第七章 粗苯的精制
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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。
粗苯精制生产工艺流程1、洗涤工艺流程轻苯经由初馏塔顶部切除苯头份后,塔底排出的混合馏份进入未洗混合份中间槽。
未洗混合份与浓硫酸高位槽之硫酸按一定比例由混合泵混合,经过管道强化器使酸与混合份进一步充分混合后进入反应器,反应时间10分钟,反应出来的混合物进入酸油分离器进行分离。
酸油分离器底部之酸焦油按加入酸的多少定时排入酸焦油槽。
从上部溢流出的混合份由碱高位槽加碱液以中和物料中夹带的酸液,经碱强化器充分混合后进入碱油分离器,已洗混合份从碱油分离器上部溢流至已洗混合份储槽,从碱油分离器底部排出的废碱液排放至废碱液槽。
2、蒸馏工艺流程一、两苯塔:从粗苯中切除重苯提取轻苯原料粗苯槽原料经由原料泵送入两苯塔内,塔底液位1/3时,加热器加热至100—150℃,从两苯塔顶蒸发的轻苯蒸汽液(150℃前)经冷凝器冷却后,流入油水分离器,一部分经回流泵打回塔内(塔顶温度在90-90℃),另一部分采出送入轻苯开停工槽,塔底重苯排入重苯槽。
二、初馏塔:切除苯头份,得到未洗混合份轻苯槽原料经由初馏进料泵送入初馏塔内,用间接加热蒸汽将其加热至93-100℃,从初馏塔塔顶蒸发出的苯头份蒸汽经冷凝器冷却后,流入油水分离器,分离出来的苯头份经回流泵一部分作为回流打入塔顶(控制塔顶温度),另一部分送入苯头份槽,初馏塔底采出的未洗混合份,经过冷却后送入未洗槽。
三、吹苯塔:切除已洗份中的高沸点油与残留聚合物经过洗涤后的已洗混合份经吹本进料泵送入再沸器加热后进入塔内,塔底用直接蒸汽进行吹蒸,从塔顶出来的吹出苯,经过冷凝器冷凝后进入油水分离器再满流到纯苯开停工槽。
从塔底排出的吹本残渣到吹本残渣槽。
四、纯苯塔:连续提取纯苯纯苯开停工槽内原料由纯苯原料泵打入纯苯塔内,利用间接加热蒸汽加热,塔顶出来的纯苯蒸汽经过冷凝器冷却后进入油水分离器,纯苯回流泵将分离出来的纯苯一部分作为回流打入塔顶,控制塔温,另一部分作为产品送入纯苯计量槽,经分析合格后利用产品泵送入纯苯产品储槽。
煤化工工艺设计粗苯精制
随着化工工业的发展,煤化工在国民经济发展中扮演着重要的角色。
煤化工工艺设计粗苯精制是其中的关键点,本文将介绍煤化工工艺设计粗苯精制的意义、流程及其影响。
一、煤化工工艺设计粗苯精制的意义
煤炭是我国的主要能源之一,煤化工的发展能够降低能源的消耗,减少对石油等化石能源的依赖,达到可持续发展的目的。
粗苯是煤化工技术中的一个重要组份,可用于生产最终产品如合成树脂、塑料、橡胶、染料、医药、香料等,具有广泛的应用前景。
但粗苯中的杂质物质较多,对生产设备以及最终产品品质有很大影响,粗苯精制的工艺设计可以提高产品的质量,增加市场竞争力。
二、煤化工工艺设计粗苯精制的流程
1. 粗苯分离
通过减少一次油、沥青等杂志物的混合物和二次碳黑、焦油及煤气等杂质物的蒸汽重组能,来增加粗苯含量,分离出粗苯。
2. 粗苯洗涤
将粗苯通过多级精馏过程和再结晶处理后,通过临界分子量法获得较为纯净的苯,但仍然含有苯类和环香族化合物,还需要对苯分别用溶液进行浸泡、搅拌、沉淀等方法进行洗涤。
3. 蒸馏精制
在提高分离质量和提高产品精度的前提下,通过吸附或蒸馏、结晶、吸附剂组成的萃取剂一步浸泡等方式,提高精制效率达到最高效益。
三、煤化工工艺设计粗苯精制的影响
煤化工工艺设计粗苯精制可以提高产品的优势性,使生产设备受损情况减少;产品精度的提高为生产市场提供了更多的选择。
同时,工艺设计的优化可以减少工业生产对环境的污染,提升企业的竞争力。
总之,煤化工工艺设计粗苯精制在化工行业的发展中发挥着重要的作用。
不仅可以提高生产设备的品质,也可以增加企业的生产效益,对于推动煤化工的可持续发展具有十分重要的意义。
粗苯精制前言粗苯精制的目的是将粗苯或轻苯,通过净化及精馏的方法加工成苯类产品。
