1、焦化粗苯加氢精制萃取精馏工艺的改进与模拟摘 要：以传统焦化粗苯加氢精制萃取精馏分离工艺为基础，在工艺的节能方面进行了研究，针对该工艺耗能高，溶剂配量大等特点，作出了相关改进意见。本文通过优化回流比、优化操作压力以及对进料位置的优化等方面进行了研究，提出了加氢精制萃取精馏新工艺，同时通过对相关溶剂配比的调整，得到更简单，精炼，高效的萃取技术。 关键词：回流比 压力 溶剂配比 进料位置 一、工业焦化苯研究现状分析与存在的问题 纵观工业生产焦化粗苯的提取工艺，现行的生产技术无法做到有效去除焦化粗苯中所有杂质，都会残存一些杂质，例如： 1.噻吩、不饱和烃，这两类物质能够与苯互溶，但是不会引起结晶；2.
2、甲苯和饱和烃（主要由环己烷、甲基环己烷、甲基环戊烷、正庚烷所组成） ，此类物质会导致苯类产品的结晶点下降。 由于从结晶点能够一定程度上测定出纯度，所以将结晶点作为苯质量的评定指标，目前，供给化学合成的纯苯要求结晶点在 5.4及以上，也有的特殊场合，要求将此温度控制在 5.5及以上。另外，根据相关经验和数据显示，我国焦化工业区别于发达国家的石油工业，主要表现在我国的焦化粗苯中含有较多的噻吩。根据我国现行规定，一级焦化苯产品噻吩含量上限为 0.6g/1L，这一宽泛的标准一定程度上限制了工业苯的应用。伴随着合成工业的渐渐升温，对 C6-C7 芳烃的质量要求逐渐提高，也就是要求工业合成使用的苯中噻吩含
3、量逐渐降低，所以提升产品质量，有效回收噻吩就成为了现阶段我国焦化苯工业发展的重中之重，也是行业发展的新路子。 二、工艺改进的重要意义和方式方法 我国煤炭产业发展旺盛，按照每年 3 亿吨的炼焦量计算，每年都会有 300 万吨的焦化粗苯需要炼制。在焦化粗苯炼制工艺中，低温低压粗苯加氢精制的方法相对于传统酸洗法由于具有无污染、生产效益高、产量多、市场适应能力强等优势而被广泛推广和应用。但是此项引自国外的生产加工工艺分离阶段却存在着耗能高的缺点，对此，本文从工艺调整和萃取剂配比两大方面对其进行了相关的改进与优化。 三、工艺的优化模拟 1.回流比的优化 大回流虽然能够有效促进分离的进行，但是使得再沸器的
4、耗能明显增大。经过相关数据统计，随着回流比的增大产品苯中甲苯含量急速下降，当回流比超过 1.2 时，产品苯中甲苯含量低于 100ppm 的界限，达到了 80ppm，纯度提升为 99.96%，符合生产的要求。在回流比超出 1.2 时，虽苯中甲苯含量低于 30ppm，苯纯度提升为 99.95%，符合生产要求，但再沸器的耗能会明显增加，因此可见，回流比定在 1.2 相对合适。 2.进料位置的优化 进料位置作为全塔精馏段和提镏段的分界点，其安放位置的选择在精馏工艺中起着极其重要的作用。通过对相关实验数据的统计汇总得知，苯的纯度伴随着进料口的下移逐渐增加，在维持一段固定值之后开始下降。而苯中甲苯含量伴随
5、着进料位置的下移呈现出先减少然后稳定再增加的趋势。经过反复实验验证，当进料位置控制在 17-26 块板之间时为最佳位置。 3.压力的优化 由于采用气相进料方式，苯甲苯塔压力相对于液相进料时有了较大的改观。但是要注意，进料口的位置要不得高于溶剂回收塔的塔顶压力。适当的减压操作则易于分离的进行，能够减少耗能，但是压力过低，会对塔顶冷凝造成困难，当熔点低于 40 度时，则不可以用常温水进行冷凝，这样会增加生产费用。综合相关因素考虑才能得到一个相对的临界值来权衡诸多因素。 根据相关实验数据统计可知，在压力小范围变化时，产品中甲苯和苯的纯度几乎不变，但含量会呈现先平缓后增加的趋势，当塔顶压力大于 0.3
