漏液验算 (32)
3.7.4.液泛计算 (33)
3.8塔板负荷性能图 (33)
3.8.1精馏段: (33)
3.8.2提馏段： (35)
3.9 苯、甲苯精馏塔热量衡算 (37)
3.9.1塔底热量衡算 (37)
3.9.2塔顶热量衡算 (38)
3.10、常压塔主要尺寸确定 (38)
3.10.1筒体壁厚 (38)
3.10.2封头的设计计算 (38)
4 辅助设备设计及选型 (41)
4.1再沸器 (41)
4.2、冷凝器 (41)
4.3、储罐的选择 (41)
4.3.1方案选择 (41)
4.3.2尺寸计算 (41)
4.3.3材料选择 (42)
4.4泵的选型 (42)
5 公用工程 (43)
5.1电 (43)
5.2冷却水 (43)
5.3蒸汽 (43)
5.4导热油 (43)
6 其它附属工艺及问题 (44)
6.1、萃取溶剂的选择 (44)
6.2、三废治理和综合利用 (44)
6.2.1、废气的处理技术 (44)
6.2.2、废水 (44)
6.2.3、固体废弃物 (45)
6.3、粗苯中的氯含量 (45)
6.4、小结 (45)
参考资料 (48)
附录 (49)
附图1、粗苯加氢精制工艺流程图.dwg (49)
附图2、粗苯加氢精制物料衡算图.dwg (49)
附图3、粗苯加氢精制主设备图.dwg (49)
致谢 (50)
主要符号说明
'F —进料量(质量流量)，Kg/h F —进料量(摩尔流量),Kmol/h F x —进料摩尔分率 D —塔顶液体流量, Kmol/h D x —塔顶产品摩尔分率 W —塔底液体流量, Kmol/h W x —塔底产品摩尔分率 y —气相摩尔分率
min R —最小回流比 R —回流比
T N —理论塔板数,块
P N —实际塔板数, 块 T E —总板效率
α—相对挥发度 P —操作压力, KPa
m t —温度, ℃ M —摩尔质量, Kg/Kmol
ρ—密度, Kg/m 3 L σ—液体表面张力, mN/m
L μ—液相粘度,mPa.s S V —气体流率,s m /3
S L —液体流率,s m /3 T H —板间距,m
20C —气体负荷因子 f u —泛点气速,m/s
n u —空塔气速,m/s D —塔径,m
W l —堰长,m d A —降液管总面积,2m
a A —塔板工作面积,2m o d —孔径,m
P t —板厚,m W h —堰高,m
d w —降液管宽度,m ?—开孔率
o u —气体通过筛孔的气速,m/s τ—停留时间,s
0h —干板压降,m 水柱 OW h —气体通过泡沫层的压降,m 水柱
d H —降液管内的液面高,m P ?—单板压降,KPa
V e —雾沫夹带, Kg 液/Kg 气 σh —表面张力的压降,m 水柱
n δ—筒体壁厚,mm i h —封头高度,mm
0h —直边高度,mm Z —塔的有效高度,m
h —塔高,m V u —蒸汽管中气速,m/s
S u —回流液管中液速,m/s F u —进料管中液速,m/s
W u —釜液出料管中液速,m/s d —管直径,m
e h —泵的扬程,m A c —苯的比热容,KJ/(Kg.K)
B c —甲苯的比热容,KJ/(Kg.K) r —摩尔潜热,KJ/Kg
Q —热量,KJ/h A —传热面积, 2m
L O H W ,2—冷却水用量,Kg/s
引言
设计的指导思想与原则
生产苯、甲苯、二甲苯的主要原料是石油催化重整的重整油、石油裂化的高温裂解汽油和焦化粗苯。这3种原料占总原料量的比例依次为：70%、27%、3%。以石油为原料生产芳香烃的工艺都采用加氢工艺，以焦化粗苯为原料生产芳香烃的工艺有酸洗精制法和加氢精制法。
酸洗法仍在发展中国家被大量采用，其工艺落后、产品质量低、无法与石油苯竞争，而且收率低、污染严重，产生的废液很难处理。在发达国家都已采用加氢精制法，产品可达到石油苯的质量标准。国内有很多企业已建成投产或正在建设粗苯加氢装置。20世纪80年代，上海宝钢从日本引进了第一套Litol法高温加氢工艺，90年代石家庄焦化厂从德国引进了第一套K.K法低温加氢工艺，1998年宝钢引进了第二套K.K法加氢工艺，还有很多企业正在筹建加氢装置。随着对产品质量和环保的要求越来越严格，粗苯加氢工艺的应用是大势所趋。
设计的意义
本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、非芳烃、重苯，其中最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯。现将各种主要产品的重要作用介绍如下：
①、纯苯
纯苯是重要的化工原料，广泛用作合成树脂、合成纤维、合成橡胶、染料、医药、农药的原料，也是重要的有机溶剂。我国纯苯的消费领域主要在化学工业，以苯为原料的化工产品主要有苯乙烯、苯酚、己内酰胺、尼龙66盐、氯化苯、硝基苯、烷基苯和顺酐等。在炼油行业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。
②、甲苯
甲苯是一种无色有芳香味的液体，广泛应用于农药、树脂等与大众息息相关的行业中，国际上其主要用途是提高汽油辛烷值或用于生产苯以及二甲苯，而在我国其主要用途是化工合成和溶剂，其下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化苄、间甲酚、甲苯二异氰酸酯等，还可生产很多农药和医药中间体。另外，甲苯具有优异的有机物溶解性能，是一种有广泛用途的有机溶剂。
③、二甲苯
二甲苯的主要衍生物为对二甲苯，邻二甲苯等。混合二甲苯主要用作油漆涂料的溶剂和航空汽油添加剂，此外还用于燃料、农药等生产。对二甲苯主要生产PTA以及聚酯等。邻二甲苯主要用于生产苯酐等。
国内外发展状况
生产芳香烃-苯、甲苯、二甲苯的主要原料是石油催化重整的重整油、石油裂化的高温裂解汽油和焦化粗苯。这3种原料占总原料量的比例依次为：70%、27%、3%。以石油为原料生产芳香烃的工艺都采用加氢工艺，以焦化粗苯为原料生产芳香烃的工艺有酸洗精制法和加氢精制法。
酸洗法仍在发展中国家被大量采用，其工艺落后、产品质量低、无法与石油苯竞争，而且收率低、污染严重，产生的废液很难处理。早在上世纪60年代发达国家已经淘汰了酸洗精制法，用加氢精制取代，产品可达到石油苯的质量标准。
国内有很多企业已建成投产或正在建设粗苯加氢装置。20世纪80年代上海宝钢从国外引进了第一套Litol法高温加氢工艺，90年代石家庄焦化厂从德国引进了第一套K.K法低温加氢工艺，1998年宝钢引进了第二套K.K法加氢工艺，还有很多企业正在筹建加氢装置。随着对产品质量和环保的要求越来越高，粗苯加氢工艺的应用是大势所趋。目前我国宝钢、石家庄焦化厂共有4套粗苯加氢装置，产能约21万吨/年。
目前有实力的焦化企业或化工企业都在争取建设大型精苯装置。《石家庄循环经济化工示范基地建设实施方案》中规划的石家庄焦化集团粗苯精制项目将采用具有国际先进水平的以N-甲酰吗啉为溶剂的粗苯加氢工艺技术，总投资1.7亿元，年生产粗苯精制10万吨。山西省“十一五”期间，粗苯加工利用项目计划投资就达78亿元，并且禁止新建并逐步淘汰现有酸洗法苯精制装置和工艺，鼓励发展先进的粗苯加氢精制工艺。日前，山西太化股份公司与上海宝钢化工有限公司、山西太兴煤焦集团有限公司合资建设的全国最大的30万吨/年焦化粗苯加氢精制
项目一期工程8万吨/年焦化粗苯加氢精制项目已成功试车。太化采用的低温法反应温度在320℃以下，温度压力低，与酸洗法相比三苯收率增加8%-10％，产品硫含量小于1×10-6，资源利用率高，产品质量好，达到石油级纯苯产品标准。
业内专家认为，粗苯加氢精制技术代表了粗苯加工精制的发展方向，这一技术在我国的推广使用，不仅可使宝贵的苯资源得到充分利用，还可有效改善粗苯精制的面貌，提高清洁生产的水平。
设计依据
