1、 1 毕业设计文献综述 化学工程与工艺 20万吨 /年裂解汽油加氢反应车间 -汽提工段初步设计 前言 苯是重要的石油化工基本原料之一，可用于合成橡胶、合成树脂、合成纤维、医药、农药、炸药和染料等一系列重要化工产品 .同时也可作为涂料、橡胶等溶剂 ; 在炼油工业中苯是提高汽油辛烷值的掺合剂 .苯的生产技术水平和产量已经成为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一 .苯目前在世界上的地位也越来越重要，同时也慢慢的成为一种相对缺乏的资源。目前国际上对成品油的限制越来越严格，所以说苯的抽提是十分重要的，不仅可以提高成品油的纯 度，同时也可以生产出苯，具有很大的经济效益。 目前苯有 6 种来源：催化重
2、整、裂解汽油、甲苯歧化、甲苯加氢脱烷基化、焦碳炉轻油、煤焦油 .其中催化重整和裂解汽油苯各占 38%，甲苯歧化占 13%，甲苯加氢脱烷基化生产的苯为 6%，焦化苯为 5%.未来几年我国纯苯产能的增长主要来自乙烯新建装置、芳烃抽提装置、新扩建的炼厂重整装置、改扩建的芳烃装置新增能力以及焦化苯回收量的提高等 .苯是一种十分重要的化学原料，在国际工业上，苯的需求量目前生活满大的。 我们研究的是 20 万吨 /年裂解汽油加氢反应车间 -汽提工段初步设计 。芳烃的来 源蛮多的。芳烃的来源有：炼油厂重整装置；乙烯生产厂的裂解汽油；煤炼焦时副产。我们主要是从芳烃中抽提出一种高纯度的苯，抽提车间里苯塔的设计是
3、十分重要。直接影响苯的产量和纯度。 主题 本文将对芳烃抽提的研究和研究进展以及苯塔怎样应用于芳烃抽提进行叙述。 1 芳烃抽提的研究及研究进展 1.1 芳烃抽提的介绍 芳烃抽提工艺到目前为止已有 50 多年的历史。在炼油工业中，以芳烃为目的产品的萃取过程主要是用于从催化重整生成油中萃取芳烃的芳烃抽提过程。在全世界的 BTX（苯、甲苯、二甲苯）产量中，由重整生成油中取得的 BTX 要占 50%以上。近年来，为了改善重油催化裂化循环油的质量，也发展了一些从其中萃取稠环芳烃的技术，这些技术目前在工业上的应用还不是很广泛。 2 芳烃 BTX 的产量仅次于乙烯和丙烯的重要化工原料。其衍生物还可以生产合成橡
4、胶、合成树脂和合成纤维。而芳烃的来源于煤焦油、加氢裂解汽油和催化重整油。其中苯的含量较高，目前对石油中苯的含量限制十分严格，从中提取出高纯度的苯具有很大的经济效益。回收苯一般采用抽提蒸馏工艺，虽然 也可以选择液 液抽提方法回收苯 ,但是投资成本较大，而且相对来说比较复杂。 1.2 芳烃抽提工艺流程 芳烃抽 提生产过程是以环丁砜为溶剂，通过溶剂抽提和抽提蒸馏相结合的方法，分离成芳烃和非芳烃，主要工艺流程如图 1 所示。 芳烃抽提生产过程工艺流程主要由溶剂、油、水三大循环所构成。 原料和第三溶剂从抽提塔 D A - 1 0 1 中下部进入，贫溶剂从抽提塔上部进入。在抽提塔内，原料与溶剂逆流接触，进
5、行液 液抽提，形成组成不同的轻重两相，大部分的非芳烃从塔顶导出，溶解在溶剂中的芳烃和少量非芳烃作为抽取相由塔底抽出。为了提高抽提油纯度，在抽提塔下部，设置了一返洗管线，返洗液来自汽提塔 D A - 1 0 3 顶部。抽提塔 D A - 1 0 1 抽余相自塔顶导出，进入抽余液水洗塔 D A - 1 0 2 。在抽余液水洗塔内，洗涤水和抽余相逆流接触，抽余油自塔顶导出，塔底部水则进入水汽提塔 D A - 1 0 4。抽提塔 D A - 1 0 1 抽取相也称富溶剂自塔底进入汽提塔 D A - 1 0 3 上部。在汽提塔中经抽提蒸馏后，塔顶采出一部分作为返洗液返回抽提塔，另一部分送往水汽提塔 D
