趙 斌

(山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024)

粗酚連續(xù)精制分離項(xiàng)目技改淺談

趙 斌

(山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024)

市場(chǎng)上已有粗酚精制項(xiàng)目產(chǎn)品純度多為90%-95%的產(chǎn)品，其成品質(zhì)量已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)上要求純度為99%以上的質(zhì)量需求，為保證粗酚精制項(xiàng)目產(chǎn)品能在市場(chǎng)中有較好的經(jīng)濟(jì)效益,將已有連續(xù)精制的產(chǎn)品進(jìn)行獨(dú)立間歇精制，得到高純度苯酚、鄰甲酚及間對(duì)甲酚。

粗酚；精制；高純度

新型煤化工項(xiàng)目中通過(guò)對(duì)煤氣化廢水中的酚類(lèi)萃取回收，得到低濃度的粗酚，再通過(guò)粗酚精制連續(xù)化生產(chǎn)工藝得到較高純度的酚類(lèi)產(chǎn)品，但是粗酚精制連續(xù)化生產(chǎn)工藝并不能得到高純度的苯酚、鄰甲酚及間對(duì)甲酚。因此為保證產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，必須對(duì)現(xiàn)有的粗酚精制連續(xù)化生產(chǎn)工藝進(jìn)行技改，以得到有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。

預(yù)計(jì)在2016年底，我國(guó)苯酚需求量約為265.2萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)苯酚產(chǎn)能與需求基本持平；鄰甲酚需求量達(dá)到15000噸左右，國(guó)內(nèi)鄰甲酚消耗仍然以進(jìn)口為主；間對(duì)甲酚需求量在12萬(wàn)噸左右，就國(guó)內(nèi)而言，間對(duì)甲酚市場(chǎng)將較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于供小于求的階段。

市場(chǎng)上已有粗酚精制項(xiàng)目純度為90-95%的產(chǎn)品，其成品質(zhì)量已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)上要求純度為99%以上的質(zhì)量需求，為保證粗酚精制項(xiàng)目產(chǎn)品能在市場(chǎng)中有較好的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)在粗酚精制項(xiàng)目后增設(shè)苯酚、鄰甲酚、間對(duì)甲酚三套獨(dú)立間歇精制塔進(jìn)行二次精餾，精餾后苯酚產(chǎn)品純度不低于99.5%；鄰甲酚提純后得到優(yōu)等品(產(chǎn)品純度99.5%)以及部分一等品(產(chǎn)品純度96.0%)兩種規(guī)格產(chǎn)品，間對(duì)甲酚產(chǎn)品純度不低于99.0%。

1 工藝概述、對(duì)比、控制及流程

1.1 工藝概述

本文所用的粗酚是指已經(jīng)經(jīng)過(guò)精制后純度達(dá)到95%粗酚精制產(chǎn)品，利用苯酚、鄰甲酚、間對(duì)甲酚及其他雜質(zhì)沸點(diǎn)的不同，將95%的粗酚精制產(chǎn)品加熱至沸騰，將汽化蒸汽部分冷凝，得到的凝液中輕組分酚的濃度就會(huì)提高，經(jīng)過(guò)多次進(jìn)行部分汽化或部分冷凝，最終可以在汽相中得到高純度的苯酚、鄰甲酚、間對(duì)甲酚，從而達(dá)到提純分離精制的目的。以苯酚精制系統(tǒng)為例：

