降低焦化非芳烴含苯量對(duì)焦化產(chǎn)品質(zhì)量影響的實(shí)踐

惠 振，姜 濤

（1.馬鞍山鋼鐵股份有限公司煤焦化公司；2.安徽馬鋼化工能源科技有限公司，安徽馬鞍山 243000）

引言

焦化非芳烴是粗苯原料中的不飽和化合物在加氫法精制工藝被加氫飽和及萃取精餾所得的1種產(chǎn)品，廣泛用于工業(yè)溶劑、汽油的添加劑和稀釋劑等。馬鋼苯加氫自2012 年3 月建成投產(chǎn)以來(lái)，非芳烴產(chǎn)品質(zhì)量一直不穩(wěn)定，非芳烴含苯量高達(dá)60%。2014 年工況調(diào)整之后穩(wěn)定在40%左右，與同行業(yè)相比，非芳烴含苯量較高，具體見(jiàn)表1。非芳烴含苯量高會(huì)影響苯收率，帶來(lái)一定經(jīng)濟(jì)損失。在降低非芳烴含苯過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，苯與甲苯的質(zhì)量會(huì)受到不同程度的影響，因此降低非芳烴含苯量對(duì)苯、甲苯質(zhì)量影響的分析與研究十分必要。

表1 國(guó)內(nèi)典型苯加氫工藝產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)比 %

1 萃取蒸餾系統(tǒng)簡(jiǎn)介

非芳烴是加氫油經(jīng)過(guò)萃取蒸餾塔（ED 塔）萃取后從塔頂冷凝得到的產(chǎn)品，因此，非芳烴質(zhì)量的好壞以及塔底過(guò)程產(chǎn)品的好壞與萃取劑相關(guān)性很大。連續(xù)萃取精餾一般采用雙塔操作，被分離的物料（加氫油）由ED 塔的中部連續(xù)進(jìn)入塔內(nèi)，而溶劑從靠近塔頂?shù)牟课贿B續(xù)加入。在ED 塔內(nèi)易揮發(fā)組分由塔頂餾出，而難揮發(fā)組分和溶劑由塔底餾出并進(jìn)入溶劑回收塔。在溶劑回收塔內(nèi)，可使難揮發(fā)組分與溶劑得以分離，難揮發(fā)組分由塔頂餾出，而溶劑由塔底餾出并循環(huán)回送至ED 塔［1］。ED 塔生產(chǎn)非芳烴產(chǎn)品的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 萃取蒸餾系統(tǒng)工藝流程圖

2 非芳烴含苯量、苯、甲苯三者質(zhì)量關(guān)聯(lián)性分析

2.1 質(zhì)量關(guān)聯(lián)性

生產(chǎn)穩(wěn)定順行期間，對(duì)2020 年5 月份與7 月份兩階段產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)跟蹤發(fā)現(xiàn)，非芳烴含苯量與純苯純度及甲苯純度存在一定的關(guān)聯(lián)。非芳烴含苯、純苯、甲苯純度在兩個(gè)階段的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖2 非芳烴含苯、苯、甲苯三者變化趨勢(shì)對(duì)比圖

從圖2 可以明顯看出，7 月份較5 月份，非芳烴含苯下降10%左右，苯的純度與甲苯純度都有不同程度下降。其中，純苯純度降至99.98%，甲苯純度降至99.1%，甲苯純度下降明顯，說(shuō)明非芳烴含苯量與純苯純度、甲苯純度相關(guān)，且成反比例關(guān)系，降低非芳烴含苯量勢(shì)必引起苯及甲苯純度的降低，因此，尋找保證苯純度99.99%與降低非芳烴含苯量之間的平衡點(diǎn)至關(guān)重要。

