芳烴合成裝置的工藝研究

(營口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧營口，115000)

1 裝置情況簡介

連續(xù)芳烴合成裝置以石腦油為原材料，生產(chǎn)輕異構(gòu)化生成油、非芳烴、苯、甲苯、鄰二甲苯、混合二甲苯、C9、C10芳烴和重芳烴，并副產(chǎn)氫氣及液化氣。

芳烴合成裝置由六個(gè)單元組成。預(yù)處理部分采用先通入H2后進(jìn)行分餾，預(yù)分餾和蒸發(fā)同時(shí)進(jìn)行的工藝方案，并設(shè)汽提塔為異構(gòu)化裝置提供原材料。重整部分采用UOP第三代超低壓連續(xù)重整工藝技術(shù)。預(yù)加氫催化劑采用的是HYT-1119加氫催化劑，重整催化劑是UOP最新一代的R-254催化劑。

在節(jié)能降耗方面，預(yù)加氫進(jìn)料換熱器采用雙殼換熱器，重整進(jìn)料換熱器采用焊板式換熱器以提高傳熱效率和降低壓降，采用多流路，減少壓降，選用高效率泵和電機(jī)，以節(jié)省能量，裝置需冷卻的物料盡量選用空冷，以節(jié)省用水，采用熱進(jìn)料流程，設(shè)置加熱爐煙氣余熱回收系統(tǒng)。

2 工藝原理

催化重整是指原料結(jié)構(gòu)的重新整合，是工業(yè)上環(huán)烷烴和烷烴脫氫、環(huán)化、異構(gòu)化以及生產(chǎn)芳香烴的工藝流程。

2.1 預(yù)處理反應(yīng)

除加氫裂化石腦油外，所有的催化重整進(jìn)料組分，都必須進(jìn)行預(yù)加氫處理。它包括除氧、預(yù)加氫、脫氯和預(yù)分餾。

2.1.1 除氧

在預(yù)加氫單元進(jìn)料前設(shè)置除氧塔，防止溶解氧與原料中的烯烴在一定的溫度下反應(yīng)，容易形成結(jié)焦物質(zhì)，造成預(yù)加氫反應(yīng)器壓差增加，從而造成預(yù)加氫單元的運(yùn)行周期減小。

2.1.2 預(yù)加氫

重整原料通過催化加氫處理，除去雜質(zhì)和一些生產(chǎn)毒物，以保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。如：為保證催化劑在反應(yīng)過程中的活性以及穩(wěn)定性，需要對原料油進(jìn)行加氫脫硫處理；重整原料油預(yù)加氫催化劑還應(yīng)具有良好的加氫脫氮性能。需要處理的氮化物除了常見的外，還包括吡啶類的堿性氮雜環(huán)化合物和吡咯類的非堿性氮化物。

加氫脫氮過程中涉及到的反應(yīng)是，雜環(huán)的加氫飽和、芳環(huán)加氫飽和以及C-N鍵的氫解。在加氫精制過程中，氮在加氫后轉(zhuǎn)化為NH3而被脫除。

2.1.3 脫氯

在與預(yù)加氫的操作溫度、壓力和氫油比相同條件下，將精制油中的氯化氫脫除掉。重整預(yù)加氫反應(yīng)器出口物流的溫度較高(300℃以上)，脫氯劑的使用溫度通常為300～370℃，其容氯量較高，可以較好展現(xiàn)出脫氯劑的功效。

2.1.4 預(yù)分餾

石腦油中的硫、氮、氯、氧化合物經(jīng)預(yù)加氫精制后，所生成的H2S、NH3和H2O，一部分從預(yù)加氫高分氣液分離過程中排除，另一部分則溶解在精制油中。這些溶解在精制油中的H2S、NH3和H2O，須經(jīng)蒸發(fā)脫水塔從塔頂排除，同時(shí)重整生產(chǎn)要求切割一定沸程范圍的餾份，其塔底油則為滿足重整催化劑進(jìn)料要求的精制油。

