焦化粗苯與焦化輕油混合加氫精制的可行性分析

賀小平，鄧秀琴，高輝

（遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院，遼寧撫順113001）

焦化粗苯與焦化輕油混合加氫精制的可行性分析

賀小平，鄧秀琴，高輝

（遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院，遼寧撫順113001）

本文主要介紹了焦化粗苯加氫的工藝，根據(jù)焦化粗苯與焦化輕油的指標(biāo)分析，提出了用焦化輕油和焦化粗苯按一定比例配合，進行加氫精制的可行性。按照工藝技術(shù)設(shè)計要求以及原料的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整相關(guān)參數(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量能符合國家標(biāo)準(zhǔn)。這樣可以解決粗苯原料不足帶來的問題，對拓寬原料市場具有積極的意義。

焦化粗苯；焦化輕油；加氫精制

焦化粗苯是煤高溫干餾（即煉焦）生產(chǎn)中焦?fàn)t煤氣凈化的副產(chǎn)品，其產(chǎn)量與煉焦煤種的揮發(fā)分組成、煉焦條件、洗苯吸收劑等有關(guān)。一般來說，焦化粗苯的產(chǎn)量是裝爐煤的1%左右（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；同時，國際和國內(nèi)的鋼鐵市場需求以及經(jīng)濟變化情況，也直接影響著焦化粗苯的產(chǎn)能。

焦化粗苯本身沒有直接用途，基本上是用來生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯等化工原料，與石油催化裂化和催化重整生產(chǎn)苯、甲苯和二甲苯的工藝及效益對比來說，用焦化粗苯生產(chǎn)更易獲得芳香烴類，且成本相對較低。

焦化粗苯生產(chǎn)苯、甲苯、二甲苯的工藝常見的有兩種，一種是酸洗法，一種是加氫精制法。酸洗法在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量再生酸和酸焦油，很難處理，產(chǎn)品純度也較低。尤其對于沒有焦化廠的粗苯精制工廠，酸焦油基本沒有辦法處理，這樣就造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且經(jīng)濟效益也不是很好。目前焦化粗苯精制最好的方法，是采用加氫精制，這樣不僅利于環(huán)保，同時產(chǎn)品質(zhì)量得到較大的提高。

焦化粗苯加氫精制法，具有投資少、見效快、污染小，產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點，因此，在國內(nèi)被廣泛采納。近年來國內(nèi)很多廠家都在上粗苯加氫精制項目，這樣一來，對于裝置需要的粗苯原料供應(yīng)出現(xiàn)不足，價格一路飆升，對行業(yè)的效益產(chǎn)生了直接的影響，因此，開發(fā)原料來源，降低成本勢在必行。

1 粗苯加氫精制的工藝及對原料的要求

1.1 焦化粗苯加氫工藝簡介

目前，國內(nèi)加氫精制的工藝有兩種，一種是高溫高壓加氫的Litol法，另一種是低溫低壓加氫的德國Uhde法和美國Shell-UOP法。

高溫高壓加氫的Litol法對溫度和壓力要求高，所以對于設(shè)備的材質(zhì)、生產(chǎn)的控制、工藝條件的滿足、設(shè)備的維修等存在著較多的技術(shù)難點。

低溫低壓加氫的德國Uhde法使用萃取精餾分離法，美國Shell-UOP法采用液液萃取分離法。同屬于低溫低壓加氫的技術(shù)，見表1數(shù)據(jù)比較，德國Uhde法比美國Shell-UOP法技術(shù)優(yōu)勢明顯，也較適合中國國情，因此，Uhde技術(shù)在國內(nèi)推廣應(yīng)用較廣。

表1 兩種低溫低壓加氫法比較Tab.1Compare two ways to low temperature and low pressure hydrogenation

