粗苯萃取精馏新技术改造工程项目可行性研究报告

1. 总论

1.1概述

1.1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人

项目名称: 某省某县某化工有限公司55000t/a粗苯萃取精

馏新技术改造工程

主办单位名称: 某省某县某化工有限公司

企业性质: 有限责任公司

法人代表: 某某

1.1.2可行性研究报告编制的依据和原则

1.1.

2.1编制依据

1) 《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(化计发[1997]426号文)。

2) 天津凯赛特科技有限公司与河北省石油化工设计院有限公司签订的工程咨询合同。

3) 天津凯赛特科技有限公司提供的工艺技术。

4) 某省某县某化工有限公司提供的基础资料和数据。

1.1.

2.2编制原则

1) 采纳先进、成熟、可靠的生产工艺技术,保证安全生产和产品质量。

2) 认真贯彻执行国家关于环境爱护和劳动爱护的法规和要求。

3) 贯彻节能方针，充分利用当地的资源优势，合理配置，在满足生产工艺要求的前提下，节约资金降低工程造价。

4) 工厂总平面布置，以流程顺畅、紧凑布局为宗旨，缩短物流输送距离，尽量减少占地面积及工程土方量。

5) 提高生产装置的自动化操纵水平和机械化运输水平。

1.1.3 项目提出的背景、投资必要性和经济意义

1.1.3.1承办单位概况

某省某县某化工有限公司位于某县河东工业园区，陶寺乡兴光村西侧，占地面积23330m2。要紧生产项目为55000t/a粗苯加工装置和20kt/a顺酐生产装置各一套，年可生产纯苯34.5kt，甲苯6.4kt，二甲苯1.5kt，溶剂油2.4kt，重油1.5kt，顺酐20kt。

某省某县某化工有限公司是为合理利用当地的资源优势而投资建设的生产性企业，2005年5月在某县工商行政治理局登记注册。全公司共有职员190人，技术人员30人。公司董事会下设总经理、生产副总经理、供销副总经理、财务副总经理，治理部门有办公室、生产部、财务部、供销部、安全部、设材部、质检部，生产车间有精苯车间、顺酐车间。每年产值 2.5亿，利税2000万元。

公司两套生产装置均采纳成熟、可靠的工艺，自动化水平较高，依靠现代企业治理制度和严格的质量治理体系，确保了生产的稳定和产品质量，达到了高起点、高水准，该公司2006年10月份通过了ISO9000质量体系认证。

1.1.3.2 项目提出的背景、投资的必要性和经济意义

我国煤炭资源丰富，焦化工业发达，居世界前列。目前，发达国家的苯多来自石油化工，但我国焦化苯所占比例仍较高，随

着合成工业的进展，对苯的质量要求亦日益苛刻，要求合成级苯结晶点不能低于5.5℃，相当于苯中噻吩含量不超过0.05％，石油级苯要求含量低于3ppm，纯度高于99.9%。由于我国焦化粗苯中噻吩含量普遍偏高(如上海梅山冶金公司焦化厂的轻苯中噻吩含量高达5000~7000ppm，最高为l0000ppm)，致使硝化苯中噻吩含量为500~800ppm，限制了苯的应用。因此降低噻吩含量是提高苯质量的关键。

目前，我国粗苯精制普遍采纳硫酸洗涤法，此法要紧利用噻吩和硫酸的磺化反应和酸催化剂下的共聚反应来脱除噻吩，产品为硝化级苯、甲苯、二甲苯。该工艺成熟，但存在产品质量差、产品收率低，对环境阻碍大的缺点。加氢法与酸洗法比较，解决了酸洗法存在的问题，加氢法精制粗苯产品能够达到石油级质量要求，但此法的缺点是项目投资大、建设周期长，一般被大企业所采纳。此两种方法都不能回收噻吩。

某省某县某化工有限公司现采纳酸洗法生产工艺来生产纯苯，酸洗法是我国传统的粗苯精制方法，采纳硫酸洗涤净化。因该法具有工艺流程简单、操作灵活、设备简单、材料易得、在常温常压下运行等优点，关于中小型焦化企业仍不失为一种切实可行的粗苯精制法，然而这种方法存在许多难以克服的致命缺点，由于不饱和化合物及硫化物在硫酸的作用下，生成黑褐色的深度聚合物（酸焦油），至今无有效的治理方法，另外产品质量、产品收率无法和加氢精制法相比，正逐渐被加氢精制法替代。某省提高了煤化工准入门槛，关于酸洗法粗苯精制工艺将在2010年淘