焦化粗苯精制是煤化工的基础技术之一，粗苯通过进一步加工精制后，可以获得如纯苯、甲苯、二甲苯和重苯等多种产品。由于近年来油价大幅上涨，与以石油为原料生产的石油苯相比，焦化苯有着很大的利润空间，因此粗苯精制产业引起了业界的广泛关注。
选用低温加氢法进行粗苯精制，处理量8万吨/年
进料组成如下表所示(以下均为质量百分数)：
处理量：8万吨/年
产品组成（苯、甲苯塔）：塔顶馏出液含苯99.5%,塔底釜液含苯0.5% 操作压力：塔顶压力4KPa（表压）
进料状况：泡点
进料温度：泡点
加热方式：塔釜采用间歇饱和水蒸气加热
回流比：R=（1.1—2.0）R m in
一年工作8000小时，24小时连续生产
1 生产方法和工艺流程的确定
1.1粗苯加氢精制的原理
粗苯加氢根据其催化加氢反应的温度不同可分为高温加氢和低温加氢。在低温加氢工艺中，由于加氢油中非芳烃与芳烃的分离方法不同，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法，在温度为600～650℃、压力6.0MPa 条件下进行催化加氢反应。主要加氢脱除不饱和烃，加氢裂解把高分子烷烃和环烷烃转化为低分子烷烃，并以气态形式分离出去。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除去，对加氢油的处理可采用一般精馏方法，最终得到产品纯苯。
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条件下催化加氢。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。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了萃取精馏方法，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。
1.2 粗苯加氢工艺的比较
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）法和溶剂萃取低温加氢法，第一种为高温加氢，后两种为低温加氢。
1.2.1 莱托（Litol）法
莱托法是上海宝钢在20世纪80年代由日本引进的第一套高温粗苯加氢工艺，也是目前国内唯一的焦化粗苯高温加氢工艺，工艺流程见图1。
如图1.1所示，粗苯预蒸馏是将粗苯分离成轻苯和重苯。轻苯作为加氢原料，预反应器是在较低温度（200～250℃）下把高温状态下易聚合的苯乙烯等同系物进行加氢反应，防止其在主反应器内聚合，使催化剂活性降低，在2个主反应器内完成加氢裂解、脱烷基、脱硫等反应。由主反应器排出的油气经冷凝冷却系统，分离出的液体为加氢油。分离出的氢气和低分子烃类脱除H2S后，一部分送往加
图1.1 莱托（Litol）法工艺流程
氢系统，一部分送往转化制氢系统制取氢气。预反应器使用Co-Mo催化剂，主反应器使用铬系催化剂。稳定塔对加氢油进行加压蒸馏，除去非芳烃和硫化氢。白土塔利用SiO2-A12O3为主要成分的活性白土，吸附除去少量不饱和烃。经过白土塔净化后的加氢油，在苯塔内精馏分离出纯苯和苯残油，苯残油返回轻苯贮槽，重新进行加氢处理。
制氢系统将反应系统生成的H2和低分子烃混合循环气体通过单乙醇胺（MEA）法脱除硫化氢。利用一氧化碳变换系统制取纯度99.9％的氢气。不需要外来焦炉煤气制氢。
莱托法只生产纯苯，纯苯对原料中苯的收率可达110％以上，这是由于原料中的甲苯、二甲苯加氢脱烷基转化成苯造成的，总精制率91.5%，偏低。原因是大部分苯环上烷基被作为制氢原料，导致加氢油有所减少。纯苯的质量见表1，能耗见表2。表1.1 莱托法生产的纯苯质量
项目指标项目指标
颜色（铂-钴）≯20号密度（20℃) , g/cm3 0.878～0.881
结晶点,℃≮5.45 酸洗比色K2Cr2O7, g/L 不深于0.05
苯，％≮99.9 甲苯, ％≯0.05
非芳烃, ％≯0.10 全硫, mg/kg ≯1
噻吩，mg/kg ≯1 中性试验中性
表1.2 莱托法加氢精制粗苯的能耗
萃取蒸馏低温加氢法是石家庄焦化厂于20世纪90年代从德国引进的第一套粗苯低温加氢装置，并在国内得到推广应用，工艺流程见图1.2。
如图1.2 所示，粗苯与循环氢气混合，然后在预蒸发器中预热，粗苯被部分蒸发，加热介质为主反应器出来的加氢油，气液混合物进入多级蒸发器，在此绝大部分粗苯被蒸发，只有少量的高沸点组分从多级蒸发器底部排出，高沸点组分进入闪蒸器，分离出的轻组分重新回到粗苯原料中，重组分作为重苯残油外卖。多级蒸发器由高压蒸汽加热，被气化的粗苯和循环氢气的混合物经过热器过热后进入预反应器，预反应器的作用与莱托法的预反应器相同，主要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和冷却器冷却，在进入分离器之前注入软水，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混合。
加氢油经预热器预热后进入稳定塔，稳定塔由中压蒸汽加热，稳定塔实质就是精馏塔，把溶解于加氢油中的氮、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，稳定塔出来的苯、甲苯、二甲苯混合馏分进入预蒸馏塔，在此分离成苯、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外卖。
苯、甲苯馏分与部分补充的甲酰吗啉溶剂混合后进入萃取蒸馏塔，萃取蒸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、甲酰吗啉的混合馏分，此混合馏分进入汽提塔。汽提塔在真空下操作，把苯、甲苯馏分与溶剂甲酰吗啉分离开，汽提塔顶部采出
图1.2 萃取蒸馏低温加氢(K.K法）工艺流程
苯、甲苯馏分，苯、甲苯馏分进入苯、甲苯塔精馏分离成苯、甲苯产品。汽提塔底采出的贫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。
制氢系统与莱托法不同，是以焦炉煤气为原料，采用变压吸附原理把焦炉煤气中的氢分离出来，制取纯度达99.9％的氢气。
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表3。
表1.3 萃取蒸馏低温加氢的苯、甲苯、二甲苯收率及总精制率
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%，比莱托法高。苯、甲苯、二甲苯的主要质量指标设计值见表1.4、表1.5、表1.6, 能耗见表1.7。
二甲苯质量受原料粗苯中苯乙烯含量的影响较大，如果粗苯中苯乙烯含量小于1%，才能生产馏程最大为5℃的二甲苯。否则只能生产馏程最大为10℃的二甲苯。
表1.4 萃取蒸馏低温加氢苯的质量
表1.12 溶剂萃取低温加氢的能耗（吨粗苯）
1.3 粗苯加氢工艺比较
莱托法粗苯加氢工艺的加氢温度和压力较高，又存在氢腐蚀，对设备的材质、工艺、结构要求较高，设备制造难度较大，只能生产一种苯，制氢工艺较复杂，采用转化法，以循环气为原料制氢，总精制率较低，但莱托法占地面积小。由于莱托法与低温加氢工艺相比较，有很多不足，在国内除宝钢投产1套莱托法高温加氢装置外，其他企业粗苯加氢都采用低温加氢工艺。
萃取蒸馏低温加氢方法和溶剂萃取低温加氢的加氢温度和压力较低，设备制造难度小，很多设备可国内制造，可生产苯、甲苯、二甲苯，生产操作容易。制氢工艺采用变压吸附法，以焦炉煤气为制氢原料，制氢工艺简单，产品质量好。两种低温加氢方法相比较，前者工艺简单，可对粗苯直接加氢，不需先精馏分离成轻苯和重苯，但粗苯在预蒸发器和多级蒸发器中容易结焦堵塞；后者工艺较复杂，粗苯先精馏成轻苯和重苯，然后对轻苯加氢，但产品质量较高。
