焦化粗苯精制催化反应部分.docx

第一章设计说明1.1反应工段描述本工段是将分离出重苯的焦化粗苯先进行加氢反应，然后进行脱硫脱氮反应最后得到加氢油的一个工段，由两个反应器（加氢反应器和脱硫脱氮反应器）、一个加热炉、换热网络及控制系统组成。本工段中的R0201加氢反应器的进料由三部分组成：由工段1来的经加压换热后的轻苯、工段3经加压换热的循环氢气和新鲜氢气。其中轻苯和循环氢气均以达到加氢反应器的反应条件：2.9MPa、210℃，而新鲜氢气达不到反应条件，需要多级压缩系统加压，从而达到反应的温度和压力。加氢反应器的出料（2.8Mpa、230℃）先经过换热器与脱硫脱氮反应器的出料（加氢油2.5MPa/370℃）预热达到2.8Mpa、255℃，再经加热炉加热达到2.8Mpa、340℃，其中加热炉所用的燃料是焦炉煤气，加热炉的废热交给废热锅炉处理。物料再经过一个减压阀达到脱硫脱氮反应器的反应条件（2.7Mpa、340℃）进行反应，出料（3.7Mpa、370℃）跟加氢反应器的出料换热后（2.5Mpa、347℃）交由工段1的换热网络进行换热处理。第二章 设计方法说明[14]2.1加氢方法选择焦化粗苯精制的方法主要有酸洗精制工艺和加氢精制工艺,酸洗精制工艺是一种较陈旧的工艺方法,由于其具有工艺流程简单、操作灵活、设备简单、材料易得和在常温常压下运行等优点,目前国内中小型焦化厂应用广泛,但在先进国家已基本淘汰,主要问题是酸性聚合物不易处理、环境保护差、产品得率低、产品质量差等。加氢精制工艺是50年代发展起来的一种净化工艺,它的采用解决了传统酸洗精制工艺所难以解决的初馏分、酸焦油问题,同时苯损失最少,产品质量有了突破性的提高,满足了各种用户的需求,所以该工艺得到了广泛的运用。目前适合粗苯加氢的工艺主要有高温加氢法(Litol法)和低温加氢溶剂法。低温加氢溶剂法有以N - 甲酰吗啉为溶剂的加氢工艺(简称K. K法)和以环丁砜为溶剂的加氢工艺(简称环丁砜法) 。2.1.1 两种常见的加氢方法——高温加氢法和低温加氢溶剂法2.1.1.1　高温加氢法(Lito法)高温加氢精制法(Litol法)是将原料粗苯先经预分馏塔分出轻、重组分 。重组分作为副产品外销,轻苯去进一步加氢处理。在预处理和Lito反应器中进行加氢反应,使不饱和芳烃饱和、发生脱硫、脱氮反应、芳烃脱烷基等一系列反应,使硫及氮化合物转化为及 ,以便在精制过程中进一步脱除,经过精馏得到精苯产品。该法反应温度为600 ～630 ℃, 反应压力为6. 0MPa。Lito法除了加氢精制功能,还能将粗苯中的甲苯和二甲苯经催化脱烷基反应转化为苯,苯的质量分数达到99. 9 % ,苯凝固点大于5. 4 ℃, 噻吩质量分数小于0.5× ,苯产品质量很高。由于高温法反应温度与反应压力都很高,对设备、管道、仪表等的材质和质量要求很高,制造难度与投资也大,操作运转过程危险性相对较大。同时该过程把价值较高的甲苯和二甲苯、乙苯等转化为苯,经济上不尽合理。2.1.1.2低温加氢溶剂法低温加氢溶剂法是指以N - 甲酰吗啉为溶剂的加氢工艺(简称K. K法)和以环丁砜为溶剂的加氢工艺(简称环丁砜法) 。2.1.1.2.a　K. K法K. K法是将原料粗苯直接进入加氢系统,经蒸发器,预反应器和主反应器加氢后得到加氢油。加氢油在高压分器中分离出循环气循环使用,分离出的加氢油在稳定塔排出尾气后进入预分馏塔,塔底的馏分去二甲苯塔生产混合二甲苯,塔顶分离出的苯、甲苯馏分进入萃取蒸馏塔分离出非芳烃后经汽提塔和纯苯塔得到纯苯和甲苯。2.1.1.2.b　环丁砜法环丁砜法是将原料粗苯首先在预分馏塔中除去重组分,轻苯进入加氢反应系统,脱除硫、氮等杂质化合物,并将不饱和烯烃得到饱和,得到的加氢产物进入抽提工序,利用芳烃和非芳烃在萃取剂中的不同溶解度,使芳烃和非芳烃得到分离,非芳烃可以作为有用的化工原料外销,芳烃混合物经过精馏过程分别得到苯、甲苯和二甲苯产品。低温加氢精制法采用较低温度(小于400 ℃)的粗苯加氢精制法,也能得到高质量的苯、甲苯和二甲苯。低温法反应条件比较温和,反应温度约为320～380 ℃, 压力为3. 0～3. 5MPa,由于反应温度和压力都较低,设备和管道的材料容易解决,因此建厂投资较低,操作过程危险性可大为降低。2.1.1.2.c粗苯加氢工艺选择从上述比较分析可以看出,低温加氢溶剂法明显优于Lito法,所以加氢工艺应优先选择低温溶剂法。目前世界上比较成熟的粗苯低温加氢精制工艺有两种,一种是由德国伍德公司开发的以N - 甲酰吗啉为萃取剂的加氢工艺(简称K. K法) , 另一种是由美国Lyondell公司开发的以环丁砜为萃取剂的加氢工艺。两种溶剂法差别不大,都是通过对加氢油加入萃取剂进行萃取蒸馏,然后对萃取液进行分离以分离出产品。但美国Lyondell公司的加氢技术