芳烃联合装置中制苯工艺对比及技术发展

芳烃联合装置中制苯工艺对比及技术发展

刘洋

中石化股份有限公司天津分公司化工部 天津 300100

摘要：目前各炼厂的制苯联合装置虽工艺原理大致相同，但其工艺技术、物料平衡方案、装置能耗等存在差异。同时在目前传统重质解吸剂技术被逐渐替代为轻质解吸剂技术的时代发展格局下，对其所配套的传统制苯联合装置进行研究改造与工艺升级也显得迫在眉睫。而进行物料平衡改进、深挖装置潜力和降低装置能耗是进行装置升级的关键。本文主要分析芳烃联合装置中制苯工艺对比及技术发展。

关键词：芳烃抽提;苯/甲苯;能耗;联合制苯;芳烃联合

引言

芳烃是重要的石油化工基础原料，其产品苯、甲苯、二甲苯作为一级基本有机原料是下游化工与聚酯产业的主要原料。目前各炼厂在制备苯、甲苯时主要选择以环丁枫(SED)溶剂为主的抽提蒸馏技术，利用环丁枫对芳烃和非芳烃溶解度与选择性不同，改变之间分离时的相对挥发度，然后用蒸馏法实现混合芳烃(苯、甲苯)与非芳烃进行分馏，并将混合芳烃送到后续苯/甲苯装置进行进一步精馏分离，得到高纯度的苯、甲苯产品。

1、联合制苯装置概况

A炼厂的芳烃抽提-苯甲苯装置为1000万t/a炼油配套75万t/a对二甲苯芳烃联合装置的附属装置，生产规模为:90万t/a芳烃抽提和136万t/a苯/甲苯分离装置。采用中石化ＲIPP的环丁砜抽提蒸馏工艺(SED)，加工从上游来重整汽油C6—C7馏分71万t/a、加氢裂解汽油C6—C7馏分35万t/a和异构化轻烃及拔顶苯1万t/a，同时苯/甲苯单元设立进料白土塔、苯塔和甲苯塔，处理抽提产抽出油46万t/a及歧化产物C6+组分89万t/a，从其中回收苯37万t/a、甲苯10万t/a及C8芳烃产品88万t/a，抽余油30万t/a作为非芳烃副产品直接送产品罐区。B炼厂的芳烃抽提-苯甲苯装置为2000万t/a炼油中配套260万t/a对二甲苯芳烃联合装置的附属装置，生产规模为:125万t/a芳烃抽提和480万t/a苯/甲苯分离装置。采用UOP公司的环丁砜抽提蒸馏(ED)工艺，其原理与中石化的SED原理相同，装置接收来自上游二甲苯单元重整油分离塔初步分离后的重整生成油、化工单元的加氢裂解汽油和苯-粗甲苯物料混合轻烃物料121万t/a。与A炼厂不同的是B炼厂联合制苯装置为单苯抽提，虽回收来料中的苯和甲苯，但B炼厂将苯塔、甲苯塔合并为苯甲苯分壁塔，只在塔顶生产精制苯71万t/a，而侧采纯度不达标的甲苯不作为产品外销而分别作为吸附分离补充解吸剂17万t/a和歧化进料84万t/a。

2、芳烃联合装置生产石油苯的工艺技术

2.1重整单元生产石油苯的工艺技术

通过预加氢单元，石脑油去除杂质后完成单位重组，在重整催化剂的作用下，非芳烃(烷烃、环烷烃)脱氢、分子结构重整等转化为芳烃。众所周知，催化重整反应机制是甲基环戊烷和环己烷脱氢后分子结构重排后转化为石油苯的碳原子的一定数量的反应。甲基环己烷脱氢后，分子结构重排为甲苯。乙基环己烷、二甲基环己烷等C8烷烃脱氢后转化为C8芳烃，即混合二甲苯。C9和C10环甲烷脱水后，分子结构按C9和C10芳烃。

2.2歧化单元生产石油苯的工艺技术

芳烃组合物歧化单元过程，即歧化和烷基化过程，是在催化剂作用下，在不太需要的芳烃转化为更需要的芳烃的氢条件下，将甲基芳烃化合物转移到烷基上。对于选择性歧化催化剂，其主要原料是甲苯，通过选择性歧化转化为与石油苯混合的二甲苯。对于传统的歧化催化剂，是将甲苯与C9芳烃和少量C10芳烃比较成石油苯和混合二甲苯。尽管具有催化剂的作用，但不同单位石油苯产量主要由甲苯产生，因此石脑油中甲苯、甲基环己烷和C7直链甲烷的含量对石油苯产量有影响。