苯酚精制塔為一由八段高效填料組成的填料塔，此塔的目的是進(jìn)一步精制由連續(xù)精餾塔采出的苯酚，使其達(dá)到要求的產(chǎn)品純度。塔頂?shù)牟僮鲏毫?0.0 kPa。此單元為間歇操作單元，粗酚來(lái)自原儲(chǔ)罐和間歇單元各精制單體，粗酚輸送到苯酚緩沖罐或直接輸送到苯酚精制塔再沸器，苯酚塔釜能一次性投入約68 m3左右的苯酚料液，經(jīng)再沸器中壓蒸汽加熱后，苯酚汽化去塔頂，經(jīng)冷凝器冷卻至50℃后進(jìn)入苯酚精制塔回流罐，當(dāng)從塔頂回流線(xiàn)取樣口取樣分析后，如果產(chǎn)品不合格則全部由塔頂回流泵打回塔頂進(jìn)一步精餾或采出至前過(guò)渡餾分儲(chǔ)罐，進(jìn)入過(guò)渡餾分罐后的料液，經(jīng)檢測(cè)分析，如料液中苯酚含量較高，則通過(guò)苯酚過(guò)渡餾分泵將其打入苯酚緩沖罐，進(jìn)一步苯酚精制。苯酚精制塔再沸器(加熱后剩余殘液若鄰甲酚或間對(duì)甲酚含量較高則送入鄰甲酚精制單元進(jìn)一步分離精制，若成分較為復(fù)雜則送入去粗酚連續(xù)精制工段提純。塔頂采出至產(chǎn)品苯酚精制塔回流罐的苯酚，合格產(chǎn)品經(jīng)苯酚精制塔回流泵打入苯酚精制產(chǎn)品緩沖罐，然后分別再通過(guò)苯酚產(chǎn)品泵送出界外成品罐區(qū)。

鄰甲酚、間對(duì)甲酚精制系統(tǒng)壓力與苯酚精制系統(tǒng)相同，不同之處在于鄰甲酚、間對(duì)甲酚精制塔由六段高效填料組成的填料塔及三者的操作溫度不同。

粗酚精制系統(tǒng)再沸器采用的加熱介質(zhì)為中壓蒸汽。

由于三個(gè)精制塔均為間歇操作，所以三個(gè)精制塔分別設(shè)置獨(dú)立的真空系統(tǒng)。三個(gè)系統(tǒng)的操作為減壓操作，且均為10.0 kPa的真空度。為了保持塔頂真空度，以塔頂壓力與真空管線(xiàn)上的調(diào)節(jié)閥構(gòu)成壓力控制回路。本系統(tǒng)采用液環(huán)式真空泵，三個(gè)間歇精餾單元采用獨(dú)立真空系統(tǒng)，各有一臺(tái)真空泵和兩個(gè)真空緩沖罐，另有一臺(tái)備用真空泵，與各三個(gè)間歇真空系統(tǒng)并聯(lián)。

1.2 工藝對(duì)比

精餾分為常壓精餾、加壓精餾和減壓精餾，各種精餾方式適用于不同物系的分離，對(duì)于酚類(lèi)的分離精制而言，減壓(低于大氣壓)精餾對(duì)其比較適用。

在減壓下，純物質(zhì)的沸點(diǎn)較正常壓力下要低，使混合物的泡點(diǎn)下降，進(jìn)而也增大了混合酚中各種酚的相對(duì)揮發(fā)度，所以采用減壓精餾能達(dá)到降低精餾操作溫度、節(jié)約能源的目的，同時(shí)也能夠提高精餾的分離能力。

由于減壓精餾降低了操作溫度，可以減少酚類(lèi)物質(zhì)在高溫下分解和聚合，有利于提高產(chǎn)品的收率。

因酚類(lèi)物質(zhì)具有一定的毒性，采用減壓精餾也可以防止毒物的泄漏，減少對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)保護(hù)操作人員的健康具有一定的意義。

但采用減壓精餾由于是在真空情況下操作，對(duì)設(shè)備的密封性能要求嚴(yán)格，酚類(lèi)又屬于丙B類(lèi)爆炸物品，所以必須加強(qiáng)設(shè)備和操作管理，杜絕泄漏，防止事故發(fā)生。

建議采用-0.09Mpa減壓精餾，降低物料加熱溫度，節(jié)約能耗，最大限度減少物料的分解和聚合，有利于提高產(chǎn)品的收率和精制分離后雜質(zhì)的后續(xù)處理。

