轻苯生产工艺.docx

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轻苯生产工艺

引言

轻苯是苯系家族产品的混合物，不能单独使用，需要深加工才能为客户最终消费。

轻苯产品的这一特性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、农药生产厂家。

近年来由于国际石油市场价格不断上涨，导致以石油为原料生产的石油苯与煤焦化生产的轻苯原料成本差距加大，高额利润引起了人们对煤化工生产回收利用的重视。

目前我国粗苯市场将基本处于产需相对平衡状态。

轻苯收率和全国焦化行业的回收率正在逐年提高。

目前，国家对焦化行业的宏观控制措施是：

坚决关停小炼焦、土炼焦，4m以下的炼焦炉限期停产关闭；鼓励采用先进的炼焦工艺，建设大型焦化厂；强制焦化企业必须配套建设化工产品回收装置，不能只焦不化，实现环保达标排放，在限期内不达标的予以关停；提高焦化生产的准入门槛，达不到规模化生产、工艺落后的生产装置一律不准建设。

国际国内已迎来一个能源高价格时代，煤炭、石油价格都上涨到一个较高的价位，将直接导致轻苯的成本升高；轻苯产量虽然增长，但市场需求也将同步增大，很难出现供应过剩局面，制约了轻苯价格下跌的空间；另外，石油苯价格将随着石油价格在高位运行，也牵引轻苯价格走势。

