苯加氢工艺原理

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。循环经单乙纯
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。
1.1.3.3 发展趋势 一、苯加氢原料市场现状
目前国内苯加氢的主要原料是粗苯，粗苯是焦炭生产过程中的主要副产品， 其主要成份是：苯、甲苯、二甲苯以及一些重质苯的混合物，是一种重要的化工 材料。但是，由于粗苯是一种初级化工品，成份混合而复杂，不能直接用于化工 生产，也不能直接被用户最终消费，就产生了把粗苯深加工成纯苯的精苯生产行 业，由精苯生产厂家把粗苯分离出纯苯、甲苯、二甲苯以及重质苯后，再消费到 客户手中。因此要了解纯苯的现状必须先了解粗苯的现状，
日本 Litol 高温、高压气相加氢技术 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工艺技术。粗苯经预分馏塔分离为轻苯和重苯残 夜，为抑制结焦预分馏塔采用真空蒸馏，塔底重沸器采用降膜重沸器，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，芳 烃蒸汽和氢气混合物从塔顶出来进入预反应塔，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 ）。预反产物进入主 反应器中，在约 6.0mpMPa、620℃左右在 Cr203 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 114%。反应产物经分离后，液相组分经 稳定塔脱除硫化氢、低低碳烃等组分，塔底产品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硫化氢吸附除去，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。 工艺流程简图如下：
苯加氢生产流程主要分为五部分：加氢精制，预蒸馏，萃取蒸馏，芳烃精制， 二甲苯蒸馏。
一、加氢精制：
1、粗苯原料预分离
脱重塔。
2、反应部分： 主反应器。
3、稳定部分： 稳定塔。
二、预蒸馏：
预蒸馏塔系，作用是得到 C6~C7 馏分作为萃取蒸馏的进料。 三、萃取蒸馏：
萃取蒸馏作用是在溶剂作用下，实现芳烃与非芳烃的分离。
工艺流程简图如下：
加氢条件：加氢为液相，反应温度 80℃，压力 3.0~4.4MPa。主反加氢为气 相加氢，反应温度 300~380℃，压力 3.0~4.0MPa。由于液相加氢温度较低，加氢 可以是粗苯加氢也可以是轻苯，对原料适应性强，经过预反应后的原料需由循环 气循环使用，分离出的加氢油在稳定塔排除尾气后进入预分馏塔，塔底的 C8 馏 分去二甲苯塔生产混合二甲苯，塔顶分离出的苯、甲苯馏分进入萃取蒸馏塔分离 出非芳烃后经汽提塔和纯苯塔得到高纯苯和高纯甲苯产品。预反应器加氢采用的 新氢是用 PSA 法制得得氢气。
国内生产工艺在消化国外公司的技术的基础上结合多年的加氢工程经验， 在吸收国内现有同类装置多年实际生产操作经验的基础上，做了针对性的工艺方 案优化：第一是增加了原料预处理部分。设置脱重组分塔，在减压条件下，以较 低的温度脱除较重的组分，先分馏后加氢。部分降低加氢符合。提高了装置对国 内各种原料的适应性。第二是防止结焦。脱重组分塔在真空条件下操作，塔底温 度较低，并采用特殊形式重沸器，降低气化率，有效地抑制结焦。第三是流程优 化。根据国内现有粗苯加氢装置的实际操作经验，对原装置工艺流程进行了许多 局部调整和优化。另外在萃取蒸馏工艺的优化上，石科院（简称 RIPP）开发的 环丁砜抽提蒸馏分离芳烃工艺。该技术用于生产苯、甲苯、二甲苯，具有产品品 质优、投资少、能耗低、不腐蚀设备的优点。
烯烃在此发生饱和反应形成相应的饱和烃。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〈0.5%。 反应产物经分离后，液相组分经稳定塔脱除硫化氢、氨等气体，塔底得到含噻吩 〈0.5mg/kg 的加氢油。
工艺流程简图如下：
加氢条件：温度 300~380℃，压力 3.0~4.0MPa。粗苯先经脱重组分塔，分 出的轻苯送去加氢。重苯作为生产古马隆-茚树脂的原料。加氢反应为连续固定 床气相加氢反应。加氢过程产生的硫化氢及其他气体，从稳定塔顶排除，加氢油 经萃取蒸馏把非芳烃的含量少于 2.5%wt。对组成变化大的原料适应性强，原料 可为粗苯、裂解汽油、重整油以及这些油的混合物。操作条件的变化小。
第一章 工艺设计说明书
1.1 概述