汰。

粗苯加氢精制是通过加氢，部分脱除粗苯中所含的硫、氮及不饱和烃，再经萃取分离精制得高纯度纯苯、纯甲苯、二甲苯等产品。加氢纯苯的纯度可高达99. 95%、二甲苯纯度可达99.8%，可满足下游高端产品苯乙烯、TDI（甲苯二异氰酸醋）生产的需要。售价也远高于酸洗苯，三苯收率可达到90%以上，其加工收益显著，然而，对一般的加氢工艺来讲，要制取完全不含噻吩的苯类产品实际上是不可能的，这是因为噻吩的氢解和芳烃的加氢过程是相互联系着的，因而就必须选择专门的催化剂进行催化加氢，目前国内专门多大的国企正采纳此方法精制苯。粗苯加氢精制项目投资大，一般50kt/a的粗苯加氢精制项目投资大约为1亿多元，同时建设周期长，适合于大型企业建设。

目前，粗苯精制要紧有粗苯－焦化纯苯、焦化纯苯－无硫苯和粗苯加氢萃取三种方案。从2007年焦化苯市场情况来看，三种方案在对上游原料和下游市场的占有方面竞争特不激烈。粗苯一焦化纯苯精制工艺投资小、见效快，但工艺老化、污染环境、产品质量较差；焦化纯苯一无硫苯精制工艺是一种最新的精制方案，该工艺投资小、见效快，成本低、产品质量提高快，但工艺不成熟(属开发期)、产品质量不稳定：粗苯加氢萃取工艺投资大、建设周期长，但工艺稳定、产品质量较好，代表着粗苯精制的进展方向，但随着无硫苯(氧化法或吸附法)工艺的进展和成熟对加氢萃取工艺将产生较大的冲击。

焦化纯苯一无硫苯工艺，是在焦化纯苯的基础上进一步精制，

目前有氧化法、精洗萃取法、吸附法等多种工艺，仅氧化法就有几种工艺。由于生产厂家工艺相互保密，技术方面是否先进一时专门难讲清晰。由于该工艺投资小、见效快、产品质量趋向于加氢苯而被民营所情迷，近期进展速度迅猛。仅2007年一年产能就进展到30多万吨。

苏联自1975年以来，为改进焦化工业中高纯苯的生产工艺而进行的一系列研究表明，关于深度净化苯中饱和烃和噻吩杂质的最有前途的方法是萃取精馏。萃取精馏可回收苯中的大部分噻吩，减少了由于大量酸洗而造成的苯损失，有一定经济效益。此外，该工艺无酸焦油排放，在改善环境上也专门有意义。

天津凯赛特科技有限公司开发的萃取精馏法粗苯精制，已取得了专利，该工艺大大提高了苯的收率，同时可回收苯中的大部分噻吩；同时，与加氢精制法相比，项目投资额度也具有专门强的竞争力。50kt/a的萃取法粗苯精制项目投资大约2000多万元，投资少，我们完全能够预测，该技术必将引发国内国际粗苯精制技术的一场革命。

某省某县某化工有限公司属于民营企业，采纳酸洗工艺制取纯苯的要紧目的是满足本厂顺酐车间的需要，不需要高纯度的纯苯，在面临酸洗工艺被淘汰的情况下，公司决定将现有酸洗法粗苯精制工艺改造为萃取精馏工艺，既提高苯的纯度，也幸免了对环境的阻碍。

焦化粗苯的萃取精馏项目能够实现回收目的产物以及污染物零排放的目标，因此项目的实施既会有专门好的经济效益，又会

有专门好的社会效益。

1.1.4研究范围

依照国家产业政策和行业政策，就某省某县某化工有限公司55000t/a粗苯萃取精馏新技术改造工程投资的必要性，市场预测，产品方案及生产规模，工艺技术方案，建厂条件和厂址方案，公用工程和辅助设施方案，节能，环境爱护，劳动爱护和安全卫生，投资估算，财务评价等进行研究，以便得出结论，为领导提供决策依据。

1.2研究结论

1.2.1 研究的简要综合结论

本工程的建设符合国家产业政策和行业政策，产品市场前景宽敞，具有良好的经济效益，工艺技术路线先进、成熟、可靠，且原材料供应有保证。

工程建设在某县陶寺乡兴光村，交通运输方便，新建工程配套设施，水、电、汽供应有保证。本工程充分考虑了“三废”治理和综合利用措施，可不能对环境造成污染。劳动安全卫生设施完善。

本项目总投资为5243.26万元。投资回收期3.59年，年均利润2200.08万元。项目的经济收益较好，具有一定的抗风险能力，因此，建议上级主管部门尽快批准建设。

