苯加氫100單元優化操作

摘 " " "要：苯加氫裝置100單元由粗苯蒸發、加氫反應、穩定塔脫硫脫水3部分組成，該單元流程較長，控制參數較多，操作難度大，運行的好與壞會直接影響到三苯的收率和產品的質量，所以100單元的工藝及操作顯得尤為重要。

關 "鍵 "詞：粗苯；加氫；工藝；控制

中圖分類號：TQ522.62 " " 文獻標識碼： A " " 文章編號： 1004-0935（2023）07-1009-03

粗苯加氫根據其催化加氫反應的溫度不同可分為高溫加氫和低溫加氫。低溫催化加氫的典型工藝是萃取精餾加氫（K.K法）。在溫度為300～370 ℃、壓力為2.5～3.3 MPa條件下進行催化加氫反應，主要進行加氫脫除不飽和烴，使之轉化為飽和烴；另外還要進行脫硫、脫氮、脫氧反應。但由于加氫溫度低，其產品有苯、甲苯、二甲苯[1]。

1 "工藝簡介

苯加氫裝置100單元包括蒸發、加氫和穩定塔3部分，工藝流程如圖1所示。蒸發部分主要包括 " 5臺預蒸發器和多段蒸發器及其再沸器E-102AB。預反應器和帶有加熱爐的主反應器、循環氣壓縮機等構成加氫反應部分的關鍵設備，通過一系列換熱設備進行熱量回收。加氫油通過穩定塔脫硫、脫水以及不凝氣后得到合格的加氫油BTXS，送入下一工序精制分離。

原料粗苯經高速泵被送入預蒸發器和多段蒸發器系統。在預蒸發器E-101A-E中物料與主反應物流逆向預熱并逐漸部分蒸發。粗苯與循環氣通過混合噴嘴 J-101A/E進行混合，形成動態下逐漸蒸發。在多段蒸發器塔底部通過J-102A/B形成動態蒸發。同時約10％的粗苯作為T-101的回流，最大限度降低塔頂重組分含量，以避免物料進一步處理的任何困難，氣化的同時分離抽出少部分高沸點的殘油。被汽化的粗苯，通過預反應器、主反應器進行加氫，將硫、氧和氮化合物雜質在升溫和加壓下經過催化劑加氫處理掉，使得形成聚合物和結焦的不飽和碳氫物、石蠟和二烯烴等變成飽和，芳香烴幾乎完全保存下來。所需要的新鮮氫氣由界區外提供。降溫分離出的加氫油送到穩定塔分離出不凝氣，得到進一步提純[2]。

2 "工藝探討與優化

2.1 "原料蒸發部分的控制技巧與優化

1）保證進料量與循環氣量的比在835 Nm3·t-1左右，為噴嘴的運行提供最佳工藝條件。減小進料量到允許最小量以前，不得改變此比率，否則后果較為嚴重。

2）T-101必須建立正常液位，為J-102噴嘴提供基本條件。

3）殼程壓差超過0.150 MPa，及時進行軟水加量沖洗。循環氣系統的總壓降不能超過0.99 MPa，否則立即查找原因。

4）T-101塔底溫度不能太高，不要超過210 ℃，否則重組分在催化劑上形成聚集結焦，降低催化劑活性。

5）在E-101 A-E管程內較重組分形成聚集，壓降愈來愈大，可通過提高殼程溫度來彌補。但為了避免E-101 A-E中形成不許可的熱應力，E-101 E入口溫度TI-1009不得大于280 ℃。

6）從多段蒸發器T-101的塔釜中抽出的殘油的數量取決于COLO的質量。經驗值抽取量不低于 3％～6％（相對于COLO的進料），否則造成堵塞[3-4]，當然還要看其溫度的高低。

