苯加氢工艺.doc

工艺流程本装置包括加氢精制、预蒸馏、萃取蒸馏、二甲苯蒸馏和罐区五个部分，其中前四部分为主装置部分，简称加氢蒸馏部分。加氢蒸馏部分概述粗苯在加氢精制单元中经过多级蒸发后，进行两级加氢处理（预加氢、加氢净化），反应所需的补充氢气由外界提供。粗苯加氢所产生的轻质组分及h2s从产品中分离出来是利用稳定塔来实现的，将其送往煤气精制厂集中处理。经加氢处理后的产品三苯馏份（btxs）送往预蒸馏单元。加氢精制单元的重组分分离是利用一残油蒸馏塔实现的，其重组分送往古马隆生产装置。三苯馏份（btxs）在预蒸馏单元进行蒸馏分离，被分成含有苯和甲苯的bt馏份和含有二甲苯的xs馏份，bt馏份送入萃取蒸馏单元，而xs馏份送入二甲苯蒸馏单元。bt馏份中的非芳香烃是在萃取蒸馏单元中从bt馏份中分离出来的，随后作为非芳馏份产品送往罐区单元，蒸馏中分离出的纯苯、硝化级甲苯送往槽区单元。在二甲苯蒸馏单元里，轻组分、重组分从xs组分中分离出来，以获得纯二甲苯，轻组分与重组分一起和二甲苯送往罐区单元，作为产品出厂。工艺流程见加氢及蒸馏部分工艺流程图。工艺流程叙述加氢反应从槽区来的原料(colo)经过粗苯过滤器(2f-6101a/b)和粗苯中间槽(2t-6101)到粗苯原料泵(2p-6101a/b)，将原料升压至操作压力，开始运转时(sor)约3030kpa，后期运转时(eor)约3420kpa。原料在预蒸发器(2e-6101ae)内通过与主反应器反应物进行热交换，被预加热和部分汽化，通过混合喷嘴(2j-6101ae)原料和循环氢压缩机(2k-6102a/b)来的循环氢混合，从预蒸发器来的混合物经过混合喷嘴后温度约177/183(sor/eor)，进入蒸发器底部。蒸发器塔底压力约2960/3320kpa(sor/eor)，温度约为184/190(sor/eor)，由蒸发器再沸器(2e-6102a/b)提供蒸发所需的热量，一部分高沸点组分作为残油从底部抽到残油塔。从残油塔出来的轻组分作为回流，循环回到蒸发器(2e-6101)顶部。大部分蒸发的气体从蒸发器顶部出来，在预反应热交换器(2e-6103)中被主反应器来的反应物进一步加热到190/218(sor/eor)，从预反应器(2r-6101)底部进入，同过催化剂床层向上逆流，烯烃和苯乙烯等不饱和化合物在高活性的nimo催化剂作用下加氢饱和后离开预反应器的顶部，由于放热反应，反应器内温度随之升高至202/240，进口温度用主反应器反应物通过2e-6103的量来控制。高沸点的液体由2r-6101底部排出。在预反应器内进行如下反应：1) 烯烃等不饱和化合物的加成反应：2) 含硫化合物的加氢脱硫反应：预反应器流出物在主反应器热交换器(2e-6104)和加热炉(2h-6101)进一步加热，控制炉出口温度在280/341(sor/eor)，进入主反应器(2r-6102)顶部。在主反应器进行如下反应：1) 烯烃的加成反应：2) 加氢脱硫反应：3) 加氢脱氮反应：4) 加氢脱氧反应：5) 副反应，芳香烃加氢反应：如果最初时为新催化剂或催化剂刚刚再生后，由于催化剂活性较高，需减小反应器进口温度，控制在260左右。物料气通过como催化剂床层流下，在那里进行脱硫、脱氮和烯烃加成反应。由于是放热反应，故温度将升高至310/370(sor/eor)，在反应器出口，其压力约为1800kpa。反应器2r-6101和2r-6102的催化剂在操作周期内会因结焦等因素而失去活性，可使用蒸汽为载体和空气一起尽心烧焦的方式进行再生，使其恢复活性。主反应器流出物在换热器2e-6104、2e-6103、2e-6102a/b、2e-6106ae中被冷却，由于在冷却过程中会有nh4cl、nh4hs等盐类物质析出，故用冷凝液缓冲槽(2v-6104)中的纯水，用冷凝液喷射泵(2p-6102a/b)注入该换热器系统中，溶解析出物。