【文章內容簡介】 hydrocarbons, heavy benzene, of which the main products are pure benzene, toluene and xylene. [ Key words ] benzene hydrogenation of benzene tol 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書（ 論 文 ） 第 15 頁 主要符號說明 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書（ 論 文 ） 第 16 頁 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書（ 論 文 ） 第 17 頁 一、總論 、設計指導思想和原則 本設計本著充分運用國家資源，產出高純度有價值產品的原則 ，力求符合國家的經濟政策和技術政策，達到工藝上可靠，經濟上合理。 要盡可能吸收最新科技成果，力求技術先進，經濟效益更大，不造成環(huán)境污染；符合國家工業(yè)安全與衛(wèi)生要求，達到國家生產技術標準并達到環(huán)保要求。 要 考慮到技術可靠，經濟合理，又要最大限度地保護環(huán)境不受污染， 并 且利于國民經濟的全面發(fā)展。 、設計的意義 本設計的產品有純苯、甲苯、二甲苯、非芳烴、重苯 ，其中最主要的產品是純苯、甲苯和二甲苯。 各種主要產品的重要作用介紹如下： 、 純苯 純苯 ： 重要的化工原料 ， 廣泛用與合成樹脂、合成纖維、合成橡膠、染料、醫(yī)藥、農藥的原料、也是重要的有機溶劑。中 國純苯的消費領域主要在化 學工業(yè)， 以苯為原料的化工產品主要有苯乙烯、苯酚、己內酰胺、尼龍 66 鹽、氯化苯、硝基苯、烷基苯和順酐等。 、 甲苯 甲苯 ： 無色有芳香味的液體 ， 廣泛應用于農藥、樹脂等與相關 的行業(yè)中國際上其主要用途是提高汽油辛烷值或用于生產苯以及二甲苯，在我國其主要用途是化工合成和溶劑， 其下游主要產品是硝基甲苯、苯 甲酸、氯化芐、間甲酚、甲苯二異氰酸酯等 ，還可生產很多農藥和醫(yī)藥中間體。另外、 甲苯具有優(yōu)異的 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書（ 論 文 ） 第 18 頁 、 二甲苯 二甲苯 ： 主要衍生物為對二甲苯，鄰二甲苯 ?；旌隙妆街饕米饔推嵬苛系娜軇┖秃娇掌吞砑觿?。 還 可以用 于燃料、農藥等生產。對二甲苯主要生產 PTA 以及聚酯等。鄰二甲苯主要用于生產苯酐等。 、國內外發(fā)展狀況 生產芳香烴 苯、甲苯 和 二甲苯的主要原料是石油催化重整的重整油、石油裂化的高溫裂解汽油和焦化粗苯。這 三 種原料占總原料量的比例依次為： 70：27： 3。 以石油為原料生產芳香烴的工藝都采用加氫工藝，以焦化粗苯為原料生產芳香烴的工藝有酸洗精制法和加氫精制法。 酸洗法 在發(fā)展中國家被大量采用， 但是 其工藝落后、產品質量低、無法與石油苯競爭，而且收率低、污染嚴重，產生的廢液很難處理。早在上世紀 60年代發(fā)達國家已經淘汰了酸洗精制法，用加氫精制取代 ， 產品可達到石油苯的質量標準。 20 世紀 80 年代上海寶鋼從國外引進了第一套 Litol 法高溫加氫工藝， 90年代石家莊焦化廠從德國引進了第一套 法低溫加氫工藝， 1998 年 ， 寶鋼引進了第二套 法加氫工藝，還有很多企業(yè)正 在籌建加氫裝置。隨著對產品質量和環(huán)保的要求越來越高，粗苯加氫工藝的應用是大勢所趨。目前我國寶鋼、石家莊焦化廠共有 4套粗苯加氫裝置，產能約 21萬噸 /年。 在我國， 目前有實力的焦化企業(yè)或化工企業(yè)都在爭取建設大型精苯裝置?！