随着能源高价位时代的到来，轻苯的低价位时代已经结束，相对高价时代已经开始。

故此，轻苯生产工艺的合理性以及经济性，对提高企业生产效率及效益有着至关重要的作用。

第1章概述

1.1轻苯的性质与用途

轻苯是二硫化碳、苯、甲苯、二甲苯、环戊二烯、噻吩等的混合物，黄色透明液体，相对密度不大于0.880，用作溶剂和制取苯、甲苯、二甲苯、环戊二烯、二硫化碳、噻吩等。

轻苯主要来源于焦炉煤气的回收分离。

轻苯的主要成分是苯（主要是苯，二甲苯，三甲苯等）。

它是最主要的基本有机化工原料之一，广泛用于合成树脂、塑料，合成纤维、橡胶、洗涤剂、染料、农药、医药和炸药的原料。

苯也广泛用作溶剂，在炼油工业中是提高汽油辛烷值的掺和剂。

从甲苯可以衍生出多种化工原料，如：

苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯代甲苯、甲酸和甲苯黄酸、二甲苯等。

这些也是进一步制造合成纤维、塑料、炸药、、染料的原料。

表1.1苯的主要用途

Tab1.1Themainpurposeofbenzene

名称

处理方式

主要产品

用途

轻苯——苯

氯化

磺化

硝基苯

烃化

其他

氯化苯

2.4.5—T（除草剂）

苯酚

苯胺

间硝基苯磺酸钠

乙苯

异丙苯

医药

农药，部分做染料

工业合成

主要用作染料

用作染料及药物

合成橡胶

工程塑料

1.2粗苯的性质及组成

粗苯是浅黄色透明液体，比水轻，微溶于水。

在存储时，由于低沸点不饱和化合物的氧化和聚合所形成的树脂状物质能溶解于粗苯中，使其着色变暗成棕黄色。

粗苯易燃，闪点为12℃。

粗苯在空气中的体积浓度为，1.4%～7.5%时，能形成爆炸性混合物。

其中轻苯是其在温度为79～81℃时从脱苯塔顶分离出的组分，主要成分是苯及苯的轻组分衍生物（主要是苯，二甲苯，三甲苯等）。

粗苯的组成含量见下表

表1.2粗苯的组成与各组分含量

Tab1.2Curdebenzenecompositionandcontentofeachcomponent

组分

分子式

含量/%

备注

苯

C6H6

55～80

甲苯

C6H5CH3

11～22

二甲苯

C6H4（CH3）2

2.5～6

同分异构物和乙基苯总和

三甲苯和乙基甲苯

C6H3（CH3）3

1～2

同分异构物总和

不饱和物

7～12

环戊二烯

C5H6

0.5～1.0

苯乙烯

C6H5CHCH2

0.5～1.0

苯并呋喃

C8H6O

1.0～2.0

包括同系物

茚

C9H8

1.5～2.5

包括同系物

硫化物

0.3～1.8

按硫计

二硫化碳

CS2

0.3～1.5

噻吩

C4H4S

0.2～1.6

饱和物

0.6～2.0

经分析，粗苯的相对分子质量与各组分组成有关

表1.3粗苯和轻苯的质量指标

Tab1.3thequalityindicatorsofCurdebenzeneandLightbenzene

指标名称

加工用粗苯

溶剂用粗苯

轻苯

外观

黄色透明液体

密度（20℃）/g.cm-3

0.871～0.900

≤0.900

0.870～0.880

馏程

75℃前馏出量（体积）/%

≤3

180℃前馏出量（质量）/%

≥93

≥91

馏出96%（体积）温度/℃

≤150

水分

室温（18～25℃）下目测无可见不溶解的水

第2章轻苯生产工艺简介

2.1粗苯蒸馏工段

焦炉煤气[1]一般含有苯族烃25—40g/m3，粗苯主要含有苯、甲苯、二甲苯、和三甲

苯等芳香烃，此外，还含有不饱和化合物、硫化物、饱和烃、酚类和砒啶碱类。

粗苯工段的产品，依工艺过程的不同而异，一般生产轻苯和重苯；可以生产轻苯、精

重苯及奈溶剂油三种产品。

本工艺采用的就是一塔式生产三种产品。

粗苯180℃前馏出量

愈多，粗苯质量就越好。

煤气经最终冷却器冷却到25～27℃后，依次通过两个洗苯塔，塔

后煤气中苯含量一般为2g/m3。

温度为27～30℃的脱苯洗油用泵逆流洗苯[2]。

粗苯吸收系数的大小取决于所采用吸收剂的性质、填料的类型、规格及吸收过程进行

的条件（温度、煤气流速、喷淋量及压力等），吸收苯温度在于30℃时，洗油的黏度将显

著增加，使洗油输送及其在塔内均匀分布和自由流动都发生困难。

当洗油温度低于20℃时，

则易析出固体沉淀物。

因此适宜的吸收温度为25℃左右，实际操作温度波动在20～30℃

之间。

操作中洗油温度在夏季比煤气温度高2℃左右，冬季高4℃左右。

为保证适宜的吸

收温度，自硫铵工序来的煤气进洗苯塔前，最终冷却至18～28℃，贫油应冷却至低于30

℃[3]。

2.2洗苯工段

从焦化厂送来的焦炉煤气经过终冷塔降温以及洗氨塔后，煤气温度降至30℃以下，煤气含氨降至0.05g/m3，然后从洗苯塔底进入洗苯塔，经过洗苯后的煤气从洗苯塔顶出来后分别送往精脱萘和返回焦化厂。

洗苯过程是在洗苯塔中进行的，用于煤气进行洗苯的溶剂为焦油洗油或循环油（贫油）。

外购焦油洗油送入新洗油槽（循环油槽），用循环油泵抽出并打至洗苯塔顶进入洗苯塔内喷洒，贫油由塔顶向塔底流动，煤气由塔底向塔顶流动，在洗苯塔内填料作用下，上升煤气与下降贫油充分混合、接触，并进行传质传热，煤气中的苯类物质被贫油吸收，洗苯后的煤气含苯降至为2～4g/m，同时，洗苯塔底得到含苯富油[4]。

为保证轻苯的吸收效率，洗苯操作前需通过终冷工艺将煤气温度冷却至洗苯操作所需的适宜温度。

煤气终冷工艺可采用间冷或直冷工艺。

比较而言，间冷工艺操作费用较低，但对煤气的净化效果较差，容易造成间冷设备及后续装置腐蚀，生产中须考虑设备设置备品或提高材质；直冷工艺对煤气的净化效果较好，可避免上述间冷工艺操作中的缺欠，但电能消耗较高。

终冷后的煤气进入装有填料的洗苯塔，完成对煤气中苯的吸收，其吸收效率主要取决于吸收温度、吸收过程所需的传质面积、洗油质量、喷淋密度以及塔内气液再分布状况；其中，高效填料的采用可较大程度的降低洗苯操作的一次投资及操作费用[5]。

2.3蒸苯及脱苯工段

蒸苯过程是在蒸苯塔内进行的。

用富油泵将富油槽中富油抽出并依次打至蒸苯塔顶油气换热器、蒸苯塔底贫富油换热器以及管式炉加热后由蒸苯塔中部进入蒸苯塔。

塔釜通入直接蒸汽进行加热，蒸苯塔内上升蒸汽由塔底向塔顶流动，富油由塔的中部向塔底流动，在蒸汽作用下，富油中的苯类物质被蒸出，并沿塔继续向塔顶流动，富油被蒸汽脱除苯后的贫油流入塔釜。

塔釜贫油自流并依次进入贫富油换热器以及贫油冷却器后，流入循环油槽，用循环油泵将循环油槽中贫油抽出再打至洗苯塔顶进行洗苯，含苯富油以及脱苯贫油在洗苯过程以及蒸苯过程中形成循环。