2.2Uhde法焦化粗苯加氫工藝流程及對原料要求

2.2.1Uhde法焦化粗苯加氫工藝流程Uhde法加氫萃取工藝流程，它是由加氫、預(yù)蒸餾和萃取精餾等步驟組成。原料粗苯經(jīng)過過濾器，粗苯緩沖槽和原料高速泵被加壓到3.5MPa，再與來自循環(huán)氣體壓縮機的大量循環(huán)氣體一起被送入預(yù)蒸發(fā)器，然后進入多段蒸發(fā)器，原料粗苯在預(yù)蒸發(fā)器及多段蒸發(fā)器中進行分離，高沸點的組分如三甲苯、茚、萘組分等作為殘油從底部排出，低沸點的如苯、甲苯、二甲苯等輕組分物質(zhì)與循環(huán)氣體一起從頂部蒸出后，進入預(yù)反應(yīng)器，在此，烯烴、苯乙烯、二硫化碳在Ni-Mo催化劑作用下發(fā)生加氫反應(yīng)，氣體混合物從預(yù)反應(yīng)器頂部流出，經(jīng)主反應(yīng)器加熱爐被進一步加熱到290℃以上，進入主反應(yīng)器的頂部，自上而下穿過Co-Mo催化劑床層，在此發(fā)生脫硫、脫氮、脫氧、烯烴加氫飽和反應(yīng)，經(jīng)過主反應(yīng)器加氫后的混合氣體經(jīng)冷卻進入氣液分離器，氣相作為循環(huán)氣體經(jīng)循環(huán)氣體壓縮機加壓后被送回預(yù)蒸發(fā)器，液相送入穩(wěn)定塔，在此除去溶于液相中H2S、CH4、NH3、C2H6等氣體，除去氣體后的液相稱為加氫油即BTXS餾份。

BTXS餾份進入預(yù)蒸餾塔被分離成含有苯、甲苯和非芳烴的BT餾份和含有二甲苯、溶劑油的XS餾份，XS餾份送入二甲苯蒸餾系統(tǒng)生產(chǎn)二甲苯和溶劑油C8和C9餾分，作為單一產(chǎn)品；BT餾份送入萃取蒸餾塔，從塔頂按一定比例加入萃取劑N-甲酰嗎啉，在此非芳烴與芳烴分離，非芳烴從萃取蒸餾塔塔頂蒸出，作為產(chǎn)品送入油庫產(chǎn)品貯槽；從萃取蒸餾塔塔底排出的溶有芳烴的萃取劑（稱為富溶劑），被送入汽提塔進行解吸，塔頂蒸出的苯和甲苯被送入BT分離塔，再次被分離成苯和甲苯；汽提塔塔底產(chǎn)品為萃取劑N-甲酰嗎啉（稱為貧溶劑），被送入萃取蒸餾塔頂部循環(huán)使用。

2.2.2 對原料要求粗苯加氫的目的是獲得苯、甲苯、二甲苯等重要的工業(yè)原料，這些化工原料廣泛應(yīng)用于合成橡膠、合成纖維、合成樹脂以及染料、洗滌劑、農(nóng)藥和醫(yī)藥等領(lǐng)域。這些產(chǎn)品的收率以及純度越大，經(jīng)濟效益越可觀。

粗苯中主要的成分是苯，是純苯的主要來源。一般焦化粗苯中含苯及同系物為80%～95%；不飽和物為5%～15%，主要集中在79℃以前的低沸點餾分和140℃以上的高沸點餾分中，他們主要為環(huán)戊二烯、茚、古馬隆及苯乙烯等；硫化物含量為0.2%～2.0%；飽和烴為0.3%～2.0%。此外還有來自洗油的輕餾分、苯、酚和吡啶等。

Uhde法加氫精制對原料的設(shè)計要求是必須滿足粗苯國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YB/T5022-93），表2是某公司用Uhde法進行加氫精制所采購的市場粗苯指標(biāo)，明顯優(yōu)于國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YB/T5022-93）。

表2 粗苯質(zhì)量檢驗報告單Tab.2crude benzol quality inspection report

由表2可見，通過Uhde法加氫精制工藝，所獲得的產(chǎn)品質(zhì)量分別達到純苯（執(zhí)行GB/T2283-2008）、甲苯（執(zhí)行GB/T2284-2009）、二甲苯（執(zhí)行GB/T2285-93）國標(biāo)。

2 采用焦化粗苯與焦化輕油混合加氫精制的可行性分析

2.1 焦化輕油的來源、組成及性質(zhì)

焦化輕油來源于煤焦油，是煤焦油蒸餾過程中切取的170℃前餾分，密度為0.88～0.90g·cm-3。焦化輕油中的成分主要是苯族烴，其余為含量小于5%的酚，以及少量的古馬隆、茚、不飽和化合物和微量萘。