反应器流出物再经过与热交换器(2e-6105)和反应产品冷却器(2e-6101ae)进一步冷却至40，进入气液分离槽(2v-6102)进行气体和液体液分离，水包中分离的主要是在注水过程中积累的废水，定期排入废水处理系统。气体作为循环气体经分离气体预热交换器(2e-6105)和循环气体气液分离器(2v-6105)进入循环气体压缩机（2k-6102a/b），分离气体预热交换器(2e-6105)主要目的是确保压缩气体为干气，而无冷凝液，避免酸性气体冷凝。压缩后压力为3040/3430kpa(sor/eor)的循环气体，再返回反应系统。从循环气体中可以抽出少量气体放散以除去惰性气体。装置反应需要的补充氢气由补充氢气压缩机(2k-6101a/b)压缩到2490kpa后，进入循环压缩机(2k-6102a/b)入口。反应系统的压力有补充氢气压缩机(2k-6101a/b)和分离槽(2v-6102)操作压力2500kpa来控制。液相碳氢化合物经过分离槽(2v-6102)分离后，在稳定塔预加热器(2e-6107ac)预加热到约127后，进入稳定塔(2c-6102)。稳定塔系统稳定塔在压力为560kpa和相应的塔顶温度约92下操作，塔底压力为580kpa，温度为156。蒸馏所需热量由稳定塔再沸器(2e-6108)的低压蒸汽来操作，溶解在油份中的气体和部分油品气体在稳定塔塔顶出来，并冷凝冷却，在稳定塔塔顶冷凝器(2e-6109)中冷却约65，然后进入稳定塔回流槽(2v-6106)，在这里气体从液相中分离，并经过稳定塔废气冷却器(2e-6110)进一步冷却，分离一部分冷凝的碳氢化合物，然后排入废气处理系统。从稳定塔回流槽来的液体由回流泵(2p-6103a/b)回流到稳定塔顶部，在2v-6106水包中积累的废水排入废水处理系统。btxs反应物作为塔底产品从稳定塔流过预热交换器(2e-6107ac)后，经反应物冷却器(2e-6111)最终冷却后，进入预蒸馏单元的btxs反应物中间槽(2v-6201)，或送槽作为中间产品储存。残油蒸馏系统从蒸发器(2c-6101)来的底部产品进入残油蒸馏塔(2c-6103)，这个塔在真空系统下操作，塔顶蒸发的蒸汽在塔顶的冷凝器(2e-6113)中冷凝后流入回流槽(2v-6103)，经过回流泵(2p-6105a/b)一部分送回到残油蒸馏塔(2c-6103)中。另一部分轻组分经塔顶产品泵(2p-6106a/b)送入蒸发器(2c-6101)。在2c-6103塔底获得的最终重组分包括氧茚、萘等，经塔底泵(2p-6104a/b)送往古马隆装置。2c-6103的残油再沸器(2e-6112)用中压蒸汽加热，真空度由真空单元2x-6101液环式真空泵提供，真空单元用水冷却，一部分重质组分作为真空泵的液封。残油蒸馏塔是一个减压蒸馏塔，其真空度为70kpa（绝压），由真空系统(2x-6101)来维持，另外用氮气调节，使其压力稳定。预蒸馏经加氢单元处理后的btxs加氢油，进入预蒸馏塔进料槽(2v-6201)，此槽用氮气液封，以防止o2进入影响btxs加氢油的品质。btxs加氢油进料是通过预蒸馏塔进料泵(2p-6201a/b)，并控制流量，经过一个进料预热器(2e-6201ac)预热后进入预蒸馏塔(2c-6201)。2e-6201ac是由bt馏份作热介质的。蒸馏在压力为450kpa下进行，这样塔顶过热蒸汽的温度可以达到146，这个温度足够可以满足bt馏份蒸汽对萃取蒸馏单元的bt分离塔(2c-6303)的再沸器(2e-6313)加热的需要。2c-6201塔顶bt馏份经2e-6313冷凝冷却，在开工时，bt分离塔(2c-6303)是停用的，其2e-6313将无法起到吸收bt馏份蒸汽的热量，所以设置2e-6203代替2e-6313，冷凝冷却后的bt馏份进入回流槽(2v-6302)中。一部分bt馏份作为回流液由回流泵(2p-6202a/b)送回预蒸馏塔(2c-6201)的顶部，另一部分经热交换器(2e-6201ac)和冷却器(2e-6204)被送入萃取蒸馏单元的进料槽(2v-6301)或槽区的bt馏份槽作为中间产品贮存。