蒸苯塔内被蒸汽蒸出的苯类物质由蒸苯塔中部继续向塔顶流动，与塔顶下降的回流液体充分接触并传质传热，最终在塔顶得到了纯度合格的苯类蒸汽。

塔顶苯类蒸汽依次进入塔顶油气换热器、塔顶冷凝冷却器后冷凝为液体，进入粗苯油水分离器，分离出的水流入控制分离器进一步分离，水流入蒸氨循环氨水槽，用于洗氨；分离出的粗苯进入回流缸，回流缸中的部分粗苯用粗苯回流泵抽出并打至蒸苯塔顶由回流口进入蒸苯塔内，作为蒸苯塔的回流液体，回流缸中的另外部分粗苯流入粗苯中间槽，经检验合格按班次泵入储存槽[6]。

为去除循环油中的高聚物，保持循环油较高的洗苯能力，必须使循环油再生，为此，部分管式炉后富油（2~3%）进入再生器，再生器底部通入经过管式炉加热的过热蒸汽，在过热蒸汽作用下，富油得到再生，再生油蒸汽返回蒸苯塔，再生器底部残渣放入地下池用水冷却，定期清理池中残渣，外销或进行处理。

经洗苯后含苯2～3%的富油，用泵送往粗苯冷凝冷却器与脱苯塔顶来的79～81℃油汽进行换热，再进入贫油换热器与塔底来的热贫油换热，使富油温度升至130～140℃。

再经管式炉继续加热至175～180℃进脱苯塔蒸馏。

调节再生器的直接蒸汽量及脱苯塔顶回流量，以控制脱苯塔顶温度，在脱苯塔里分离为轻苯，重苯和萘油进入各自的贮槽。

其中在塔顶温度为79～81℃所分离出的轻苯即为本设计的目的产物。

2.4洗油主要参数

2.4.1洗油的吸收能力及循环量

增加洗油循环量，可降低洗油中粗苯的含量，增加洗油推动力，从而可提高粗苯回收率。

但循环洗油量也不宜过大，以免过多的增加电、汽耗和冷却水用量。

2.4.2贫油含苯量  

贫油中含苯量可允许达到0.4～0.6%，此时仍能保证塔后煤气含苯在2g/m3以下。

近年来，国外有些焦化厂，塔后煤气含苯量控制在4g/m3左右，甚至更高，这一指标对大型焦化厂的粗苯回收是经济合理的。

2.4.3吸收表面积  

为使洗油充分吸收煤气中的苯，必须使气液两相之间有足够的接触表面积（即吸收表面积）。

填料塔的吸收表面积愈大，则煤气与洗油接触时间愈长，回收过程也进行的愈完全。

2.4.4煤气压力和流速  

增加煤气流速可提高气膜吸收系数，从而提高吸收率强化吸收过程。

但煤气

速度也不宜过大，以免使洗苯塔阻力和雾沫夹带量过大，对木格填料洗苯塔，空格气速以不高于载点气速的0.8倍为宜。

2.5轻苯回收控制要求

2.5.1吸收温度控制

吸收温度是指洗苯塔内气液两相接触面的平均温度，它取决于煤气和洗油的温度．也受大气温度的影响。

吸收温度是通过吸收系数和吸收推动力的变化而影响粗苯回收率的。

提高吸收温度，可使吸收系数略有增加，但不显著，而吸收推动力却显著减少。

吸收温度应控制在20～30℃。

2.5.2洗油质量控制

洗油应具有如下性能

①常温下对苯有良好的吸收能力，在加热时又能使苯很好的分离出来；

②具有化学稳定性，即在长期使用过程中其吸收能力基本稳定；

③在吸收温度操作下不应析出固体沉淀物；

④易与水分离，且不生成乳化物；

⑤有较好的流动性，易于用泵抽送并能在填料上均匀分布。

表2.1洗油质量指标

Tab2.1TheQualityindicatorofWash-oil

名称

主要参数

密度（20℃）

g/mg

1.04——1.07

馏程

230℃前馏出量/%（体积）

＜3

300℃前馏出量/%（体积）

＞90

酚含量

/%（质量）

＜0.5

萘含量

/%（质量）

＜13

黏度

E25

2

水分

%（质量）

＜1

15℃结晶物

无

要求洗油的萘质量分数小于13%，苊质量不大于5%，以保证在10～15℃时无固体沉淀物。

萘因熔点较高，在常温下易析出结晶。

因此应控