妒仪f循環(huán)經濟化工示范基地建設實施方案》中規(guī)劃的石家莊焦化集團粗苯精制項目將采用具有國際先進水平的以 N甲酰嗎啉為溶劑的粗苯加氫工藝技術， 共 投資 億元，年生產粗苯精制 十 萬噸。山西省 “ 十一五 ” 期間，粗苯加工利用項目計劃投資就達 78 億元， 且禁止新建并逐步淘汰現(xiàn)有酸洗法苯精制裝置和工藝，鼓勵發(fā)展 先進的粗苯加氫精制工藝。日前，山西太化股份公司與上海寶鋼化工有限公司、山西太興煤焦集團有限公司合資建設的全國最大的 三十 萬噸 /年焦化粗平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書（ 論 文 ） 第 19 頁 苯加氫精制項目一期工程 八 萬噸 /年焦化粗苯加氫精制項目已成功試車。太化采用的低溫法反應溫度在 320℃ 以下，溫度壓力低，與酸洗法相比三苯收率增加8%10%，產品硫含量小于 110 6，資源利用率高，產品質量好，達到石油級純苯產品標準。 專家認為，粗苯加氫精制技術代表了粗苯加工精制的發(fā)展方向，這一技術在我國使用，不僅可使寶貴的苯資源得到充分利用，還可有效改善粗苯精制的面貌，提高清潔 生產的水平。 這 次的設計任務是按照畢業(yè)設計任務書的要求，依據(jù)國家相關設計標準和規(guī)范，并參照工廠生產實際 ， 粗苯精制生產裝置萃取蒸餾工段的工藝設計。 在 低溫氣相加氫技術 萃取蒸餾工段有每班有三個操作工 ，實行三班制，即上十二小時班休息二十四小時。上班的主要工作就是維護裝置區(qū)各設備的正常運行，這里的設備基本上都是運行一臺備用一臺，每月定期進行倒機，并且對備用機進行檢查維修。 萃取蒸餾工段主要是靠泵將預蒸餾工段的苯、甲苯和非芳烴混合物輸送到萃取蒸餾工段進行進一步分離提純。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書（ 論 文 ） 第 20 頁 二、技術路線 、粗苯加氫的生產原理 現(xiàn)在 國內外較為先進的粗苯精制方法主要是加氫精制法 ， 粗苯加氫精制法按反應溫度可分為高溫法（ 600到 6300 攝氏度 ）和低溫法（ 320 到 3800 攝氏度 ）二種。 高溫法的反應溫度（ 600 到 6300 攝氏度 ）和反應壓力（ ）都較高，對設備、管道、儀表等的材質要求也較高；同時該法把價格較高的甲苯和二甲苯轉化為價格較低的苯，經濟上也不盡合理。 低溫法粗苯加氫精制純苯技術，包括三個單元：變壓吸附制純氫單元（純度 ≥% ）、催化加氫單元（預加氫和主加氫）、產品的 精制單元（萃取或萃取精餾）。 低溫法可生產優(yōu)質的苯、甲苯和二甲苯產品。該方法反應條件溫和：反應溫度為： 320 到 3800 攝氏度 ，反應壓力為： 到 ，設備和管道的材質容易解決，可采用 CrMo 鋼，甲苯、二甲苯的收率高。 低溫法粗苯加氫精制苯技術具有：收率高、投資省、操作條件溫和、產品質量高等特點，是目前比較理想的粗苯加氫精制方法。該法生產的產品質量可達如下指標： 結晶點 ℃ ≥ ； 全硫 10 6 ≤ ； 純度 （ %） ≥ %。 、粗苯加氫萃取蒸餾工段說明 萃取蒸餾工段的目的 是回收高純度的芳香烴苯和 甲苯。在回收高純度芳香烴方面需要解決的一個關鍵問題是分離出與芳香烴沸程相同和通常形成共沸混合物的 石蠟 和 烷烴和環(huán)烷烴雜質（非芳烴）。如果要求芳香烴高產率和高純度，簡單蒸餾是不能解決此問題的。在 300 這個萃取蒸餾單元工藝中，添加高選擇性和高效的環(huán)丁砜溶劑可改變進料組分中所含的各組分的蒸氣壓力，使 石蠟 、烷烴和環(huán)烷烴可通過簡單蒸餾而除掉。