6、A - 1 0 4 ；塔底物送往回收塔 D A - 1 0 5 。最后，在溶剂回收塔 D A - 1 0 5 中完成溶剂和芳烃的分离，溶剂供循环使用， 芳烃自塔顶导出。其中，水汽提塔 D A - 1 0 4 的作用是去除非芳烃并为回收塔提供汽提水和汽提蒸汽 。 3 1.3 芳烃抽提溶剂选择 由于原油的重质化以及对成品油质量要求的提高。芳烃抽提在这里的作用也越来越大。溶剂的筛选和萃取相平衡做了比较多的研究工作。选择一个合适的溶剂，能降低成本和节约能源。目前被人们广泛应用的主要有三种溶剂，三甘醇、四甘醇和环丁 砜 。但在工业上还没有一种合适的溶剂，所以在国际上一些专家都还在致力研究溶剂的选择。有相
7、关的数据显示，有人用 色谱法测定比保留体积并求得无限稀释活度、系数、分配系数 、选择性和溶解能力等。不同溶剂的选择对抽提芳烃是有指标，不仅要考虑芳烃的性能，还要考虑溶剂本身的物理特性。是一个综合性指标，以选择性和溶解能力为重要指标。 1.4 芳烃抽提装置的改造 中国石化锦西分公司对芳烃抽提装置抽余油水洗塔和分离部分中苯塔的塔盘进行适当的改造 , 并对工艺流程和操作条件进行调整。因为该公司新建的 600kt/a 连续重整装置，芳烃量大大增加，原有的装置未能满足需求。为此 , 将原芳烃抽提装置改造为以生产苯 为主的苯抽提 , 芳烃分离为单塔分离流程 , 苯为主要产品 , 以脱除汽油中的苯组分 ,
8、并将常规 仪表改 DCS 为控制。并在 2002年 8 月一次开车成功。改造后的芳烃抽离装置的进料量从 168kt/a 降到 132kt/a，但是抽余油量从原来的 797kg/h 升高到 10330kg/h。后来对抽余油水洗塔进行了改造 , 使原筛板塔塔板的筛孔数由 54增加 76到改造 , 并更换了回流泵 , 其余设备不动。提高塔板的开孔率后 , 在操作条件没有改变的情况下 , 提高了分散相的流量。经过改造后芳烃抽提的产品质量都比较好，产品合格率达到了 99.9%以上，这不仅提高了产品的质量，也大大的提高了经济效益。 改造后的装置经过长期的工作，也同时 存在一些问题 原料不足 , 装置循环频
9、繁 , 造成装置能耗偏高 由于处理量较低 , 而部分控制阀和部分仪表原设计的控制范围和量程较大 , 造成操作难度加大 , 仪表指示与实际值偏差大 由于分离原料中甲苯组分含量过低 , 苯塔液面和底温控制成为一对矛盾 , 经常造成苯塔底甲苯组分中苯含量较高。 总体上来说中国石化锦西分公司通过这次的装置改造后产品的档次提高了，量也增加了。 2 苯塔和芳烃抽提装置的结合 在芳烃装置中安装了苯塔，芳烃经过苯塔的时候就可以被抽提出苯。而对苯塔也是有一定的要求。一个好的苯塔可以让芳烃中的苯大量 更纯的被抽提出来。 中国石油乌鲁木齐石化公司为了降低连续重整生成油中苯的含量。在 2004 年，对芳烃抽提装置进行