预蒸馏塔(2c-6201)塔底油经再沸器(2e-6202)加热到212，塔底产品xs馏份经冷却器(2e-6205)送往二甲苯蒸馏单元，回收纯二甲苯产品，或在约40时，送往界区外的槽区的xs馏份槽作为中间产品储存。萃取蒸馏萃取蒸馏的原料包括从预蒸馏单元来的bt馏份和贮存在槽区内的bt馏份。原料从进料槽(2v-6301)由萃取蒸馏进料泵(2p-6301a/b)经过bt馏份预热器(2e-6301)送入萃取蒸馏塔(2c-6301)。在萃取蒸馏系统中，芳烃用溶剂nfm与非芳香烃分离，溶剂是从塔的中部进入。萃取所需要溶剂流量约为5.4kg溶剂1kg进料（bt馏份），温度约为116，为减少芳烃损失，使萃取蒸馏塔顶非芳馏份中芳香烃含量降低，溶剂的温度控制是很重要的。离开萃取蒸馏塔的顶部蒸馏气中包括所有的非芳香烃，少量芳烃和微量的溶剂nfm，溶剂nfm在塔的上部（溶剂回收部）回收。在萃取蒸馏塔顶的非芳蒸汽中，几乎没有溶剂nfm，经塔顶冷凝器（2e-6305）（水冷）冷凝后，进入回流槽(2v-6302)中。通过萃取蒸馏塔回流泵(2p-6303a/b)，一部分非芳液体作为回流返回到萃取蒸馏塔顶，另一部分经过非芳冷却器（2e-6306）（水冷）后，作为非芳产品送往界区外的槽区，其送出温度约40，压力为155kpa。萃取蒸馏塔底部产品（约170，240kpa）主要包括溶剂nfm和芳香烃（富液），用塔底泵（2p-6302a/b）送入汽提塔(2c-6302)进行解析，从溶剂中回收芳香烃。萃取蒸馏塔所需要的热量是用中压蒸汽作热介质的萃取蒸馏塔再沸器(2e-6303)和用热贫液作热介质的萃取蒸馏再沸器(2e-6304)来提供的。汽提系统在汽提塔(2c-6302)中，纯芳烃从溶剂nfm中解析，解析速度取决于闪蒸时的热量和溶剂中芳香烃的溶解度的降低。汽提塔顶压力为30kpa（绝对压力），是依靠真空装置(2x-6301)来维持的，降低操作压力可以相应降低解析温度，同时相应降低了解析所需要的热量。为使汽提塔底物料加热至198，在汽提塔底部设置了两组再沸器，即用中压蒸汽为热介质的再沸器2e-6307和用低压蒸汽为介质的再沸器2e-6308。另外还设置了用热贫液为热介质的再沸器2e-6309，它被设置在汽提塔的中部。芳烃蒸汽（温度约52，压力30kpa绝压）从汽提塔顶出来，在汽提塔冷凝器(2e-6310)水冷中冷凝后，进入汽提塔回流槽(2v-6303)中，一部分用汽提塔回流泵(2p-6305a/b)送入汽提塔(2c-6302)顶部作回流，另一部分作为纯芳香烃产品送入b/t分离塔(2c-6303)。解析后的热贫液（约198，45kpa绝压）在塔的底部用汽提塔底泵（2p-6304a/b）送出。热交换群逐步冷却中，2e-6304中达到170，2e-6309中达到153，2e-6301中达到145，2e-6302后达到116，进入2c-6301上部。 溶剂再生、贮存系统溶剂再生和贮存均利用原三期苯加氢溶剂再生、贮存系统。一部分热贫液间歇进入溶剂再生槽（3v-6304）中进行再生，减压状态下，利用中压蒸汽为介质对再沸器（3e-6312）进行加热，达到再生目的。被蒸发的再生溶剂nfm蒸汽在再生冷凝器（3e-6311）中冷凝，并返回至系统中，再生槽（3v-6304）中的残渣包括机械和化学不纯物固体，间歇地排入残渣桶中。再生槽（3v-6304）的真空状态是由真空系统（2x-6301）来维持的。三期的新鲜溶剂槽3v-6308储存外购nfm，用三期的3p-6310送至本装置萃取蒸馏塔2c-6301。b/t分离系统在萃取蒸馏系统中产生的芳烃馏份进入b/t分离塔（3c-6303），其精馏所需的热量由萃取蒸馏塔（2c-6301）的bt馏份蒸汽作为热介质的b/t分离塔再沸器（2e-6313）提供，bt馏份蒸汽的流量是由温度/流量比所确定的。