焦化甲苯的加氢精制

June 2012 · 104·
现代化工 Modern Chemical Industry
第 32 卷第 6 期 2012 年 6 月
焦化甲苯的加氢精制
赵艳斌， 曾爱武 （ 天津大学化学工程联合国家重点实验室 ， 天津 300072 ）
摘要： 对焦化甲苯原料首先进行加氢处理， 之后采用连续精馏的方法进行分离与提纯， 以得到纯度较高的甲苯产品。 加氢 阶段有效去除并转化了焦化甲苯中的噻吩 、 吡啶和烯烃类杂质。 精馏阶段采用 2 塔连续精馏的实验流程， 并对流程进行了模 分别对 2 塔的操作参数进行了优化 。通过连续精馏实验对模拟结果进行了验证， 结果表明， 对加氢处理之后的焦化甲苯原 拟， 料采用 NRTL 热力学方法得到的精馏模拟结果可得到纯度为 99. 39% 的甲苯产品， 证明实验结果与模拟结果吻合较好。 关键词： 连续精馏； 焦化甲苯； NRTL 热力学方法 中图分类号： TQ028． 3 文献标识码： A 文章编号： 0253 － 4320 （ 2012 ） 06 － 0104 － 03
原料液中各组分物质的质量分数
环己烷 0. 26 乙苯 17. 05 甲基环己烷 0. 20 对二甲苯 5. 36 苯 1. 21 邻二甲苯 4. 11
% 甲苯 70. 50
正己烷 1. 03 正辛烷 0. 28
图3
回流比对 C W1， toluene 的影响
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2. 1
精馏过程模拟与实验
模型建立 针对本 加 氢 焦 化 甲 苯 原 料 中 所 含 物 质， 选用
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现代化工
第 32 卷第 6 期
下， 考察塔顶出料量对 C W1， 如图 4 所示。 toluene 的影响，
图6 图4 塔顶出料量对 C W1， toluene 的影响 2. 3. 3
回流比对 C D2， toluene 的影响
图 4 所 示，塔 顶 出 料 量 为 0. 36 kg / h 时， C W1， toluene 达到峰值 。 而由于出料量远小于原料进料 故出料量在图示的区间内变化对甲苯收率影响 量， 甚微。综合考虑， 选择最佳塔顶出料量为 0. 36 kg / h。 2. 3 塔 2 参数的优化 塔 2 功能是去除入塔物料 W1 中沸点高于甲苯 的重组分， 以在塔顶收集到纯度较高的甲苯产品 。 模拟初设的操作参数为： 进料位置第 20 块理论板， 回流比 3 ， 塔顶出料量 7. 0 kg / h。 主要考察改变进 料位置、 回流比及塔顶出料量等参数对塔顶出料 D2 中甲苯浓度 C D2， toluene 及收率 Y D2 ， toluene 的影响 。 2. 3. 1 进料位置的优化 在回流比 3 ， 塔顶出料量 7. 0 kg / h 的情况下， 考 结果如图 5 所示。 察进料位置对 C D2， toluene 的影响 ，
收稿日期： 2012 － 01 － 12 基金项目： 国家科技支撑项目（ 2007BAB24B05 ）
对二甲苯、 邻二甲苯。 笔者对加氢后原料首先进行 了气相色谱定量分析， 确定了原料中各组分的含量； 采用 NRTL 的 热 力 学 方 法 对 整 个 流 程 进 行 了 模 ［4 ］ 在最初设定参数基础上对各参数进行优化 ， 拟 ， 从而确定最优的操作参数， 最后通过小型精馏实验赵艳斌等： 焦化甲苯的加氢精制
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— —纯度较高的甲苯。 以得到最终产品 D2 — 1. 1 焦化甲苯的加氢 加氢反应主要是为了去除了焦化甲苯原料中的 吡啶和烯烃类杂质。 这些杂质的存在不仅影 噻吩、 响了甲苯产品的纯度， 同时对甲苯的比色、 溴价、 总 。 硫等也会产生重要影响 但这些杂质中许多成分与 甲苯的沸点相近， 也有部分成分与甲苯共沸， 因而采 表1 给 用一般的精馏方法无法有效地将它们除去 ， 出了甲苯原料中的主要成分， 在这些成分中吡啶、 甲 基噻吩、 庚烯等均是难以分离的物质。 为了有效去除影响甲苯的杂环类及不饱烯类杂 质， 本文采用了两段加氢， 第一段为低压加氢， 主要 是为了除去原料中的不饱和烯类杂质， 加氢温度在 280 ～ 300℃ ； 二 段 加 氢 为 中 压 加 氢， 加氢温度为 350℃ ， 在第二段加氢中可有效地去除噻吩、 吡啶类 表 1 给出了加氢前后的物料组分对比 ， 从中 等杂质， 通过加氢将粗甲苯原料中的许多杂质去除 可看出， 了， 为后期的精制打下了良好的基础 。
焦化甲苯是甲苯重要来源之一。传统的焦化粗 ［2 － 3 ］ ， 苯加工方法主要有酸洗法与加氢法 酸洗法存 在苯损失率高， 设备易腐蚀， 对环境造成污染等问 加工成本高。这 2 种方法 题； 加氢法工艺技术复杂， 均不能回收焦化粗苯中的重要化工原料噻吩 ， 因而 研究人员开发了萃取精馏法对焦化粗苯进行处理 ， 不仅可得到高品质的苯， 同时可回收高纯度的噻吩。 但此工艺由于没有对甲苯、 二甲苯馏分实行有效处 理， 故得到的甲苯与二甲苯质量并不高。 本文中对 经过萃取处理后得到的焦化粗甲苯与二甲苯混合物 首先进行了加氢处理， 然后对加氢后的原料进行了 精制分离， 得到了高品质的甲苯及混合二甲苯。 由 于本文中的加氢原料是将焦化粗苯中苯馏分分离后 的产物， 因而加氢处理量较粗苯直接加氢少了 70% 以上， 极大地减小了加氢成本和强度。 加氢后原料 中甲苯为主要组分， 杂质种类较多， 将其与甲苯的沸 — —沸点低于甲 点相比较， 可大致分为 2 类： 轻组分— 苯的杂质， 包括正己烷、 环己烷、 甲基环己烷、 苯； 重 — —沸点高于甲苯的杂质， 组分— 包括正辛烷、 乙苯、