附：要紧技术经济指标表

表1.1 要紧技术经济指标表

2.市场预测

2.1 国、内外市场情况预测

本项目生产的产品要紧有纯苯、甲苯、二甲苯、噻吩、重质苯、初馏份、溶剂油（C8、C9）等，其中要紧产品为纯苯、甲苯、二甲苯。

2.1.1纯苯

纯苯是基础有机化工原料，广泛用于合成橡胶、塑料、纤维、洗涤剂、染料、医药、农药和炸药生产，也可用作溶剂，在炼油工业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。

目前，全国纯苯生产厂家有70多家，总年产能力约为4000kt/a，其中石油苯约占 60％，焦化苯约占40％。石油苯生产装置大部分集中在中国石化集团公司和中国石油天然气集团公司，焦化苯生产装置要紧分布在冶金系统。石油苯年产能力在10kt以上的厂家有20多家，约占总生产能力的85％。年产能力在100kt以上的生产厂家有 6家，他们是扬子石化公司芳烃厂、上海石化股份公司、齐鲁石化公司、燕山石化公司、辽阳石油化纤公司、吉化公司，其年产能力约占全国总年产能力的45％。其中，扬子石化公司芳烃厂是目前国内最大的纯苯生产厂家，年产能力为254kt。

由于纯苯用途比较广泛，随着化学工业及相关行业的进展，其消费量增加较快。 1992年我国纯苯的表观消费量为783.1kt，1999年达到1605.6kt。我国纯苯的年消费量以年均10％左右的速度增长，高于世界平均速度约3个百分点。我国纯苯要紧用于

化学工业，以生产苯乙烯、环己烷、苯酚、氯化苯、硝基苯、烷基苯、顺酐、农用化学品、医药和染料等。其消费结构为：苯乙烯占 27.25％，环己烷占12.65％，苯酚占11.37％，氯化苯占10.98％，硝基苯占9.8％，烷基苯占7.84％，农用化学品占5.56％，顺酐占 4.71％，其它医药、轻工及橡胶制品业等占9.84％。

由于经济进展的需要，纯苯下游产品生产装置不断扩建和新建，国内市场对纯苯的需求将会有较大幅度的增长。国内苯生产能力的增加要紧来自大型石油、石化企业的新建和扩建，要紧体现在以下三个方面：一是乙烯装置新建和改扩建的配套芳烃抽提装置；二是炼厂芳烃装置新建和改扩建；三是对二甲苯（PX）装置新建和改扩建，2005年我国苯的生产能力达到了3700～3850kt，2010年将达5150～6200kt。

通过对苯的要紧下游产品苯乙烯、环己烷、苯酚、氯化苯、硝基苯、烷基苯、顺酐等的生产能力和需求的预测，2006年我国纯苯进口量达300kt，创历史新高。2007年我国纯苯的进口量为249kt。可能到2010年，国内纯苯供应量将达到7030kt，当量需求量将达到11060kt，供需缺口为4030kt。

2.1.2甲苯

甲苯是差不多有机原料之一，大量用于提高辛烷值汽油组分和多种用途的溶剂。从甲苯中能够衍生出许多种化工原料，例如：苯、二甲苯、苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等。这些原料可进一步制造合成纤维、塑料、炸药和染料

等。

随着炼油工业和石油化工的进展，近年我国甲苯生产进展专门快，生产能力由1990年的418.4kt增长到1999年的750kt，平均增长率为6.7%。同期，国内甲苯需求迅猛增长，表观消费量年均增长率达到19.8%。1999年石油甲苯占总产量的94.9%，其中重整甲苯约365kt，占总产量的71.6%。裂解汽油甲苯约119kt，占23.3%。其余为焦化甲苯，约26kt，占5.1%。

近几年我国甲苯产量有较大增长，同期进口量也在快速增长，占国内消费量的一半左右，1995年甚至占到60%以上。2005年甲苯的需求量约为1340kt，2010年将达到1700kt。我国甲苯产量虽大，但也一直无法满足下游的生产需求，目前国内甲苯的自给率不足50%。2007年我国甲苯进口量达到444.6kt。

近年来我国甲苯的进口量呈现快速增长趋势，2000年我国进口甲苯573. 1kt，但同期甲苯的出口量则较小。我国进口的甲苯要紧来自韩国、美国、俄罗斯、日本等。尤其是韩国，每年大量出口甲苯，是我国要紧的甲苯供应商，约占我国甲苯总进口量的90%。韩国甲苯的平均价格略低于我国进口甲苯的平均价格。因此，韩国对我国出口甲苯的报价及成交价格，直接阻碍着国内价格。我国甲苯出口方向要紧是朝鲜、乌兹不克斯坦等国。