2.2 關(guān)聯(lián)性分析

為考察引起兩個(gè)階段產(chǎn)品質(zhì)量變化的原因，對(duì)非芳烴、純苯、甲苯三者組分變化分別進(jìn)行分析。

首先，對(duì)非芳烴組分進(jìn)行分析，如圖3所示。

圖3 非芳烴組分變化趨勢(shì)對(duì)比圖

7 月份非芳烴指標(biāo)明顯上升，非芳烴含環(huán)己烷上升幅度要高于含甲基環(huán)己烷，非芳烴含苯明顯下降。

其次，對(duì)純苯、甲苯組分分析如圖4～5所示。

圖4 純苯組分變化趨勢(shì)對(duì)比圖

圖5 甲苯組分變化趨勢(shì)對(duì)比圖

從圖3～5 可以看出：現(xiàn)階段非芳烴含量指標(biāo)明顯上升，非芳烴含環(huán)己烷上升幅度要高于含甲基環(huán)己烷，非芳烴含苯量明顯下降，而純苯及甲苯含非芳烴都明顯上升。但純苯及甲苯純度都有不同程度的下降，說(shuō)明這一階段的調(diào)整只是小幅度降低了非芳烴含苯量，但未能夠使非芳烴中與苯沸點(diǎn)相近的環(huán)己烷以及與甲苯沸點(diǎn)相近的甲基環(huán)己烷等組分得到有效分離［2］，也就是此時(shí)采取降低非芳烴含苯的措施是以犧牲純苯及甲苯產(chǎn)品質(zhì)量為前提的。此過(guò)程分廠參數(shù)調(diào)整見(jiàn)表2。

表2 兩階段ED塔與苯塔相關(guān)參數(shù)對(duì)比

7 月份非芳烴含量指標(biāo)明顯上升，非芳烴含環(huán)己烷上升幅度要高于含甲基環(huán)己烷，這是因?yàn)榧谆h(huán)己烷沸點(diǎn)100.3℃高于環(huán)己烷沸點(diǎn)80.7℃。對(duì)比ED塔塔底溫度變化可以知道，因塔底溫度變化不明顯，加氫油在經(jīng)過(guò)ED 塔萃取精餾時(shí)，不能依靠ED塔自身溫度使非芳烴產(chǎn)品中一些相對(duì)分子質(zhì)量大的組分上升到塔頂，繼而被貧溶劑吸收，因此非芳烴中甲基環(huán)己烷含量上升幅度要低于環(huán)己烷。前期，在塔底供熱不足的情況下，使得部分相對(duì)分子質(zhì)量較大的非芳烴組分留在了塔底富溶劑中，因?yàn)榕c苯沸點(diǎn)相近的環(huán)己烷、與甲苯沸點(diǎn)相近的甲基環(huán)己烷在后續(xù)工序無(wú)法有效脫除，導(dǎo)致純苯及甲苯含非芳烴上升較為明顯，這也是前段時(shí)間純苯及甲苯質(zhì)量不好的原因。

3 改進(jìn)方案

根據(jù)第一階段到第二階段的攻關(guān)探索發(fā)現(xiàn)，非芳烴含苯量大幅度降低的同時(shí)也給純苯、甲苯產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)一定影響。因此，分廠針對(duì)關(guān)鍵生產(chǎn)參數(shù)逐步進(jìn)行調(diào)整，主要有以下四個(gè)方面。

3.1 提高ED塔塔底溫度

根據(jù)上文分析可知，因?qū)嵊凸岵蛔悖珽D 塔塔底溫度無(wú)法維持在165 ℃，非芳烴中相對(duì)分子質(zhì)量較大的組分不能蒸出而殘留在混芳中，從環(huán)己烷與甲基環(huán)己烷的含量變化可以看出，它們與苯和甲苯沸點(diǎn)相近，這也是導(dǎo)致二者純度下降的主要原因。近期導(dǎo)熱油熱量供應(yīng)有所改善，提高ED 塔塔底溫度，盡可能將大部分非芳烴產(chǎn)品蒸出，純苯與甲苯質(zhì)量也有所上升。

3.2 增加ED塔塔頂回流量

增加ED 塔塔頂回流量，提升ED 塔精餾段的精餾效率，對(duì)降低非芳烴含苯量十分關(guān)鍵。從以上分析中，可以明顯看出回流量提升之后，非芳烴含苯量十分穩(wěn)定并且保持在較低的水平。