重整預(yù)加氫精制油和水形成一個(gè)微量部分互溶的溶液，其液相分上、下兩層，上層主要是油和微量溶于油中的水，下層主要是水和微量溶于水中的油。該體系也稱之為微量部分互溶的二元體系，每一層溶液的內(nèi)部，可看成均一的溶液，上、下兩層之間其性質(zhì)和不相溶的體系類似，這種油水部分互溶體系，在蒸餾過程中形成非均相共沸物。影響蒸餾脫水塔操作的主要工藝參數(shù)是：塔底溫度、塔底液面、塔頂溫度、進(jìn)料溫度、回流比和塔頂壓力。

2.2 重整反應(yīng)

在催化重整反應(yīng)條件下，芳香烴的芳環(huán)十分穩(wěn)定。在反應(yīng)的過程中有烴類反應(yīng)，此外，還會(huì)發(fā)生使催化劑逐漸失活的生焦反應(yīng)，也可能發(fā)生少量的脫烷基和烷基轉(zhuǎn)移等反應(yīng)。

2.3 異構(gòu)化反應(yīng)

鏈烷烴異構(gòu)化反應(yīng)是各類重整相對速度很快的反應(yīng)。在催化重整反應(yīng)條件下，烷烴異構(gòu)化不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品辛烷值大幅度提高。加氫裂化反應(yīng)R-C-C-C-C+H2→RH+C-C-C-C，該反應(yīng)是使分子量變小的過程，烷烴異構(gòu)化反應(yīng)是在一定溫度、壓力的條件下，正構(gòu)的烷烴在催化劑的作用下，轉(zhuǎn)化生成相應(yīng)的支鏈異構(gòu)烷烴的過程。

目前異構(gòu)化過程多采用具有雙功能的催化劑，金屬通常采用一些貴金屬，如：Pt、Pd等，不僅提供加氫脫氫反應(yīng)的活性，其載體可為反應(yīng)提供酸性中心，本裝置采用載Pd的氫型絲光沸石(Pd/HM)異構(gòu)化催化劑。通常認(rèn)為異構(gòu)化反應(yīng)按正碳離子機(jī)理進(jìn)行。

3 生產(chǎn)過程常見事故及處理方法

3.1 硫化氫中毒事故

突發(fā)硫化氫中毒事件，應(yīng)迅速將患者移至通風(fēng)良好的地方，立即施行人工呼吸(禁止口對口法)及吸氧，對呼吸困難或面色青紫者要立即給予氧氣吸入。

救護(hù)者應(yīng)做好個(gè)人防護(hù)，戴好防毒面具，切斷毒物來源，關(guān)閉地漏管道閥門；還應(yīng)盡快將中毒人員救離現(xiàn)場，移至新鮮空氣處，松解患者頸、胸部紐扣和腰帶，以保持呼吸暢通，同時(shí)要注意保暖和保持安靜，嚴(yán)密注意患者神志，呼吸狀態(tài)和循環(huán)狀態(tài)等，盡快制止工業(yè)毒物繼續(xù)進(jìn)入體內(nèi)，并設(shè)法排除已注入人體內(nèi)的毒物，消除和中和進(jìn)入體內(nèi)的毒物作用，迅速脫去被污染的衣服、鞋襪、手套等，立即徹底清洗被污染的皮膚，沖洗時(shí)間要求15—30分鐘，如毒物系水溶性，現(xiàn)場無中和劑，可用大量水沖洗，遇水能反應(yīng)的則先用干布或其他能吸收液體的東西抹去粘染物，再用水沖洗，要注意防止著涼、感冒。毒物經(jīng)口引起人體急性中毒，可用催吐和洗胃法；生命器官功能恢復(fù)，可用人工呼吸法，胸外按壓法。