综上所述，甲苯作为一种重要的有机化工原料，有特不广泛的用途。有一定的市场前景。

2.1.3二甲苯

二甲苯也是最差不多的有机化工原料，混合二甲苯是指邻、

间、对二甲苯和乙基苯的混合物，要紧用作油漆涂料的溶剂和航空油添加剂，此外还用于染料、农药等生产。

邻二甲苯用于制造苯酐、染料、农药和医药等化工产品；间二甲苯用于制造二甲酸、间甲基苯甲酸、间苯二甲腈等有机化工产品，这些产品是生产染料、医药和香料的原料；对二甲苯要紧用于生产聚酯树脂和涤纶纤维的原料，也用作农药和染料的原料。

二甲苯的重要消费用户有合成纤维、塑料和树脂工业以及作为溶剂用于涂料、农药和橡胶加工工业等。近年来，随着改革开放的不断深入，国民经济的飞速进展，我国的合成纤维工业、塑料和树脂工业及其它工业的进展迅猛，特不是涤纶纤维、塑料和树脂等近年来获得了迅速进展，年均增长速度达到11%。我国已成为世界合成纤维生产大国之一。据有关部门预测，近期我国涤纶纤维、塑料和橡胶等工业仍将以8%的平均速度增长，可能这些行业所需二甲苯将有所增长。

在我国油漆是消耗二甲苯最多的产品。油漆生产工艺并不复杂、投资少、见效快，因此进展迅速。在打算经济年代，由于原材料短缺，可用打算分配方法限制打算外油漆厂的增加；市场经济以来，原材料和价格都已开放，油漆生产厂家大量增加，二甲苯也供不应求。

随着石化工业的进展，异构体二甲苯应用范围扩大。如邻二甲苯要紧用于制造苯酐。对二甲苯要紧用于生产对苯二甲酸，是生产聚氨酯的要紧原料之一。近几年我国有许多对苯二甲酸装置建成，对二甲苯的需求也会有较大的增加。较长时刻，我国二甲

苯产不足需，因此都有不同数量的进口。

2.1.4噻吩

目前国内噻吩的需求要紧集中在医药中间体的生产上。由于噻吩类医药中间体的市场要紧在国外，国内的医药中间体生产企业要依照国外的订单生产，因此对噻吩的需求有所波动。2005年的需求量在800～900t左右，年增长率约为10％。国内噻吩在医药中间体制造领域所占的份额在95％以上，而在染料及农药工业上约占3~4％，其他领域占1％~2％。由于我国噻吩要紧用于医药行业，因此对噻吩纯度要求比较高，一般应达到99％以上，往常国内无法达到这一要求，长期依靠进口，价格昂贵，最高时价格达到25万元／t以上。随着国际中间体生产基地向亚洲转移、噻吩衍生物的应用领域的不断扩大，全球对噻吩的需求会不断地增长。目前全球噻吩用量在6000t/a以上，国内噻吩市场将面临产能不足需求的局面。

本项目生产少量重芳烃，重芳烃的利用要紧是经深度分离后制取偏三甲苯和工业萘等重要化工原料，或者作为溶剂及化工原料。

综上所述，本项目的要紧产品为差不多有机化工原料，国内和国际市场需求量专门大。

2.2 产品价格的分析

依照目前市场行情，结合本工程的工艺技术及原料来源，确定产品价格如下：

表2.1 产品价格一览表

3.产品方案及生产规模

3.1生产规模

依照原材料的供应情况，确定粗苯处理量55000t/a。

装置年开工时数：8000h。

原料规格见表3-1

表3.1粗苯执行标准YB/T5022-1993

3.2产品方案

依照市场的需求、现有原料的供应情况和工艺方案确定产品如下：

表3.2 要紧产品及产量

3.3产品规格

1）纯苯执行质量标准GB/T2283-1993。

表3-3 执行国家焦化纯苯产品标准（GB/T2283-1993），质量符合以下要求

表3.3 焦化纯苯产品标准

2）甲苯执行质量标准GB/T2284-1993。

表3-4 执行国家焦化甲苯产品标准（GB/T2284-1993），质量符合以下要求

表3.4 焦化甲苯产品标准

3）二甲苯执行质量标准GB/T2285-1993。

表3-5 执行国家焦化二甲苯产品标准（GB/T2285-1993）

，质量符合以下要求

表3.5 焦化二甲苯产品标准

噻吩产品纯度要求大于98%。其它少量的副产品轻组分、非芳溶剂油、C 8~9溶剂油和重质苯依照市场需要生产。

4.工艺技术方案

4.1工艺技术方案的选择

4.1.1工艺技术方案的比较和选择

焦化生产的粗苯是多种有机化合物组成的复杂混合物，就其本身来讲用途不大，而其中的各种纯产品却是宝贵的化工原料，因此粗苯必须通过精制以提取各种纯产品。为此需选择一种合适的粗苯精制工艺。

