中壓中溫粗苯加氫生產(chǎn)工藝技術(shù)

寧紅軍， 呂　洋， 李金友， 杜洪濤

(1.平頂山市神馬萬(wàn)里化工股份有限公司 ， 河南 平頂山　467000 ， 2.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司 ， 河南 平頂山　467000 )

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中壓中溫粗苯加氫生產(chǎn)工藝技術(shù)

寧紅軍1， 呂洋1， 李金友1， 杜洪濤2

(1.平頂山市神馬萬(wàn)里化工股份有限公司 ， 河南 平頂山467000 ， 2.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司 ， 河南 平頂山467000 )

摘要：針對(duì)高壓高溫粗苯加氫生產(chǎn)精苯的工藝缺陷，用Co-Mo為催化劑主要成分，Al2O3球?yàn)檩d體，改進(jìn)裝載容器、裝填量及裝填方式；用環(huán)形開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)分配器為苯和氫的蒸汽分配器，使苯蒸汽與氫氣得以充分混合；確定了最佳條件：反應(yīng)壓力為4~4.5 MPa，反應(yīng)溫度為610~625 ℃；并在原高壓高溫裝置的基礎(chǔ)上完成了中壓中溫粗苯加氫生產(chǎn)精苯的技術(shù)改造，提高了裝置運(yùn)行的安全性，連續(xù)運(yùn)行周期大幅提升，精苯年產(chǎn)量將由2.7萬(wàn)t增加至4.5萬(wàn)t，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：粗苯加氫 ； 中溫中壓 ； 過(guò)渡金屬 ； 催化劑

0前言

河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司是國(guó)家為加快發(fā)展我國(guó)尼龍產(chǎn)業(yè)，成套引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備建設(shè)的大型現(xiàn)代化企業(yè)，是國(guó)家“八五”、“九五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。其中，精苯裝置作為尼龍產(chǎn)業(yè)鏈的源頭，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條中起至關(guān)重要的作用，該裝置采用Litol高溫高壓氣相加氫工藝，由美國(guó)胡德利公司開(kāi)發(fā)、日本旭化成公司改進(jìn)的粗苯催化加氫精制技術(shù)，主要對(duì)原料粗苯進(jìn)行催化加氫制得含量99.9%以上的精苯，是繼上海寶鋼苯加氫廠國(guó)內(nèi)投產(chǎn)的第二套Litol工藝粗苯加氫精制裝置，具有苯純度高、產(chǎn)品單一、產(chǎn)量大等特點(diǎn)。

但由于高溫高壓條件下的氫氣腐蝕很嚴(yán)重，對(duì)設(shè)備和管道的材質(zhì)要求很高，目前我國(guó)不銹鋼的品種、規(guī)格，尤其是耐高溫、耐高壓、抗氫腐蝕的不銹鋼品種和規(guī)格不滿足使用要求，一些特殊管道、管件、法蘭、閥門只能依靠引進(jìn)；生產(chǎn)原料和產(chǎn)品都是易燃易爆的物質(zhì)，生產(chǎn)的危險(xiǎn)性極大；另外，高溫高壓裝置投資較大，操作費(fèi)用高，且循環(huán)氫在高溫高壓下還有硫化氫腐蝕的問(wèn)題，需要用單乙醇胺(MEA)法脫硫，這也增加了投資和操作費(fèi)用。因此，計(jì)劃對(duì)裝置進(jìn)行改造。

1工藝技術(shù)選擇

1.1　Uhde低溫氣相加氫技術(shù)(KK法)

德國(guó)的Uhde低溫氣相加氫技術(shù)(KK法)，是由德國(guó)BASF公司開(kāi)發(fā)Uhde公司改進(jìn)的粗苯加氫精制工藝。粗苯經(jīng)高速泵提壓后與循環(huán)氫氣混合進(jìn)入連續(xù)蒸發(fā)器，有效抑制了高沸點(diǎn)物質(zhì)在換熱器及再沸器表面的聚合結(jié)焦；苯蒸氣與循環(huán)氫氣混合物進(jìn)入蒸發(fā)塔，經(jīng)再次蒸發(fā)后進(jìn)入預(yù)反應(yīng)器，雙烯烴、苯乙烯、二硫化碳等容易聚合的物質(zhì)在Ni-Mo催化劑作用下，于190～240 ℃條件下加氫變?yōu)閱蜗N；最后進(jìn)入主反應(yīng)器，在高選擇性Co-Mo催化劑作用下進(jìn)行氣相加氫反應(yīng)，單烯烴此時(shí)反應(yīng)形成飽和烴。加氫條件為：溫度300～380 ℃、壓力3.0～4.0 MPa。粗苯原料經(jīng)連續(xù)蒸發(fā)后進(jìn)入蒸發(fā)塔脫除重組分，輕苯在固定床進(jìn)行氣相加氫反應(yīng)，產(chǎn)生的H2S及其他氣體從反應(yīng)塔頂排出；加氫油經(jīng)END萃取蒸餾將非芳烴分離出去，再經(jīng)連續(xù)精餾可以得到產(chǎn)品苯、甲苯及混合二甲苯。

