芳烃抽提装置生产原理及工

芳烃抽提装置工艺流程介绍大庆石化公司化工一厂芳烃车间李东成2008.06.11一、概述•1、简述•大庆石化分公司化工一厂芳烃抽提装置是以裂解加氢汽油为原料，采用UOP抽提技术，以环丁砜为溶剂进行液液抽提，应用液液萃取和汽提蒸馏，将加氢汽油中的芳烃和非芳烃进行分离，再经过精馏进一步将抽提工段的产品—混合芳烃，分离成纯度较高的最终产品：苯、甲苯、裂解加氢汽油碳八芳烃产品。芳烃副产品为抽余油、碳九芳烃。2、原料、产品及三剂介绍原料：加氢汽油性质族组成烷烃（wt%）环烷烃（wt%）芳烃（wt%）C40.002C50.3810.114C63.3042.43056.740C72.3861.13420.753C80.8420.14410.319C90.5280.4871.701C100.0020.010.002合计（wt%）7.4453.31089.245•产品：苯名称分析项目控制指标苯产品苯%甲苯10-6密度（20℃）kg/m3C8芳烃10-6非芳烃%H2O10-6酸洗比色≥99.5≤500878～881≤20≤0.15≤200≤0.1g/1000ml•产品：甲苯名称分析项目控制指标甲苯产品苯%C8芳烃%非芳烃%密度（20℃）kg/m3酸洗比色≤0.10≤0.10≤0.25865～868≤0.2g/1000ml•产品：裂解加氢汽油碳八芳烃名称分析项目控制指标裂解加氢汽油碳八芳烃苯+甲苯+非芳%(质量分数)C9芳烃%(质量分数)密度（20℃）kg/m3酸洗比色≤1.00≤2.00860～870≤0.5g/1000ml•产品用途•①、苯的主要用途是:主要用于合成橡胶、合成树脂、合成纤维的原料,如合成苯乙烯、苯酚等，其次广泛用于精细化工产品，如制取染料、医药、农药、助剂等。•②、甲苯：主要用于制造合成纤维，染料中间体，火药及其它化学药品，如苯甲酸、苯酰氯、苯酚等。•③、裂解加氢汽油碳八芳烃产品：可直接作溶剂、在合成纤维工业用于对二甲苯制造。•环丁砜规格项目单位指标密度（30℃）kg/m31260~1270硫含量wt%26~27热稳定性≯20mgSO2水份wt%≯3灰份wt%≯0.1环丁烯砜－2wt%≯0.3异丙其环丁砜链wt%≯0.5馏程：5%馏出温度95%馏出温度℃℃282288芳烃车间是化工一厂主要生产车间之一，管理着两套装置：芳烃一套装置、芳烃二套装置。芳烃一套装置是92年建成，94年正式投产，设计年加工加氢汽油10万吨。芳烃二套装置99年6月建成，99年7月正式投产，设计年加工加氢汽油12万吨。车间现有职工94人，其中管理人员16人，倒班人员78人。芳烃装置自投产以来运行稳定，产品产量逐年提高，装置能耗、损失率逐年下降。车间技术人员通过对二套精馏生产操作参数的摸索和进行脱瓶颈改造，将二套精馏生产负荷由设计的12.8吨/小时，提高到18.5吨/小时，为了节能降耗，芳烃装置从2001年开始执行“两头一尾”的生产方案，并且通过近两年实行班组经济核算，提高每个人的节能意识，三苯生产能耗目前已降到历史最低水平，达到了128千克油/吨。二、装置情况介绍•二、装置情况介绍•每套芳烃装置都分为两个工段：抽提工段和精馏工段。抽提工段是将加氢汽油中芳烃与非芳烃在溶剂环丁砜萃取抽提的作用下，进行分离的过程。精馏工段是用精馏的方法将混合芳烃分离出苯、甲苯、裂解加氢汽油碳八芳烃产品和重芳烃等产品，苯产品主要供给化工厂作为苯乙烯原料，其余的送往成品外销，甲苯和裂解加氢汽油碳八芳烃产品主要送往成品外销，一部分送往炼油厂混对无铅汽油。车间共有设备413台，其中静设备129台，动设备284台。两套芳烃装置共占地面积30600平方米。•二、装置情况介绍•物料平衡一套加氢汽油10万吨混合芳烃7.12万吨抽余油2.88万吨苯4.15万吨甲苯1.926万吨碳九0.118万吨二套加氢汽油12万吨混合芳烃9.97万吨抽余油2.03万吨甲苯2.46万吨裂解加氢汽油碳八芳烃1.58万吨碳九0.49万吨苯5.44万吨裂解加氢汽油碳八芳烃0.926万吨三、生产方法及基本原理1、芳烃抽提系统（1）概况：芳烃抽提装置是以裂解加氢汽油为原料，利用液液萃取的分离方法获得高纯度的混合芳烃。