3.2 氣體管線泄漏事故

3.2.1 臨氫系統(tǒng)法蘭泄漏或高壓管線破裂

少量泄漏有油氣味，可能有噴氣聲，低溫部位可用肥皂水試泡。大量泄漏油氣味和噴氣聲加劇，可見霧狀噴射物。室內(nèi)可燃?xì)饣蛄蚧瘹鋱?bào)警，反應(yīng)系統(tǒng)壓力下降。

臨氫系統(tǒng)法蘭泄漏或高壓管線破裂處理方法：立即向有關(guān)人員匯報(bào)泄漏著火情況?，F(xiàn)場處理人員必須佩戴硫化氫防毒面具，重點(diǎn)檢查現(xiàn)場泄漏具體位置、泄漏大小、火勢情況，根據(jù)泄漏情況決定是否熄滅加熱爐火嘴。泄漏點(diǎn)未著火或著火較小時(shí)，用蒸汽掩護(hù)或吹滅，對高溫部位注意不能用水或泡沫滅火。如泄漏點(diǎn)為法蘭，可用防爆工具自行緊固或聯(lián)系處理。泄漏點(diǎn)較大不能撲滅時(shí)通知消防部門，如泄漏點(diǎn)能隔離，應(yīng)進(jìn)行局部隔離，并進(jìn)行相應(yīng)處理；否則，按緊急停工處理。新氫管線破裂，立即關(guān)閉界區(qū)閥門，按停新氫事故預(yù)案處理。

3.2.2 換熱器泄漏

生成油顏色變深，雜質(zhì)含量上升，易反應(yīng)的烯烴、硫醇硫等異常升高，硫、氮等質(zhì)量指標(biāo)不合格，反應(yīng)器溫升下降。

換熱器泄漏處理方法：換熱器內(nèi)部管束泄漏一般采用水壓試驗(yàn)方法進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏管束后更換或堵死；換熱管與管板焊口裂開時(shí)采取補(bǔ)焊或堵死；浮頭式換熱器浮頭法蘭密封泄漏時(shí)應(yīng)采取緊固螺栓或更換密封墊片；螺紋鎖緊環(huán)式換熱管板密封漏時(shí)，應(yīng)采取緊固內(nèi)圈壓緊螺栓或更換墊片。

3.3 火災(zāi)事故

裝置出現(xiàn)爆炸、火災(zāi)、管線破裂或嚴(yán)重泄漏按下述方法處理：所有加熱爐熄火，若加熱爐或控制閥附近發(fā)生火災(zāi)，人上不去，則內(nèi)操在中控室按緊急停爐按鈕，關(guān)閉燃料氣事故總閥，確保切斷爐子燃料氣。切斷進(jìn)料，停進(jìn)料泵，可能的話，停運(yùn)其他運(yùn)行泵。當(dāng)事故已經(jīng)發(fā)生并處在控制的處理過程中，則要求盡可能保持壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，維持反應(yīng)器內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)。停壓縮機(jī)。裝置各部降壓，降低反應(yīng)系統(tǒng)壓力。條件許可或必要的話，切斷與其他系統(tǒng)的聯(lián)系。若加熱爐出現(xiàn)爐管破裂，首先必須采取措施，將殘存在爐管內(nèi)的可燃物質(zhì)置換干凈。在處理過程中，切勿將煙道擋板關(guān)閉，因?yàn)闊煹罁醢尻P(guān)閉后，爐內(nèi)將形成正壓，火焰外噴，危及爐外設(shè)施。盡快將系統(tǒng)內(nèi)的烴類脫凈并用N2置換。切勿進(jìn)行抽空置換，避免空氣被抽入而在系統(tǒng)內(nèi)形成爆炸氛圍。

4 結(jié)論

本文從生產(chǎn)裝置、工藝原理、生產(chǎn)過程常見事故及處理方法等方面，對芳烴的合成整個(gè)工藝做了深入研究，特別是對硫化氫中毒、氣體管線泄漏、火災(zāi)等常見事故的應(yīng)急處理的分析總結(jié)，能夠起到指導(dǎo)生產(chǎn)，減少傷亡，降低經(jīng)濟(jì)損失的作用。