苯加氢工艺说明书

苯加氢工艺说明书

1 总论

1.1 概述

山东金能科技有限公司是以生产煤化工产品为主的能源化工企业，公司座落在齐河县境内，距省会济南仅25公里。

拟建的100kt/a粗苯精制项目以该厂炼焦所产生的副产物焦化粗苯为原料，采用国家鼓励发展的粗苯加氢精制工艺技术生产纯苯、甲苯、二甲苯等产品，属于资源综合利用及环保型项目，符合焦化行业准入条件（2008修订）中粗（轻）苯精制单套装置规模要达到5万吨/年及以上的要求，是《产业结构调整指导目录（2005年本）》鼓励类项目（煤炭-13-煤焦化-焦炉煤气、煤焦油深加工一体化建设）。采用国家鼓励发展的粗苯加氢精制工艺技术，避免采用酸洗法精制苯产生三废对环境造成的污染，实现社会效益、环境效益和经济效益的统一。

本项目建设地址位于老厂区金能公司西北部，该项目区占地面积7000m2。

1.2 设计依据

1.2.1 《建设工程设计和技术转让合同书-金能科技有限责任公司10万吨/年苯加氢项目》，-金能科技有限责任公司，四川天一科技股份有限公司，2011年4月2日。

1.2.1 金能科技有限公司提供的设计基础资料。

1.3 设计原则

1.3.1 采用四川天一科技股份有限公司拥有自主知识产权的低温低压加氢精制粗苯成套技术，技术方案力求先进可靠。

1.3.2 贯彻“五化”(一体化、露天化、轻型化、社会化和国产化)的方针，主装置一体化、露天布置，尽量采用轻型化建筑结构，装置除催化剂外可完全国产化。

1.3.3 遵循国家、地方及相关部委颁发的有关设计规范、规定及标准。

1.3.4 本装置的原料及产品为易燃易爆物质，故在设计中严格执行国家及有关部委关于消防、环保、劳动安全与工业卫生的有关规范，采取有效措施，改善劳动条件，保证安全生产。