7）由于可形成樹脂（主要通過二烯和苯乙烯的聚合）發生在預蒸發器E-101A-E管程內，必須確保這些較重的樹脂成分累積在預蒸發器的底盤上，壓降增大，E-102 A/B再沸器的性能有所降低。因此，須從每臺預蒸發器的底部由殘油管線排往殘油罐V-103。根據經驗，預蒸發器底部殘油采用定期排液的方式效果比較顯著。

8）因倒罐等造成原料發生變化時，要仔細觀察溫度、壓差、T-101液位、預反應器液位等是否發生變化。

9）預蒸發器以前再加一個粗蒸餾塔，對粗苯進行一下預處理，對保證預蒸發器的穩定運行起著保駕護航的左右。

2.2 "反應加氫控制技巧與優化

在預反應器R-101中，二硫化碳、包括少量的硫組分和聚合體像烯烴和苯乙烯形成的化合物，在硫化過的NiMo催化劑的作用下，在較低的溫度下，進行第一步加氫，而被處理去掉，催化劑的活性溫度范圍為185～230 ℃。為了避免物料在下游設備高溫下聚合，除掉這些化合物是必須的。其主要反應式如下：

C5H6（環戊二烯）+H2=C5H8（環戊烯烴）。 （1）

C6H8（環己二烯）+H2=C6H10（環己烯烴）。 （2）

C8H8（苯乙烯）+H2=C8H10（乙基苯）。 " " （3）

C9H8（茚）+H2=C9H10（二氫化茚）。 " " " （4）

C9H10（甲基-苯乙烯）+H2=C9H12（甲基-乙基苯）。（5）

CS2+4H2=CH4+H2S。 " " " " " " " " " " （6）

C2H6S（乙基硫醇）+H2=C2H6（乙烷）+H2S。（7）

初步加氫的物料在主反應器中（硫化過的CoMo催化劑），進行深度加氫處理，不飽和烯烴和相應的不飽和化合物完全反應。主要是噻吩的硫化物、氧化物和氮組分轉化為碳氫物、硫化氫、水和氨。為了避免產量損失，芳香環抑制加氫。主要的反應 " 如下：

CnH2n（單烯烴）+H2=CnH2n+2（烷烴）。 " " " （8）

CnH2n（單環烯烴）+H2=CnH2n+2（環烷烴）。 " （9）

C4H4S（噻吩）+4H2=C4H10（丁烷）+H2S。 " （10）

C6H6O（酚）+H2=C6H6（苯）+H2O。 " " " "（11）

C8H6O（氧茚）+3H2=C8H10（乙基苯）+H2O。 （12）

C5H5N（嘧啶）+5H2=C5H12（戊烷）+NH3。 "（13）

C4H5N（吡咯）+4H2=C4H10（丁烷）+NH3。 "（14）

C6H7N（甲基吡啶）+5H2=C6H14（己烷）+NH3。（15）

芳香烴加氫副反應：

C6H6（苯）+3H2=C6H12（環己烷）。 " " " " （16）

C7H8（甲基苯）+3H2=C7H14（甲基環己烷）。 （17）

C8H10（乙基苯）+3H2=C8H16（乙基環己烷）。 （18）

預反應器的控制目標是，通過低溫加氫去除聚合物和結焦形成的化合物，如二烯烴、苯乙烯、二硫化碳。催化劑的活性由反應器入口和出口的溫差決定，通過反應熱來判斷加氫的進行程度。在持續的正常操作過程中，催化劑表面積聚的焦炭和聚合物降低催化劑的活性。影響催化劑活性的工藝參數包括：氫氣分壓（固定）、催化劑體積（固定）、反應溫度（可變）。可以通過增加反應器入口溫度補償降低的活性。當溫差降低，低于最小溫差值5 ℃時，增加反應器入口溫度。溫差低于最小值時，反應器出口溫度達到最大值，進行催化劑再生和活化，恢復催化劑活性[5]。

