芳烃抽提精馏工艺原理流程说明.docx
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芳烃抽提精馏工艺原理流程说明.docx
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第一节工艺原理
分离制取芳烃的原料主要有重整油、裂解加氢汽油和煤焦油等。
在这些原料中,不仅含有与芳烃沸点相近的非芳烃,而且某些非芳烃可以与芳烃形成各种共沸物,因此利用传统的蒸馏工艺是不可能将其分离的。
液液抽提工艺主要是利用溶剂对烃类各组分的溶解度不同和对相对挥发度影响的不同从烃类混合物中分离出纯芳烃。
当溶剂和原料油在抽提塔接触时,溶剂对芳烃和非芳烃进行选择性溶解形成组分不同和密度不同的两个相。
由于密度不同,使两相能在抽提塔内进行连续逆流接触。
两相组分不同,一相是溶解芳烃的溶剂相(分散相),另一相是非芳烃为主的抽余油相(连续相)。
所得溶剂相进入抽提蒸馏塔(或汽提塔),在该塔中将芳烃与非芳烃彻底分离,抽提蒸馏塔顶底分别得到回流芳烃和含高纯度芳烃的第二富溶剂;回流芳烃返回抽提塔底,第二富溶剂则进入回收塔内(或汽提塔下段)进行汽提蒸馏后得到高纯度的混合芳烃和贫溶剂;抽余油相则进入抽余油水洗塔内进行水洗后得到非芳烃产品。
抽提出来的混合芳烃进入芳烃精馏部分,根据芳烃中各组分的沸点不同,利用汽液两相多次接触、多次汽化和多次冷凝进行传质传热,从而分离出苯、甲苯和混合二甲苯产品。
工业上采用的芳烃抽提溶剂有N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉、三甘醇、四甘醇和环丁砜等。
在溶剂所有性能中,溶解性和选择性是最基本的,是影响抽提过程经济技术指标的关键因素。
溶解能力顺序依次为:
N-甲基吡咯烷酮>N-甲酰基吗啉>四甘醇>环丁砜>二甲亚砜>三甘醇。
选择性的优劣次序依次为:
环丁砜>二甲亚砜>N-甲酰基吗啉>四甘醇>三甘醇>N-甲基吡咯烷酮。
综合溶剂的溶解性和选择性,以环丁砜最佳。
环丁砜抽提是目前工业上应用最多、最典型的液液抽提工艺。
溶剂对烃类的溶解能力按族组成而言,则芳烃>烯烃>环烷烃>烷烃;如果按同一族的烃类而言,则碳原子数愈少,溶解能力愈大。
由此可引出族选择性和轻重选择性两个概念。
溶剂对烃类的选择性顺序:
芳烃>烯烃>环烷烃>烷烃;而在同一族里,则溶剂对碳原子数少的烃的选择性大于碳原子数多的烃类,这就是所谓的轻重选择性。
第二节抽提部分流程简述
抽提部分用于获取高纯度的混合芳烃。
来自后分馏部分的C6-C7馏分,送入抽提进料缓冲罐(D-501),作为抽提塔(C-501)的进料,经抽提塔进料泵(P-501AB)升压后送入抽提塔中部第56/65/76块塔板(自上而下数,下同),来自贫富溶剂换热器(E-502ABC)的贫溶剂(88℃)送到抽提塔顶部,回流芳烃(50℃)从汽提塔顶罐(D-502)由汽提塔顶泵(P-505AB)送到抽提塔的下部。
抽提塔(C-501)共有86块筛板。
当回流芳烃中积累较多烯烃时,需将部分回流芳烃改从原料油上进料口(第56块塔板)入塔。
当抽提进料中芳烃含量过高时,亦需将部分贫溶剂(第三溶剂)改由原料油进料口入塔。
抽提塔塔顶压力采用补氮和放空的分程控制。
塔的
下界面与塔底富溶剂采出量串级控制,塔的上界面与抽余油采出量串级控制。
抽余油水洗塔(C-502)共有9块筛板。
抽提塔顶抽余油(88℃,0.48MPag)与抽余油水洗塔(C-502)底循环水混合后送入抽余油水冷器(E-501)进行冷却和初步洗涤,然后进入抽余油水洗塔底。