1.3 工藝控制

為了保持塔頂真空度，以塔頂壓力與真空管線(xiàn)上的調(diào)節(jié)閥構(gòu)成壓力控制回路進(jìn)行調(diào)節(jié)。塔的操作控制主要通過(guò)采用控制塔頂回流量、塔頂采出量與塔釜的中壓蒸汽進(jìn)氣量構(gòu)成串級(jí)回路來(lái)控制，以實(shí)現(xiàn)塔的穩(wěn)定操作與控制。塔釜采用加熱管束形式為塔釜物料提供熱動(dòng)力，塔釜內(nèi)的設(shè)有溫度報(bào)警。塔頂回流罐的液位通過(guò)其液位控制來(lái)調(diào)節(jié)。

工藝采用DCS控制，自動(dòng)化程度高，可改善工人的工作環(huán)境，提高崗位安全性，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。

采用連續(xù)精餾+間歇分離的工藝可降低能耗，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 工藝流程圖

工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 粗酚連續(xù)精制分離項(xiàng)目技改流程示意圖

2 技改后工藝物料平衡與消耗定額

2.1 物料平衡

技改后三套獨(dú)立間歇精制塔年處理原料量為苯酚6484噸、鄰甲酚1962噸、間對(duì)甲酚4665噸；產(chǎn)出高純度苯酚6352噸、鄰甲酚1894噸、間對(duì)甲酚4532噸，雜酚333噸，無(wú)廢水與廢氣排放。

2.2 熱量平衡

精制塔的塔底設(shè)再沸器，再沸器通過(guò)蒸汽對(duì)塔釜物料進(jìn)行加熱，汽化的物料在塔頂通過(guò)冷凝器進(jìn)行液化，冷卻介質(zhì)是循環(huán)冷卻水，本項(xiàng)目所有工藝管線(xiàn)及工藝罐都需要蒸汽伴熱，熱量平衡詳見(jiàn)熱量平衡圖2。

圖2 蒸汽平衡圖

2.3 水平衡

項(xiàng)目主要用水為循環(huán)水， 循環(huán)水的平衡圖詳見(jiàn)圖3：

圖3 循環(huán)水平衡圖

2.4 消耗定額

根據(jù)上述物料平衡計(jì)算得知粗酚精制分離項(xiàng)目技改消耗定額如下列表1所示。

表1 粗酚連續(xù)精制分離項(xiàng)目技改消耗定額表

3 結(jié)論

從粗酚精制市場(chǎng)近五年的價(jià)格行情看，原料粗酚的價(jià)格一直比較低廉，約在每噸2～3千元間，而粗酚精制所得的產(chǎn)品低純度苯酚、鄰甲酚、間對(duì)甲酚、二甲酚的近幾年平均價(jià)格在每噸0.6～1.0萬(wàn)元間。而近幾年高純度苯酚產(chǎn)品平均價(jià)格為1～1.1萬(wàn)元/噸，,鄰甲酚產(chǎn)品價(jià)格平均為1.2～1.6萬(wàn)元/噸，間對(duì)甲酚產(chǎn)品價(jià)格平均為1.5～1.8元/噸。僅單純從原料和產(chǎn)品價(jià)格差異來(lái)分析，本項(xiàng)目技改后預(yù)期有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

技改后產(chǎn)品技術(shù)含量高、市場(chǎng)容量大，建設(shè)符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，且具有較為廣闊的市場(chǎng)，較高的市場(chǎng)價(jià)格，有進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的前景。

綜合以上研究結(jié)論，項(xiàng)目技改技術(shù)先進(jìn)、成熟、可靠，產(chǎn)品市場(chǎng)前景好，抗風(fēng)險(xiǎn)能力較強(qiáng)；從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上、市場(chǎng)上等各方面分析項(xiàng)目都是可行的。

(本文文獻(xiàn)格式：趙 斌 .粗酚連續(xù)精制分離項(xiàng)目技改淺談[J].山東化工，2016，45(12)：-.)

2016-04-21

趙 斌(1986—)，2011年畢業(yè)于中北大學(xué)，主要從事化工設(shè)計(jì)、化工咨詢(xún)工作。

TQ028.1+3

A

1008-021X(2016)12-0096-02