年处理18万吨粗苯加氢精制工艺设计毕业设计 精品.docx
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年处理18万吨粗苯加氢精制工艺设计毕业设计精品
唐山学院
毕业设计
设计题目:
年处理18万吨粗苯加氢精制工艺设计
系别:
环境与化学工程系
班级:
09石油化工生产技术
(2)班
姓 名:
丁伟伟
指导教师:
程磊
2012年6月4日
18万吨/年粗苯加氢精制工艺设计
摘要
粗苯为中间体产品,仅作为溶剂使用,但是精制后的焦化苯、焦化甲苯、焦化二甲苯等产品,是有机化工、医药和农药等的重要原料。
业内专家认为,粗苯加氢精制技术代表了粗苯加工精制的发展方向,这一技术在我国的推广使用,不仅可使宝贵的苯资源得到充分利用,还可有效改善粗苯精制的面貌,提高清洁生产的水平。
在本设计加氢工艺中,低温加氢工艺的加氢温度、压力较低,产品质量好,已被广泛用于以石油重整油、高温裂解汽油、焦化粗苯为原料的加氢生产中,因此本粗苯精制采用低温加氢精制工艺。
纯苯精度可达99.9%以上,甲苯也在99%以上,产品纯度均优于其他方法。
关键词:
粗苯加氢苯甲苯工艺设计
ProcessDesignofHydrogenationofCrudeBenzenewithAnnualHandlingCapacityof180ThousandTons
Abstract
CrudeBenzolforintermediateproducts,onlyuseasasolvent,butafterrefiningcokingbenzene,coketoluene,xyleneandothercokingproducts,organicchemicals,pharmaceuticalsandpesticides,suchastheimportantrawmaterials,IndustryexpertsbelievethatcrudebenzenehydrogenationtechnologyforrefiningcrudebenzenerepresentsthedirectionofdevelopmentofthistechnologyinChinatopromotetheuseofbenzeneisnotonlyvaluableresourcescanbefullyutilized,caneffectivelyimprovetheappearanceofrefinedcrudebenzene,improvehygieneThemiddlelevel.Duringthedesignprocessofhydrogenation,thehydrogenationoflow-temperaturehydrogenationprocesstemperature,lowpressure,productquality,hasbeenwidelyusedintheoilre-oil,hightemperaturepyrolysisgasoline,cokingcrudebenzenehydrogenationfortheproductionofrawmaterials,sotheuseoflow-temperaturecrudebenzenehydrogenationrefiningprocess.Accuracyof99.9%purebenzenethantoluenearemorethan99%purityofproductarebetterthanothermethods.
Keywords:
CrudeBenzene;hydrogenation;benzene;Toluene;processdesign
1引言
1.1设计的意义
粗苯是初级化工原料,通过进一步加工精制后,可以获得优质纯苯,甲苯、二甲苯和重苯等,这些产品广泛用于合成纤维、塑料、医药、染料、农药、油漆、橡胶及日用化工等行业,均为高附加值产品,具有可观的经济效益。