从回收塔回流罐(D-503)来的水经回收塔回流罐水泵(P-508AB)升压后送入抽余油水洗塔顶,在水洗塔内,水与抽余油逆流接触,塔底水一部分循环到抽余油水冷器进行初步洗涤,其余部分含溶剂的水送往水汽提塔(C-505)。
抽余油除去溶剂以后,作为副产品送出装置。
在抽余油水洗塔中,油为分散相,水为连续相。
为了保证水洗效果,该塔设有油的上循环和水的下循环,应维持合理的循环量。
从抽提塔底来的第一富溶剂(66℃,0.76MPag)在贫富溶剂换热器(E-502ABC)中与贫溶剂换热,并加入第二溶剂后送往汽提塔(C-503)顶第1块塔板,加入第二溶剂有利于在汽提塔内除净非芳烃。
汽提塔(C-503)共有40块浮阀塔板。
在汽提塔内,非芳烃与一定量的芳烃从汽提塔顶蒸出,塔顶物(113℃,0.06MPag)与水汽提塔顶物料一起在汽
提塔空冷器(A-501AB)内冷凝冷却后流入汽提塔顶罐(D-502)进行油水分离,分出的水经汽提塔顶罐水泵(P-506AB)送到水汽提塔(C-505),油则经汽提塔顶泵(P-505AB)送往抽提塔下部作为回流芳烃。
汽提塔底采用2.2MPag蒸汽做热源,塔顶蒸出物经流量控制,塔底压力与蒸汽凝水量串级控制,塔釜液面与采出量串级控制。
从汽提塔出来的第二富溶剂(169℃,0.66MPag)在塔底液位与流量串级控制下由汽提塔底泵(P-504AB)送入回收塔(C-504)中部第17块塔板。
回收塔(C-504)共有32块浮阀塔板。
来自溶剂再生塔(C-506)的含溶剂的水蒸汽(176℃,-0.020MPag)以及水汽提塔(C-505)富含溶剂的水,用作为回收塔底的汽提介质,以降低芳烃的饱和蒸汽压。
该塔采用插入式再沸器,以2.2MPag蒸汽做热源。
通过水蒸汽汽提蒸馏,芳烃与水蒸汽(54℃,-0.058MPag)从塔顶出来,贫溶剂则从塔底采出。
回收塔顶物经过回收塔空冷器(A-502A~H)冷凝冷却后进入回收塔回流罐(D-503)进行油水分离。
回收塔回流罐(D-503)
分离出来的芳烃(苯)一部分作回流,其余作为精馏部分的进料。
回收塔回流罐(D-503)分出的水由流量控制经回收塔回流罐水泵(P-508AB)升压后作为水洗水送往抽余油水洗塔(C-502),以回收抽余油中的少量溶剂。
回收塔底贫溶剂一少部分送入溶剂再生塔(C-506)进行再生,除去其中的高分子聚合物及其他机械杂质,其余先去水汽提塔再沸器(E-507)作热源,再与富溶剂进一步热交换后循环回抽提塔顶。
回收塔底的温度与蒸汽凝液量串级控制,为保证抽提塔操作稳定,贫溶剂抽出量流量控制给定,塔底液位加以显示。
为了避免溶剂分解,回收塔在减压下操作,塔顶残压由压力控制器控制回收塔真空泵(EJ-501)的排放气/氮气吸入量进行调节残压。
抽真空泵为蒸汽喷射泵。
蒸汽凝水进入抽真空水封罐(D-504),离析出的少量油进入地下溶剂罐(D-506)进行回收,水进入污水系统,尾气放大气。
水汽提塔(C-505)共有5块浮阀塔板。
在水汽提塔(C-505)中,对来自抽余油水洗塔和汽提塔顶回流罐的水进行汽提,塔顶含少量烃的蒸汽在流量控制下送往汽提塔空冷器(A-501AB)。
从塔底出来的含有溶剂的水通过液位和流量串级控制送入回收塔底,塔釜蒸汽在压力控制下被导入溶剂再生塔(C-506)作为溶剂再生的汽提蒸汽。
水汽提塔再沸器(E-507)用回收塔底物料加热,以最大限度的利用贫溶剂的热量。
