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焦化粗苯與焦化輕油混合加氫精制的可行性分析

文檔作者：賀小平鄧秀琴高輝文檔來源：遼寧石油化工大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月08日
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化學(xué)工程師
Chemical Engineer 2014年第0l期
工
程
：師
園：
地
文章編號：1002—1 124(2014)O1—0068—04
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1 13001)
摘要：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(jìn)行加氫精制的可行性。按照工藝技術(shù)設(shè)計(jì)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。
關(guān)鍵詞：焦化粗苯；焦化輕油；加氫精制
中圖分類號：TQ522．62 文章標(biāo)識碼：B
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)
Abstract：The coking crude benzol hydrogenation process was introduced，according to analyzing the compo—
sition of the coking crude benzol and coking light oil．the feasibility of hydrofining by．using coking light 0i1 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 CI ude benzene shorttall in raw material was solved，and
it’s the positive significance t(J broaden the raw material supply．
Key words：coking crude benzol；eoking light oil；hydrofining；Chinese library classification
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l％左右(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；同時(shí)，
國際和國內(nèi)的鋼鐵市場需求以及經(jīng)濟(jì)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
收稿日期：2013一O0一O0
作者簡介：賀小平(1967一)，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。
嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且經(jīng)濟(jì)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(shí)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(diǎn)，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(xiàng)
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(jià)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(diǎn)。
2014年第01期 賀小平等：焦化粗苯與焦化輕油混合加氯精制的可行性分析
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．1 Compare two ways to low temperature and low pressure
hydrogenation
2．2 Uhde法焦化粗苯加氫工藝流程及對原
料要求
2．2．1 Uhde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(jī)的大量循環(huán)氣體一起被送入預(yù)蒸發(fā)器，然后進(jìn)
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(jìn)行分離，高沸點(diǎn)的組分如三甲苯、茚、萘組分等
作為殘油從底部排出，低沸點(diǎn)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(jìn)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(jìn)一步加熱到
290℃以上，進(jìn)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(jìn)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(jī)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、CH 、NH，、C：H 等氣
體，除去氣體后的液相稱為加氫油即BTXS餾份。
BTXS餾份進(jìn)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餾份送人二甲苯蒸餾系統(tǒng)生產(chǎn)二甲苯和溶
劑油c 和c。餾分，作為單一產(chǎn)品；BT餾份送人萃
取蒸餾塔，從塔頂按一定比例加入萃取劑N一甲酰
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)，被送人汽提塔進(jìn)行解吸，塔頂蒸出的苯和甲苯
被送人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一甲酰嗎啉(稱為貧溶劑)，被
送人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(jì)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％一95％；不飽
和物為5％一15％，主要集中在79℃以前的低沸點(diǎn)餾
分和140℃以上的高沸點(diǎn)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％
一2．O％；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(jì)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(jìn)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 o
表2 粗苯質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告單
Tab．2 crude benzol quality inspection report
1 、／ 0．89 90．559 78．386 l0．371 1．802
2 、／ 0．889 90．559 78．386 10．371 1．802
3 、／ O．89 89．999 78．093 9．975 1．931
4 、／ O．892 87．308 74 18 l0，777 2．35l
5 √ 0．891 89．16 76．533 1O．4l3 2．308
6 、／ 0．885 91．278 72．732 14．845 3．701
7 、／ O．883 91．278 72．732 14．845 3．701
8 、／ 0．889 92．983 81．297 10．078 1．608
0．927 2．702 2280 3763 1282
0．927 2．702 2280 3512 1249
0．798 1．502 2580 3930 1315
0．949 2．157 2150 4772 1162
0．864 1．642 2460 4573 1268
1．o73 1．776 1750 2136 l169
1．073 1．776 1750 4495 1346
0．834 2．056 4290 7364 731拒收
注：粗苯國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YBfI'5022—93)：密度Q871～o．9oOg·
em。；三苯之和I>86％；硫含量5000／×10 ；氮含量2000×
10_6。
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(dá)到純苯(執(zhí)行GB／T2283—2008)、甲
苯(執(zhí)行GB／T2284—2009)、二甲苯(執(zhí)行GB／rI12285—93)
70 賀小平等：焦化粗苯與焦化輕油混合加氫精制的可行性分析 2014年第01期
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~C前餾分，密度為0．88～0．90g·cm 。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(bào)告
Tab．3 Coking light oil analysis report
由表3可知，三苯總含量均達(dá)到80％以上，
180~C前餾出量均達(dá)到90％以上。因?yàn)槊航褂统躔s
點(diǎn)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(gè)方面，即：高溫?zé)捊姑航?
油、低溫干餾煤焦油和快速熱解煤焦油。由于3個(gè)
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~C前餾出輕油的產(chǎn)
率大致在0．4％一0．8％；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~C前餾出輕油也多，大致在l1％左右。3者比較
結(jié)果見表4。
表4 各種焦油餾分組成
Tab．4 Composition 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(jìn)行低溫干餾，擴(kuò)大了煤焦油產(chǎn)能，為煤焦油加
工輕油提供了原料補(bǔ)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(yùn)行的Uhde法加氫精制工藝，對原料的
設(shè)計(jì)要求是必須滿足國內(nèi)粗苯國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
(YB，1r5O22—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(jì)要求。
為了滿足Uhde法設(shè)計(jì)要求，同時(shí)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(jìn)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(jìn)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．5 compare coking light oil，and coking crude benzene and
the mixture with crude benzene the national industry standard
項(xiàng)目 密度幢·cm 180~C~ 初餾點(diǎn)
名稱 (20~C) 出量／％
含量『％ 含量 1
水分苯甲苯二甲苯三苯之和總硫噻吩總氮
注：A：焦化粗苯，B：焦化輕油， ：室溫(18～25℃)下放置
lh，目測無可見的不溶解的水。
2．3 生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的情況分析
20t4年第O1期 賀小平等：焦化粗苯與焦化輕油混合加氫精制的可行性分析
由于使用配比原料，與先前使用的焦化粗苯原
料相比，個(gè)別指標(biāo)發(fā)生了變化，所以在生產(chǎn)中必須
及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，才能達(dá)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(jìn)人萃取蒸餾塔的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(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該對加氫
單元、BT單元、XS單元分別進(jìn)行調(diào)整。
(1)增加新氫補(bǔ)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(dá)到設(shè)計(jì)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)器的人口溫度，保證反應(yīng)進(jìn)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(jì)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(jì)參數(shù)。
表6 Uhde裝置設(shè)計(jì)參數(shù)
Tab．6 Uhde device design parameters
由表6可知，這是Uhde法焦化粗苯裝置設(shè)計(jì)
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(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，具有代表I生。
表7 某公司Uhde裝置實(shí)際運(yùn)行參數(shù)(采用焦化粗苯)
Tab．7 Uhde device operation parameters
(using coking crude benzo1)
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)器的人口溫度，設(shè)計(jì)參數(shù)比實(shí)際運(yùn)行
參數(shù)大很多，升高溫度具有一定空間；裝置設(shè)計(jì)氫
耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)際運(yùn)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(jì)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)
超過實(shí)際運(yùn)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(jì)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(jì)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(jì)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(jià)格的波動
以及產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)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(xiàng)要求，就可行。
參考文獻(xiàn)
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