聚合物工艺流程设计

粗苯加氢工艺流程设计

1简介

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。

2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。

3粗苯加氢工艺选择

3.1美国Axens气液两相加氢技术:采用自行开发的两段加氢技术，粗苯脱重组分后由高速泵提压进入预反应器进行液相加氢反应容易聚合的物质。如双烯烃，苯乙烯，二硫化碳在Ni-Mo催化剂作用下加氢变为单烯烃。由于预加氢反应为液相反应能有效抑制双烯烃的聚合预反应，产物经高温循环氢汽化后通过加热炉加热到主反应温度进入主反应器，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分离，液相组分经稳定塔将H2S、NH3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。预反应产物靠热氢汽化需要大量高温循环氢，循环氢压缩机相对较大，且需要1台加热炉。

3.2德国Uhde低温气相加氢技术KK法由德国BASF公司开发Uhde公司改进的粗苯加氢精制工艺。粗苯经高速泵提压后与循环氢混合进入连续蒸发器，抑制了高沸点物质在换热器及重沸器表面聚合结焦，苯蒸汽与循环氢混合物进入蒸发塔再次蒸发后，进入预反应器。容易聚合的物质，如双烯烃、苯乙烯、二硫化碳在Ni-Mo催化剂作用下，在190-240加氢变为单烯烃，然后进入主反应器。在高选择性Co-Mo催化剂作用下进行气相加氢反应，单烯烃在此发生饱和反应形成饱和烃，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%反应产物经分离后液相组分经稳定塔脱除H2S、NH3等气体，塔底得到含噻吩<0.5mg/kg的加氢油。

3.3日本Litol 高温高压气相加氢技术：由美国胡德利公司开发日本旭化成公司改进的轻苯催化加氢精制技术。粗苯经预分馏塔分离为轻苯和重苯残液。为抑制结焦，预分馏塔采用真空蒸馏，塔底再沸器采用降膜再沸器，并向粗苯原料中注入一定比例的阻聚剂轻苯经高压泵进入蒸发器与循环氢气混合后进入预反应器。在约6.0Mpa、250左右Co-Mo 催化剂作用下，除去高温时易聚合的不饱和组分苯乙烯等，然后进入主反应器。在约6.0MPa 620 左右Cr2O3催化剂作用下进行脱硫，脱氮，脱氧和加氢脱烷基等反应苯收率约为11.4%。反应产物经分离后，液相经稳定塔脱除H2S低碳烃等组分。塔底的加氢油经白土塔将一些痕量烯烃比二甲苯沸点高的芳烃以及微量H吸附除去。经白土吸附后的加氢油进入苯塔塔顶得到含噻吩<1mg/kg，结晶点高于 5.45的纯苯该工艺由于加氢脱烷基，因此只生产高纯苯近年来，国内在消化吸收国外同类技术基础上，开发了国产化低温两段气相催化加氢工艺技术，产品质量均能达到市场要求。

4粗苯加氢工艺流程比较

4.1Litol 高温加氢法加氢条件：温度610,压力6.0MPa,粗苯先经预分馏塔分出轻，重苯重苯作为生产古马隆树脂的原料。轻苯去加氢，加氢油在高压分离器中分出循环氢后在苯塔内分离出纯苯,塔底残油返回加氢精制系统继续脱烷基。循环氢经单乙醇胺，MEA脱硫后大部分返回加氢系统循环使用。少部分送至制氢单元，制得的氢气作为加氢系统的补充氢，工艺流程见图1。

4.2 KK低温气相加氢法加氢条件：温度300-380，压力3.0 -4.0MPa。粗苯原料经连续蒸发后进入蒸发塔脱重组分，轻苯加氢反应为连续固定床气相加氢反应，加氢过程产生的H2S 及其他气体从稳定塔顶排出。加氢油经END 萃取蒸馏将非芳烃分离出去，再经连续精馏可以得到产品苯，甲苯及混合二甲苯。二甲苯中非芳烃的含量小于 2.5%。由于

装置对组成变化大的原料适应性不强连续蒸发器易堵，采用的END两苯萃取精馏不易操作，产品苯，甲苯中全氮指标高，中性试验呈碱性。工艺流程见图2。

图1 Litol高温加氢工艺流程

图2 KK低温气相加氢工艺流程