提高三苯收率的探討及改進(jìn)措施

黃文亮，孫 俊

（新余鋼鐵有限公司焦化廠，江西 新余 338000）

提高三苯收率的探討及改進(jìn)措施

黃文亮，孫 俊

（新余鋼鐵有限公司焦化廠，江西 新余 338000）

本文闡述了粗苯酸洗工藝的現(xiàn)狀及原理，探討了兩苯塔的優(yōu)化操作，分析了新鋼焦化廠粗苯酸洗工藝中初餾塔回流不穩(wěn)定的原因及解決辦法，回流系統(tǒng)改進(jìn)后三苯收率的提高情況及經(jīng)濟(jì)效益。

粗苯酸洗工藝；兩苯塔；初餾塔回流；三苯收率

0 前言

目前國內(nèi)對粗苯進(jìn)行深加工的生產(chǎn)廠家主要分為兩類。一類是酸洗法生產(chǎn)純苯以下稱焦化苯，另一類是采用苯加氫工藝生產(chǎn)純苯。酸洗法投資少、見效快，生產(chǎn)裝置易建設(shè)，但生產(chǎn)的苯純度低，不能有效分離甲苯、二甲苯，國內(nèi)大多數(shù)精苯生產(chǎn)裝置采用此法。酸洗法生產(chǎn)的焦化純苯主要用于順酐、氯化苯、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、溶劑等。由于焦化純苯生產(chǎn)工藝落后、污染環(huán)境，目前大城市已逐步取締和搬遷，這樣影響了近年來焦化純苯產(chǎn)量的增長速度。但從2008年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，焦化純苯產(chǎn)能在142萬噸左右，而實(shí)際產(chǎn)量僅有86萬噸，產(chǎn)能明顯過剩。當(dāng)然，隨著國際能源價(jià)格的猛漲，焦化純苯價(jià)格也一路高漲，從2004年的4000元一直徘徊漸漲到目前的7500元左右。因此，在如此好的市場行情下，關(guān)于提高三苯收率的探討是必要的。

1 新鋼焦化廠粗苯酸洗工藝

粗苯酸洗工藝流程如圖1。粗苯工段來的粗苯，首先經(jīng)兩苯塔把粗苯分餾為輕苯和重苯。苯、甲苯、二甲苯的絕大部分（98%以上）和硫化物的大部分及50%左右的不飽和化合物都集中于輕苯中；苯乙烯、古馬隆及茚等高沸點(diǎn)不飽和化合物則集中于重苯中。

輕苯先經(jīng)初步精餾，把初餾分（苯頭分）和三苯混合餾分離開，以使二硫化碳和大部分不飽和化合物被分離出去。然后對三苯的混合餾分進(jìn)行凈化，以除去不飽和化合物和硫化物。經(jīng)過凈化的三苯混合餾分，再進(jìn)行最終精餾，以制取苯、甲苯、工業(yè)二甲苯及動(dòng)力苯等產(chǎn)品。

從整個(gè)工藝看，可能影響三苯收率的因素有重苯排放中帶輕苯、苯頭份采出帶BTX三苯混合份過多、酸洗副反應(yīng)發(fā)生、酸焦油及廢酸、堿殘的排放操作不當(dāng)、吹殘含油、精制殘?jiān)瓦^多、動(dòng)力苯切取過多。

現(xiàn)在生產(chǎn)中能避免酸焦油及廢酸、堿殘的排放帶油，酸洗副反應(yīng)的發(fā)生是客觀存在的。新鋼焦化酸洗工藝能較好地控制因副反應(yīng)而造成的三苯損失，吹殘、精制殘?jiān)突灸芸刂圃谡Ｋ剑瑒?dòng)力苯切取情況也較易控制。因此本文主要探討兩苯塔的優(yōu)化操作，結(jié)合新鋼焦化廠實(shí)際情況分析了初餾塔回流不穩(wěn)定的原因及改進(jìn)后取得的效果。