3、芳烃联合装置制苯工艺

3.1汽提蒸汽流程优化

A炼厂芳烃抽提装置能耗需求大，需要额外使用蒸汽供热。而B炼厂芳烃抽提由于生产负荷降低，可将二甲苯单元A8再蒸馏塔顶蒸汽作为热源，不需额外使用蒸汽热源，降低了能耗。同时增加了高效的汽提水蒸汽发生器，加热水包中汽提水产生汽提蒸汽送入溶剂回收塔，在回收塔中，使用芳烃抽提装置闭环水回路产生的汽提蒸汽，在真空条件下将芳烃与溶剂分离，降低环丁枫溶剂分压的同时，降低溶剂沸点，避免溶剂分解。另外在B炼厂抽提蒸馏塔进料口，带有芳烃的溶剂沿着抽提蒸馏塔向下流动，再通过回流罐水引入点所在的位置。注水点下方设置有数量充足的塔盘，从而使随水注入的非芳烃物质在达到塔底之前，能够从向下流动的溶剂中被汽提出来，有效提升了抽出油纯度。

3.2塔含水量控制

在传统精馏塔中，塔内轻重组分存在沸点差异，我们可以通过塔的灵敏板温度直观的了解塔内组分分离效果。而在溶剂回收塔中，由于环丁枫溶剂与抽出油中芳烃组分之间的沸点差异很大，分离很容易实现，此时塔内温度曲线的大部分变化是烃与溶剂之间的相对变化，不能表现出分离效果。此时控制塔内的水的质量分数是一种更合理的方案，由于溶剂回收塔中有汽提蒸汽的存在，若含水量过大，则溶剂中的烃质量分数会降低，同时大量水随富溶剂泵进入到抽提蒸馏塔中，破坏装置运行的稳定性，并增加芳烃抽提单元的能源消耗。因此B炼厂溶剂回收塔建立水质量分数计算模块，通过溶剂回收塔内压力和温度计算出水的质量分数，通过水的质量分数控制器串级再沸器热量端出口流量控制器进行调节。

3.3高效节能设备的选用

选择高效节能设备的具体措施如下。①不均匀反应及异构化反应单元进料换热器能提高传热效率，减少冷热段温差，减少进料炉热负荷，降低装置能耗，板式换热器压降高，从而避免限制操作调整的缺点。②大型塔设备应尽可能选用高性能塔盘，提高分离效率，降低回流比，减少塔底炉或沸腾机构的热负荷，达到节能的目的。为了节约能源，请使用高效泵和马达。③在泵的选型过程中，采用不同形式的叶轮、叶片，从而最大限度地提高效率。离心泵需要将泵的额定流量和正常流量限制在最佳效率点的流量附近的特定范围内，以保持高效率。根据实际提升泵，考虑到叶轮的尺寸，设计阶段完全可以进行定量裁剪，坚决避开大马来轿车。同时选择高效电机，节约能源。④结合实际情况，根据全厂工艺要求及蒸汽、凝结水平衡情况，决定压缩机选型，压缩机选型决定蒸汽能耗和能量消耗，背压式汽轮机能耗远低于冷凝水能耗。⑤允许条件在装置中采用先进的APC控制系统，优化主要工艺参数，在满足工艺要求的基础上实现CA控制，可以有效降低装置运行成本，提高能源利用效率。

3.4加热炉热效率提升改造

为提高炉热效率，改造时尽可能降低排气温度，但温度过低会腐蚀露点，缩短设备使用寿命。在这种情况下，在选择空气预热器时，应充分考虑高效换热，降低排气温度，同时避免低温露点腐蚀的影响。扰流器、果体换热系统、钢板、铸铁板、复合相变型及上述预热器型等各种预热器在2 #翅片炉(F201~F204)、二甲苯加热炉(F－801A/B)采用高温板式+低温复合相变式空气预热器。在高温段使用板式空气预热器，具有传热效率高、适用范围广、阻力降低、结构紧凑、模块化制造安装简便、使用寿命长等优点。在低温段使用复合相变式空气预热器，与其他类型预热器相比有明显的优势，使用寿命长。

结束语

通过对比研究发现，依据炼厂物料平衡方案，进行馏分预切割、汽提流程优化、塔釜结构改进、控制器优化等技术改进，在大幅度降低装置能耗的同时，还能提升装置运行稳定性。各炼厂应借鉴先进工艺技术，与设计单位紧密配合，深挖装置潜力，持续优化工艺路线和降低装置能耗。

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