塔底硝化甲苯温度为114，用b/t分离塔塔底泵（2p-6306a/b）经过水冷却器（2e-6316）后，温度约为40，送往界区外槽区贮存，纯苯从蒸汽从塔顶馏出，经b/t分离塔顶冷却器（2e-6314）（水冷）冷凝后，进入b/t分离塔回流槽（2v-6305）用b/t分离塔回流泵（2p-6307a/b）将一部分纯苯作为回流返回到b/t分离塔（2c-6303）中，另一部分经纯苯冷却器（2e-6315）冷却后，送往界区外作为产品贮存在槽区的纯苯产品槽中。 废气系统装置内的排放气（不包括稳定塔排气）处理按2个方案同时考虑：正常时不用火炬，将排放气送煤精厂鼓风机前的吸煤气管道中；如用火炬时（如焦炉停产，这种可能性非常小）将排放气送三期火炬塔，二者可根据操作情况进行切换。稳定塔废气直接单独送煤精厂的煤气管道中。二甲苯蒸馏在预蒸馏单元预蒸馏塔的塔底产出的xs馏份，根据二塔的压力差送入二甲苯塔（2c-6401），在接近大气压(约120pa)和塔顶温度约140下精馏，塔顶蒸汽在塔顶冷凝器（2e-6402）中冷凝进入回流槽（2v-6401）中，二甲苯回流泵（2p-6402）输送部分c8馏份返回二甲苯塔作为回流，另一部分经c8馏份冷凝冷却器（2e-6404）送至界区外的相应槽内。在二甲苯塔较低处（在进料层下方），混合着二甲苯等，纯二甲苯产品在该处侧线采出，在纯二甲苯冷凝冷却器（2e-6403）中冷却后，通过泵2p-6403a/b控制其流量，送至界区外储槽中。高沸点组分c9组分等由二甲苯塔底泵（2p-6401a/b）经c9馏份冷却器（2e-6405）送至槽区外的相应槽内。精馏过程的热量，由中压蒸汽为热介质的二甲苯塔再沸器（2e-6401）来提供。本装置设计能力考虑了原三期二甲苯蒸馏装置的处理能力，两套装置可考虑整合到一起。放空系统从加氢精制、萃取蒸馏、二甲苯蒸馏来的废油，统一收集在2v-6306中，用2p-6308送出。从萃取蒸馏来的废溶剂，收集在2v-6307中，用2p-6308送出。从萃取蒸馏来的废溶剂，收集在2v-6307中，用2p-6309送出。从加氢精制、预蒸馏、萃取蒸馏、二甲苯蒸馏来的废气进入2v-6309，在槽中的冷凝液（废油）用2p-6311a/b送出。工艺特点a) 本低温加氢及萃取蒸馏技术已有三十多年的运行经验，技术先进成熟、可靠，产品质量高，纯苯纯度可达到99.9%以上；b) 采用高活性的催化剂和高选择性的萃取剂进行粗苯精制，可以有效地清除粗苯中的非芳烃、硫化物、氮化物等杂质，是最佳的工艺结合；c) 溶剂热稳定性好，在220下连续操作不聚合；d) 产品收率高：纯苯、纯甲苯的收率均为97.5以上；e) 装置操作温度、压力低，所需设备、管道、仪表及备品备件基本上可立足国内解决；f) 装置有很大的灵活性，原料量和原料组成可在较大的范围内变化。原料量最小可为设计能力的60，原料可为焦化粗苯，也可以部分加入裂解汽油；g) 设计中充分利用工艺生产过程中的余热换热，以降低能耗，提高企业的经济效益；h) 溶剂无毒性，整个工艺过程几乎不产生废渣废液，基本上消除了三废，环保效果好。装置内各排放点放出的废气，大部分排入煤气系统。废水量少，仅0.5m3/h，排入污水处理系统。主要技术操作指标分段蒸发器底温度210/197分段蒸发器底压力3.5/2.9mpa分段蒸发器顶温度200/182预反应器温度210/230预反应器压力3.5/2.8mpa主反应器温度340/345主反应器压力3.5/2.7mpa稳定塔底温度155/151稳定塔底压力0.53/0.51mpa稳定塔顶温度88/84稳定塔顶压力0.5/0.4mpa预蒸馏塔顶温度210/97.5预蒸馏塔顶压力1.5/0.04mpa预蒸馏塔底温度230/177预蒸馏塔底压力1.55/0.09mpa萃取蒸馏塔底温度175/166萃取蒸馏塔底压力1.55/0.09mpa萃取蒸馏塔顶温度90/100萃取蒸馏塔顶压力0.2/0.05mpa汽提塔底温度185/208汽提塔底压力-0.05/-0.05mpa汽提塔顶温度56/56汽提塔顶压力-0.055/-0.06mpa溶剂再生槽温度200/?bt分离塔底温度128/133bt分离塔底压力0.06/0.09mpabt分离塔顶温度85/91bt分离塔顶压力0.03/0.04mpa二甲苯蒸馏塔底温度155/205二甲苯蒸馏塔底压力0.05/0.09mpa二甲苯蒸馏塔顶温度140/146二甲苯蒸馏塔顶压力0.03/0.04mpa主要设备序号设备名称数量型式主要规格（塔体/塔盘）1预反应器1轴向床式id1800h8400sk2500（h=4800）（15crmor）nimo催化剂12.2 