三苯精馏分离工艺设计

粗苯加氢装置三苯馏分萃取系统生产工艺的改进措施2019年06月粗苯加氢装置三苯馏分萃取系统生产工艺的改进措施黄余东(宁夏宝丰能源集团股份有限公司，宁夏银川750000)摘要：宁夏宝丰能源集团股份有限公司粗苯加氢装置，通过将三苯馏分在萃取前先进行精馏分离分割成苯混合物和混合芳烃，然后再对苯混合物进行萃取精馏，由于没有重质非芳烃和混合二甲苯的存在，使得萃取过程的萃取温度有所降低，降低了萃取剂的分解劣化，保证了萃取剂的萃取效果和纯苯产品的品质,装置操作可灵活调整市场适应能力强。

技改后本套装置可以安全稳定运行，产品质量达标合格，经济效益明显。

关键词：粗苯加氢；工艺；萃取（1）装置简介宁夏宝丰能源集团股份有限公司是一家通过集成国际国内一流技术与设备，实现了煤炭资源由燃料向化工原料转变及清洁、高效利用的煤基多联产循环经济产业链企业，其中粗苯加氢装置由浙江美阳工程公司进行详细工程设计，粗苯通过脱重塔脱除180℃以上的重组分后，轻苯利用两级加氢脱除有机硫、有机氮，萃取系统采用环丁砜三苯萃取工艺，主要产品有纯苯、混苯、混合二甲苯、重苯、非芳烃五种产品，其中生产纯苯达到石油级指标，纯度99.95%以上，总硫含量小于1PPm ，整套装置包括加氢系统、萃取精馏系统、PSA 驰放气制氢系统三个部分。

本装置的设计加工粗苯10万吨/年，产量为6.7万吨/年纯苯，1.2万吨/年混苯和0.4万吨/年混苯二甲苯。

设计操作弹性为60%～100%。

装置设计寿命为二十年，年运行时间为8000h 。

粗苯加氢装置工艺流程简图（2）装置生产运行存在的问题分析苯加氢装置萃取回收系统采取三苯萃取，萃取剂使用环丁砜，系统长时间运行后出现环丁砜分解劣化严重，萃取效果差且置换损失大，造成主要产品纯苯中甲基环己烷含量高，在300PPm 左右，纯度偏低，总硫含量经常性超标的情况；同时非芳烃、二甲苯中的硫含量较高，导致销售困难以及价格较低[1]。

1装置改进方案粗苯原料自罐区来进入装置通过脱重及加氢系统后进入稳定塔，从稳定塔塔底出来的加氢油不经过冷却进入苯塔直接作为预分馏塔，塔顶采出非芳烃与苯的混合物，苯塔侧线停用，苯塔塔底采出混合苯经冷却后送至罐区；苯塔塔顶非芳烃与苯混合物经冷凝后进入苯塔回流罐，一部分给苯塔塔顶打回流，一部分送至萃取塔进料缓冲罐，经萃取进料泵送至萃取塔，萃取塔塔顶采出非芳烃冷却后送至罐区；萃取塔塔底富溶剂经过萃取塔塔底泵送至回收塔精馏，塔顶采出纯苯送至罐区；甲苯塔与二甲苯塔停用[2]。