表3是對國內(nèi)某公司生產(chǎn)的焦化輕油取樣分析的結(jié)果。

表3 焦化輕油取樣分析報告Tab.3Coking light oil analysis report

由表3可知，三苯總含量均達到80%以上，180℃前餾出量均達到90%以上。因為煤焦油初餾點均大于85℃，所以焦化輕油中不含初餾分。與焦化粗苯指標(biāo)相比，組成、性質(zhì)接近，將二者混合加氫精制具有一定可行性。

煤焦油的來源有3個方面，即：高溫?zé)捊姑航褂?、低溫干餾煤焦油和快速熱解煤焦油。由于3個工藝所采用的原料煤種、干餾條件等不同，所以產(chǎn)生的煤焦油的組成和性質(zhì)有一定的差異。一般來說，高溫煤焦油密度較高，主要由多環(huán)芳香族化合物組成，烷基芳烴含量較少，170℃前餾出輕油的產(chǎn)率大致在0.4%～0.8%；低溫干餾煤焦油密度較小，含有苯類、酚類較多，170℃前餾出輕油產(chǎn)率大致在5.5%～10.0%；快速熱解煤焦油產(chǎn)率較高，其中，170℃前餾出輕油也多，大致在11%左右。3者比較結(jié)果見表4。

表4 各種焦油餾分組成Tab.4Composition of the kinds of tar distillate

目前，國內(nèi)以大唐國際為首的企業(yè)逐步利用褐煤進行低溫干餾，擴大了煤焦油產(chǎn)能，為煤焦油加工輕油提供了原料補充。

2.2 焦化輕油與焦化粗苯模擬配比與粗苯國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YB/T5022-93）的對比

國內(nèi)運行的Uhde法加氫精制工藝，對原料的設(shè)計要求是必須滿足國內(nèi)粗苯國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YB/T5022-93）。由前面表2可知，目前市場采購的焦化粗苯質(zhì)量指標(biāo)，明顯高于粗苯國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以在生產(chǎn)中加入與焦化粗苯性質(zhì)、組成相似的焦化輕油，混配后的原料，只要主要指標(biāo)符合粗苯國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，就能夠滿足Uhde法生產(chǎn)的工藝技術(shù)設(shè)計要求。

為了滿足Uhde法設(shè)計要求，同時符合粗苯行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我們?nèi)≡辖够直脚c原料焦化輕油樣品進行分析，取其平均數(shù)據(jù)模擬出了配比指標(biāo)，配比指標(biāo)符合粗苯行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。所以利用現(xiàn)成的Uhde法加氫精制生產(chǎn)裝置，進行生產(chǎn)就一定具有可行性。表5是焦化粗苯、焦化輕油及二者按照一定比例混合后的指標(biāo)對比，配合指標(biāo)符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

表5 焦化輕油、焦化粗苯、配合后與粗苯國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對比Tab.5compare coking light oil,and coking crude benzene and the mixture with crude benzene the national industry standard

2.3 生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的情況分析

由于使用配比原料，與先前使用的焦化粗苯原料相比，個別指標(biāo)發(fā)生了變化，所以在生產(chǎn)中必須及時調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，才能達到安全穩(wěn)定生產(chǎn)合格產(chǎn)品的目的。

由表5的對比指標(biāo)來分析，采用配比原料后，有以下情況變化需要考慮到：

（1）配比原料中總硫和噻吩含量較高，為了除去硫，生產(chǎn)中需調(diào)整加氫單元的操作。

（2）配比原料較焦化粗苯相比，苯組成下降、甲苯和二甲苯組成上升，所以生產(chǎn)中需要調(diào)整BT純苯塔操作。

（3）配比原料較焦化粗苯相比，三苯總和下降，非芳烴的主要組份上升，由此進入萃取蒸餾塔的BT餾份中的非芳烴的含量大幅度增加，影響萃取蒸餾塔的操作，需調(diào)整其操作參數(shù)。

（4）非芳烴產(chǎn)量有所上升，會影響純苯和甲苯的產(chǎn)量。

2.4 對出現(xiàn)問題調(diào)整對策的可行性分析

根據(jù)上述分析結(jié)果，在實際生產(chǎn)中應(yīng)該對加氫單元、BT單元、XS單元分別進行調(diào)整。

（1）增加新氫補充量，除去原料中較高含量的硫、噻吩和非芳烴等雜質(zhì)，使經(jīng)過加氫單元后的BTXS餾份中硫份的含量達到設(shè)計要求。

（2）根據(jù)配比原料參數(shù)變化，適當(dāng)提高主、副反應(yīng)器的入口溫度，保證反應(yīng)進行完全。

（3）配比原料中苯組成下降、甲苯和二甲苯組成上升，應(yīng)調(diào)整BT塔、XS塔的回流量，以保證產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。