目前,粗苯精制净化的主要方法有硫酸洗涤精制法,加氢精制法及新型莱托尔法(Litol),即加氢转化精制法等。
现在国内一般仍采用硫酸洗涤精制法。
在精馏方面连续化程度逐步提高,国内对于年处理轻苯两万吨以上规模的精苯装置已普遍采用热油连续精馏流程。
汽相串联新工艺也在不少厂取得成功。
对于一万吨规模的粗苯精制装置,目前仍采用半连续或分段连续流程:我厂精馏、洗涤采用连续流程。
一、粗苯的组成、性质与应用(一)、粗苯的组成粗苯是由多种有机化合物组成的混合物,其主要成分为苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等芳香族化合物。
此外,尚有少量脂肪烃、环烷烃、不饱和烃、酚类、吡啶类、含硫化合物、洗油低沸点馏份及其它杂质。
生成量约为炼焦用干煤量的1.0%~1.2%。
目前我国粗轻苯标准执行国标GB3059——82(标准附后)。
1、芳香族(苯族)碳氢化合物:苯:C6H6甲苯:C6H5CH3CH3HCH-CH-CC-HC-HHC二甲苯:C6H4(CH3)2有三种:邻位二甲苯(1、2)CH3CH3近式三甲苯(1、2、3)CH 3CH 3CH 3 CH 3丙苯:C 6H 5C 3H 7C 3H 7CH 32、不饱和碳氢化合物: 戊烯:C 5H 6 环戊二烯:C 5H 6苯乙烯:C 6H 5C 2H 3C 2H 3间位二甲苯(1、3)CH 3CH 3对位二甲苯(1、4)CH 3CH 3乙苯:C 6H 5C 2H 5C 2H 5三甲苯:C 6H 3(CH 3)3 有三种:对称三甲苯(1、3、5) CH 3CH 3CH 3 偏式三甲苯(1、2、4)CH 3CH 3CH 3古马隆:C 8H 6OO茚:C 9H 83、氮化物:吡啶:C5H 5 N甲基吡啶:C5H4 NCH3有三种:α甲基吡啶:CH3β甲基吡啶:CH3r甲基吡啶:CH3NH2苯胺:C6H5NH2甲基苯胺:C6H4(NH2)CH3有三种情况:α甲基苯胺:NH2β甲基苯胺:CH3 r甲基苯胺:CH3NH2二甲基苯胺:C6H3(NH2)(CH3)2CH3NH2NH2CH3CH34、硫化物:二硫化碳:CS2噻吩:C4H4SS甲基噻吩:C4H3SCH3有两种α甲基噻吩CH3CH3β甲基噻吩硫化氢:H2S(二)、粗苯的组份含量粗苯各组份含量常在很大范围内波动,它因焦炉炉型、炼焦程度、炉顶空间温度、结焦时间以及焦用煤性质及回收的操作条件而异。
粗苯精制一、粗苯精制目的得到基本的有机化工原料苯、甲苯、二甲苯等。
二、粗苯精制步骤酸洗或加氢、精馏分馏、初馏分中环戊二烯加工及高沸点茚和古马隆的加工。
三、粗苯组成苯及同系物占80-95%;不饱和化合物占5-15%,主要集中在≤79℃低沸点馏分和≥140℃高沸点馏分,它们主要为戊二烯、茚、古马隆及苯乙烯等;硫化物含量为0.2-2.0%;饱和烃含量为0.3-2.0%;此外还有来自洗油的轻组分、萘、酚、吡啶等成分。
四、粗苯中苯、甲苯、二甲苯及乙苯的沸点五、粗苯精制流程1、初步精馏1.1目的使低沸点化合物、高沸点含硫化合物和不饱和化合物分开。
1.2工艺流程粗苯送入1#初馏塔,塔顶逸出初馏分(环戊二烯50-60%、二硫化碳25-35%、苯5-15%);而塔底排出混合馏分进入2#初馏塔。
塔顶逸出苯、甲苯、二甲苯(BTX)馏分;塔底排出重苯。
注:初苯精馏塔的塔板30-50、回流比40-60、空塔气速0.6-0.9m/s。
2、化学精制2.1目的把粗苯中主要馏分沸点范围内所含的硫化物和不饱和化合物脱除。
2.2硫酸法精制2.2.1原理苯、甲苯、二甲苯(BTX)馏分用90-95%浓度的硫酸酸洗时,不饱和化合物、含硫化合物发生化学反应,生成复杂的产物。
2.2.1.1化学反应(1)聚合反应不饱和烃在硫酸的作用下发生聚合反应,生成酸式酯,进一步反应生成二聚物,此反应还可以进一步发生聚合反应生成三聚物和深度聚合物。
由于二聚物、三聚物和深度聚合物沸点高、粘度大从而与苯、甲苯、二甲苯(BTX)馏分分离。
(2)脱硫反应苯、甲苯、二甲苯(BTX)馏分中二硫化碳不与硫酸反应,但噻吩能与硫酸磺化反应生成噻吩硫酸能溶于硫酸和水中,因此自洗涤的方法与苯、甲苯、二甲苯(BTX)馏分分离。