图1.3 溶剂萃取低温加氢工艺流程图
1.4粗苯精制方法比较的结论
(1) 从产品质量、收率、节能、环保等方面考虑，加氢法明显优于酸洗法。随着国家节能减排、加强环保、淘汰落后工艺的政策法规逐步落实以及市场竞争压力的加大，粗苯精制工艺不宜再采用酸洗工艺，而应采用加氢精制工艺将粗苯集中加工。
(2) 在加氢工艺中，低温加氢工艺的加氢温度和压力较低，产品质量好，低温加氢工艺包括萃取蒸馏低温加氢工艺和溶剂萃取低温加氢工艺，这两种工艺在国内外是比较成熟的工艺，已被广泛用于石油重整油、高温裂解汽油、焦化粗苯为原料的加氢生产中，因此粗苯精制宜采用低温加氢精制工艺。
2 生产流程叙述
2.1技术路线
本设计通过低温加氢工艺把粗苯中以噻吩为主的各种杂质除去，其中硫化物转换成硫化氢，氮化物转变成氨气，氧化物转化成水，不饱和烃加氢饱和，从而得到较纯净的苯甲苯和二甲苯。其中：原料粗苯经过两苯塔实现轻重组分分离，其中塔釜重质苯做为产品回收，塔顶轻苯在加氢反应器中进行加氢反应后进入脱轻塔脱除硫化氢，氨气等低沸物，然后依次进入预精馏塔萃取精馏塔纯苯塔和二甲苯塔，最终得到纯净合格的产品。
2.2流程叙述
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，把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、二甲苯混合馏分进入预蒸馏塔，在此分离成苯、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卖。
苯、甲苯馏分与部分补充的甲酰吗啉溶剂混合后进入萃取蒸馏塔，萃取蒸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。溶剂再生塔在真空下操作，把苯、甲苯馏分与溶剂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
1.装置概况及工艺过程 1.1装置概况 粗苯加氢装置由制氢、加氢精制、萃取蒸馏、酸性水处理、酸性气处理、公用工程系统等单元组成。年处理焦化粗苯原料10万吨。其主要工艺过程是将粗苯原料经过脱重组分塔脱除C9以上重组分后经两级加氢处理（预加氢和加氢净化）。原料通过预反应器催化剂床层逆流向上，使双烯烃、苯乙烯、二硫化碳进行加氢脱除和双烯饱和，再通过主反应器催化剂床层进行加氢处理，使烯烃发生饱和反应生成饱和烃。硫、氧、氮等化合物被加氢转化烃类、硫化氢、水及铵盐被脱除，芳烃转化被抑制。处理后的物料经稳定塔除去溶解于物料中的硫化氢后进入萃取蒸馏系统。在环丁砜的作用下将芳烃和非芳烃分离。分离出的混合芳烃经苯塔、甲苯塔、二甲苯塔精馏分离，生产纯度极高的苯、甲苯、混合二甲苯产品及少量的C8—、C8+溶剂油。生产过程中产生的酸性水经酸性水汽提处理后送至污水处理厂，酸性气经酸性气处理装置脱除硫化氢制取硫磺。 1.2工艺流程简述 1.2.1加氢工艺流程 自罐区泵送来的焦化粗苯原料经过滤器FT-1101/A、B，再经主反应产物/脱重组分塔进料换热器E-1101（管程）换热后入脱重组分塔C-1101，在塔内进行轻、重组分分离，塔顶汽相经脱重组分塔顶冷却器E-1102（壳程）冷凝冷却后进入塔顶回流罐V-1101，不凝气经真空机组排放至火炬燃烧。液体经脱重塔回流泵P-1101/A、B加压后部分回流，部分送入加氢进料缓冲罐V-1102。塔底重苯经塔底泵P-1103/A、B 加压后送入脱重组份塔底冷凝器E-1104（管程）冷却后送往罐区。脱重塔底设两台再沸器E-1103/A、B和两台塔底循环泵P-1102/A、B 强制循环。再沸器热源采用导热油。为防止物料聚合结焦在脱重塔进料线注入阻聚剂。 加氢进料缓冲罐V-1102的轻苯经反应进料泵P-1104/A、B 加压后入轻苯预热器E-1105（管程）预热后与K-1101/A、B送来的循环氢气混合后依次进入轻苯蒸发器E-1106/A、B、C（管程），在轻苯蒸发器内被加热蒸发的轻苯和
２００６年１月 第３７卷第ｊ期 ，堂。氇。盅。‰三。３５ 国内焦化粗苯加工发展趋势 吕国志叶煌（中冶焦耐工程技术有限公司，鞍山ＩＪ４００２）摘要：分析了我国焦化粗苯的加工现状，结台苯类产品的市场情况和粗苯的来源，对粗苯加工技术与粗苯加（的发展趋势进行了评述。经比较认为，低温加氢技术有明显的优势，比较适合中国国情。 关键词：粗苯加工低温加氢发展趋势 中图分类号：ＴＱ５２２．６２文献标识码：Ａ文章编号：１００１—３７０９（２００６）ｏｌ一００３５—０４ ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｅｎｄｅｎｃｙｏｎＤｏｍｅｓｔｉｃＣｏｋｉｎｇＣｒｕｄｅＢｅｎｚｏｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＬｕＧｕｏｚｌｌｉＹｅＨｕａｎｇ （ＡＣＲＥＣｏｋｉ”ｇ＆Ｒｅ矗∞￡ｏ巧ＥⅡ画ｎｅｅｄ“ｇＣｏｎｓｕｌｔｉ“ｇｃｏｒｐ．，Ｍｃｃ，Ａｎｓｈａｎ１】４００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈ８ｐｒｅｓｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｃｏｋｉ“ｇｃｎｌ山ｂｅｎｉｏｌｐｒｏｃｅｓｓｉ“ｇｉｎＣｈｉｎａｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．ＩｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｊｔｈｔｈｅｍａｒｋｅｔｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｃｎＩｄｅｂｅｎｚｏｌｐｍｄｕｃｔｓａｎｄｓｏｕｒｃｅｏｆｃｎｌｄｅｂｅｎｚ０１，ｃｒｕｄｅｂｅｎ∞ｌｐｒｏｃｅｓｓｉ”ｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａ１１ｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｎ。ｙｏｆｃｒｕｄｅｂｅｎｚ０１ｐｍｃｅｓｓｉ“ｇａｒｅｄｅｓｃ曲ｅｄ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｙｄｍ～ｒｅ矗ｎｉ“ｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｏｂｖｉｏｕｓａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄｉｓｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｔ０Ｃｈｉｎａ’ｓｎａｔｉｏｎａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｒＬｌｄｅｂｅｎｚｏｌｐｒｏｃｅｓｓｉ“ｇＬｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｙｄｍ—ｒｅｎｎｉ“ｇＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｌｌｃｙ １苯类产品的用途２苯类产品市场状况 纯苯是重要的基本有机化工原料，广泛用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶，并是染料、医药、农药的原料，也是重要的有机溶剂。在炼油行业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。 