1.2　國(guó)內(nèi)低溫氣相加氫工藝

在消化吸收國(guó)外同類技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究人員開(kāi)發(fā)了國(guó)產(chǎn)化低溫兩段氣相催化加氫工藝技術(shù)，加氫條件為：預(yù)反應(yīng)溫度190 ℃，壓力2.9 MPa，主反應(yīng)溫度280 ℃, 壓力2.7 MPa。粗苯經(jīng)脫重組分塔脫除重組分后，與循環(huán)氫混合連續(xù)蒸發(fā)進(jìn)入加氫反應(yīng)器，加氫過(guò)程產(chǎn)生的H2S及其他氣體從反應(yīng)塔頂排出，加氫油經(jīng)SED萃取蒸餾，將非芳烴分離出去，再經(jīng)連續(xù)精餾可以得到產(chǎn)品苯、甲苯及混合二甲苯。

1.3　中壓中溫粗苯加氫

平頂山市神馬萬(wàn)里化工股份有限公司在原萊托法高溫催化加氫工藝的基礎(chǔ)上，選擇新型的Co-Mo/Al2O3加氫催化劑，并對(duì)裝置設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)， 降低了加氫反應(yīng)的溫度和壓力，操作條件符合中壓中溫粗苯加氫工藝的要求。

2中壓中溫粗苯加氫工藝

原精苯裝置采用的是萊托法高溫催化加氫工藝，原料粗苯通過(guò)催化加氫進(jìn)行精制，反應(yīng)壓力4.5 MPa，反應(yīng)溫度為600~625 ℃，產(chǎn)品精苯送至下游環(huán)己醇裝置。要提高裝置的生產(chǎn)能力，必須進(jìn)行工藝、設(shè)備、管線的技術(shù)改造，采用中壓中溫粗苯加氫工藝不論從投資費(fèi)用，還是從工藝技術(shù)的可行性衡量，都是最好的選擇。

精苯裝置工藝流程框圖如圖1所示。

圖1　精苯裝置工藝流程框圖2.1　中壓中溫粗苯加氫催化劑

2.2　工藝流程簡(jiǎn)介

中壓中溫粗苯加氫工藝的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)在于混合汽化、預(yù)處理和催化反應(yīng)工段，根據(jù)中壓中溫粗苯加氫工藝技術(shù)要求和產(chǎn)能進(jìn)行物料衡算，在高壓高溫加氫工藝及設(shè)備的基礎(chǔ)上選擇合適的加氫催化劑、完善工藝流程、改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、重新設(shè)計(jì)裝載容器、裝填量及裝填方式，最后確定最佳工藝條件為：反應(yīng)壓力4.0~4.5 MPa，反應(yīng)溫度610~625 ℃，加氫催化劑為碟孔狀Co-Mo催化劑，Al2O3球作為載體；以環(huán)形開(kāi)孔蒸發(fā)分配器作為苯、氫氣蒸發(fā)分配器，使苯蒸氣與氫氣的充分混合。改進(jìn)后的精苯裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，有效降低了反應(yīng)壓力和溫度，提高了系統(tǒng)操作的安全性，增加了粗苯精制的生產(chǎn)能力，降低了綜合能耗。

2.3　實(shí)施效果

①汽化和預(yù)處理工段：高溫高壓粗苯加氫工藝中蒸發(fā)器蒸發(fā)量較小，限制了裝置的生產(chǎn)能力，通過(guò)將蒸發(fā)器分配器開(kāi)孔方式由單一上部開(kāi)孔、圓盤上部(側(cè)開(kāi)孔)改為環(huán)形開(kāi)孔(增加了開(kāi)孔數(shù))，使孔分布更均勻，提高了開(kāi)孔率，同時(shí)將蒸發(fā)器的容積量由7 m3增加至15 m3，滿足了6萬(wàn)t/a粗苯處理要求。②萊托法催化反應(yīng)工段：在6萬(wàn)t/a粗苯處理能力的生產(chǎn)負(fù)荷下，新增一個(gè)8 m3反應(yīng)器，內(nèi)部裝填A(yù)l2O3球作為載體的Co-Mo催化劑3.8 t，催化劑的使用周期由原來(lái)的180 d延長(zhǎng)至300 d，保證了連續(xù)高負(fù)荷生產(chǎn)過(guò)程中精苯中的噻吩含量低于控制指標(biāo)0.06×10-6。③將主反應(yīng)器壓力由5.5 MPa降至4.0~4.5 MPa，反應(yīng)溫度由640 ℃降至610~625 ℃，使得精苯裝置的操作安全性大大提升。④新增往復(fù)式循環(huán)氣體壓縮機(jī)，將氫氣供量由原來(lái)的9 300 Nm3/h增至15 000 Nm3/h，保證了粗苯在中壓中溫工藝條件下的充分加氫，有效提高了裝置的生產(chǎn)負(fù)荷，且產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于高溫高壓工藝。