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書（ 論 文 ） 第 21 頁 、萃取劑環(huán)丁砜的作用與其特點 萃取蒸餾：在一種易溶、高沸點且不揮發(fā)的組分存在下的蒸餾，這種溶劑本身并不與混合物中其他組分形成恒沸物，通常用來分離 一些具有很低的甚至相等的相對揮發(fā)度物系，這種溶劑與混合物中各組分發(fā)生不同的作用，使它們的相對揮發(fā)度發(fā)生變化。 萃取劑的作用：將非芳香烴從 BT 餾分和 NFM 溶劑中分離出來。 環(huán)丁砜的特點： ① 選擇性和溶劑有效性最佳結合： 選擇性和溶劑高有效性是有效萃取蒸餾的先決條件。那些是環(huán)丁砜的顯著特性。因此，從分別含有高殘留組分的物料中回收高純度的芳香烴是可能的，這以前僅可以通過昂貴的液液萃取來做的。 與 目前所用的其他提純過程如液 液萃取、加壓蒸餾、共沸蒸餾或結晶化比較，采用環(huán)丁砜的萃取蒸餾提供了一個解決很多分離問 題的最佳方法。 ② 持久的熱穩(wěn)定性： 在 220℃連續(xù)操作下，環(huán)丁砜允許 76 103Kj（ 18000kcal） /m2/hr 的熱交換率。 ③ 無腐蝕影響： 環(huán)丁砜顯弱堿性。 它 與水 1： 1 混合的樣本 PH值為 ，這個 PH 值不會改變。在設備中沒腐蝕發(fā)生。這樣的碳鋼始終可以被用。在相似的條件下，很多溶劑用到現(xiàn)在形成了酸性分解物，這會產生腐蝕。 ④ 無毒性： 環(huán)丁砜幾乎 是 沒有毒。這是進行田鼠試驗的結果。環(huán)丁砜沒有任何刺激性影響。通過微生物的分解試驗，表明環(huán)丁砜對廢水提純單元沒有毒害影響。 ⑤ 好的化學穩(wěn)定性： 溶 劑對聚合物結膠的銘感性是極其低的， 溶劑消耗和溶劑再生費用也相應降低。盡管在通常情況下，物料中不包含氯化物，它們僅僅可能通過做液壓試驗的水進入循環(huán)中，但在 NFM 循環(huán)中積累了氯化物。 NFM 循環(huán)中，氯化物會引起腐蝕增加。過程中用于水壓試驗和沖洗的水在 NFM 加入前應可能徹底的從過程中除掉。在操作過程中，水會導致 NFM 分解。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書（ 論 文 ） 第 22 頁 、工藝流程的確定 國內目前普遍采用的工藝路線為來自預蒸餾塔頂?shù)奈锪线M入萃取蒸餾工段的萃取蒸餾塔中，在塔中主要目的是除去物料中的非芳烴，塔底的苯、甲苯混合餾分進入萃取蒸餾工段的下一個精餾塔， 這個塔為汽提塔，它的主要作用是除去物料中的萃取劑環(huán)丁砜，塔頂?shù)谋健⒓妆金s分進入萃取蒸餾工段的第三個塔，苯、甲苯分離塔，它的作用是將苯、甲苯分離開來，塔頂出純苯， 塔底出甲苯。 本設計采用以下工藝流程： 鹽溶液堿液蒸汽殘液水初餾分 硫酸添加劑純凈BTX酸焦油再生酸蒸汽殘液溶劑油釜殘液水苯 甲苯 二甲苯 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書（ 論 文 ） 第 23 頁 三、設備工藝計算及選型 計算基準及基礎數(shù)據(jù) 生產能力： 15 萬噸 /年 (料液 ) 年工作日： 8000 小時計 原料中含有：苯 % ，甲苯 % ，二甲苯 % 苯乙烯 % 重質苯 10%（質量分率，下同） 、原料粗苯處理量 根據(jù)工藝的操作條件可知 ： 根據(jù)設計任務， 料液 的年生產能力為 150,000 噸 /年 （折算為 100%Q）。 全年生產時間為 8000 小時，剩余時間為大修、中修時間，則每小時的生產能力為： 150000/8000=、 脫重塔進出料 進入 脫重塔 的料液量即為 脫重 塔塔頂出料為輕苯（ BTXS） ,其流量為： W1=W*(%+%+%+%)=18750