甲苯是最基本的有机化工原料和溶剂，可以生产苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等多种化工产品。这些化工产品是制造合成纤维、合成橡胶、炸药、塑料、医药、染料和油漆等的原料，也可用作溶剂和汽油添加剂。 二甲苯也是最基本的有机化工原料。混合二甲苯主要用作溶剂和汽油添加剂，邻二甲苯用于制造苯酐、染料、农药和医药等化工产品，间二甲苯用于制造苯二甲酸、间甲基苯甲酸、间苯二甲腈等有机化工产品。这些产品是生产染料、医药和香料的原料，对二甲苯主要用于生产聚酯树脂和涤纶纤维的原料，也用作农药和染料的原料。 收稿日期：２００５—０７—０６ 作者简介：吕国志（１９６５一），男，高级工程师２．１纯苯市场状况 目前世界上生产苯有以下几种生产路线：催化重整、汽油裂解、甲苯歧化、甲苯加氢脱烷基化（ＨＡＤ）以及从焦炉轻油和煤焦油中得到苯。其中催化重整、汽油裂解各占３８％，甲苯歧化占１３％，甲苯加氢脱烷基化（ＨＡＤ）占６％，轻油和煤焦油中提取占５％。 ２０００年世界苯的消费中，５０％用于乙苯生产，２０％用于异丙苯生产，其余主要由环己烷和硝基苯所消费，其他衍生物还有烷基苯、马来酸酐和氯苯。目前世界苯的生产能力约为４７００万ｔ，产量为３５００万【。世界苯的生产和消费主要集中在亚洲、北美和西欧地区。美国是世界上苯产量和消费量最大的国家，日本位于世界第二。根据目前各国的在建和扩建计划，预计２０ｌｏ年，世界苯的生产能力和产量将分别达到５６００万ｔ和４５００万ｔ，
第一节粗苯精制苯基本原理 精苯车间加工的原料是外购粗苯和轻苯。其主要组分是苯及同系物、苯、甲苯、二甲苯等占80％—95％，此外还有脂肪烃、环烷烃、不饱合化合物以及少量硫化物、吡啶碱类、酸类如洗油的低沸点馏份。 粗苯的各种主要组份皆在180℃前馏出。 由于粗苯、轻苯是一种比较复杂的混合物，故其本身用途不大、但经加工以后所得的多和纯产品的却是重要的化工原料，具有很高的经济价值。粗苯精制的目的在于获得尽可能多的苯族纯产品，同时对其它组份尽可能加以综合得用。 （一）硫酸洗涤净化法基本原理 粗苯中含有5—12％的不饱合化合物及其它杂质，并主要分布在14℃以后和79℃以前馏出物中。 粗苯经两苯塔是除去140℃以后重苯中的不饱合化合物，以获得轻苯和重苯两种产品。 轻苯初馏的目的是切除79℃以前不饱合化合物及二硫化碳。所得混合馏份还含有与苯族产品沸点相接近不饱合化合物及硫化物杂质，可以采用化学方法加以净化。 1、经常使用的是硫酸洗涤净化法，其主要化学方法如下： (1)不饱合化合物的聚合反应 不饱合化合物在硫酸作用下很容易发生聚合反应，低沸点化合物易生成粘度大，不溶于混合份及硫酸的极深度的聚合物。引起化合物的夹带损失。所以必须先经过初馏除去低沸点不饱合化合物。高沸点不饱合化合物聚合程度较差，一般只生成可溶混合份的二聚物，三聚物。 (2)加成反应 硫酸各不饱合化合物还能生成酸式脂和中式脂，前者溶于硫酸中，后者溶于混合份中。低沸点不饱合化合物与硫酸生成中性脂，在吹苯中，中性脂加热分解，放出腐蚀设备的酸性物质，故初馏时尽可能地把低沸点物质清除。 （3）清除噻吩反应 噻吩在浓硫酸的催化作用下能和高沸点不饱合化合物共聚生成溶于混合物的共聚物，反应迅速完全，噻吩还能直接溶于硫酸中，但溶解速度很慢。 （4）苯族烃和不和化合物共聚反应 苯族烃在浓酸的催化作用下和不饱合化合物发生共聚反应生成能溶解于混合物的共聚物。（5）苯族烃的磺化反应 苯族烃与浓硫酸作用能发生磺化反应而造成苯族烃的损失。 2、影响硫酸洗涤的方要因素 （1）反应温度 最适宜的反应温度为35—45℃，温度过低反应缓慢而达不到净化要求，温度过高苯族烃磺化反应以及不饱合化合物的共聚反应加剧，因而使苯族烃损失增加。 （2）硫酸浓度 硫酸浓度过低达不到净化要求，浓度过高磺化反应加剧，苯族烃损失增加，因此先择较适宜的硫酸浓度为93—95％。 （3）硫酸和混合份的比例 在保证洗涤质量要求的前提下，酸油比例愈小愈好。不仅降低酸耗，而且可以减轻苯族烃的磺化反应。 （4）反应时间 酸洗净化反应所需时间与反应温度、硫酸浓度、酸油化、搅拌合程度等因素有关。一般反应时间为十分左右，时间过短，反应效果差，势必增加酸耗，时间过长，磺化反应加剧，苯族烃损失增加，所以反应器必须立即加水，使浓硫酸反应终止。
2018年粗苯精制行业 分析报告 2018年11月
目录 一、行业管理体制、主要法规及政策 (4) 1、行业主管部门及相关组织 (4) 2、行业相关法律法规、经济政策 (5) （1）行业主要法律法规 (5) （2）产业政策 (5) 二、行业发展情况 (7) 1、国内苯产品市场发展情况 (7) 2、粗苯精制（萃取精馏法）主要生产企业产能情况 (8) 三、下游应用情况 (9) 9 1、苯乙烯 ................................................................................................................ 9 2、环己酮 ................................................................................................................ 10 3、苯酚 .................................................................................................................. 四、行业利润水平的变动趋势 (10) 五、行业主要壁垒 (11) 11 1、资金壁垒 .......................................................................................................... 11 2、政策壁垒 .......................................................................................................... 六、影响行业发展的因素 (12) 12 1、有利因素 .......................................................................................................... 12 2、不利因素 .......................................................................................................... （1）行业内企业规模不及石油苯生产企业，缺少产品定价权 (12) （2）原材料供应紧张 (13) （3）加氢苯产品价格及行业利润存在较大波动 (13)