苯加氢项目包括生产设施和生产辅助设施，主要为：制氢、加氢、预 蒸馏、萃取、油库、装卸台等。生产高纯苯、硝化级甲苯、二甲苯、非芳 烃、溶剂油等。苯、甲苯、二甲苯（简称 BTX）等同属于芳香烃，是重要的基 本有机化工原料，由芳烃衍生的下游产品，广泛用于三大合成材料（合成塑料、 合成纤维和合成橡胶）和有机原料及各种中间体的制造。纯苯是重要的化工原料， 大量用于生产精细化工中间体和有机原料，如合成树脂、合成纤维、合成橡胶、 染料、医药、农药。它还是重要的有机溶剂。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。在炼油行业中也会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，除用于歧化生产苯和二甲苯外，其化工利用主 要是生产甲苯二异氰酸脂、有机原料和少量中间体，此外作为溶剂还用于涂料、 粘合剂、油墨和农药与大众息息相关的行业等方面。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、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。二甲苯在化工方面的应用主要是生产对苯二甲酸和苯酐，作为溶剂 的消费量也很大。间二甲苯主要用于生产对苯二甲酸和间苯二腈。焦化粗苯主要 含苯、甲苯、二甲苯等芳香烃，另外还有一些不饱和化合物、含硫化合物、含氧 化合物及氮化合物等杂质。粗苯精制就是以粗苯为原料，经化学和物理等方法将 上述杂质去除，以便得到可作原料使用的高纯度苯。近年来，国内许多钢铁企业 的焦化项目纷纷上马，焦化粗苯的产量迅速增加，为粗苯加氢精制提供了丰富的 原料。
区域内尚无专门的粗苯精制企业。为了抓住机遇，充分利用当地丰富的粗苯原料， 中煤旭阳焦化有限公司拟在河北省邢台市新建 10 万吨/年粗苯加氢项目。
1.1.2 国内外苯加氢生产、应用状况及预测
1.1.2.1 国外苯加氢生产情况 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
1.Байду номын сангаас.3.1 原料路线
作为苯加氢原料的粗苯主要来自于焦炭生产过程中产生的副产物，目前大部 分企业采用洗油吸收法从炼焦焦炉气中吸收粗苯。通过各种信息整理显示： 2004,2005,2006 年全国焦炭企业的粗苯生产量分别为 96 万、130 万和 175 万 t 左 右，05,06 年粗苯产量增长幅度均在 35%以上，大于焦炭的增长速度。
根据我国焦炭市场发展现状和“十一五”期间我国所处的发展阶段、经济发 展重点以及钢铁，煤炭行业的发展趋势。可以预测，焦炭行业受国家宏观经济控 制和环境治理影响，预计焦炭产量的增长幅度会有所降低，但每年仍有 15%~20% 的涨幅。焦炭产量的不断增长为粗苯产量增长提供了可靠的先决条件。
1.1.3.2 苯加氢生产流程介绍
德国 Uhde 低温气相加氢技术（KK 法）
德国 Uhde 低温气相加氢技术由德国 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后进入连续蒸发器，抑制了 高沸物在换热器及重沸器表面的聚合结焦，苯蒸汽与循环氢混合物进入蒸发塔在 此蒸发后，进入预反应器，容易聚合的物质，如双烯烃、苯乙烯、二硫化碳在有 活性的 Ni-Mo 催化剂作用下，在 190~240℃，被加氢变为单烯烃。脱除后的预反 产物进入主反应器中，在高选择性 Co-Mo 催化剂作用下进行气相加氢反应，单
粗苯产量主要受焦炭产量和回收率的制约。据权威统计部门公布的资料显 示，我过焦炭产量逐年增加。2003 年我国焦炭总产量为 1.41 亿吨，2004 年达到 1.77 亿吨，同比增长了 25.8%；2005 年焦炭产量达到 2.33 亿吨，同比增长了 31.6%。2005 年在分省市焦炭产量中，只有北京、浙江、贵州产量下降，其余省 市焦炭产量全部增加。其中，甘肃增加幅度最大，增长达到 67.7%，其次分别为 山东、广西、云南、宁夏，增长均超过 30%。今后几年焦炭行业受国家宏观经济 控制和环境治理影响预计焦炭产量的增长幅度将有所下降，但每年仍有 15—20% 的涨幅。因此，焦炭产量的不断增长为粗苯产量增长提供了可靠的先决条件。 近 年来随着粗苯生产规模的扩大和回收技术的不断改进，粗苯在炼焦过程中的回收
代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。下面就主要的粗苯加氢的工艺做一个 简要的说明：
1.1.2.3 苯加氢应用状况及预测
1.1.3 国内外生产工艺现状
由于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，
1.1.1 项目的来源
随着我国化工行业的快速发展，近年来苯下游产品产能增长较快，尤其是 苯乙烯、苯酚、苯胺、环己酮等生产装置的大量建设，对苯、甲苯、二甲苯等重 要的有机化工原料需求大增，而国内苯系列产品生产能力增长缓慢，不能满足市
场需求，有一定的市场空间。 根据调查可知。中煤旭阳焦化产品结构不合理，对副产品的利用程度不高，
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。
1.1.2.2 国内苯加氢生产状况 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。
美国 Axens 低温气液两相加氢技术 美国 Axens 低温气液两相加氢技术，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加入预反应器，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。加氢原料可以是粗苯 也可以是轻苯，原料适应性强。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，预反应产物靠热氢 汽化，需要高温循环氢量大，循环氢压缩机相对大，且要一台高温循环氢加热炉。