1.4 装置组成及设计分工

1.4.1 装置组成

本项目包括100kt/a粗苯精制项目生产装置、辅助生产设施和配套工程。装置组成如下表：

表1-1 装置组成表

1.4.2 设计分工

四川天一科技股份有限公司负责单元界区内所有设计工作。界区外的工作由金能科技有限公司负责完成。

1.5 建设规模及产品方案

1.5.1 建设规模

年处理粗苯：101984t/a；

年工作日：333d，生产负荷：12.748t/hr；

年操作时间：8000hr。

1.5.2 产品方案

本装置产品方案如下表：

表1-2 产品方案表

1.6 主要原材料、燃料规格、消耗和来源

1.6.1 主要原材料

本装置主要原辅料为粗苯、焦炉煤气、甲酰吗啉、阻聚剂等。

1.6.1.1 粗苯

本装置主要原料-粗苯质量指标应符合YB/T 5022-93标准，本项目设计粗苯组成如下表：

表1-3 粗苯质量指标

原料粗苯年消耗量（按年运行8000hr计）101984t／a，由金能科技原有的炼焦装置提供。

1.6.1.2 焦炉煤气

焦炉煤气由金能科技原有的炼焦装置提供，焦炉煤气规格如下：

表1-4 焦炉煤气组成

表1-5 焦炉煤气杂质含量

压力：50 KPa(G)；

年消耗量（按年运行8000hr计）2080x104Nm3／a。

1.6.1.3 甲酰吗啉

本装置萃取精馏使用萃取剂为复合甲酰吗啉萃取剂。采用甲酸法生产，可从市场采购，规格如下：

形态：液体

颜色：无色透明

气味：无味

密度：1145kg/m3（25℃）

纯度：99.9%（wt）

pH值：8.6

熔点：23℃

沸点：240℃

闪点：118℃

燃点：345℃

蒸气压：1mbar（50℃）

粘度：4.1mpa.s（50℃）。

年消耗量（按年运行8000hr计）4t／a。

1.6.1.4 阻聚剂

本装置采用阻聚剂为HK-17B型抗垢剂。可从市场采购，规格如下：

外观：红色油状液体；

胺值：15-25（KOH mg/g）；

密度：0.800-0.900（20℃，g/cm3）；

凝点：≦-20℃。

年消耗量（按年运行8000hr计）10t／a。

1.7 生产方法及全厂总流程

1.7.1 生产方法

本装置采用四川天一科技股份有限公司的低温低压法粗苯加氢精制技术、CNL-16专用复合萃取工艺技术、焦炉煤气提氢技术。

1.7.2 全厂总流程

本装置采用焦化粗苯为原料，经原料预处理脱除重杂质，然后进入加氢系统，采用低温低压法加氢脱除以噻酚为主的硫等杂质，加氢用的氢气由新建的焦炉煤气制氢装置提供。加氢系统出来的粗品进入脱轻系统，脱除低沸点物质后再进入精馏工序。在精馏工序先经一个预精馏塔将粗品分离为以苯和甲苯为主的BT组份和含二甲苯的重组份两部分。BT组份进入萃取精馏系统脱除非芳烃，再经一个精馏塔分离为纯苯产品和甲苯产品。重组份经间歇精馏分离得到二甲苯产品。

焦炉煤气首先经过脱硫脱萘处理，除去焦炉煤气中的萘、氨、有机硫、灰尘和硫化氢等杂质，再经压缩升压进入变压吸附提氢系统分离获得氢气。为了除去氢气中的微量氧，经氧化反应脱除氧，再经干燥获得合格的产品氢气。

1.7.3 工艺技术特点

1.7.3.1 本工艺产品质量高：产品质量高是加氢法的突出优点，尤其是含硫低。

1.7.3.2 本工艺产品收率高：焦化苯在加氢过程中的损失少。因操作压力高，几乎没有挥发损失。

1.7.3.4 采用原料预处理工艺，除去粗苯中重质苯等成分，较大程度的防止易结焦堵塞物质进入加氢反应系统，延长了设备检修周期和催化剂再生周期，同时简化加氢物料汽化工艺。

由于采用特殊结构的再沸器，可在较高温度下防止物料结焦，因此本系统采用常压精馏。采用常压精馏比采用减压精馏的同类装置既节约真空泵和釜液循环泵电耗，又减少真空物料损失。

1.7.3.5 本工艺加入阻聚剂，防止不饱和化合物的聚合，同样延长了设备检修周期和催化剂再生周期。

1.7.3.6 本工艺技术加氢系统采用“一次蒸发式蒸发工艺”，大大简化了蒸发流程，并有效防止蒸发结焦堵塞。

1.7.3.7 本工艺预加氢反应器和主加氢反应器：由于预加氢反应和主加氢反应的温升均不大于40℃，因此均采用绝热固定床加氢反应器。采用两级加氢工艺，很好地解决不饱和烃聚合结焦等问题。

1.7.3.8 本工艺充分合理地利用加氢产品气预热原料气，无需加热炉等升温设备，只配备开工加热器，简化流程。

1.7.3.9 采用CNL-16专用复合萃取精馏工艺，萃取效率高，流程简洁，萃取剂质量稳定、消耗低。

1.7.3.10 本工艺采用独特的复合结构萃取精馏塔，简化流程，易于操作控制，节约投资、降能耗。

1.7.3.11 本工艺合理利用有效热源，采用预精馏塔顶蒸汽作为纯苯塔热源，既节约蒸汽又节约循环水。

1.8 厂址概况

金能科技位于山东省齐河县，距省会济南仅25公里，308、309国道、京沪铁路横穿东西，京福高速贯穿南北，交通便利。本项目建设在金能科技老厂区西北部。项目区西面厂区围墙外为自然河流，东面路为白炭黑车间，北面为空地和农田。项目占地面积70000m2。

1.9 公用工程及辅助工程

1.9.1.1 一次水

压力：0.4MPa(G)