2 兩苯塔的優(yōu)化操作的探討

2.1 兩苯塔重要性

兩苯塔主要是將粗苯中沸點(diǎn)在150℃以上的不飽和化合物分離出去，其中主要有古馬隆、茚及苯乙烯等，從而減少酸洗過程中酸耗以利于減少酸焦油的排放及因此能更好地減少環(huán)境污染。因此，生產(chǎn)過程中對兩苯塔合理操作至關(guān)重要，如若兩苯塔重苯采出過多會(huì)直接影響三苯收率；而重苯采出過少，重苯將直接進(jìn)入后續(xù)工段，可能導(dǎo)致管道阻塞以及增加酸耗，酸焦油排放過多造成環(huán)境污染，更為嚴(yán)重的是可能影響純苯質(zhì)量。

2.2 我廠兩苯塔目前的操作狀態(tài)

目前兩苯塔生產(chǎn)中存在的一個(gè)最大問題是回流打不起來。先介紹兩苯塔回流系統(tǒng)如下：從塔頂出來的輕苯經(jīng)冷凝冷卻器再到油水分離器，油水分離器出來的輕苯一部分至輕苯槽另一部分就是打回流。回流打不起來的原因之一是油水分離器自動(dòng)排水系統(tǒng)已損壞，以及兩苯塔采用直接蒸汽加熱導(dǎo)致大量水蒸汽進(jìn)入兩苯塔最終伴隨輕苯進(jìn)入塔頂。這兩個(gè)原因?qū)е掠退蛛x器分離效果不行，因此如果采用油水未分離充分的伴水油進(jìn)行回流將直接導(dǎo)致塔壓過高、塔內(nèi)生產(chǎn)系統(tǒng)紊亂。所以，現(xiàn)在生產(chǎn)中兩苯塔一直處于未打回流狀態(tài)。

圖1 粗苯酸洗工藝流程

兩苯塔現(xiàn)在的另一狀態(tài)是間歇性排重苯，間歇性排重苯對于操作而言，費(fèi)時(shí)費(fèi)力過于繁瑣，而對于生產(chǎn)本身而言，塔底重組分不斷累積導(dǎo)致重沸器內(nèi)液體不斷增加熱負(fù)荷增重。并且由于操作中只能通過塔上的窺鏡來判斷塔內(nèi)液位情況，由此導(dǎo)致重沸器基本處于汽象管被塔內(nèi)液體淹沒的狀態(tài)。在這種情況下要將塔內(nèi)輕組分即輕苯從塔頂蒸餾出去，必將塔底液體升至較高溫度而重苯的間歇性排放又將熱量帶走，并且塔底液體過多而輕組分分布在大范圍的液體中，因此輕組分上升也伴隨更大的阻力，所以這樣的操作條件必將以犧牲更多能耗為代價(jià)，也取不到理想的分離效果。

2.3 兩苯塔優(yōu)化操作的方向

第一，采取切實(shí)可行的回流系統(tǒng)即將不含水的輕苯經(jīng)泵對兩苯塔打回流，可以采取如下方法：增加一油水分離器使輕苯跟水能較充分分離并從此油水分離器引回流，或者另設(shè)一回流中間槽、最簡單的方法是從輕苯大槽中直接引回流至兩苯塔。

第二，采用連續(xù)排放重苯制度，并嚴(yán)格要求兩苯塔底部液體部分不能淹過氣象管，并要求重苯排放量在8%以內(nèi)。

由此，即可以簡化操作，更可以保證兩苯塔的穩(wěn)定性及提高分離效率。

3 初餾塔回流不穩(wěn)定的原因及解決辦法

初餾塔主要是將沸點(diǎn)為79℃以下的餾分從粗苯中分離出去，主要包括環(huán)戊二烯、戊烯類的脂肪烴及二硫化碳分離出去。初餾塔的分離情況會(huì)影響后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量并且對酸洗過程有較大影響，一般國內(nèi)各化工廠都要求苯頭份餾出量在1.5%左右。苯頭份餾出過多側(cè)三苯收率將直接受影響，因此初餾塔生產(chǎn)狀況對生產(chǎn)業(yè)績直接相關(guān)。而我廠初餾塔回流系統(tǒng)不穩(wěn)定在很長一段時(shí)間內(nèi)，都影響著精苯生產(chǎn)。