加氢法精制粗苯产品能够达到石油级质量要求,具有工艺先进,苯收率高,无污染等优势。
苯加氢是化工产业延伸和增加产品附加的需要。
作为基础化工原料的笨,近几年随着下游需求不断增强,市场一直走俏。
粗苯加氢工艺生产的苯能够满足下游产品高质量的要求,能够有效的补充市场需求,为地区经济和社会的发展做出积极的贡献。
近年来,随着焦化行业的火爆以及国家对焦化行业的宏观指导,使焦化行业更加规范,一些大型焦炉陆续上马,焦化企业配套建设的化工回收装置的收率也随之提高,这使得我国的粗苯产量有了明显的提高。
截止2006年,我国焦化粗苯年产量已达到145万吨左右,这使得粗苯加氢精制的原料有了可靠保障。
本设计的产品有纯苯、甲苯、二甲苯、非芳烃、重苯,其中最主要的产品是纯苯、甲苯和二甲苯。
现将各种主要产品的重要作用介绍如下:
苯:
在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。
纯苯是重要的化工原料,广泛用作合成树脂、合成纤维、合成橡胶、染料、医药、农药的原料,也是重要的有机溶剂。
我国纯苯的消费领域主要在化学工业,以苯为原料的化工产品主要有苯乙烯、苯酚、己内酰胺、尼龙66盐、氯化苯、硝基苯、烷基苯和顺酐等。
在炼油行业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。
甲苯:
是一种无色有芳香味的液体,广泛应用于农药、树脂等与大众息息相关的行业中,国际上其主要用途是提高汽油辛烷值或用于生产苯以及二甲苯,而在我国其主要用途是化工合成和溶剂,其下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化苄、间甲酚、甲苯二异氰酸酯等,还可生产很多农药和医药中间体。
另外,甲苯具有优异的有机物溶解性能,是一种有广泛用途的有机溶剂。
二甲苯:
主要衍生物为对二甲苯,邻二甲苯等。
混合二甲苯主要用作油漆涂料的溶剂和航空汽油添加剂,此外还用于燃料、农药等生产。
对二甲苯主要生产PTA以及聚酯等。
邻二甲苯主要用于生产苯酐等。
1.2设计指导思想和原则
本设计本着充分运用国家资源,产出高纯度有价值产品的原则,力求符合国家的经济政策和技术政策,达到工艺上可靠,经济上合理;要尽可能吸收最新科技成果,力求技术先进,经济效益更大,不造成环境污染;符合国家工业安全与卫生要求,达到国家生产技术标准并达到环保要求。
既要考虑到技术可靠,经济合理,又要最大限度地保护环境不受污染,且利于国民经济的全面发展。
1.3设计依据
根据设计任务,粗苯的年处理量为180,000吨/年。
全年生产时间为300天7200小时,剩余时间为大修、中修时间。
工艺设计原料粗苯要求:
甲苯含量:
小于14.2%,苯含量:
大于70%,二甲苯:
小于4.0%,三苯含量:
大于88%,萘含量:
小于3.0%,密度:
小于0.885。
料液组成:
0.83苯,0.17甲苯(质量分率,以下同)。
产品组成(纯苯塔):
馏出液99.9%苯,釜液1%苯。
进料状况:
泡点进料。
加热方式:
间接蒸汽加热。
回流比:
R=(1.2~2)Rmin。
2生产方法和工艺流程的确定
2.1工艺技术的比较与选择
2.1.1主要生产工艺技术简介
目前已工业化的粗苯加氢工艺有①莱托(Litol)法,②萃取蒸馏低温加氢(K.K)法,③溶剂萃取低温加氢法。
第一种为高温加氢,后两种为低温加氢。
(1)Litol法粗苯加氢
高温催化加氢的典型工艺是Litol工艺,在温度为600-650℃,压力6.0MPa条件下进行催化加氢反应。
主要进行加氢脱除不饱和烃,加氢裂解把高分子烷烃和环烷烃转化为低分子烷烃,以气态分离出去;加氢脱烷基,把苯的同系物最终转化为苯和低分子烷烃。