3經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

中壓中溫粗苯加氫裝置的生產(chǎn)年能力由原來(lái)的2.7萬(wàn)t增加至4.5萬(wàn)t。加氫催化劑使用周期由原來(lái)的180 d延長(zhǎng)至300 d以上。高壓高溫粗苯加氫工藝改為中壓中溫工藝后，裝置運(yùn)行的危險(xiǎn)性降低，安全性增加，相應(yīng)的動(dòng)力和設(shè)備檢修期大大延長(zhǎng)，系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行周期大幅提升。產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)合格率為100%。

4經(jīng)濟(jì)效益分析

項(xiàng)目總投資 367 萬(wàn)元。其中，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)335萬(wàn)元，管線閥門材料15萬(wàn)元，土建、安裝15萬(wàn)元，儀器、儀表2萬(wàn)元。中壓中溫粗苯加氫工藝的開(kāi)發(fā)及工業(yè)化應(yīng)用項(xiàng)目是在原有生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行的技術(shù)改進(jìn)，絕大部分高溫高壓粗苯加氫工藝裝備經(jīng)過(guò)流程改進(jìn)或技術(shù)更新，均可實(shí)現(xiàn)再次利用。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及工藝的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出符合中壓中溫粗苯加氫工藝需要的生產(chǎn)模式，不僅節(jié)省了試驗(yàn)場(chǎng)地，而且還節(jié)約了大量的設(shè)備研究經(jīng)費(fèi)。

日產(chǎn)精苯量達(dá)到150 t，年精苯產(chǎn)量達(dá)到4.5萬(wàn)t。精苯銷售價(jià)格按8 900元/t計(jì)算，年產(chǎn)值可達(dá)到40 050萬(wàn)元。精苯利潤(rùn)按344元/t計(jì)算，年利潤(rùn)可達(dá)到1 548萬(wàn)元。

5結(jié)論

該中壓中溫粗苯加氫工藝技術(shù)的工業(yè)化技改項(xiàng)目，是在原高溫高壓生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，絕大部分高溫高壓粗苯加氫工藝裝備均可再次利用；同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及管路的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了適合中壓中溫粗苯加氫工藝需要的技術(shù)方案，節(jié)約了技改投資。通過(guò)對(duì)高溫高壓粗苯加氫工藝設(shè)備的工業(yè)化改造，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大大延長(zhǎng)了裝置的生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和高產(chǎn)運(yùn)行，在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中起到引領(lǐng)示范作用，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

中壓中溫粗苯加氫工藝裝置經(jīng)過(guò)兩年多的生產(chǎn)運(yùn)行，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益；穩(wěn)定運(yùn)行周期由年平均300 d增加到345 d；催化劑使用周期由5個(gè)月延長(zhǎng)到10個(gè)月，精苯日產(chǎn)為142 t，年產(chǎn)量達(dá)到4.899萬(wàn)t，產(chǎn)品質(zhì)量合格率100%；粗苯單耗1.31 t，氫氣單耗小于170 Nm3/t，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

2015中國(guó)化肥企業(yè)百?gòu)?qiáng)出爐

近日，2015中國(guó)化肥企業(yè)100強(qiáng)排行榜在北京發(fā)布。這是中國(guó)化工學(xué)會(huì)化肥專委會(huì)、中國(guó)化工情報(bào)信息協(xié)會(huì)第八次公布此榜單。

記者了解到，湖北宜化集團(tuán)、云天化集團(tuán)、翁福集團(tuán)、陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)陽(yáng)煤化工集團(tuán)、貴州開(kāi)磷集團(tuán)、山東魯北化工、金正大、施可豐、江蘇阿波羅、中鹽安徽紅四方居前十名，龍頭企業(yè)地位依然穩(wěn)固。今年榜單中的新生企業(yè)占30%左右，且發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，預(yù)示著更多主打科技型、差異化產(chǎn)品和服務(wù)的新生企業(yè)在崛起，并在推動(dòng)全行業(yè)加快調(diào)轉(zhuǎn)升級(jí)步伐。

另?yè)?jù)了解，2015年我國(guó)2438家化肥生產(chǎn)企業(yè)中，累計(jì)虧損企業(yè)為351家，較上年降低了11.1%；虧損企業(yè)虧損額99.05億元，較上年減少27.7%。

會(huì)議同期還發(fā)布了2015中國(guó)磷復(fù)肥企業(yè)100強(qiáng)、中國(guó)化肥設(shè)備制造企業(yè)100強(qiáng)、中國(guó)化肥流通企業(yè)100強(qiáng)、中國(guó)氮肥企業(yè)銷售50強(qiáng)、中國(guó)生物企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力50強(qiáng)、中國(guó)新型肥料企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力50強(qiáng)、中國(guó)鉀肥企業(yè)50強(qiáng)、中國(guó)微量元素肥料企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力10強(qiáng)和中國(guó)腐植酸肥料企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力10強(qiáng)等排行榜。

作者簡(jiǎn)介：寧紅軍(1971-)，男，工程師，從事化工生產(chǎn)一線工作 ，電話：13849553661；聯(lián)系人：杜洪濤(1976-)，男，工程師，從事化工生產(chǎn)管理工作，電話：13903751917。

收稿日期：2015-10-23

中圖分類號(hào)：TQ062.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1003-3467(2015)12-0050-03