苯加氫萃取精餾系統(tǒng)工藝優(yōu)化與應(yīng)用

趙愛華

（唐山中潤煤化工有限公司，河北 唐山 063611）

粗苯是煤高溫?zé)捊惯^程中的副產(chǎn)物之一，其主要成分為苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物，當(dāng)前，國內(nèi)主要通過加氫精制工藝來實(shí)現(xiàn)高附加值苯系產(chǎn)品的純化回收。

唐山中潤煤化工有限公司（簡稱中潤公司）一、二期粗苯加氫精制裝置利用粗苯為原料，在NiMo 和CoMo 催化劑環(huán)境下，經(jīng)過氣相加氫及萃取精餾系統(tǒng)，得到非芳烴、苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)化工產(chǎn)品，裝置設(shè)計(jì)粗苯處理能力20 萬t/a。萃取精餾單元是苯芳烴精制的主要工序，采用以環(huán)丁砜為萃取劑的芳烴、非芳烴分離工藝，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中非芳烴含苯量高，影響純苯回收率。后經(jīng)優(yōu)化研究與工藝技術(shù)改造，裝置于2018 年10 月試運(yùn)行，非芳烴含苯穩(wěn)定控制在10%以下，純苯產(chǎn)品收率在70%以上，三苯產(chǎn)品收率在88%以上，取得了良好效果?，F(xiàn)將萃取精餾系統(tǒng)改造情況介紹如下，供相關(guān)企業(yè)參考。

1 存在問題

中潤公司一、二期粗苯加氫精制裝置于2011 年投產(chǎn)運(yùn)行，針對實(shí)際生產(chǎn)中存在的問題，進(jìn)行了一系列的工藝改造與技術(shù)創(chuàng)新[1-2]，與操作優(yōu)化結(jié)合，裝置生產(chǎn)水平取得了顯著提高。然而，在對生產(chǎn)裝置精餾系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際控制監(jiān)測的過程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)仍存在一些問題：（1）苯加氫萃取精餾單元生產(chǎn)運(yùn)行波動(dòng)頻繁；（2）苯隨低附加值產(chǎn)品流失嚴(yán)重。由于處理負(fù)荷高，萃取精餾系統(tǒng)貧溶劑溫度偏高，一直處于130 ℃～140 ℃，影響萃取精餾系統(tǒng)的運(yùn)行效果，在產(chǎn)品指標(biāo)控制上，非芳烴產(chǎn)品含苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，一般在15%～30%，最高時(shí)超過50%，影響粗苯中純苯的回收率和裝置產(chǎn)品分配率，進(jìn)而影響苯加氫裝置的經(jīng)濟(jì)收益。

2 改造方案

為提高純苯及三苯產(chǎn)品綜合產(chǎn)率，中潤公司對生產(chǎn)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析：按照化工過程質(zhì)量守恒定律，在加氫單元，要避免三苯物料損失，減少物料因過度加氫成為小分子烴類隨氣體排放；在萃取精餾單元，需優(yōu)化產(chǎn)品分配率，減少非芳烴含苯量。但系統(tǒng)工藝調(diào)控受循環(huán)氫量、氫油比、預(yù)/主加氫床層溫度、催化劑活性、物料的不飽和度、物料總硫含量、總氮含量、萃取溶劑比、物料組分、萃取劑溫度等條件影響，在苯加氫裝置滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下，既要維持上述工藝條件，又要保障純苯產(chǎn)品總硫和噻吩的指標(biāo)要求，導(dǎo)致純苯產(chǎn)品及三苯產(chǎn)品綜合產(chǎn)率無法得到有效提高。

針對上述問題，中潤公司提出了增加1 套兩級萃取精餾系統(tǒng)的技術(shù)改造方案。該方案在原有一、二期苯加氫裝置的基礎(chǔ)上，增加1 套萃取精餾系統(tǒng)，其中，采用2 臺(tái)萃取塔進(jìn)行芳烴和非芳烴的兩級萃取分離，既可以有效緩解原有一、二期萃取精餾系統(tǒng)在高負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài)下系統(tǒng)較難控制、頻繁波動(dòng)問題，又可以為其日常檢修提供便利，保障裝置的年度開工率。改造系統(tǒng)增設(shè)1 臺(tái)第二萃取塔，使一、二期及改造的主萃取塔產(chǎn)出的非芳烴進(jìn)入第二萃取塔進(jìn)一步分離，有效降低非芳烴含苯量，緩解高附加值純苯產(chǎn)品分配不合理的問題；同時(shí)，新增裝置可以充分利用苯加氫裝置區(qū)現(xiàn)有閑置空地，通過就近敷設(shè)管道及儀表動(dòng)力線纜，實(shí)現(xiàn)與一、二期裝置及公輔設(shè)施對接，節(jié)約投資，最終滿足裝置萃取精餾系統(tǒng)運(yùn)行水平的提升。

方案具體內(nèi)容：設(shè)置1 臺(tái)主萃取塔、1 臺(tái)第二萃取塔、1 臺(tái)溶劑回收塔、1 臺(tái)苯塔及相應(yīng)的回流罐、緩沖罐、換熱器、機(jī)泵等主要設(shè)備。主萃取塔、第二萃取塔、溶劑回收塔、苯塔采用2.2 MPa 中壓蒸汽作為熱源，蒸汽凝液經(jīng)蒸汽凝液罐收集，閃蒸低壓蒸汽，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，其中，主萃取塔和苯塔均設(shè)置有1 臺(tái)溶劑再沸器，實(shí)現(xiàn)從溶劑回收塔出來的熱溶劑能量的綜合回用；溶劑回收塔為負(fù)壓操作，主萃取塔、第二萃取塔和苯塔均為正壓操作。