10、了技术改造，新增脱苯塔和聚结分离塔 ,改造了脱戊烷塔、抽提蒸馏塔、汽提4 塔、抽余油水洗塔和苯塔。新增的脱苯塔设计高度 27. 4 m,直径 2. 2 m,共安装 40 层 BJ型高效浮阀塔盘。全部改造好之后，为检验改造效果，在 2004 年 9月 15 日到 17 日进行芳烃抽提装置及对二甲苯装置苯、甲苯分馏单元进行了标定。改造后出现了让人无法想象的结果，石油苯产量达到 96 t/d,比改造前提高了 92%。可全部处理连续重整装置 满负荷运行时产生的所有重整生成油。技术改造的意义在于 :降低高辛烷值非芳烃组分的芳烃 (尤其是苯 )含量 ,可调制出高档低苯清洁汽油 ;高附加值石油苯产量增加 ,
11、使企业的经济效益获得大幅度提高。 但是影响芳烃抽提装置苯产量的因素也不少。 2005 年初独山子石化分公司炼油厂原料苯产品大罐持续出现大量明水 , 硫含量也偏高。造成苯产品结晶点由原来的 5.46下降到5.35 左右 , 产品质量等级由优级品降低为合格品。经过公司里的长期研究发现，出现质量问题的苯大概有两个来源，一是由芳烃三苯分离系统苯塔侧线抽出； 二是芳烃抽提蒸馏装置溶剂分离塔顶采出。但是最后还是被解决了。他们的这次失败让我们也知道了，应该及早地就想到这方面的问题，他们最后也总结出这几方面的结论：（ 1）从消除抽提蒸馏装置各塔塔顶水冷器、塔底再沸器漏点人手 , 减少进入苯产品的大量明水。（
12、2）采取侧线抽出 , 改进抽提蒸馏装置苯产品生产工艺 , 分离苯产品所含的溶解饱和水 , 解决苯产品含微量水难题。（ 3）增加抽提蒸馏装置溶剂回收塔塔顶回流比 , 提高精馏段分离效果 , 减少了苯产品中硫含量。提高苯产品质量稳定性。 而芳烃抽提装置苯塔塔顶空的冷出口管线可能会被腐蚀，从而造成失效的 效果。由于在管线里的介质基本上是水和苯。但是装置中的芳烃来源有时候来的不是很充足，处理量不能达到设计要求，使得设备里存在着大量的空气，加上苯塔回流罐完全敞口的。造成整个系统始终存在着大量的新鲜空气。腐蚀的过程如下： 所以在整个系统工作的时候，我们一定要控制氧的扩散，切断系统中水的来源，从而达到抑制设
13、备腐蚀的效果。充分保障苯塔的安全高效进行。 文献小 结 综上所诉可知，芳烃装置中苯塔的设计已有满久的历史，前人不断研究下来，已经总结出很多的结论。现在本人要设计一个年产量 5 万吨的芳烃装置苯塔的工艺设计，前 人给我们5 的经验是很多，但是设计一个让芳烃中的苯更大更高纯度的抽提还是存在一些难度的。目前国际上对石油中苯含量的要求又十分严格。苯作为石油边际产品，它的经济效益也是十分可观。 参考文献 1易悠 国内外苯生产应用与市场分析 2006-07-11 2 沈旭辉 周猛飞 先进控制技术在芳烃抽提装置中的应用 2007.10 3. 3王勇 , 朱军 芳烃抽提装置技术改造 2003.10 4徐春明 杨朝合 石油炼制工程 2010.10 5 姜 丹 曹发海 芳烃抽提工艺的应用及研究进展 2009 6 郑英峨 司林旭 赵维彭 芳烃抽提溶剂性能的研究 2009 7 杨 柳 辽通公司芳烃抽提装置技术改造 苯塔的增产及稳定控制 2007.7 8 饶勇建 张四清 任斌 阿里木 关敬军 影响抽提蒸馏装置苯产品质量的因素及对策 2006.12 9 许真铭 ,耿新水 芳烃抽提装置多产苯技术改造 2006.6 10程正安，唐孟海 芳烃抽提装置节能优 化改造 2009 11 米多 芳烃抽提技术进展 2009.8 12鲍永忠 , 王铁峰 芳烃抽提装置回收塔真空系统的优化设计 2007