粗苯加氢精制 粗苯精制的目的是将粗苯加工成苯、甲苯、二甲苯等产品，这些产品都是 宝贵的化工原料。苯是重要的化工原料，广泛用作合成树脂、合成纤维、合成 橡胶、染料、医药、农药的原料，也是重要的有机溶剂。我国纯苯的消费领域 主要在化学工业，以苯为原料的化工产品主要有苯乙烯、苯酚、己内酰胺、尼 龙66盐、氯化苯、硝基苯、烷基苯和顺酐等。在炼油行业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。甲苯是一种无色有芳香味的液体，广泛应用于农药、树脂等与大 众息息相关的行业中，国际上其主要用途是提高汽油辛烷值或用于生产苯以及 二甲苯，而在我国其主要用途是化工合成和溶剂，其下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化苄、间甲酚、甲苯二异氰酸酯等，还可生产很多农药和医药中间体。另外，甲苯具有优异的有机物溶解性能，是一种有广泛用途的有机溶剂。 二甲苯的主要衍生物为对二甲苯，邻二甲苯等。混合二甲苯主要用作油漆涂料 的溶剂和航空汽油添加剂，此外还用于燃料、农药等生产。对二甲苯主要生产PTA以及聚酯等。邻二甲苯主要用于生产苯酐等。 生产苯、甲苯、二甲苯的主要原料是石油催化重整的重整油、石油裂化的 高温裂解汽油和焦化粗苯。这3种原料占总原料量的比例依次为：70%、27%、3%。以石油为原料生产芳香烃的工艺都采用加氢工艺，以焦化粗苯为原料生产 芳香烃的工艺有酸洗精制法和加氢精制法。 酸洗法仍在发展中国家被大量采用，其工艺落后、产品质量低、无法与 石油苯竞争，而且收率低、污染严重，产生的废液很难处理。在发达国家都已 采用加氢精制法，产品可达到石油苯的质量标准。国内有很多企业已建成投产 或正在建设粗苯加氢装置。20世纪80年代，上海宝钢从日本引进了第一套 Litol法高温加氢工艺，90年代石家庄焦化厂从德国引进了第一套K.K法低温 加氢工艺，1998年宝钢引进了第二套K.K法加氢工艺，还有很多企业正在筹建 加氢装置。随着对产品质量和环保的要求越来越严格，粗苯加氢工艺的应用是 大势所趋。 1、粗苯加氢精制的原理 粗苯加氢根据其催化加氢反应的温度不同可分为高温加氢和低温加氢。 在低温加氢工艺中，由于加氢油中非芳烃与芳烃的分离方法不同，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法，在温度为600～650℃、压力6.0MPa条 件下进行催化加氢反应。主要加氢脱除不饱和烃，加氢裂解把高分子烷烃和环 烷烃转化为低分子烷烃，并以气态形式分离出去。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除去，对加氢油的处理可采用一般精馏方法，最终得到产品 纯苯。
粗苯加氢精制生产工艺的优化与探究 张文 四川省达州钢铁集团有限责任公司四川达州635002 【摘要】：四川省达钢集团50Kt/a粗苯加氢精制装置生产五年来，随着生产的进行越来越多的工艺情况逐渐显现，很多情况呈规律性发生。这里将装置过去五年生产中所遇工艺、设备、废气排放等情况及相应处理、优化方法做一个归纳总结。 【关键字】：重组分循环气过滤器物料堵塞 【前言】：近年来，公司认真贯彻落实科学发展观，准确把握国家产业政策要求，以创新为抓手，及时调整企业发展战略，努力转变发展方式，抢抓市场成长机遇，走长期可持续发展道路。为进一步落实公司向化工产业转型规划，公司于2009年上马一套50Kt/a粗苯加氢精制装置，装置于2010年3月正式投产。现在年生产量能够达到设计值50Kt/a,其中纯苯精制率达到99.95%以上，甲苯精制率达到98.00%以上，三苯回收率达到98.50%以上。 【装置介绍】：50Kt/a粗苯加氢精制装置工艺采用甲醇驰放气变压吸附提纯氢气和粗苯加氢脱硫精制纯苯等技术，生产控制上采用DCS集散控制系统,由DCS系统进行监视、操作、报警、联锁和控制，尤其对关键电器和运转设备进行远程控制，实现自动化管理。同时本装置三废排放少，对环境影响小，安全消防上采用气防、消防联锁系统，并与DCS系统挂接且互为冗余，措施较完善，抗风险能力较强。 加氢精制生产能力为50Kt/a，三苯回收率≥98%，可以年产精
制纯苯34000t/a，甲苯5000t/a，二甲苯2000t/a，同时还有少量非芳烃及溶剂油。同时由于装置采用了加氢法，替代了高污染的硫酸法处理焦化苯，更产生了巨大的社会效益。 1、原料预处理工序 1、1压力与自动调节 两苯塔作为一个常压精馏塔，在生产过程中属于工艺性能比较稳定的设备。因为它的工艺指标稳定性能较好，在生产过程中整个工序均可以采取自动调节，以减少人工操作强度。值得注意的是两苯塔的稳定性主要基于其塔内压力变化，而塔内压力与蒸发器（T301）底部采出量有直接关系。因此，当蒸发器（T301）底部采出量变化较大以及两苯塔内部压力变化较大时，我们要注意塔内原料、回流以及重组分物料采出的量的变化。做到及时调整，以保证两苯塔的质量平衡和气液平衡。 1、2关于废油的回收 废油的主要构成是水和原料油，并且水的量远远大于原料油的量。因此，在废油回收时，要特别注意两苯塔内的压力变化。通过控制废油量的大小，以避免油水共沸现象的发生。通过控制热源（蒸汽）量的供给大小，以保证塔内的热量平衡。 1、3关于二甲苯塔塔底重组分的回收 本装置设计二甲苯塔采用间歇蒸馏的方式生产，所以在生产一段时间后需要对其塔底重组分物料进行回收。首先，在回收过程中需保证二甲苯塔内压力处于非负压状态下。最好采用打开塔顶放散阀，使
粗苯资源现状及精制技术进展 （长岭分公司技术开发处 414012） 摘要：本文简要介绍了粗苯资源的来源及性质，并对其资源供需现状及精制技术进展进行了分析、评价。最后结合长岭地区计划建设粗苯加氢项目利弊进行了分析，并提出了建议。 1概述 粗苯是煤热解生成的粗煤气中的产物之一,经脱氨后的焦炉煤气中含有苯系化合物，其中以苯含量为主，称之为粗苯。自煤气回收粗苯最常用的方法是洗油吸收法。粗苯为淡黄色透明液体，比水轻，不溶于水。储存时由于不饱和化合物，氧化和聚合形成树脂物质溶于粗苯中，色泽变暗。粗苯主要用于深加工制苯、甲苯、二甲苯等产品，苯、甲苯、二甲苯都是宝贵的基本有机化工原料。 粗苯是焦炭生产过程中的副产物，因此上游焦炭产品的生产状况对我国粗苯的市场供应起着决定性作用，而下游精苯生产企业对粗苯的需求对其市场价格也起到拉动或制约作用。 由于粗苯是一种初级化工产品，成分复杂，不能直接用于化工生产，也不能直接被用户最终消费，这就产生了把粗苯深加工成纯苯的精苯生产企业，由精苯生产厂家把粗苯分离成纯苯、甲苯、二甲苯以及重质苯后，再到消费客户手中。这就形成了焦炭-粗苯-纯苯的生产链条。 2我国粗苯资源现状 2.1我国粗苯生产现状 从焦炉煤气中回收粗苯一般均采用焦油洗油作吸收剂，其工艺包括洗涤和蒸馏两个部分。 粗苯洗涤：焦油洗油吸苯的工艺流程见图1
图1 焦油洗油吸苯的工艺流程 粗苯蒸馏：目前国内各焦化厂均普遍采用我国自行设计的管式炉加热富油脱苯工艺。这种工艺可以有双塔生产轻苯、重质苯以及单塔生产粗苯和单塔生产轻苯、重苯三种方法。管式炉加热富油双塔脱苯工艺流程见图2。 图2 管式炉加热富油双塔脱苯工艺流程 粗苯质量按GB/T5022-93标准执行，见表1。 表1 粗苯质量指标 指标名称 粗苯 轻苯加工用溶剂用 外观黄色透明液体 密度（20℃）.g/cm 0.871-0.900 ≤0.900 0.870-0.880 馏程℃75℃前馏出量（容）. % 不大于- 3 - 180℃前馏出量（重）.% 不小于93 91 - 馏出量96%（容）温度℃.不大于- - 150
苯加氢技术 轻苯进行加氢精制工艺早在20世纪50年代就在国外得到了工业应用。目前发达的国家，如美、英、法、德、日等均已广泛采用这个先进的加氢精制工艺。国内，直到上世纪70年代，北京燕山石油化工公司从西德引进第一套“Pyrotol制苯”装置，利用裂解汽油为原料，经加氢以获得高纯度石油苯；接着，80年代初，宝钢的一、二期工程从日本引进了一套“高温Litol”加氢装置，对焦化轻苯进行加氢精制；尔后，河南“平顶山帘子布厂”也引进了一套“高温Litol”装置。近年来，石家庄焦化厂、宝钢三期工程引进了德国的“K.K技术”，即：“低温Litol”装置。北京焦化厂也建成了国内自行设计的“低温加氢”装置，并已过关。另外，山西太原等地也正在建设了轻苯加氢装置。 粗苯产品是苯系家族产品的混合物，不能单独使用，需要深加工才能成为客户的最终消费，粗苯产品的这一特征决定了其市场出路主要是销售到下游精苯生产厂家，只有少量产品进入溶剂、农药厂家。目前国内对粗苯进行深加工，制成纯苯的生产厂家主要分为两大类：一类是酸洗法生产纯苯，另一类是采用粗苯加氢工艺生产纯苯。酸洗法工艺投资少，见效快，生产装置易建设，国内大多数精苯生产装置均采用该生产工艺。但是，酸洗法工艺生产的苯纯度低，而且不能有效分离甲苯、二甲苯，无法实现环保达标排放，而且产品质量低，生产成本高，销售价格上不去。粗苯加氢工艺则不同，装置投资大，建设周期长，但是生产技术