精馏技术在粗苯分离中应用与设计粗苯分离是石化工业中常见的一项关键工艺，它的主要目的是从石油中提取纯净的苯产品。

在这个过程中，精馏技术被广泛应用并不断优化。

本文将探讨精馏技术在粗苯分离中的应用以及如何设计一个有效的分离工艺。

1. 精馏技术在粗苯分离中的应用精馏技术是一种通过不同组分的汽液平衡来实现分离的方法。

在粗苯分离中，精馏塔是关键设备，它将原料液体加热并注入塔顶，然后通过多个塔板的级联操作，将不同组分按照沸点的高低进行分离。

这些操作通常包括下塔液回流、顶塔液回流和顶塔气体吹气等。

通过这些操作的组合应用，我们可以实现有效的分离纯苯。

2. 分离塔的设计要素在设计一个高效的粗苯分离塔时，有几个要素需要考虑。

首先，选择一个合适的塔型非常重要。

例如，常见的粗苯分离塔型包括板塔和填料塔。

对于大规模工业生产，一般倾向于使用填料塔，因为填料塔具有更高的传质效率和更低的压降。

其次，塔板或填料的类型和布置也需要仔细选择。

这将直接影响分离塔的效率和性能。

最后，需要考虑塔顶和塔底的操作条件，如温度、压力和液位控制等。

3. 精馏塔中的流体模拟为了更好地理解分离过程和优化操作条件，利用数值模拟对精馏塔进行流体动力学分析是很常见的做法。

数值模拟可以提供有关流体流动、物质传递和热量传递的详细信息，帮助设计师更好地了解分离塔的运行情况。

通过使用计算流体动力学（CFD）软件，可以模拟和预测各种工艺情况下的流动行为，并根据模拟结果进行塔设计和操作条件优化。

4. 粗苯分离工艺的调优和改进在实际生产中，粗苯分离工艺需要不断调优和改进，以实现最佳的经济效益和环境友好性。

对于工艺方案的改进，通常是通过改变操作条件、增加回流比例或引入新的设备来实现的。

此外，利用先进的控制策略和自动化系统，可以实现对整个分离过程的精细控制，提高产品质量和生产效率。

综上所述，精馏技术在粗苯分离中具有重要的应用价值。

通过合理的塔型选择、精心设计的分离塔和优化的操作条件，我们可以实现高效的精馏分离过程。

重苯分离技术改造项目建议书2019年9月目录1 项目概况1.1项目名称1.2项目背景2 方案选择2.1项目方案选择原则3 项目技术方案3.1技术方案3.2投资概算3.3经济效益预测4 主要设备工艺参数附图：重苯提取三苯工艺流程简图1 项目概况1万吨/年重苯分离技术改造项目1.1项目名称重苯分离技术改造项1.2项目背景1万吨/年重苯分离技术改造项目设计进料量为1.25t/h，操作时间为8000h/a，操作弹性为50%~120%。

进料组成如下：产品分析记录（重苯）选取7.17日（三苯含量最少）、12.11日（三苯含量最高）、9.4日（苯乙烯含量最高）三日数据进行模拟。

其余未检出的重组分大概含量为：1-乙基-3-甲基苯0.249%，1,2,3-三甲基苯1.3630%，，二氢茚2.1650%茚4.6%，3-甲基苯酚0.2410%，2-甲基苯并呋喃0.358%，2-甲基茚0.2830%，四氢萘0.5000%，2,4-二甲苯酚0.5%，2,5-二甲苯酚0.5%，萘17%，硫茚1.2150，喹啉2.5，异喹啉0.5460，2-甲基萘9.%，1-甲基萘4.921%，吲哚0.6%，4-甲基硫茚0.4%，6-甲基硫茚0.4%，联苯0.50%，1-乙基萘0.359%，2-乙基萘0.2%，2,7-二甲基萘0.10%，苊0.10%，二苯并呋喃0.1%。

2方案选择原则尽可能利用现有设施和设备，以节省工程投资、占地，用尽可能短的时间完成施工安装，少占用生产时间，并达到节能挖潜目的。

充分考虑到粗苯采购原料对分离效果的影响，设置三个进料口。

3重苯提取三苯项目3.1技术方案重苯加工设计产能10000 t/a，操作弹性80～120%。

精馏塔提馏段选用板式塔，精馏段选用填料塔。

原料与塔釜液换热后进精馏塔，精馏塔顶切取的三苯馏分经塔顶冷凝器冷却至三苯回流槽作为产品打至粗苯槽；塔底热源为导热油；塔釜重组分经余热利用、经采出泵，至三混槽，再沸器内塔底组分与导热油换热为精馏塔提供热源。