选择粗苯精制工艺的差不多原则是：采纳先进、成熟、可靠的工艺与设备,提高工艺自动化操纵水平,确保生产操作的稳定性与准确性，提高劳动生产率，提高产品产率，确保产品产量；采纳先进有效的环保措施，强化环境治理，减少对环境的污染；充分利用工艺自身的尾气和余热，降低工艺能耗，节约能源。

苯和噻吩的二元体系为理想溶液，服从拉乌尔定律，但因两者的沸点差在101.325 kPa下为4℃，相对挥发度较低，故一般方法专门难分离。目前，我国普遍采纳的方法为酸洗法和加氢法。

4.1.1.1酸洗法

酸洗法是我国传统的焦化苯精制方法，此法要紧利用噻吩和硫酸的磺化反应和酸催化下的共聚反应来脱除噻吩。该法具有工艺流程简单，操作灵活，设备简单，材料易得，在常温常压下运行等优点，许多中小型焦化厂目前仍在使用。然而这种方法存在许多难以克服的致命缺点，特不是产品质量、产品收率和环境爱护(再生酸、酸焦油和碱渣至今无有效的治理方法)等方面更为严峻。近年来，虽经改进，改善了苯的质量，但仍存在许多缺点：

① 酸洗不仅硫酸耗量大，流程长效率低，而且产生的酸焦油难以处理，对环境有较大阻碍。

② 酸洗过程中，噻吩要紧靠磺化反应及与不饱和烃的聚合而除去，因此在破坏噻吩环结构的同时将生成许多无用且有害的高沸点硫化物和酸性聚合物。

③ 酸洗中，苯和不饱和烃发生共聚反应，会使苯的损失增加，损失率随所要求苯的质量的提高而急剧提高，达0.55～5%。

④ 硫酸与不饱和烃经加成反应所生成的酸式和中式酯类易溶于苯，故将导致后面分离设备的严峻腐蚀。用碱中和会白费碱和蒸汽。

4.1.1.2粗苯加氢精制

基于酸洗法的诸多缺点，世界上许多工业发达的国家，早就开始研究新的精制方法。20世纪50年代，美、苏、英、德等国相继成功开发催化加氢精制法，所产精苯的含硫量小于1.0ppm。粗苯加氢的工艺要紧是Litol法和低温加氢溶剂法。低温加氢溶剂法是指以环丁砜为溶剂的加氢工艺（简称环丁砜法）和以N-甲酰吗啉为溶剂的加氢工艺（简称K.K法）。

1）Litol法

加H2条件：t=610℃,P=6.0M Pa。

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。

轻苯经预反应器蒸发器和主反应器得到加氢油，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

精制系统接着脱烷基。循环氢经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。

2）环丁砜法

加H2条件：t=300-380℃,P=3.0-4.0MPa。

粗苯经预分馏塔分出轻苯和重芳烃（C9+），重芳烃（C9+）去生产古马隆，轻苯去加氢。轻苯经预反应器蒸发器和主反应器得到加氢油，经高压分离器分出循环气体循环使用，加氢油经稳定塔排出尾气后进入液-液萃取和萃取蒸馏系统，得到芳烃馏分和非芳烃。芳烃馏分在精馏系统分离出纯苯、纯甲苯和混合二甲苯。从系统中连续排放部分循环气，同时连续补入氢气。

3）K.K法

加H2条件：t=300-380℃,P=3.0-4.0MPa。

粗苯直接进入加氢系统，经蒸发器、预反应器和主反应器加氢后得到加氢油。加氢油在高分器中分离出循环气循环使用，分离出的加氢油在稳定塔排出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纯苯和硝化甲苯，若生产纯甲苯时，可将硝化甲苯再经一次萃取蒸馏即可。4.1.1.3粗苯萃取精馏

萃取精馏法粗苯精制工艺大大提高了苯的收率，同时可回收苯中的大部分噻吩；同时，与加氢精制法相比，项目投资额度也具有专门强的竞争力。项目建成投产后，具有专门高的经济效益，