下面分析本廠回流系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因，如圖2是我廠原來初餾塔回流系統(tǒng)。

圖2 初餾塔原回流系統(tǒng)

為節(jié)約生產(chǎn)成本，我廠初餾塔由原來兩苯塔直接搬用而來，首先塔板數(shù)塔徑跟處理能力都沒有按照理論要求而建造，因此塔內(nèi)部汽液傳質(zhì)傳熱都沒能按理論狀態(tài)那么穩(wěn)定，直接導(dǎo)致塔頂苯頭份汽采出有所波動(dòng)，再加上冷凝冷卻器冷卻效果欠佳因此導(dǎo)致油水分離器內(nèi)苯頭份的波動(dòng)。苯頭份量本來就只有1.5%左右，量小而加上前面兩因素的波動(dòng)所以導(dǎo)致回流時(shí)大時(shí)小。回流的不穩(wěn)定直接影響塔頂溫度的變化從而又影響苯頭份采出，由此形成惡性循環(huán)。

為解決初餾塔回流問題我廠采用了圖3中的回流系統(tǒng)。

圖3 初餾塔改善后的回流系統(tǒng)

直接從苯頭份槽底部引回流，從而保證了回流量的穩(wěn)定性，因此能較好地控制塔頂溫度及苯頭份采出量，從而直接改善了三苯收率。

4 初餾塔回流系統(tǒng)改進(jìn)后的經(jīng)濟(jì)效益

初餾塔回流系統(tǒng)改善后對我廠的經(jīng)濟(jì)可明顯從以下數(shù)據(jù)可以看出：改善前苯頭份采出量為月平均值3.0%左右，改善后為1.0%以下。苯頭份的價(jià)格為4000元/噸，不用純苯比較就用算粗苯價(jià)格比方粗苯價(jià)格為7000元/噸，按月處理粗苯3000噸，其中8%的重苯排出后，可得月增加利潤16.56萬，則年增利潤198.72萬元。

5 結(jié)論

粗苯酸洗工藝中改善兩苯塔的回流系統(tǒng)以及排放重苯方法，將節(jié)約能源且能更好的分離出粗苯中所含輕苯，從而改善環(huán)境提高經(jīng)濟(jì)效益。初餾塔回流系統(tǒng)小改革就能創(chuàng)造巨大效益，穩(wěn)定的回流對精餾而言至關(guān)重要的也是必須的。

［1］王亞新，張占通.我國焦化苯精制現(xiàn)狀及市場發(fā)展趨勢［J］. Industrial Economy，2008（5）：83.

［2］楊瑞平.粗苯酸洗工藝與加氫工藝的比較［J］.燃料與化工，2006，37（6）：41-43.

［3］何建平，李 輝.煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2004：214-239.

Discussion and Improvement Measures to Improve t?e Yield of T?ree Benzene

Huang Wenliang，Sun Jun
（Coking Plant of Xinyu Iron & Steel Co.，Ltd.，Xinyu 338000，C?ina）

In t?is paper，t?e crude benzol acid was?ing process of t?e actuality and t?e t?eory，and to explore t?e optimal operation of t?e two benzene tower，analysis of Xinyu Iron and Steel coking plant crude benzol acid was?ing process primary fractionator reflux instability causes and solutions，reflux system improved t?ree benzene yield increase and economic benefit.

pickling process of crude benzene； two benzene tower； initial reflux tower； t?ree benzene yield

黃文亮（1986— ），男，漢族，江西新余人，本科，助理工程師；研究方向：焦化。