贫溶剂从水汽提塔再沸器出来,经过换热后作为主溶剂进入抽提塔,必要时可分出小部分贫溶剂作为第二溶剂进入汽提塔或分出小部分贫溶剂作为第三溶剂进入抽提塔。
溶剂再生塔(C-506)实际上是一个减压蒸发器。
在溶剂再生塔(C-506)内除去溶剂中的机械杂质和聚合物,溶剂汽提后从塔顶出来进入回收塔底,塔底残渣不定期地从塔底排出。
溶剂再生塔也采用2.2MPag的蒸汽为热源,加热量给定,塔底液位与进料量串级控制。
还有一些其他方法可保持溶剂的质量。
汽提塔顶罐用氮封,防止空气进入引起溶剂氧化。
汽提塔、回收塔及溶剂再生塔再沸器的加热热源采用2.2MPag蒸汽以避免溶剂超温。
在抽提塔底富溶剂中加入消泡剂,用量大约为循环溶剂的1~3mg/kg。
必要时将抗腐蚀剂单乙醇胺注入系统中,以控制溶剂的pH值。
所用这些措施均可缓解发泡和腐蚀问题。
抽提系统得到的芳烃产品中可能含有痕量的烯烃和其它杂质,会显著地影响到芳烃产品的酸洗比色和中性试验等指标。
为了除去这些痕量杂质,芳烃产品需经白土处理。
来自回收塔回流罐(D-503)的混合芳烃经回收塔回流泵(P-509AB)升压,进入芳烃原料罐(D-513),D-513底物流经白土罐进料泵(P-516AB)升压后,先经白土罐进料/出料换热器(E-511)与自白土罐出来的物料换热,再进一步通过白土罐进料加热器(E-512)加热(使用初期加热温度稍低,末期加热到温度为200℃左右),加热量由出口温度与蒸汽凝水量串级控制。
换热后进入白土罐(D-511AB),脱除芳烃中微量烯烃和其它杂质,以确保即使在加氢催化剂后期原料溴价较高时,芳烃产品的酸洗比色仍然合格。
白土罐由压力与流量组成低选择控制系统控制适当的压力(1.3~1.55MPag)以保持液相操作。
第三节精馏部分流程简述
精馏部分的作用是获得高纯度的苯和甲苯产品。
从白土罐底出来的混合芳烃经换热后,送到苯塔(C-601)中部第32、36块塔板。
苯塔(C-601)共有65块浮阀塔板。
经过精馏分离,苯产品(93.6℃,0.062MPag)在第5块与第20块灵敏板温差与流量串级控制下从第5块塔板抽出,经苯产品冷却器(E-601)冷却后由苯产品抽出泵(P-602AB)送到苯产品中间罐(D-604AB)检查质量,合格后由苯产品输送泵(P-604AB)送至苯成品罐区。
苯塔顶蒸出物经苯塔空冷器(A-601AB)冷凝冷却(40℃,0.05MPag),进入苯塔回流罐(D-601),用苯塔回流泵(P-601AB)抽出作为回流。
苯塔基本上是在全回流下操作,当回流中累积非芳烃时,将少量拔顶苯控量送到芳烃抽提部分循环。
苯塔回流罐(D-601)水包分出少量的水,由水包油水界面控制靠静压
自流排出。
苯塔重沸器(E-602)以热载体作为热源。
苯塔底部物料由苯塔塔底泵(P-603AB)升压,送至甲苯塔(C-602)中部第29、33和37块塔板。
甲苯塔(C-602)共有60块浮阀塔板。
甲苯塔塔顶蒸出物(123℃、0.04MPa)经甲苯塔空冷器(A-602AB)冷凝冷却(40℃、0.04MPa),进入甲苯塔回流罐(D-602),
用甲苯塔回流泵(P-605AB)抽出,分成两部分:
一部分作为回流液,另一部分作为甲苯产品进入甲苯产品中间罐(D-605AB)检查质量,合格后由甲苯产品输送泵(P-609AB),送至甲苯成品罐区。
甲苯塔塔底的重芳烃(163℃、0.04MPa)经重芳烃泵(P-610)加压后经甲苯塔底物冷却器(E-604)冷却后出装置。
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