用量：40t/h

来源：老厂区原管网提供。

1.9.1.2 循环水

供水温度：≤32℃

回水温度：≤40℃

供水压力：≥0.4MPa(G)

回水压力：≥0.2MPa(G)

用量：1000t/h

来源：本项目新建循环水站提供。

1.9.1.3 脱盐水

温度：≤40℃

压力：0.4MPa(G)

用量：12t/h

来源：老厂区原脱盐水站提供。

1.9.1.4 电

电源：10KV 波动范围：＋5％

频率：50HZ 波动范围：＋2％

用量：1535.69kWh

来源：双回路，由老厂变电所提供。1.9.1.5 蒸汽

压力：0.8~1.0 MPa(G)

温度：饱和温度

用量：3.5 t/h

来源：老厂原有管网提供。

1.9.1.6 氮气

压力：0.6 MPa(G)

纯度：99.9%

用量：60 Nm3/h

来源：老厂原有氮气站提供。

1.9.1.7 仪表空气

压力：0.7 MPa(G)

纯度：无油、无尘，露点≤－40℃

用量：210 Nm3/h

来源：老厂原有空压站提供。

1.9.2 辅助工程

1.9.

2.1 储运工程

本装置主要原材料（粗苯）和所有产品(苯、甲苯、二甲苯、非芳烃和重质苯)均为液体原料和产品，采用储罐储存、鹤管装卸，按半月储存时间设计储罐容积。

小宗量原材料（甲酰吗啉、阻聚剂等）依托老厂化学品仓库储存。

1.9.

2.2 维修工程

本装置维修依托老厂的维修设备和设施。

1.10 环境保护及综合治理

本装置在设计中十分重视环境保护。装置采用了国内先进的低温低压粗苯加氢精制和CNL-16专用复合萃取等工艺技术，具有显著的清洁生产特点，符合清洁生产要求。在采用先进可靠生产工艺的同时，注重生产全过程的“三废”控制和回收利用，对生产过程中排放的“三废”进行了综合治理与利用，既节约了资源，控制了物料流失，又大大减少了外排污染物对环境的影响，对不能回收的“三废”均采取切实可行的末端治理，使最终排放的污染物均能达到环保标准的要求。预计本装置建成投产后，正常生产时“三废”排放种类少、数量小，通过综合利用、治理后均能达到国家的有关环境标准，本装置的建设对周围环境影响较小。

1.11 工厂的机械化、自动化水平

1.11.1 自动化水平

根据工艺专业要求及现场环境的防爆特殊性，以及该装置的特点，所配自动化水平比较高。重要参数在计算机屏幕上均设有指示及历史趋势和实时趋势记录，以及在打印机上实现报表打印（班报、日报、月报或随机打印）。装置的机泵运行与停车的状态信号也引入CRT 进行监视。

本装置主要调节、显示系统包括：温度调节系统；压力调节系统；流量调节系统；液位调节系统；复杂调节系统；流量计量系统；可燃气体检测报警系统；温度显示系统；压力显示系统和其它系统。对本装置内重要参数均设有自动报警，在计算机屏幕上实现声光报警，并将可燃有毒气体泄漏报警信号引入CRT上进行报警显示。

本装置设置有SIS系统，其设有独立于逻辑单元的硬手操台。重要的联锁均进入SIS系统，包括蒸发器釜液重组分液位低低紧急切断；高压分离器液位低低紧急切断；高压分离器压力高高紧急放空；原料泵、氢气压缩紧急停车；电加热器机紧急停车；脱轻塔塔顶压力高高紧急放空；预0精馏塔塔顶压力高高紧急放空；产品氢气压力高高紧急放空。

1.11.2 机械化水平

本装置大宗原材料和产品均为易燃易爆或有毒液体，采用储罐储存，鹤管自动装卸；小宗原料为桶装产品，采用叉车装卸，使用起点桶泵抽出。可最大限度实现机械化，减少员工接触易燃易爆或有毒物