先进，生产的苯纯度高，能达到石油苯产品质量，能实现与甲苯、二甲苯等的有效分离，而且能消耗低、成本低、产品质量好、销售价格高、竞争力强，表了粗苯加工精制的发展方向。目前，有实力的焦化企业或化工企业都在争取建设大型精苯装置。并且可以看出粗苯加氢工艺必将成为粗苯精制的一种趋势。目前国外用于焦化粗苯加氢有代表性的工艺技术有美国Axens低温汽液两相加氢技术、德国Uhde低温气相加氢技术、胡德利开发日本旭化成应用于粗苯加氢的高温热裂解法生产纯苯的Litol法技术。 一、苯加氢技术 1、美国Axens低温气液两相加氢技术。 美国Axens采用自行开发的两段加氢技术。粗苯经脱重组分由高压泵提压进入预反应器，进行加氢反应，在此容易聚合的物质，如双烯烃、本苯烯烃、二硫化碳在有活性的Ni-Mo催化剂作用下液相加氢变为单烯烃。由于加氢反应温度低，有效的抑制双烯烃的聚合。 预反应物经高温循环氢汽化后经加热炉加热到主反应温度后进入主反应器，在高选择性Co-Mo催化剂作用下进行气相加氢反应，单烯烃经加氢生成相应的饱和烃。硫化物主要是噻吩。氮化物及氧化物被加氢转化成烃类、硫化氢、水及氨，同时抑制芳烃的转化，芳烃损失率应〈0.5%。反应产物经一系列换热后经分离，液相组分经稳定塔将氨等气体除去，塔底得到含噻吩〈0.5mg/kg 的加氢油。由于预反应温度低，且为液相加氢，预反应产物靠热
国内外市场情况预测 1 项目主要产品及用途 本项目主要产品是轻油、洗油、酚油、工业萘、改质沥青、柴油、石脑油、纯苯、甲苯、二甲苯、重苯等化工产品。 1.1焦油加工产品 1．轻油：轻油是170 ℃前的馏份，主要是苯及同系物，可提取苯、甲苯、二甲苯。 2．洗油：洗油是230-300 ℃的馏份，可提取多种产品，主要用于吸收焦炉煤气中含的苯及其同系物，也可以进一步精馏切取窄馏份，以提取甲基萘、吲哚、联苯、苊、氧芴和芴等产品。 3．工业萘：工业萘用途广泛，主要用于生产β萘酚，萘磺酸系列产品、邻苯二甲酸酐、萘磺酸系列产品、扩散剂、混凝土减水剂等，是化工、农药、染料、涂料及建筑行业的重要原料。目前，主要用于生产萘系染料中间体如二萘酚和混凝土减水剂。 4．酚油：用于生产焦化苯酚、间对甲酚、邻甲酚，是合成除草剂、香料、染料及合成树脂的重要原料，酚油也可直接用于防腐涂料、粘结剂等的合成。 5．蒽油：一蒽油是蒽醌染料、炭黑、菲、咔唑的原料；二蒽油是萤、蒽、炭黑的原料，广泛应用于医药、染料及橡塑助剂等的生产领域。 本项目蒽油用于加氢生产柴油和石脑油。 6．改质沥青：改质沥青占焦油量的50%以上，改质沥青应用于各种炭素材料的粘结剂及筑路油的原料，改质沥青各项性能优良，是
理想的炭素粘结剂。目前，广泛应用于石墨电极度、阳极糊、铝阴极、铝阳极等生产。 1.2 蒽油加氢产品 1. 柴油 柴油是轻质馏分型燃油，具有十六烷值高、腐蚀小、燃烧性、挥发性、低温流动性、贮存安定性良好等特点，是高速柴油机最优良的燃料，也可用于中等马力中速船舶柴油机。 2. 石脑油 本项目所产清洁石脑油是重要的石油化工原料，可用于化工溶剂油、工业试剂、金属加工用溶剂油，也是潜在的催化重整制芳烃原料。 1.3 粗苯精制产品 1. 纯苯（精苯） 纯苯是重要的基本有机化工原料，广泛用作合成树脂、合成纤维、合成橡胶、染料、医药、农药的原料，也是重要的有机溶剂。在炼油行业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。 2. 甲苯是最基本的有机化工原料和溶剂，可以生产苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等多种化工产品，这些化工产品是制造合成纤维、合成橡胶、炸药、塑料、医药和染料、油漆等产品的原料，也可用作溶剂和汽油添加剂。 3. 二甲苯也是最基本的有机化工原料。混合二甲苯主要用作溶剂和汽油添加剂；邻二甲苯用于制造苯酐、染料、农药和医药等化工产品；间二甲苯用于制造苯二甲酸、间甲基苯甲酸、间苯二甲腈等有机化工产品，这些产品是生产染料、医药和香料的原料；对二甲苯主要用于生产聚酯树脂和涤纶纤维的原料，也用作农药和染料的原料。
年产0W吨粗苯精制工艺设计设计
济源职业技术学院 毕业设计（论文） (冶金化工系) 题目年产10万吨粗苯精制工艺设计专业应用化工技术 班级化工xxx班 完成日期 2011.05.08—2011.10.10
目录 摘 要 (1) 第一章 粗苯精制的综述 (2) 1.1粗苯的性质和用途 (2) 1.2粗苯精制原理 (2) 1.3初步精馏 (3) 1.4设计的依据 (4) 第二章 工艺流程的说明 (6) 2.1化学精制工艺的选择 (6) 2.2粗苯的精制 (6) 2.3生产设备的选择 (7) 2.3.1精馏塔类型的选择 (7) 第三章 粗苯精制的物料衡算 (10) 3.1初步精馏计算 (10) 3.1.1初馏塔全塔的平均温度 (10) 3.2化学精制 (11) 3.3纯苯塔的物料衡算 (12) 663134.97830.492()2430095896.810 m C H ?+?=??=吨.............. 13 第四章 热量衡算 (14) 4.1冷凝器的热量衡算 (14) 第五章 粗苯精制中的危害因素与防护 (16) 5.1防火 (16) 5.2原料、产品、及中间产品的储存 (16) 5.3废气的处理 (17) 第六章 粗苯精制的发展方向 (18) 6.1现状 (18) 6.2展望 (18) 致谢 (19) 参考文献 (20) 附图1 (21) 粗苯精制工艺流程图 (21) 附图2 (22) 精馏塔设备图 (22)
摘要 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。 本设计首先是先介绍粗苯的组成、性质以及制得粗笨之后的用途。之后又介绍工艺流程，使得我们更清晰地了解到本设计的原理与目的。经过设备的对比选择最适合本设计的设备，最后经过物料衡算与热量衡算，得出本设计所需要的原料与热量。 本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、不饱和化合物及少量含硫、氮、氧的化合物。其中最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯。 关键词：粗苯精制酸洗精制法粗苯
毕业设计 题目：8万吨/年粗苯精制工艺设计 系别：化学与化学工程系 专业：化学工程与工艺 姓名： 学号： 指导教师：
设计说明 此设计的任务是处理量为8万吨/年的粗苯精制工艺设计，它采用了粗苯低温加氢工艺流程，选用了连续精馏筛板塔的化工设备。 原料粗苯经过两苯塔实现轻重组分分离，其中塔釜重质苯做为产品回收，塔顶轻苯在加氢反应器中进行加氢反应后进入脱轻塔脱除硫化氢，氨气等低沸物，然后依次进入预精馏塔 萃取精馏塔 纯苯塔和二甲苯塔，最终得到纯净合格苯、甲苯的产品。 为达到设计要求，此设计通过物料衡算、热量衡算、塔的工艺尺寸计算、塔板负荷性能验算及附属设备计算，得到符合要求的一系列工艺流程参数，包括进料量F=106.055Kmol/h,塔顶液体流量D=90.945Kmol/h,塔底釜液流量W=15.11Kmol/h ，塔径D=1.6m,塔高h=24.45m,板间距m 5.40T =H ，精馏段实际塔板数块精17N =，提馏段塔板数块提17N =，设置7个人孔，出塔顶塔底人孔 外其他人孔处的板间距为H=0.7m,进料处板间距H=1m 等。 根据这一系列工艺流程参数绘制工艺流程图、物料衡算图及主设备图。 关键词：低温加氢精制、连续精馏筛板塔、两苯塔、苯、甲苯