加氢汽油中除含较多的芳烃外，还有一定量的非芳烃。由于碳原子数相同或相近的芳烃与非芳烃沸点相近，并有共沸现象，因此，工业上采用一般蒸馏的方法很难将芳烃和非芳烃分开，更不能获得高纯度的芳烃。为了解决这一矛盾，采用了以环丁砜为溶剂的液―液抽提的方法，将加氢汽油中的芳烃与非芳烃进行分离。•（2）原理：液――液抽提原理属物理过程，它是利用环丁砜溶剂对欲分离的加氢汽油组分具有较大的溶解能力和较强的选择性来分离的。加氢汽油和环丁砜在塔内逆流接触时，环丁砜能对芳烃与非芳烃进行选择性溶解，芳烃组分溶解到环丁砜中，而非芳烃则溶解较少，因此形成组成不同和密度不同的两相，环丁砜溶剂和加氢汽油在塔内进行逆流接触并逐步分离。塔底富含芳烃的环丁砜富溶剂再经过萃取蒸馏和减压汽提从而将混合芳烃和环丁砜溶剂进行分离，得到纯净的混合芳烃。环丁砜溶剂对各类烃的溶解度顺序为：苯＞甲苯＞二甲苯＞重质芳烃芳烃＞环烷烃.烯烃＞链烷烃轻质烷烃或烯烃＞重质烷烃或烯烃2、精馏系统•（2）原理：精馏分离的基本原理是利用芳烃混合物中各组分的挥发度不同，即在同温度下各自的蒸汽压不同，并利用汽液多次传质、传热，而使各组分得以分离，所以精馏的过程实际上是传质、传热同时进行的物理过程。•（1）概况：精馏部分的任务是将来自抽提部分的芳烃混合物用精馏的方法进一步分离成符合要求的单体芳烃。即生产合格的苯、甲苯、裂解加氢汽油碳八芳烃产品。四、工艺流程简述（1）抽提塔T－101塔从G1单元输送来的加氢汽油原料经累计流量表计量同时经抽余油混对后进入原料油中间罐，并由抽提进料泵抽出，经预热后由进料流量调节阀调节送入抽提塔。溶剂环丁砜进入抽提塔顶部，在溶剂的选择溶解下，进料中的芳烃和非芳烃被分离，形成比重较大的富溶剂相（溶剂和芳烃）和较轻的烃相（非芳烃），因比重不同两相形成逆向流动，富溶剂相从塔底靠自压流入提馏塔，非芳烃在压力的作用下从抽提塔顶压入抽余油水洗塔。•（2）抽余油水洗塔T—102塔•抽余油水洗塔有七块筛孔塔板并设有上（烃）、下（水）循环回路及循环泵，以提高洗涤效果，水洗后的抽余油含溶剂≤5ppm，从塔顶出来经泵抽出一股回到塔下部做循环回流，一股进入抽余油中间罐TK-104，洗涤水是来自溶剂回收塔顶回流罐冷凝水，抽余油水洗塔底的水液送至水汽提塔加热成水蒸汽蒸出，并用做溶剂再生塔及回收塔的汽提水蒸汽。•3）提馏塔T—103塔•抽提塔底的富溶剂经贫富溶剂换热器换热后，靠自压流入提馏塔顶，为了提高萃取蒸馏效果，提高芳烃与非芳烃的相对挥发度，由水汽提塔再沸器出来的贫溶剂分出一部分（称为第二溶剂）经调节其流量与富溶剂一起加入提馏塔，提馏塔以2.3MPa蒸汽为热源的塔底再沸器加热，塔顶蒸出物与水汽提塔顶气相物料一起经水泠器冷凝并贮于提馏塔分水罐中分层，油相由返洗液泵抽出送入抽提塔底作为返洗液，水相由冷凝水泵抽出送往水汽提塔。当系统内的水或贫溶剂的PH降低时，为避免酸性物质腐蚀设备需往提馏塔分水罐中加入中和剂单乙醇胺，控制溶剂PH值为5.5~6.0。•（4）回收塔T—104塔•提馏塔底富溶剂由塔底泵抽出进入回收塔，在该塔内使芳烃和溶剂分离，回收塔中间再沸器和塔底再沸器是用2.3MPa蒸汽加热，塔顶蒸出的混合芳烃及水蒸汽经空冷器及水冷器冷凝后进入回收塔回流罐分层，水层用冷凝水泵抽出送往水洗塔做洗涤水用，混合芳烃由回收塔回流泵抽出，一部分回流至回收塔顶，其余部分采出进入混合芳烃罐作为精馏系统的原料。回收塔釜的高温溶剂经贫溶剂泵抽出，少部分送到溶剂再生塔进行再生，绝大部分经水汽提塔再沸器换热后送至抽提塔和提馏塔。•（5）水汽提塔T—105塔•提馏塔分水罐的冷凝水和抽余油水洗塔底的洗涤水合并为水汽提塔的进料，此进料主体是水，含有微量烃和少量溶剂。