主反應器控制目標：二烯烴碳氫化合物完全飽和，硫化物加氫形成硫化氫；氧化物加氫形成水；氮化物加氫形成氨，達到脫硫、脫氧、脫氮之目的。同時避免苯、甲苯加氫而損失。在持續的正常操作過程中，結焦和聚合物在催化劑上也會慢慢沉積，降低催化劑的活性。為此必須適時調整工藝參數以達到所要求的反應：通過提高或降低反應器入口溫度來平衡催化劑活性；通過更改氫氣分壓優化反應的選擇性；通過改變反應器操作壓力，確保反應器出口最小氫氣分壓為1.7 MPa（G）[6]。

2.3 "穩定塔的控制技巧與優化

穩定塔有兩大功能：除去加氫油中溶解的氣體，并對加氫油進行部分脫戊烷，其主要目標是使加氫油中不含有硫化氫，且苯不得在頂部損失；脫除加氫油從V-102夾帶來的水。穩定塔達不到優化操作，運行狀態不佳，影響最終產品質量和產量，300單元的溶劑會因前工段帶水而分解。圖2是穩定塔的溫度剖面圖，不難看出，其進料塔板就是溫度驟然發生變化塔板，并且精餾段的溫度變化梯度較大。

圖3為穩定塔的液體和蒸汽速率剖面圖。其速率發生驟然變化也是在進料塔板附近。進料塔板以上無論液體還是蒸汽其速率是很平穩的。

圖4是穩定塔的蒸氣組分剖面圖，可看出苯、甲苯在精餾段其含量迅速降低，到塔頂幾乎降到零。相反水和硫化氫在15層塔板附近就幾乎降到了零。

從圖2至圖4可以看出，只要維持穩定塔的正常平衡，達到其脫水、脫硫化氫是很容易的事情。所以該塔的控制重點是：控制好盡料量、回流量、熱油量三者之間的關系，并且要保證有足夠的回流量。再者，為避免給該塔帶來溫度上的波動，V-102的水包液位控制和確保其不失真，也是關鍵所在。

3 "結 論

100單元是苯加氫裝置的核心，蒸發部分修護的關鍵在于“勤”，勤觀察，勤分析、勤調整、勤排除故障，及時排除堵塞，盡量減少結焦。反應部分修護的關鍵在于“嚴”，溫度、壓力、氫氣分壓、硫化氫含量等指標一定嚴格控制，否則影響產品收率、催化劑壽命。穩定塔部分修護的關鍵在于“準”，V-102、V-106的水包液不能失真，進料量、回流量、熱油量三者之間的比例關系控制準。

參考文獻：

［1］唐文秀．10 萬噸苯加氫工藝及分離甲基萘前景展望[J]．廣東化工，2018，45（20）：191-192．

［2］沈江紅，黃賢弟，馬克任.馬鋼苯加氫工藝的研究與改進[J].燃料與化工，2017，48（6）：53-54.

［3］馮麗杰.苯加氫設備堵塞的解決方法研究[J].化工管理，2016（10）：109.

［4］畢振清，沈江紅，畢成.苯加氫設備堵塞的解決方法[J].燃料與化工，2016，47（2）：50-51.

［5］陶帥江，董毅，楊峰，等.苯加氫裝置預反應器催化劑再生研究[J].燃料與化工，2017，48（6）：53-54.

［6］姚良雨. 粗苯加氫催化劑再生工藝的比較[J].安徽化工，2014，40（4）：58-60.

Optimization Operation of Benzene Hydrogenation Unit 100

YANG Ya-lin， LI Ting

（Tangshan Risun Chemicals Co.， Ltd.， Tangshan Hebei 063000， China）

Abstract： "Unit 100 of benzene hydrogenation unit is composed of crude benzene evaporation， hydrogenation reaction and desulfurization and dehydration of stable tower. The unit has a long process， many control parameters and difficult operation. Good or bad operation will directly affect the yield and quality of triphenyl products. Therefore， the process and operation of units 100 are particularly important.

Key words： Crude benzol ; Hydrogenation; Process; Control