6、atm 时，苯产品中甲苯的含量急剧增加。因此为保证两种产品的质量，苯甲苯塔塔顶压力应选取 0.3atm。 四、萃取剂配比优化 在萃取精馏过程中，通过提高溶剂比能够显著提升分离效果，但由于萃取剂价格昂贵，且溶剂比过大会显著增加蒸馏塔的负荷，所以出于成本及设备安全养护的考虑，萃取剂应适当适量使用。 根据相关实验数据统计可知，随着溶剂比的增加，非芳烃中的关键组分环己烷和甲基环己烷的残留量随之减少，当溶剂加入量大于 34000kg/h 时候，甲基环己烷的残留量仍大于 0.2kg/h 但环己烷已基本被分离出去，所以在保证产品质量的前提下，溶剂加入量至少应为 35000kg/h。 塔顶再沸器的负荷伴随着溶
7、剂量的增大而增大，并且溶剂比增大也会提升回收塔的负荷，出于耗能因素考虑，溶剂加入量选为 35000kg/h，此时溶剂比约为 5.5：1 五、模拟优化的结果 相对于原生产工艺，新工艺具有设备数量少、操作流程短等优点，优化之后，不仅产品的分离效果有了明显提高，如苯设计纯度为99.95%，经流程加工改进之后，得到的纯度为 99.95%，回收率也有设计之初的 99%提高到 99.95%，甲苯设计值 99.5%，经过该流程操作后纯度为99.95%，回收率也相比设计值提升了 0.3 个百分点，而且减少了塔底再沸器和塔顶冷凝器的耗能。经过对相关数据统计、计算得知，该工艺优化改进前各种能耗常规为 44.57
8、MKJ/h，优化改进后各种能耗为32.49MKJ/h，从以上数据计算得知该工艺流程与改造前流程相比节能 27.1%。 六、结语 本文以我国某厂 5 万吨每年粗苯加氢精制为基础，在原生产工艺基础上进行实验研究，在气相进料方式上提出改进意见，并对比改进前后灵敏度进行分析，得到如下结论： 1.经过优化改进之后，产品苯和甲苯纯度和生产效率明显提高，产品符合生产要求。 2.优化改进后的流程能耗由常规的 44.57 MKJ/h 缩小为 32.49MKJ/h，平均节能 27.1%。 3.优化改进后的流程各塔的绝对压力均低于 2 个大气压，都是在温和的条件下进行的操作，有效节省了设备的开支。 综上所述，气相进
9、料方式能够在保证产品质量的前提下有效降低能耗，提高生产效率，该方式切实可行。 参考文献 1吕国志，叶煌.国内粗苯焦化加工发展趋势J.染料与化工.2006. 2林恒生，张侃，李文怀.焦化粗苯催化加氢精制纯苯的研究与开发J.煤化工.2004. 3杜雄伟，凌开成，申峻.焦化粗苯及其深加工的探讨J.现代化工.2007. 4薛璋，宝钢.Litol 法与 KK 法粗苯加氢的对比J.燃料与化工.2006. 5景志林，杨瑞平.粗苯加氢精制工艺技术路线比较与选择J.煤化工.2007. 6程林生. 粗苯萃取精制新工艺的开发应用J. 山西化工. 2009（03）. 7陈杰. 粗苯加氢精制催化剂的开发与优化D. 华东理工大学 2013. 8毛喜迎. 焦化精苯低温加氢工艺及本征动力学研究D. 太原理工大学 2010.
