苯加氢工艺--基本原理及工艺流程§1.2基本原理粗苯加氢根据其催化加氢反应温度不同可分为高温加氢和低温加氢。
在低温加氢中, 由于加氢油中非芳烃与芳烃分离方法的不同, 又分为萃取蒸馏法和溶剂萃取法。
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。
§1.3苯加氢工艺流程1.3.1PSA制氢工艺说明PSA制氢单元由预处理单元和变压吸附单元两部分组成，采用PLC程序控制系统；预处理单元由一台气液分离器、两台变温吸附器、一台解吸气加热器、一台解吸气冷却器、13台程控阀和一系列调节阀、手动阀组成；预处理单元采用变温吸附（TSA）原理吸附甲醇驰放气中携带的甲醇组分，在吸附剂选择吸附条件下，低温吸附除去原料气中杂质组分，高温下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。
整个操作过程在1.70MPa压力下进行，两台预处理器交替工作，每个吸附器在一次循环中均需经历吸附、逆放、加热、冷吹、充压共五个工艺步骤；变压吸附单元由一台产品气缓冲罐、一台解吸气缓冲罐、31台程控阀以及一系列调节阀和手动阀组成；变压吸附单元采用变压吸附（PSA)原理分离气体的工艺，从甲醇弛放气中提取纯氢气，在吸附剂选择吸附条件下，高压吸附除去原料气中杂质组分，低压下脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。
整个操作过程是在环境温度下进行的，五个吸附塔交替工作，每个吸附器在一次循环中均需经历吸附，一均降，二均降，顺放，三均降，逆放，冲洗，三均升，二均升，隔离，三均升，终充，共12个工艺步骤，五台吸附器在程序的安排上相互错开，以保证原料气连续输入和产品气不断输出；变压吸附主工艺采用5-1-3/P工艺，即5塔在线、1塔吸附、同时进行3次均压工艺1.3.2加氢精制单元工艺说明从预处理单元或者罐区轻苯罐泵送过来的轻苯（或者两者混合物），首先经轻苯过滤器过滤后进入轻苯缓冲槽V-101，然后由原料高速泵P-101A/B对轻苯原料进行升压至3.4～4.4MPa后轻苯分为两部分，其中约90％的轻苯进入预蒸发器E-101与从循环气体压缩机C-102A/B来的循环气体经预蒸发器混合喷嘴J-101A 混合循环，轻苯经过五个连续的预蒸发器与主反应产物换热升温后部分蒸发，出口形成135～155℃的气液混合物进入多段蒸发器T-101的混合喷嘴J-102，与从多段蒸发器再沸器E-102与主反应产物换热升温后的塔釜液体混合蒸发后一起进入多段蒸发器T-101塔；另外10％的轻苯直接进入多段蒸发器T-101塔顶部作为回流，其中装有10层塔板，以分离原料中携带的很少一部分重组分，其通过间歇排到闪蒸槽V-103槽回收一部分轻组分后，剩余部分作为残油排到二甲残油罐中；断塔盘上的液体和塔釜内的蒸汽在多段蒸发器混合器J-103中全部蒸发从多段蒸发器顶部经捕雾后出来的完全蒸发的轻苯蒸汽与循环气体的混合气体，在预反应器加热器E-103和主反应产物进一步换热升温后，进入预反应器R-101底部，从下向上流动通过镍钼催化剂床层，在此苯乙烯和双烯烃之类的相对较易发生反应的物质进行加氢饱和在预反应器主要发生的反应及反应式二硫化碳C2S + 氢气H2→ 甲烷C4H4+硫化氢H2S苯乙烯C8H8+氢气H2→乙基苯C8H104.6.3环二烯CnH2n-4+氢气 H2→环烯烃CnH2n-2双烯烃Cn H2n-2+ 