苯加氢工艺()

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

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

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C

2S + 氢气H

2?

→ 甲烷C

4

H

4

+硫化氢H

2

S

苯乙烯C

8H

8

+氢气H

2

→乙基苯C

8

H

10n

H

2n-4

+氢气 H

2?

→环烯烃C

n

H

2n-2

双烯烃C

n H

2n-2

+ 氢气H

2

→单烯烃C

n

H

2n

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C

n H

2n

/环烯烃C

n

H

2n-2

?????? + 氢气 H

2

→ 烷烃C

n

H

2n+2

/环烷烃C

n

H

2n

乙基硫醇C

2H

6

S+ 氢气H

2

→乙烷C

2

H

6

? + 硫化氢H

2

S

噻吩C

4H

4

S? +氢气H

2

→丁烷C

4

H

10

+ 硫化氢H

2

S???????

吡啶C

5H

5

N? + 氢气H

2

→戊烷C

5

H

12

? +氨气NH

3

苯酚C

6H

6

O + 氢气H

2?

→苯C

6

H

6

?+? 水H

2

O

副反应：

苯C

6H

6

+ 氢气H

2

→ 环己烷C

6

H

12

甲苯C

7H

8

+氢气H

2

→甲基环己烷C

7

H

14

二甲苯C

8

H

10

+氢气H

2?

→ 二甲基环己烷C

8

H

16

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O

2→ 二氧化碳CO

2

+ 水H

2

O

含硫碳氢物CxHy-S + 氧气O

2→ 二氧化碳CO

2

+水H

2

O +二氧化硫SO

2

硫化态催化剂MeSx +氧气O

2→ 氧化态催化剂MeO +二氧化硫SO

2

??

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