水汽提塔是有罐式再沸器的塔，塔体装有2米高的金属鲍尔环填料，进料从顶部进入，塔顶蒸汽含有微量烃，合并于提馏塔顶物流在水冷器中一起冷凝，大量水蒸汽从罐式再沸器上部导出引向溶剂再生塔继而串联到回收塔为该两塔的汽提蒸汽，再沸器底含有溶剂的水溶液则经泵送到回收塔下部。•（6）溶剂再生塔T—106塔•来自水汽提塔的汽提汽从溶剂再生塔釜入塔。其再沸器用2.3Mpa蒸汽加热。塔顶含溶剂的蒸汽作为汽提汽直接送入回收塔底部，溶剂再生塔与回收塔在真空条件下串联操作，溶剂中的杂质，逐渐积存于再生塔底，对其不定时清洗。•（7）白土塔V—201A/B•中间产品罐中的混合芳烃用进料泵抽出，先在白土塔进出料换热器预热（走壳程）后经白土塔进料加热器加热到180℃~200℃(温度随白土活性下降而升高)后进入白土塔顶部，进料加热器加热介质为3.6MPa蒸汽，在白土塔中除去部分烯烃及其他杂质后，控制白土塔出口压力在1.4—1.6MPa后进入苯塔。•（8）苯塔•苯塔共设54块筛板，进料板设在第32、34、36块塔板上，正常时为34板进料。再沸器用1.0MPa蒸汽加热，塔顶馏出物气相经苯塔顶空冷器、并联的水冷器冷凝后进入苯塔回流罐，并由苯塔回流泵抽出进行回流，由于进料中还含有微量的水，因此苯塔回流罐设有分水斗分离苯和水，水层排至地漏。高纯度的苯产品从塔顶第5板侧线采出，经苯产品冷却器冷却用泵送往中间罐区的苯产品储罐TK－201A/B罐。•（9）甲苯塔•甲苯塔共设66块筛板，进料板设在第32、34、36块塔板上，正常时为34板进料。甲苯塔的塔底再沸器用3.6MPa蒸汽加热，塔顶蒸出的甲苯蒸汽经甲苯塔顶空冷器和水冷器冷凝后进入甲苯回流罐，然后用甲苯塔回流泵抽出，一部分甲苯进行回流，另一部分采出送往甲苯储罐TK－202A/B罐，甲苯塔釜液用塔底泵抽出送往二甲苯塔。•（10）二甲苯塔•二甲苯塔共设90块筛板，进料板设在第46、56块塔板上，正常时为56板进料。二甲苯塔的再沸器用3.6MPa蒸汽加热，塔顶的二甲苯蒸汽经空冷器冷却再经二甲苯水冷器冷却，冷却后进入二甲苯塔回流罐，二甲苯塔回流罐中的二甲苯经二甲苯塔回流泵抽出，一部分回流，另一部分二甲苯产品采出送至二甲苯产品罐TK－203A/B罐。二甲苯塔釜液先经重芳烃冷却器冷却再经二甲苯塔底泵P－206A/B抽出送至重芳烃储罐TK－204罐。芳烃抽提系统流程图水汽提塔提馏塔分水罐回收塔回流罐塔再沸器抽余油采出混芳采出抽提进料抽提塔T-101抽余油水洗塔T-102提馏塔T-103溶剂回收塔T-104溶剂再生塔T-106•精馏系统流程图白土塔二甲苯塔甲苯塔苯塔回流罐回流罐回流罐精馏进料苯采出甲苯采出重芳烃采出脱水二甲苯采出五、目前生产状况•1、目前生产状况：“两头一尾”•自2001年以来,因原料不足，并且为了降低能耗,我们摸索出新的操作方法,把精馏系统中苯塔的负荷提高到了原来的145%,同时能量的消耗也大幅度下降,产品质量达到优级。这样既满足了生产的要求,也达到了节能降耗的目的。所以芳烃装置近几年来一直采取开“两头一尾”运行方案，即一、二套抽提和二套精馏运行。•1、“两头一尾”简介•苯塔操作优化方法•1、在最原始的设计中,苯塔操作是大底温（157℃）和大回流比（2.66)。首先我们降低塔底的温度至153℃,再降低搭顶回流比至1.9,保持塔内的汽液平衡。•2、我们在摸索中发现了塔底的第43块板对温度反应更加灵敏,然后我们要求塔顶0.18MPa的压力、底温不低于153℃的情况下，只要控制住该板的温度在一定的范围内,就可以保证产品质量优级。1、“两头一尾”简介•精馏系统苯塔简易流程苯塔PV-3202苯塔回流罐脱水P-403去甲苯塔蒸汽回流拔顶苯苯采出1、“两头一尾”简介•通过下表可以清楚的看到:操作方法改变前后,苯塔各个操作参数的明显变化。操作参数原始设计值操作改变后的值负荷(吨/小时)12.818.5塔顶压力(兆帕)0.200.18再沸器蒸汽量(吨/小时)3.804.45回流比2.661.901、“两头一尾”简介•通过上表我们可以清楚的看到:•苯塔的负荷每小时提