化工过程及CAD课程设计任务书项目一、CAD1.题目化工单元操作设备CAD 图（以化工原理课程设计手工图纸为基础）2.提交材料1）电子版图纸（图幅：A1；文件格：*.dwg；CAD 版本：2010及以前的版本）2）纸质材料：将电子版A1 图纸用A3 制进行打印。

项目二、化工过程设计（工作间：330d/a）题目4）苯、甲苯、二甲苯分离过程设计（进料：苯含量20‐40%；甲苯：15‐30%；分离后苯的纯度不小于98%；甲苯纯度不小98%；二甲苯纯度不小97%）。

2.要求1）查阅文献资料，完成工艺流程设计，按化工制图中对流程图的要求绘制工艺流程图；2）采用流程模拟软件，进行全流程流程模拟；3）编辑得到流程模拟的物料平衡表、热量平衡表；4）对其中一个精馏塔进行塔体工艺尺寸计算，以及敏感性分析；5）编制工艺设计报告应报包括：文献调研情况，设计依据——年工作时间、原料规格、加热蒸汽机冷却水规格等、工艺流程设计——工艺流程图及工艺流程简述，全流程模拟结果——物料平衡与热量平衡，塔设备工艺尺寸结果，塔设备敏感性分解结果图表。

6）格式与排版要求：见附件年处理量18.86万吨三苯分离项目工艺设计说明书第一章总论1.1 项目概况本项目为在任务书的要求下设计一个简单的三苯分离工艺。

由于苯、甲苯、二甲苯之间沸点温差相差明显，存在较大温差，故可用传统精馏操作即可分离，无需太过复杂的工艺要求。

对于三元混合物的分离，应采用连续精馏流程。

连续精馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点。

采用全凝器为主，以使于准确的控制回流比。

利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分的分离。

1.2 设计依据化工过程及CAD课程设计任务书；1.3 生产工艺及全厂总流程1.3.1 生产工艺蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发的不同并借助于多次不分汽化和部分冷凝达到轻，重组分分流的方法。

蒸馏操作在化工，石油化工，轻工等工业生产中占有重要的地位。

分离苯—甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺设计苯和甲苯是两种常用的有机溶剂，它们通常通过精馏过程进行分离。

浮阀板式精馏塔是一种常用的精馏设备，具有高效、节能、操作方便等特点。

下面就对分离苯和甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺进行设计。

1.工艺流程：分离苯和甲苯混合液的浮阀板式精馏塔工艺流程一般包括进料、初留、尾留和回流等环节，具体流程如下：1)进料：将苯和甲苯混合液进料到精馏塔的顶部。

进料包括苯和甲苯的混合物以及一部分回流。

2)初留：通过多个塔板的精馏，将苯分离出来，初留液位以下的液体为初馏液，初留液通过凝气冷却器冷却后分为初留顶部产品和初留底部回流。

3)尾留：在塔底通过降温器冷却后，即可得到尾液，尾留底部产品通常作为顶部产品的回流，以保证塔托和稳定操作。

4)回流：回流是为了提高塔板的效率，减小焦失和能耗。

可通过将一部分的顶部产品送回到塔顶部作为回流。

2.浮阀板式精馏塔的设计参数：在进行浮阀板式精馏塔的工艺设计时，需要考虑以下参数：1)塔高：塔高应根据塔板的数量和塔板高度来确定，总体来说，塔高越高，分馏效果越好，但是设备成本和能耗也会增加。