(3)噻吩与不饱和化合物反应噻吩与不饱和化合物在硫酸的催化作用下发生反应生成烷基化噻吩,其沸点比苯高60-70℃,从而与苯分离。
2.2.1.2硫酸浓度酸洗硫酸浓度93-95%,浓度低时,达不到洗涤效果;而浓度高时,生产中性酯量增大,不饱和化合物聚合程度加深,磺化反应加剧。
河北省唐山学院化学与环境工程系《煤化工工艺》课程设计粗苯的精制指导教师:程磊姓名:郭伟杰班级:09石油2班日期:20120501目录一综述 (1)1.1概述 (1)1.2文献综述 (1)1.3设计任务的依据 (2)二生产方案的选择 (5)2.1精馏塔类型的选择 (5)2.2化学精制工艺的选择 (6)三工艺流程的说明 (7)四粗苯精制的工艺计算 (9)4.1初步精馏计算 (9)4.1.1原始数据获取 (9)4.1.2初馏塔清晰分割物料衡算 (10)4.1.3用露点方程计算初馏塔塔顶温度 (11)4.1.4用泡点方程计算初馏塔塔底温度 (11)4.2化学精制 (12)4.3最终精馏 (14)4.3.1纯苯塔的物料衡算 (14)4.3.2用露点方程计算纯苯塔塔顶温度 (15)4.3.3用泡点方程计算纯苯塔塔底温度 (15)4.3.4甲苯塔的物料衡算 (16)4.3.5用露点方程计算甲苯塔塔顶温度 (17)4.3.6用泡点方程计算甲苯塔塔底温度 (17)4.3.7二甲苯塔的物料衡算 (18)4.3.8用露点方程计算二甲苯塔塔顶温度 (18)4.3.9用泡点方程计算二甲苯塔塔底温度 (19)五热量衡算 (20)5.1初馏塔的热量衡算 (20)5.1.1塔顶冷凝器的热量衡算 (20)5.1.2塔底再沸器的热量衡算 (20)5.2纯苯塔的热量衡算 (21)5.2.1塔顶冷凝器的热量衡算 (21)5.2.2塔底再沸器的热量衡算 (21)5.3甲苯塔的热量衡算 (22)5.3.1塔顶冷凝器的热量衡算 (22)5.3.2塔底再沸器的热量衡算 (22)5.4二甲苯塔的热量衡算 (22)5.4.1塔顶冷凝器的热量衡算 (22)5.4.2塔底再沸器的热量衡算 (23)六设计体会与收获 (24)七参考资料和文献 (26)内容摘要粗苯为中间体产品,本身用途极为有限,仅作为溶剂使用,但是精制后的焦化苯、焦化甲苯、焦化二甲苯等产品,是有机化工、医药和农药等的重要原料,在国内、国际上都有很好的市场,目前精苯产品价格持续上涨,市场潜力巨大。
粗苯精制工艺概述
2011-03-14
粗苯精制
工艺概述
粗苯是由多种有机物组成的复杂混合物,主要成分是苯及其同系物甲苯、二甲苯及三甲苯等。
粗苯精制过程就是通过化学的方法将粗苯中的不饱和化合物、硫化物等除去,然后用蒸馏方法将苯类产品分离出来的过程。
在连续式粗苯精制过程中,比较常见的工艺是五塔蒸馏方式。
粗苯精制工艺流程框图
控制方案
在粗苯精制过程中,主要是要解决各种塔的操作问题,这些塔的共同点是为了进行物质分离,其分离的原理是:根据混合液中各种组分的相对挥发度不同,使液相中的轻组分上升,重组分下降,从而达到分离物质的作用。
塔釜温度控制框图
塔釜温度控制是采用加热蒸汽流量与塔釜温度进行串级控制来实现的,影响塔釜温度的主要因素是物料进入再沸器后带走的热量,而再沸器的热量是由进入塔釜的蒸汽所提供的,因此,塔釜的温度可以通过调节进入再沸器的蒸汽流量来控制的,同时引入进料流量进行前馈控制,以此来实现对塔釜的温度控制,由于蒸汽的加入量对塔的其他参数如塔压影响很大,为了保证塔的安全,这里增加一个条件判断,当塔压在安全范围内用蒸汽流量和温度串级控制,当塔压过高时采用塔压控制的方法,使塔压降下来,以保证塔设备的安全。
影响塔顶温度的因素有许多,例如物料的回流量、再沸器的加热蒸汽量、冷凝器的冷却水量等,其中影响最大,作用最强的是物料回流量,所以通过回流量可以控制塔顶的温度,由于塔的进料量和其组成是主要干扰因素,由于5个塔是前后串联的,前一个塔的出料是后一个塔的进料,前后关联,进料量是不可控的,因此在这里引入前馈。
塔顶温度控制框图
五塔式粗苯精制流程图
蒸馏过程控制曲线。