m32主反应器1轴向床式id2000h10900sk2500（h=9200）（15crmor/321）催化剂29 m33蒸发塔1浮阀塔id2000h8500sh3500（碳钢/不锈钢）4稳定塔1浮阀塔d1000/1800 h21000（碳钢/不锈钢）25层塔盘5残液塔1浮阀塔dn1400/2000xh24766（碳钢/不锈钢）25层塔盘6预蒸馏塔1浮阀塔id180039762 （碳钢/不锈钢）70层塔盘7萃取蒸馏塔1填料浮阀塔id700/1800h65360（碳钢/不锈钢）包括 8/16m结构填料及34层塔盘8汽提塔1填料浮阀塔id2200h30925 （碳钢/不锈钢）包括 8m结构填料及6层塔盘9bt分离塔1浮阀塔id2000h42808（碳钢/不锈钢）60层塔盘10二甲苯塔1浮阀塔id500/1200h34312（碳钢/不锈钢）60层塔盘11预蒸发器3立管式dn600l8000 134m2双向不锈钢12预蒸发器2立管式dn600l8000 134m2不锈钢32113主反应加热炉 1盘管式1.5mw包括 2hk-6101 空气风机、炉管，燃烧器和仪表14粗苯原料泵2高速离心泵q=17m3/h，h=420m15残液塔真空泵机组1液环式附真空泵q=850m3/h 16汽提塔真空机组1液环式附真空泵q=50150m3/h p1=530kpa p2=140kpa17补充气体压缩机2无油立式往复式q=665m3/h p1=0.4mpa, p1=2.6mpa18循环气体压缩机2无油立式往复式q=10400m3/h p1=2.4mpa, p1=3.4mpa主要设备选型说明如下：1)塔类本装置共有8台塔，分别如下：蒸发塔：用于蒸发粗苯组分。id2000h8500sh3500，壳体碳钢，内件不锈钢。残液塔：用于分离重组分中的轻组分馏分。dn1400/2000h24766，25层塔盘，壳体碳钢，内件不锈钢。稳定塔：用于芳烃脱硫化氢。dn1000/1600，30层浮阀塔盘；壳体碳钢，内件不锈钢。预蒸馏塔：用于分离bt及xs馏分。id180039762，70层浮阀塔盘；壳体碳钢，内件不锈钢。萃取蒸馏塔：用于脱除芳烃中的非芳烃。id700/1800h65360，包括 8/16m结构填料及34层塔盘，壳体碳钢，内件不锈钢。汽提塔：用于回收富溶剂中的溶剂。id2200h30925，包括8m结构填料及6层塔盘，壳体碳钢，内件不锈钢。bt分离塔：用于纯苯、甲苯蒸馏分离。id2000h42808，60层浮阀塔盘，壳体碳钢，内件不锈钢。二甲苯塔：用于二甲苯蒸馏。id500/1200h34312，60层浮阀塔盘，壳体碳钢，内件不锈钢。2)反应器类预反应器，主要用于加氢脱除原料中的烯烃和二烯烃。dn1800，一段催化剂床层，催化剂装填高度4.8m，装填量12.2 m3，设备材质15crmor。主反应器，主要用于加氢脱除原料中的硫氮等杂质。dn2000，催化剂装填高度9.2m，装填量29 m3，设备材质为复合15crmor/321。3)加热炉类本装置共有一台加热炉反应器加热炉，用于加热主反应器原料。有效热负荷1.5mw，采用立式盘管加热炉。4)换热器类各种加热器、冷却器、换热器、重沸器共40多台。形式主要是各种列管式换热器。多数为碳钢材质，个别高温高压换热器采用321材质。5)泵类各种泵近60台，用于各种流体输送。形式包括屏蔽泵、离心泵、往复泵、液下泵等。6)真空泵共2台真空泵，用于残液塔和汽提塔的负压蒸馏。采用液环式真空泵。7)压缩机类循环氢气压