優(yōu)化的萃取精餾系統(tǒng)工藝流程示意圖見圖1。從原一、二期粗苯加氫裝置萃取精餾系統(tǒng)進(jìn)料分別引出一條管線，進(jìn)入改造系統(tǒng)進(jìn)料緩沖罐，再由泵輸送入主萃塔，與從萃取塔頂部加入的萃取劑接觸，利用萃取劑的選擇性，使進(jìn)料中各組分的蒸汽壓改變，實(shí)現(xiàn)芳烴與非芳烴的分離，鏈烷烴、環(huán)烷烴等非芳烴從塔頂分離出來，與原一、二期粗苯加氫裝置萃取塔塔頂采出非芳烴經(jīng)緩沖罐后，再進(jìn)入第二萃取塔，進(jìn)行非芳烴和純芳烴的進(jìn)一步純化分離，得到的含苯量低的非芳烴送往庫區(qū)產(chǎn)品罐；含有純芳烴的主萃取塔富溶劑進(jìn)入溶劑回收塔，實(shí)現(xiàn)溶劑回收循環(huán)利用，純芳烴進(jìn)入苯塔，進(jìn)行苯和甲苯精餾分離，得到的純苯和甲苯產(chǎn)品分別經(jīng)管道輸送到庫區(qū)純苯罐和甲苯罐。

圖1 優(yōu)化的萃取精餾系統(tǒng)工藝流程示意圖

3 改造效果

3.1 對產(chǎn)品運(yùn)行的影響

該技術(shù)改造實(shí)施后，于2018 年10 月份開車試運(yùn)行，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，不斷調(diào)整主萃取塔和第二萃取塔溶劑比，最終取得良好效果，有效降低了第二萃取塔非芳烴中苯、甲苯含量，改善了苯加氫裝置產(chǎn)品分配，具體對比數(shù)據(jù)見表1。

表1 改造前后非芳烴含苯、甲苯指標(biāo)及產(chǎn)品收率對比 %

由表1 可知，改造后非芳烴產(chǎn)品質(zhì)量得到改進(jìn)，非芳烴含苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)由18.16%降到5.86%，降低67.73%，非芳烴含甲苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至0；產(chǎn)品分配率改善，純苯、甲苯收率提高，兩者分別提高了0.73 個(gè)百分點(diǎn)、0.41 個(gè)百分點(diǎn)。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

按照20 萬t/a 粗苯加工量計(jì)算，只考慮系統(tǒng)改造對純苯、甲苯、非芳烴產(chǎn)量的影響，產(chǎn)品價(jià)格按照當(dāng)前價(jià)格核算：純苯為5 400 元/t，甲苯為6 300 元/t，非芳烴為3 600 元/t，則項(xiàng)目年運(yùn)行效益：

純苯產(chǎn)值增加：20×（71.07%-70.34%）×5 400=788.4 萬元；

甲苯產(chǎn)值增加：20×（13.24%-12.83%）×6 300=516.6 萬元；

非芳烴產(chǎn)值減少：20×（2.67%-1.51%）×3 600=835.2 萬元；

改造項(xiàng)目年產(chǎn)值增加=788.4+516.6-835.2=469.8 萬元。

改造項(xiàng)目僅是對苯加氫裝置精餾系統(tǒng)進(jìn)行的優(yōu)化改造，不增加產(chǎn)品總量，對裝置能耗影響不大，只需考慮增設(shè)改善產(chǎn)品分配比例的第二萃取塔能耗。第二萃取塔消耗中壓蒸汽0.4 t/h（中壓蒸汽價(jià)格160 元/t），消耗電力 6 kWh/h（電價(jià) 0.505 元 /kWh），年生產(chǎn)時(shí)間按8 000 h 計(jì)，可計(jì)算出生產(chǎn)效益。

生產(chǎn)效益=469.8-0.4×8 000×160/10 000-6×8 000×0.505/10 000=416.2 萬元。

通過改善產(chǎn)品分配比例，增加高附加值產(chǎn)品產(chǎn)量，項(xiàng)目運(yùn)行年可創(chuàng)造效益416.2 萬元。

4 結(jié) 語

4.1 中潤公司對苯加氫系統(tǒng)萃取精餾工藝優(yōu)化改造的實(shí)施，有效解決了非芳烴含苯量高的問題，改善了裝置主產(chǎn)品苯和甲苯在低附加值產(chǎn)品中的分配結(jié)構(gòu)，提高了二者的回收率和產(chǎn)量，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 苯加氫系統(tǒng)精餾工藝優(yōu)化改造后，因增加了萃取塔、溶劑回收塔、苯塔，裝置萃取精餾部分處理能力增加，而前置工段加氫部分處理能力不變，影響裝置整體運(yùn)行的提升，需要在后續(xù)的工作中繼續(xù)改進(jìn)。

4.3 當(dāng)前項(xiàng)目試運(yùn)行中，第二萃取塔塔底富溶劑采出后送到主萃取塔中部，與主萃取塔物料共同分離處理，改變了主萃取塔的進(jìn)料組分，影響主萃取塔的運(yùn)行調(diào)節(jié)，后續(xù)需要對此物料進(jìn)行處理工藝優(yōu)化。