Design elucidation This design task is productivity for eight million tons/year cuben refining process design, it adopted cuben cryogenic hydrogenation process, choose the continuous distillation tower chemical equipment sieve. Raw material cuben after two benzene tower, which achieve weight component separation tower kettle heavy benzene as product recycling, tower light benzene in hydrogenation reactor in hydrogenation reaction took off after removal from the light tower into hydrogen ammonia and other low boiling, which in turn into that gets distillation column of pure benzene tower and extract xylene tower, and ultimately the pure qualified benzene, toluene products. To achieve the design requirements, this design through the material calculation, heat calculation, tower craft size calculation, tower plate load performance checking and affiliated equipments calculation, get to meet the requirements of a series of process parameters, including into 106.055 Kmol feed F = liquid flow, being/h D = 90.945 Kmol/h, bottom kettle fluid flow W = 15.11 Kmol/h, tower diameter D = 1.6 m, high tower 24.45 m, board h = distance, rectifying section number and mention actual tower plate, plate number distillated section tower set seven people hole, a tower in the bottom and the other manhole manhole for h = 0.7 board spacing, feeding place board m distance h = 1-m etc. According to this series of process parameters rendering process flow diagram, material calculation chart and main equipment figure. Keywords: low temperature hydrotreating, perforated continuous distillation tower, two benzene tower, benzene, toluene
焦化产业发展情况调研报告 ××市是全省两大焦化基地之一，焦化产品在省内、国内乃至国际上享有盛誉，在我市工业经济中占据十分重要的地位。 一、焦化行业发展现状 （一）“十*五”期间焦化产业发展情况 “十*五”期间，我市通过产业结构调整和企业技术进步，使焦化行业的产业素质得到较大的提高，焦化行业经历了从小机焦到大机焦、从小规模到中等规模、从点多面广到集约经营、从粗放生产到清洁生产的多方面转变，基本形成了规模适度的产业结构，成为我市的支柱产业之一。 1、支柱地位得以巩固。我市有着丰富的煤炭资源，以主焦煤为主的煤炭资源是我市发展焦化行业的主要优势，经过“十*五”期间的结构调整，已经成为全省两大焦化基地之一，在国内、国际都占据一席之地。我市焦化企业在20__年共有XXX户147组焦炉，产能达到4XXX万吨。经过清理整顿，截止20__年底，全市共有焦化企业XXX户132座焦炉，产能4XXX万吨。20__年全市生产焦炭2XXX万吨，占到全省7XXX万吨的XX%，全市外销焦炭XXX万吨，占到全省外运量的XX%，全市规模以上焦化行业企业实现工业总产值XX.X亿元，约占全市工业总产值的XX%，已发展成为工业经济三大支柱产业之一。
2、产业素质进一步提升。“十*五”期间，我市先后开展了取缔土焦、改良焦和淘汰落后小机焦等整治行动，符合国家产业政策且有一定规模的大机焦企业逐步得以发展，产业整体素质得以提高。一是通过实施产业结构调整和开展焦化行业清理整顿，进一步采取了总量控制和淘汰落后的措施，使全市焦化行业产业结构得以明显改观。截止20__年底，全市大机焦、小机焦的比重达到75：25， 基本消灭了改良焦。二是企业规模不断壮大。随着关闭改良焦和小机焦，建设符合产业政策的大机焦，焦炭化产品实现了从无到有，从少到多，行业进入了良性发展的快车道。三是焦化产业布局日趋合理。经过清理整顿等政策措施的落实，基本形成以洪洞、古县、尧都、襄汾为主的产业布局，产业布局适度集中，为发展焦化化产品加工奠定了基础。 3、产业管理法规政策日趋完善。随着焦化技术的发展和焦化 行业地位的日趋重要，市场机制下吸引大量的资金投入，从而冲击着不完善的行政管理制度。为此省政府出台了一系列政策加以规范和约束，使焦化行业走上正轨。特别是《山西省焦化产业管理条例》的实施，进一步明确了部门职责和产业发展方向，有力地推进了产业结构调整，强化了政府宏观调控，扼制了低水平重复建设现象。 （二）存在的问题 “十*五”期间，我市焦化行业坚持“总量控制，调整结构， 优化布局，保护环境”的指导思想，使焦化行业迈上了良性发展的
粗苯的加氢精制 1.粗苯加氢精制的应用历史与现状 所谓“粗苯加氢”实质上是“轻苯加氢”。即：在一定的温度、压力条件下，在专用催化剂、纯氢气的存在下，通过与氢气进行反应，使轻苯中的不饱和化合物得以饱和；使轻苯中的含硫化合物得以去除，转化成硫化氢气体。然后再对“加氢油”进行精馏，最终可以获得高纯度的苯类产品。显然，采用此工艺，没有污染物产生，产品质量好，越来越得到人们的青睐，是今后的发展方向。 对轻苯进行加氢精制工艺早在20世纪50年代就在国外得到了工业应用。目前发达的国家，如美、英、法、德、日等均已广泛采用这个先进的加氢精制工艺。而在国内，直到上世纪70年代，北京燕山石油化工公司从西德引进第一套“Pyrotol制苯”装置，利用裂解汽油为原料，经加氢以获得高纯度石油苯；接着，80年代初，宝钢的一、二期工程从日本引进了一套“高温Litol”加氢装置，对焦化轻苯进行加氢精制；尔后，河南“平顶山帘子布厂”也引进了一套“高温Litol”装置。近年来，石家庄焦化厂、宝钢三期工程引进了德国的“K.K技术”，即：“中温Litol”装置。北京焦化厂也建成了国内自行设计的“中温加氢”装置，并已过关。另外，山西太原等地也正在建设了轻苯加氢装置。可见，粗苯加氢精制是国内今后的发展方向。 轻苯的加氢精制工艺方法很多，其中工业应用的有下列几种： （1）鲁奇法——该法所采用的催化剂为氧化钼、氧化钴和三氧化二铁；反应温度为350~380℃；以焦炉煤气为直接氢气源；操作压力为 2.8Mpa。该法的苯精制率较高，加氢油采用共沸蒸馏法或选择萃取法进行分离，可以制得结晶点为5.5℃的高纯度苯。 （2）考柏斯法——该法也是采用氧化钼、氧化钴和三氧化二铁为催化剂；反应