氢气H2→单烯烃CnH2n预反应器底部装有惰性瓷球除液装置，防止液相进入催化剂床层，对催化剂造成破坏，收集的高沸点液体间歇送到V-103槽闪蒸回收；从预反应器顶部出来的预反应产物与主反应产物在主反应器加热器E-104继续换热升温后，再经主反应器加热炉H-101进一步加热升温后进入主反应器顶部，从上向下流过钴钼催化剂床层，完成脱硫、脱氮、脱氧和剩余烯烃饱和的加氢反应，在主反应器主要发生的反应及反应式：单烯烃Cn H2n/环烯烃CnH2n-2+ 氢气 H2→ 烷烃CnH2n+2/环烷烃CnH2n乙基硫醇C2H6S+ 氢气H2→乙烷C2H6+ 硫化氢H2S噻吩C4H4S +氢气H2→丁烷C4H10+ 硫化氢H2S吡啶C5H5N + 氢气H2→戊烷C5H12+氨气NH3苯酚C6H6O + 氢气H2→苯C6H6+ 水H2O副反应：苯C6H6+ 氢气H2→ 环己烷C6H12甲苯C7H8+氢气H2→甲基环己烷C7H14二甲苯C8H10+氢气H2→ 二甲基环己烷C8H16在生产运行过程中部分结焦物会附着在催化剂表面，催化剂活性会逐渐下降，由于催化剂量不变，氢气分压不变，只能调整进口温度来弥补催化剂损失的活性；当活性降低到一定程度时就需要进行再生,再生的方法是先用低压蒸汽对催化剂床层进行吹扫，然后混入压缩空气把催化剂表面沉积的结焦聚合物质进行燃烧，从而使催化剂得到再生再生时发生的反应式：碳氢物CxHy + 氧气O2→ 二氧化碳CO2+ 水H2O含硫碳氢物CxHy-S + 氧气O2→ 二氧化碳CO2+水H2O +二氧化硫SO2硫化态催化剂MeSx +氧气O2→ 氧化态催化剂MeO +二氧化硫SO2从主反应器底部出来的主反应产物进行一系列换热冷却降温后，进入高压分离器V-102，在此主反应产物被分离为一股气相和两股液相；因原料中含微量的氯，加氢反应生成的氨气和硫化氢，主反应产物在降温的过程中易反应生成氯化铵和硫化氢氨之类的盐，沉积于较低温度的换热器壁上和管壁上造成堵塞、腐蚀及换热效果差。
为除去这些盐沉积，从脱盐水V-104槽用脱盐水注入泵P-102A/B抽出脱盐水，定期加入五台予蒸发器壳程的上游和下游管道中进行冲洗，然后进入高压分离器分离水包，最终经液位控制排到罐区水放空槽，沉积盐形成的反应式：氯化氢HCl + 氨气NH3→ 氯化铵NH4Cl硫化氢H2S + 氨气NH3→硫化氢铵NH4HS从高压分离器分离出的气相产物作为循环气体，经循环气捕雾槽V-105槽捕雾后和从PSA过来的经补充氢气压缩机C-101A/B升压后的高纯氢气一起进入循环气体压缩机C-102A/B，在此加压后，返回到系统中；从高压分离器分离出的液相加氢油经稳定塔进料预热器E-107预热升温后进入稳定塔，稳定塔所需热量由中低压饱和蒸汽加热的塔底再沸器E-108A/B提供，加氢油中溶解的不凝性气体和产品蒸汽从塔顶排出，经塔顶冷凝器E-109部分冷凝冷却后进入稳定塔回流槽V-106进行气液分离，分离出的气体经尾气气冷凝器E-110进一步冷却回收一部分可凝气体后，富含硫化氢的尾气排入化产车间的气液分离器中；稳定塔回流槽V-106分离水包的少量废水排到罐区水放空槽，回流槽收集的液态烃经回流泵P-103A/B全部送到稳定塔顶部作为回流，从塔底排出的加氢油产品BTXS馏分用塔底泵P-104A/B经原料预热器E-107与进料换热后送入200单元。
1.3.3预蒸馏单元工艺说明BTXS馏分由稳定塔塔底泵P-104A/B，从稳定塔底抽出经流量调节控制，并在稳定塔进料预热器E-107与加氢油进行换热后，从第47层板进入预蒸馏塔T-201，BTXS馏分利用常压精馏进行预蒸馏，塔顶得到主要含苯、甲苯的BT馏份，塔底得到主要含二甲苯的XS馏份；塔顶的BT蒸汽经塔顶冷凝器E-203冷凝冷却后进入塔顶回流槽V-202中，由塔顶回流泵P-202A/B经流量调节，一部分送至预蒸馏塔顶部作为回流，其余经液位调节送至300萃取蒸馏单元进行回收纯苯和甲苯产品或送到罐区BT罐进行储存；塔底再沸器E-202A/B利用中压蒸汽进行供热，通过灵敏板温度变化控制蒸汽流量来保证塔底温度的稳定。