3.3 降低苯塔塔底溫度

為了穩(wěn)定純苯純度為99.99%，分廠將苯塔塔底溫度由144.0～144.5 ℃調(diào)整至143.0～143.5 ℃，將相對(duì)分子質(zhì)量較大的非芳烴殘留在苯殘油中，進(jìn)而提高純苯純度，但這可能會(huì)導(dǎo)致甲苯純度的降低，須密切關(guān)注。

3.4 改善溶劑質(zhì)量

苯加氫采用萃取劑為環(huán)丁砜，純凈環(huán)丁砜顏色為無(wú)色透明，工業(yè)品常為淡黃色，主要由于殘留在環(huán)丁砜中苯二酚被氧化所致。溶劑在循環(huán)使用過(guò)程中存在著分解，且高溫加速其分解成聚丁二烯和SO2，聚丁二烯與氧化鐵反應(yīng)產(chǎn)生黑色聚合物［3］。針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中溶劑不斷劣化的問(wèn)題，分廠通過(guò)以下幾個(gè)方面改善溶劑質(zhì)量：

（1）增加脫重量。脫重量由0.20 m3/h 提高到0.45 m3/h。

（2）增加補(bǔ)水量，保證二級(jí)分離器明顯分界面。補(bǔ)水量由150 L/h 提高到250 L/h，補(bǔ)水量增加，降低重組分占比，易于脫除。保證二級(jí)分離器分界面，一方面有利于溶劑與重組分在充分靜置的條件下進(jìn)一步分離，另一方面減少溶劑的損失。

（3）降低回收塔塔頂壓力?；厥账斬?fù)壓有利于溶劑與芳烴分離，降低回收塔頂壓力有助于增加分離效果。

（4）提高水汽提塔塔底溫度，增加汽提量。水汽提塔塔底溫度由120 ℃提高到125 ℃，汽提量由700 m3/h提高到840 m3/h，增加脫重效率。

苯加氫萃取溶劑已在線運(yùn)行多年，劣化嚴(yán)重，目前溶劑質(zhì)量只能通過(guò)線上增加脫重量，對(duì)溶劑質(zhì)量改善效果不明顯，隨著生產(chǎn)的持續(xù)運(yùn)行，溶劑在使用過(guò)程中發(fā)生聚合會(huì)形成更多的重組分，溶劑質(zhì)量變差，需要在后續(xù)生產(chǎn)中加強(qiáng)關(guān)注。

4 改進(jìn)效果跟蹤

4.1 產(chǎn)品質(zhì)量

通過(guò)前期分析與研究，建立起非芳烴含苯量、苯、甲苯三者質(zhì)量關(guān)聯(lián)性，并找出影響三者變化的主要因素，進(jìn)行精確操作控制。最終使得非芳烴含苯量由38%降低至23%，并保證了苯99.99%，甲苯99%，具體質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。改進(jìn)過(guò)程中非芳烴含苯量、苯、甲苯三者質(zhì)量變化趨勢(shì)如圖6 所示，苯中含非芳烴組分已逐漸降低，如圖7所示，甲苯中含非芳烴組分也是逐步趨于穩(wěn)定，如圖8所示。

圖6 非芳烴含苯、苯、甲苯三者變化趨勢(shì)對(duì)比圖

圖7 純苯組分變化趨勢(shì)對(duì)比圖

圖8 甲苯組分變化趨勢(shì)對(duì)比圖

表3 非芳烴含苯、苯、甲苯質(zhì)量月份統(tǒng)計(jì)表 %

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

非芳烴產(chǎn)量1 400 t，非芳烴含苯量由38%降至23%，每年減少苯損耗量為210 t，按照苯與非芳烴市場(chǎng)差價(jià)約2 000 元計(jì)算，每年因減少苯損失而增加收入42 萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

降低非芳烴含苯指標(biāo)，提高非芳烴產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)保持苯、甲苯產(chǎn)品質(zhì)量不受影響，均處于行業(yè)領(lǐng)先水平，具有十分重要意義。