关于焦化苯精制的进一步发展规划和可行性研究化硕1101 20110902310 孙小东 背景：纯苯是重要的石油化工原料，也是衡量一个国家石油化工发展水平的重 要标志。用于生产苯乙烯等化工产品的原料只能是石油苯，焦化苯不能 作为作为原料，为适应化工发展，焦化苯精制至关重要 关键词；焦化苯精制，杂质噻吩（0.2%-1.6%）二硫化碳（0.3%-0.4%）苯、甲苯、二甲苯以及一些重质苯的混合物其中噻吩不与苯等形成共沸物，沸点 相差很小（分离关键） 。 规划；该公司投入了投产了一条100kt/a 精制焦化苯的生产线，查阅相关资料 得目前主要精制有粗苯—焦化纯苯、焦化纯苯—无硫苯和粗苯加氢萃取 三种方案，其中传统的酸洗法生产苯仍占主导市场，但是纯度低，污染 环境落后工艺。粗苯加氢萃取工艺近几年发展也比较迅猛。由于生产线 为10万吨/年，属于大吨位的焦化苯精制法。该方法产品质量高，收率 高，废气，废液少，经济效益好。能很好的增强市场竞争力。 该方法是将粗苯中的噻吩等得杂质利用加氢将硫化物转化为H2S,氮化物转变为NH3 氧化物转变为H2O，不饱和烃加氢饱和，萃取精馏除去杂质， ， 从而生产出优质苯。
相关方程式烃+H2→饱和烃 氧化物+O2→H2O 氮化物+H2→NH3 硫化物+H2→H2S（见下面） → 反应机理：前面四种均为简单的加氢反应无需做谈论 后面的两个反应可以直接加氢脱硫形成丁二烯和硫，或者通过两种互为异构的二氢噻吩中间体进一步加氢形成四氢噻吩后脱硫形成正丁烷和硫。区别为加氢的位置不同。分为α-C，β—C两种 通过模拟噻吩在Au上吸附加氢过程，通过计算吸附能，结构参数，反应热，活化能，提出有利的反应途径 最后得出加氢异构方式进行，且噻吩张力较大，容易开环。具体步骤：（1）C4H4+S+H2→α，α-C4H6S （2）α，α-C4H6S +H2→C4H8S (3)C4HS+H2→C4H10+S 最后一步活化能较高，为限速步骤 原料中的H2 可以由反应只制得 C+H2O→CO+H2 CO+H2O→CO2+H2 成本低（相较于电解水制氢），产量大，尾气无害。
1粗苯精制 生产芳香烃苯、甲苯、二甲苯的主要原料是石油催化重整的重整油、石油裂化的高温裂解汽油和焦化粗苯。这3种原料占总原料量的比例依次为：70％、27％、3％。以石油为原料生产芳香烃的工艺都采用加氢工艺，以焦化粗苯为原料生产芳香烃的工艺有酸洗精制法和加氢精制法。焦化苯与石油苯生产成本相比约低1500元/t。2007年，我国加氢苯产能约56万t/a，产量约30万t，消耗粗苯约48万t，估计2008年建成投产的苯加氢装置产能为81万t/a，累计产能达到137万t/a。2009年建成投产的苯加氢装置产能为78万t/a，累计产能达到215万t/a。 表1.1 焦化苯与石油苯产品质量对比 20世纪80年代上海宝钢从国外引进了第一套Litol法高温加氢工艺，90年代石家庄焦化厂从德国引进了第一套K.K法低温加氢工艺，1998年宝钢引进了第二套K.K法加氢工艺，还有很多企业正在筹建加氢装置。 1.1加氢原理 焦化苯中芳烃含量一般大于85%（wt），而其中苯、甲苯、二甲苯又占芳烃含量的95%以上。焦化苯精致可分为两大类：酸洗法和加氢精制法。 1.1.1酸洗法 传统的粗苯加工方法，采用硫酸洗涤净化。常温常压、流程简单、操作灵活、设备简单。但由于不饱和化合物及硫化物在硫酸作用下，生成黑褐色的深度聚合物（酸焦油），至今无有效治理方法，另外不能有效分离甲苯、二甲苯，产品质量、产品收率无法和加氢精制相比，正逐步被取代。 1.1.2加氢精制法 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。 1.1. 2.1高温法 高温加氢比较有代表性的工艺：由美国胡德利公司开发、日本旭化成改进的高温热裂解法生产纯苯的莱托（Litol）法技术。 在高温（600~630℃）、高压（5.5MPa）、催化剂（Co-Mo和Cr2O3-Al2O3）作用下进行气相催化两段加氢的过程，将轻苯中的烯烃、环烯烃、含硫化合物、含氮化合物转化成相应的饱和烃，同时发生苯的同系物加氢和脱烷基发应，已转化成苯与低分子烷烃，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。通过精制生产高纯苯，苯回收率可达114%。由于高温催化加氢脱除的烷基制氢作为氢源，不需要外界给其提供氢气。 1.1. 2.2低温法 低温加氢代表性的工艺：美国Axens低温气液两相加氢和德国伍德（Uhde）KK低温气相加氢技术。 在低温(280~350℃)、低压（2.4MPa）、催化剂（Co-Mo和Ni-Mo）作用下进行气相催化或液相两段加氢的过程，将轻苯中的烯烃、环烯烃、含硫化合物、含氮化合物转化成相应的饱和烃。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
第十章粗苯加工与精制 241.什么叫吸收温度？吸收温度过高或过低对吸收苯油什么影响？ 吸收温度时至吸苯塔内煤气和洗油接触面的平均温度。它取决于煤气和洗油温度，液受大气温度影响。 当煤气中苯族烃含量一定时，吸收温度愈低，洗油中与其呈平衡的粗苯含量愈高。而提高温度时，洗油中粗苯含量降低。当吸收温度升高时，洗油液面上粗苯的蒸汽压随之增大，吸收推动力减小，因而粗苯回收率л降低和吸苯塔后含苯族烃增高。实践表明，当温度高于30℃时，л和塔后含量均显著恶化。因而吸收温度不宜过高。但也不宜过低。如低于10～15℃，洗油粘度显著增加，这使泵输送困难和塔内均匀分布困难，阻力加大。最适宜的吸收温度为25℃，操纵时波动在20～30℃之间即可。 242.为什么洗油温度应保持比煤气温度略高几度？ 洗油温度保持比煤气温度略高一些，主要时防止煤气中水蒸气被冷凝下来进入洗油中，恶化脱苯塔的操作。夏季洗油温度比煤气温度高0～2℃，冬季高5～10℃.差值根据大气温度变化而定。 243.洗油相对分子质量与吸收煤气中粗苯的能力油什么关系？ 同类液体吸收剂的吸收能力与其分子质量成反比，吸收剂的相对分子质量与溶质相对分子质量愈接近，则吸收得愈完全。由公式C=2.24Ap/M m P0(式中，P为煤气总压力；P0为在回收温度下苯族烃的蒸气分压；a为煤气中苯族烃的浓度)可知，当其他条件一定时，洗油相对分子质量M m小，洗油中粗苯浓度C增大（吸收能力加强）。但洗油相对分子质量也不能过小，否则在蒸馏脱苯时难与粗苯分离。 244.为什么可以用焦油洗油或石油洗油吸收粗苯？ 因为焦油洗油和石油洗油与粗苯属同类物质，分子结构相似（芳香烃结构）。根据物质特性，同类物质互溶性较好。且分子量不一样，而沸点就不同，这样就能利用沸点不同这个特点进行蒸馏分离。 245.石油洗油与焦油洗油有什么区别？那种洗油用来回收煤气中粗苯为好？为什么？ 焦油洗油和石油洗油主要区别在于： 1）焦油洗油时焦化厂自产物，石油洗油（轻柴油）则是石油加工产品； 2）石油洗油的相对分子质量比焦油洗油的大，因此吸收苯时所需洗油循环量也比焦油洗油量大30%左右； 3）焦油洗油相对密度为1.04～1.07，比水重，而石油洗油相对密度不大于0.890，比水轻； 4）焦油洗油的沸点比石油洗油的低，一般规定，300℃前焦油洗油馏出量大于90%，230℃前馏出量不大于3%；而石油洗油在350℃前馏出量不小于95%。 由于石油沸点高，因此在回收苯时，其损失量低于焦油洗油，并且用石油洗油回收苯时，180℃前的馏出量比用焦油洗油的多； 5）石油洗油稳定性较高，长期使用后不易变质；焦油洗油稳定性差，在循环使用后，密度、粘度、相对分子质量会增大；