2)塔板数：塔板数的确定需要考虑到初留和尾留的要求，一般根据初留质量分数和尾留质量分数进行迭代计算。

3)流量：进料流量、回流流量以及所需的产品流量都需要根据需求和经验来确定，可通过仪表和流量控制阀来调节。

4)进料温度：进料温度一般在常温下进行，如果需要提高分离效率，可以适当降低进料温度。

5)塔底温度：塔底温度是通过冷凝器来冷却的，根据具体情况来确定冷凝器的设计参数。

3.优化调整：在实际工艺操作中，可能需要对工艺参数进行优化调整，以达到更好的分离效果和降低能耗。

具体调整方法如下：1)调整回流比：根据实际需要，调整回流比可以提高塔板的效率。

2)改变操作压力：通过改变操作压力，可以改变馏出物的温度和塔板的效果，进而实现优化调整。

3)塔板节流孔调整：通过调整塔板节流孔的大小，可以影响流体的分布和液体在塔板上的停留时间，从而达到更好的分离效果。

一概述精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。

精馏过程使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。

根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。

对于精馏塔的设计应该满足一下几点：（1）生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。

（2）效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。

（3）流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。

（4）有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。

（5）结构简单，造价低，安装检修方便。

（6）能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性等本方案采用浮阀塔，浮阀塔的优点是：（1）浮阀的阀片可以浮动，随着气体负荷的变化而调节其开启度，因此，浮阀塔的操作弹性大，特别是在低负荷时，仍能保持正常操作。

（2）浮阀塔由于气液接触状态良好，雾沫夹带量小(因气体水平吹出之故)，塔板效率较高，生产能力较大。

（3）塔结构简单，制造费用便宜，并能适应常用的物料状况，是化工、炼油行业中使用最广泛的塔型之一。

（4）气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差小。

浮阀塔也有缺点，上升蒸汽会沿着上升蒸汽孔的周围喷出，仍然有液体的逆向混合，因而会降低传质效率，另外阀片容易卡住，影响其自由开启。

另外，在处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结。

在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。

本设计先用ASPEN PLUS进行模拟，运用相关的气液数据对塔的工艺尺寸计算，并进行必要的校验。

二工艺流程的说明和论证本设计首先使用模拟软件ASPEN PLUS进行模拟，得到精馏塔的。

南京工业大学浦江学院《化工原理》课程设计设计题目苯-乙苯精馏工段工艺设计专业生物工程班级浦生工0904团队编号D指导教师金自强设计日期 2012 年6月11日至 2012 年6月24日评分表：指导教师签字：化工原理课程设计任务书目录第一章前言第二章设计方案的确定及流程说明2.1设计条件2.2设计主要任务2.3工艺流程2.4设计内容2.5主要物性数据第三章工艺计算3.1 精馏塔物料的衡算3.2 塔板数的确定3.3 实际塔板数的求取第四章相关物性参数的计算4.1 操作压强4.2 平均温度4.3 平均摩尔质量4.4 平均密度4.5 液体平均黏度4.6 液体平均表面张力4.7 气液相负荷4.8塔的工艺条件及物性数据统计第五章塔和塔板的主要工艺尺寸计算5.1 塔径5.2 溢流装置5.3 弓形降液管宽度Wd和截面Af5.4 降液管底隙高度5.5 塔板布置5.6 开孔区（鼓泡区）面积计算5.7浮阀塔的开孔率及阀孔排列第六章塔板的流体力学验算6.1气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降）6.1.1 干板压降6.1.2 板上充气液层阻力hl6.1.3 表面张力引起的阻力6.2 液泛验算6.3 雾沫夹带验算第七章塔板负荷性能图7.1精馏段7.2提馏段第八章板式塔的结构与附属设备8.1塔体结构8.1.1塔顶空间8.1.2塔底空间8.1.3人孔8.2 精馏塔的附属设备8.2.1塔主要接管尺寸计算8.1.2塔底空间8.1.3人孔8.2 精馏塔的附属设备8.2.1塔主要接管尺寸计算8.3 设计结果一览表第九章换热器的设计9.1 确定设计方案9.2 确定物性数据9.3 估算传热面积9.4 工艺结构尺寸第一章前言塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。

它可使气（或汽）液或液液两相进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。

可在塔设备中完成的常见操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。

此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法静制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。