质，保护员工。

1.12 劳动安全卫生

根据该项目生产工艺所需原料和产品，对照《危险货物品名表（GB12268-90）》和《危险化学品名录》（2002版），确定本项目中所用的危险化学品有粗苯、苯、甲苯、二甲苯、硫化氢、甲醇、氢气、甲烷、二氧化碳、重苯、非芳烃等物质。

按照《企业职工伤亡事故分类》GB6441-1986进行分类将事故分类，本装置主要的危险因素为物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、锅炉爆炸、容器爆炸、其他爆炸、中毒和窒息、其他伤害等。

本装置设计从总图、工艺、土建、设备、自控、电气、给排水、消防、安全等专业出发，严格遵守国家、地方的法律法规，保证装置的安全防护距离及防火间距，使用安全成熟的工艺技术，充分考虑装置的安全性能，在装置中采用预防事故设施、控制事故设施及减少与消除事故影响设施，在以人为本的前提下，保证装置的安全运行。

1.13 消防

根据装置生产工艺过程和火灾危险性的特点，贯彻“安全第一，预防为主”的方针，采取了许多有效的防火措施，如装置区内设置了可燃气体检测报警系统；在总图布置中严格执行《石油化工企业设计防火规范》，要求各建构筑物满足防火间距要求；建筑结构设计满足《建筑设计防火规范》要求；电气设计中，满足防爆、防雷、防静电的要求。整个设计过程中，力求使火灾危险性降低到最低限度。

本装置共设计有4种消防系统：泡沫灭火系统、室外消防给水系

统、消防竖管系统和各操作岗位设置小型移动式灭火器。

1.14 地质条件和气象资料

1.14.1 地质、地形、地貌

该项目位于山东省齐河县金能科技有限责任公司老厂区内。厂区场地所处大地构造单元为鲁西凹陷，地质作用以沉降为主。长期以来接受沉积形成广阔黄河冲积平原，土质为粉质粘土、粘土，场地地层承载为一般。地面标高最大值20.26m，最小值19.42m，地表相对高差0.84m。

根据国家地震局最新频发的《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306-2001B1）；《中国地震峰值加速度区划图》(GB38106-2001A1),该地区地震烈度为6度。

1.14.2 气象

冬季平均温度0.3 ℃

夏季平均温度26.4 ℃

冬季相对湿度63 %

夏季相对湿度75 %

日平均温度≤＋5℃的天数75天

年平均温度13.9 ℃

极端最低温度-19.6 ℃

极端最高温度39.3 ℃

夏季平均气压1002.1 hpa 冬季平均气压1025.7 hpa 年最大降水量1092.0 mm 年平均降水量582.6 mm

最大风速8.0 m/s

平均相对湿度：66 %；

绝对湿度：11.9 mg/m3；

最大降雪厚度15 cm

土壤最大冻土深度47 ㎝

基本雪压：0.45kN/m2

冬、夏季主要风向及频率如下表所示：

表1-6 冬季主要风向及频率

表1-7 夏季主要风向及频率

1.15 定员

本项目管理人员实行白班一班制，生产人员暂按四班三运转编制，出勤率按100%计，未考虑替补人员，本装置总定员70人。

表1-8 装置定员表

1.16 主要技术经济指标

本项目的主要技术经济指标见下表：

表1-9 主要技术经济指标

1 纯苯吨/年70160

2 甲苯吨/年14140

3 二甲苯吨/年5240

4 非芳烃吨/年3520

5 重质苯吨/年7600

三年操作时间小时8000

四主要原辅材料消耗

1 原料粗苯吨/年101984

2 焦炉煤气万Nm3/年2080

3 复合萃取剂吨/年 5

5 阻聚剂吨/年10

6 预硫化剂吨/年 5 5年换1次五公用工程消耗

4 工艺及系统

4.1 概述

4.1.1 装置设计规模、生产制度

（1）生产规模

年处理粗苯：101984t/a。

（2）生产制度

年工作日：333d（连续生产），生产负荷：12.748t/h 年操作时间：8000hr

工作制：四班三运转。

4.1.2 工艺装置组成

表4-1 工艺组成表