［6 ］ 。 率 Y W1， toluene 的影响 2. 2. 1 进料位置的优化
在回流比 8 ， 塔顶出料量 0. 32 kg / h 的情况下， 考察进料位置对 C W1， 结果如图 2 所示。 toluene 的影响 ，
乙苯 乙苯
图2
进料板位置对 C W1， toluene 的影响
1. 2
加氢焦化甲苯组分分析
表2
物质 质量分数 物质 质量分数
C W1， 如图 2 所示， toluene 在第 12 块理论板处达到 峰值， 高于或低于此理论板位置进料 C W1， toluene 均呈 下降 趋 势， 因 此 选 择 最 佳 进 料 位 置 为 第 12 块 理 论板。 2. 2. 2 回流比的优化 在进料位 置 第 12 块 理 论 板， 塔 顶 出 料 量 0. 3 kg / h 的情况下， 考察回流比对 C W1， 结果 toluene 的影响 ， 如图 3 所示。
对加氢后的焦化甲苯原料进行组分分析， 分析 仪器采用 Agilent 7890A 气相色谱仪（ 附带 6820B 自 DB －17ms 毛细管柱， FID 检测器。 操作 动进样器） ， 条件： N2 为载气， 进样口汽化室温度 250℃ ， 进样量 0. 2 μL， 分流比 100∶ 1 ， 检测器温度 300℃ ， 柱温采用 程序升温， 初温 100℃ ， 终温 200℃ ， 升温速率 50℃ / min。经分 析 后， 原料中各组分质量分数如表 2 所示。
Hydrogeneration and purification of coking toluene
ZHAO Yanbin，ZENG Aiwu
（ State Key Laboratory of Chemical Engineering，College of Chemical Engineering，Tianjin University， Tianjin 300072 ，China） Abstract： In order to get high pure toluene product， hydrogenation method is applied to the coking toluene which is followed by a continuous distillation method． The impurities in the coking toluene like thiophene， material， pyridine and olefin can be effectively removed and converted during the period of hydrogenation． For the distillation period， a twocolumn continuous distillation flowsheet is introduced firstly． The distillation flowsheet is then simulated and the operational parameters are optimized as well． Finally， a test of the modeling results is made by conducting a continuous distillation experiment． As the simulation result shows， a 99. 39% pure toluene product can be achieved by means of NRTL thermodynamic method for the hydrogenated coking toluene material． It is proved that the experiment result matches well with the simulation result． Key words： continuous distillation； coking toluene； NRTL thermodynamic method
塔顶出料量的优化 在进料位置第 20 块理论板， 回流比 2 的情况 考察塔顶出料量对 C D2， 如图 7 所示。 下， toluene 的影响 ，
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焦化甲苯加氢与组分分析
针对原料中的杂质含量情况， 确定采用 2 塔连 ， 1 续精馏的分离方法 工艺流程如图 所示， 其中塔 1 为去轻塔， 用于去除原料中所含的轻组分， 塔釜出料 W1 进入塔 2 ， 塔 2 为除重塔， 将物料中重组分分离，