故高温加氢的产品只有苯,没有甲苯和二甲苯,另外还要进行脱硫、脱氮、脱氧的反应,脱除原料有机物中的S、N、O,转化成H2S、NH3、H2O的形式除去,对加氢油的处理可采用一般精馏方法,最终得到苯产品。
该法的工艺过程大致为:
粗苯预蒸馏、获得轻苯再预加氢,主加氢在稳定塔然后进行精馏。
可见,加氢用原料实质上是轻苯,这里的预蒸馏相当于国内的两苯塔。
国内回收苯族烃广为采用生产两苯(轻苯与重苯)的工艺,因此,Litol加氢技术应用于我国,应以轻苯直接作为加氢原料比较合理。
Litol加氢工艺的特点是能够将苯环上的烷基脱除,故只能获得一种产品:
纯苯,但产率高达114%。
预蒸馏采用减压操作,旨在降低温度,以避免不饱和化合物在蒸馏过程中发生聚合。
预加氢采用Co-Mo系催化剂,但必须先硫化,以适当降低催化剂的活性、并提高不饱和化合物加成反应的选择性。
该工序的作用是先将易发生聚合的物质除去,有利于后续主加氢的操作。
主加氢采用Cr2O3-Al2O3系催化剂,反应温度为610~630℃、操作压力5.88MPa。
能将轻苯中的不饱和化合物与含硫化合物几乎全部加氢脱除,获得的加氢油只需要采用普通的精馏方法就能分离,稳定塔实质是一个精馏塔,且采用加压操作,旨在提高苯的沸点、以减少苯的损失;同时使具有不同沸点的饱和烃与苯分离。
白土塔是起吸附作用的装置,能将尚未反应的微量不饱和烃除去,为后续精馏工序获得优质苯创造条件。
为了循环利用氢气,粗苯加氢后的尾气必须经过一系列处理,包括脱硫(MEA法)、甲苯洗净、改质变换与变压吸附等工序,最终获得99.9%的氢气返回系统供加氢之用。
(2)萃取蒸馏低温加氢(K.K)法和溶剂萃取低温加氢法
低温催化加氢的典型工艺是萃取蒸馏加氢(K.K法)和溶剂萃取加氢。
在温度为300-370℃,压力2.5-3.0MPa条件下进行催化加氢反应。
主要进行加氢脱除不饱和烃,使之转化为饱和烃;另外还要进行脱硫、脱氮、脱氧反应,与高温加氢类似,转化成H2S、NH3、H2O的形式。
但由于加氢温度低,故一般不发生加氢裂解和脱烷基的深度加氢反应。
因此低温加氢的产品有苯、甲苯、二甲苯。
对于加氢油的处理,萃取蒸馏低温加氢工艺采用萃取精馏方法,把非芳烃与芳烃分离开。
而溶剂萃取低温加氢工艺是采用溶剂液液萃取方法,把非芳烃与芳烃分离开,芳烃之间的分离可用一般精馏方法实现,最终得到苯、甲苯、二甲苯。
2.1.2工艺技术的比较与选择
Litol法粗苯加氢工艺的加氢反应温度、压力较高,又存在氢腐蚀,对设备的制造材质、工艺、结构要求较高,设备制造难度较大,只能生产1种苯,制氢工艺较复杂,采用转化法,以循环气为原料制氢,总精制率较低。
与Litol法相比,萃取蒸馏低温加氢方法和溶剂萃取低温加氢方法的优点是以粗苯或焦油蒸馏的脱酚轻油为原料,氢耗较低,加氢反应温度、压力较低,设备制造难度小,很多设备可国内制造,能耗也较少,能够生产3种苯一纯苯、甲苯、二甲苯,生产操作容易。
制氢工艺采用变压吸附法,以甲醇为原料制氢,制氢工艺简单,产品质量好。
在本设计加氢工艺中,低温加氢工艺的加氢温度、压力较低,产品质量好,低温加氢工艺包括萃取蒸馏低温加氢工艺和溶剂萃取低温加氢工艺,这两种工艺在国内外是比较成熟的工艺,已被广泛用于石油重整油、高温裂解汽油、焦化粗苯为原料的加氢生产中,因此本粗苯精制采用低温加氢精制工艺。
纯苯精度可达99.9%以上,甲苯也在99%以上,产品纯度均优于其他方法。
K-K法粗苯加氢属于中温、中压、不脱烷基的加氢技术,其操作温度为340~370℃、压力为2.8~3.0MPa。
显然,该技术对加氢设备的材质要求相应较低。
萃取蒸馏低温加氢方法和溶剂萃取低温加氢方法两种低温加氢方法相比较,前者工艺简单,可对粗苯直接加氢,不需先精馏分离成轻苯和重苯,但粗苯在预蒸发器和多级蒸发器中容易结焦堵塞;后者工艺较复杂,粗苯先精馏分成轻苯和重苯,然后对轻苯加
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