（4）盡管如此，由于來料不均，可能會造成操作參數(shù)波動，所以，要求原料組成穩(wěn)定，才能保證安全穩(wěn)定操作。

上述調(diào)整方案符合國內(nèi)Uhde法加氫精制生產(chǎn)裝置設(shè)計的參數(shù)調(diào)整范圍，具有一定可行性。

表6為Uhde裝置設(shè)計參數(shù)。

表6Uhde裝置設(shè)計參數(shù)Tab.6Uhde device design parameters

由表6可知，這是Uhde法焦化粗苯裝置設(shè)計參數(shù)摘要。

表7是一組國內(nèi)某公司采用Uhde法焦化粗苯加氫操作的實際運行數(shù)據(jù)，具有代表性。

表7 某公司Uhde裝置實際運行參數(shù)（采用焦化粗苯）Tab.7Uhde device operation parameters（using coking crude benzol）

從表6、7的對比可知，在相同生產(chǎn)量的前提下，主、副反應(yīng)器的入口溫度，設(shè)計參數(shù)比實際運行參數(shù)大很多，升高溫度具有一定空間；裝置設(shè)計氫耗量遠遠超過實際運行氫耗量，所以對于加大配氫量具有可行性；BT塔和XS塔的回流量設(shè)計也遠遠超過實際運行參數(shù)，所以對于加大回流量操作也具有一定可行性。

3 結(jié)論

（1）焦化輕油與焦化粗苯具有相似性，二者配合使用，具有可行性；

（2）煤焦油加工輕油的產(chǎn)能，能夠滿足配合生產(chǎn)的原料用量需求；

（3）配比原料的指標(biāo)滿足國內(nèi)Uhde法裝置對原料的設(shè)計要求，具有一定可行性；

（4）生產(chǎn)操作過程中調(diào)整對策的手段及調(diào)整范圍符合裝置安全設(shè)計范圍；

利用已經(jīng)建成的焦化粗苯加氫精制裝置，采用焦化輕油和焦化粗苯配比原料的方案是可行的，工藝路線是可通的。這樣就可以拓寬原料來源，給企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟效益。值得一提的是：采用配比原料的具體比例，還要考慮到市場原料價格的波動以及產(chǎn)品經(jīng)濟效益的平衡適當(dāng)調(diào)整，只要是配比原料指標(biāo)符合各項要求，就可行。

［1］郭樹才，胡浩權(quán).《煤化工工藝學(xué)》第三版［M］.化學(xué)工藝出版社，2012．

［2］肖瑞華，白金鋒.煤化學(xué)產(chǎn)品工藝學(xué)［M］.冶金工業(yè)出版社，2002.

［3］唐英，王強，楊祺.煤焦油工業(yè)國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)［J］.遼寧化工,2002.

［4］徐印堂，等.煤焦油深加工新技術(shù)發(fā)展方向［J］.應(yīng)用化工，2008.

Feasibility analysis of hydrofining by coking crude benzol mixed with coking light oil

HE Xiao-ping，DENG Xiu-qin，GAO Hui
（Shunhua Energy Istitute,Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun 113001，China）

The coking crude benzol hydrogenation process was introduced,according to analyzing the composition of the coking crude benzol and coking light oil,the feasibility of hydrofining by,using coking light oil and coking crude benzol was put forward on certain proportion coordination.According to the technology design requirement and the enterprise standard of raw material,the relevant parameters were adjusted so the product quality is in line with national standards.So that the problem of crude benzene shortfall in raw material was solved,and it’s the positive significance to broaden the raw material supply.

coking crude benzol；coking light oil；hydrofining；Chinese library classification

TQ522.62

B

1002-1124（2014）01-0068-04

2013-00-00

賀小平（1967-），女，北京人，高級工程師。1990年畢業(yè)于鞍山鋼鐵學(xué)院煤化工專業(yè)，現(xiàn)從事化學(xué)工程與工藝煤化工方向的教學(xué)與科研。