塔釜得到主要含二甲苯的XS馏份，由塔底泵P-201A/B经液位流量控制，送往400二甲苯蒸馏单元进行回收二甲苯产品。
1.3.4萃取蒸馏单元工艺说明来自预蒸馏单元的BT馏份经流量控制通过萃取塔原料预热器E-301与热贫溶剂换热升温后从第35层板进入萃取蒸馏塔T-301塔，萃取蒸馏塔由上下两部分组成，下部是35层塔板加A/B两层填料进行萃取蒸馏，上部C层填料从非芳烃中回收溶剂，从气提塔底部送过来的贫溶剂从B层填料上部进入,溶剂和BT进料质量比为6～7/1，溶剂进料温度为119～121℃；在萃取蒸馏部分，由于溶剂NFM 的溶解吸收作用，BT馏分中芳烃与非芳烃的相对挥发度增加使它们之间的沸点差距加大，从而容易进行蒸馏分离，从萃取蒸馏部分上端出来的非芳烃蒸汽含有少量芳烃和微量溶剂，溶剂在C层回收下来；不含NFM的非芳烃蒸汽从塔顶部出来，经塔顶冷凝器E-306冷凝冷却后并收集于塔顶回流槽V-301槽中；经回流泵P-302A/B一部分送回顶部作为回流，剩余部分经非芳烃产品冷却器E-307冷却至常温送到罐区非芳烃罐，萃取蒸馏塔塔釜有三个再沸器提供热量，分别是用中低压饱和蒸汽供热的E-303(A层断塔盘)和用贫溶剂供热的E-304（C层断塔盘）/E-305（B层断塔盘）；从萃取蒸馏塔底部出来富溶剂由塔底泵P-301A/B送到汽提塔，利用负压精馏从溶剂中分离出芳烃；汽提塔由8层塔板和一层填料组成，在真空条件下可以降低沸点避免NFM降解，减少需要的热能，从气提塔塔顶出来纯BT蒸汽，经塔顶冷凝器E-310中冷凝冷却后收集于回流槽V-302槽中，由回流泵P-304A/B一部分送至顶部作为回流，洗去在进料口处闪蒸出来的溶剂蒸汽，其余部分送至BT分离塔进行苯和甲苯的蒸馏分离；汽提塔塔釜利用中压饱和蒸汽供热的再沸器E-308A/B提供热量，从汽提塔塔底出来的热贫溶剂由塔底泵P-303A/B输送，经萃取塔再沸器E-304和E-305、BT分离塔再沸器E-317、萃取塔原料预热器E-301回收热量，最后在贫溶剂冷却器E-302处冷却调温后，回到萃取塔进行循环；汽提塔需要的真空度由真空机组PK-301提供，用溶剂作为真空泵液环，从气提塔塔顶回流槽上部进行抽气，所需溶剂从贫溶剂冷却器E-302分支出来，经溶剂再生冷凝器E-311冷却降温进入真空机组，再由真空机组溶剂泵送至汽提塔进行循环，这样循环可以使溶剂中苯和甲苯含量保持较低浓度，有利于真空度的提高； BT分离塔由65层塔板组成，利用常压精馏进行苯和甲苯的分离，从塔顶出来的纯苯蒸汽在塔顶冷凝器E-313冷凝，收集于塔顶回流槽V-304槽中，经回流泵P-306A/B一部分送至塔顶作为回流，其余部分经纯苯产品冷却器E-315冷却降至常温后作为产品送至罐区纯苯罐，从塔底出来的纯甲苯由塔底泵P-305A/B经纯甲苯产品冷却器E-314冷却降至常温后送至罐区纯甲苯罐； BT分离塔塔釜有两个再沸器提供热量，分别是由中低压饱和蒸汽供热的E-312和由贫溶剂供热的E-317；溶剂在使用过程中会生成一些高沸点的聚合物，其含量达到一定程度时需要进行溶剂再生，在负压条件下进行简单蒸馏，所需热量由用中压饱和蒸汽供热的盘管加热器提供，再生时一小部分贫溶剂从气提塔塔底泵P-303A/B送至溶剂再生槽V-303槽中，在真空条件下溶剂与高沸点物质分开，从槽顶出来的溶剂蒸汽在溶剂冷却器E-311冷凝降温后随真空机组循环溶剂一起回到萃取蒸馏系统进行循环，再生完成后V-303槽底部残留的高沸点物质要清除至界外。