劉昌球，焦瑯珽，李志芬（五冶集團(tuán)上海有限公司，上海 201999 ）

1 粗苯加氫

粗苯加氫精制是一種以粗苯為原料，通過連續(xù)蒸發(fā)，在高溫高壓和催化劑作用下進(jìn)行加氫、加氫脫硫、加氫脫氮反應(yīng)，去除雜質(zhì)，經(jīng)過穩(wěn)定系統(tǒng)進(jìn)入萃取蒸餾系統(tǒng)，最終得到可作原料使用的高純度苯、甲苯、二甲苯的方式。粗苯成分復(fù)雜，經(jīng)過粗苯加氫精制得到的高純度苯、甲苯、二甲苯是重要的化工原料。

1.1 粗苯加氫工藝

粗苯加氫精制方法，按加氫反應(yīng)溫度劃分，可分為高溫加氫（ 600～650 ℃）、中溫加氫（500～550 ℃）和低溫加氫（350～380 ℃）。目前國(guó)內(nèi)外較為成熟的粗苯加氫精制工藝為 Litol （萊托）法（高溫加氫）、以環(huán)丁砜為溶劑的加氫工藝（環(huán)丁砜法）和以 N-甲酰嗎啉為溶劑的加氫工藝（KK 法）。

1.2 常用 KK 法粗苯加氫

加氫條件：T＝300～380 ℃，P＝3.0～ 4.0 MPa。

粗苯直接進(jìn)入加氫系統(tǒng)，經(jīng)蒸發(fā)器、預(yù)反應(yīng)器和主反應(yīng)器加氫后得到加氫油，加氫油在高壓分離器中分離出氣體循環(huán)使用，分離出的加氫油在穩(wěn)定塔排出尾氣后進(jìn)入預(yù)蒸餾塔，塔底的 C8 餾份進(jìn)入去二甲苯塔生成混合二甲苯，塔頂分離出的苯、甲苯餾份進(jìn)入苯萃取蒸餾塔，分離出非芳烴后，經(jīng)氣提塔和純苯塔得到純苯和硝化甲苯。

KK 法粗苯加氫工藝流程，如圖1 所示。

圖1 KK 法粗苯加氫工藝流程圖

1.3 熟練掌握粗苯加氫工藝的重要性

熟悉粗苯加氫工藝可以對(duì)粗苯加氫裝置內(nèi)設(shè)備及管道的工藝特性、作用有較清楚的認(rèn)識(shí)，包括壓力、溫度的高低，便于施工，檢查配管是否符合工藝要求。

1.4 粗苯加氫主裝置主要設(shè)備

粗苯加氫主裝置主要設(shè)備的名稱與規(guī)格，如表1 所示。

表1 粗苯加氫主裝置主要設(shè)備

2 粗苯加氫施工難點(diǎn)及重點(diǎn)

2.1 施工難點(diǎn)

在粗苯加氫施工過程中主要存在以下施工難點(diǎn)：① 超高、超重塔類設(shè)備吊裝通常場(chǎng)地狹??；② 專業(yè)交叉、工序交叉多，施工組織難度大（如塔安裝與塔區(qū)框架交叉、鋼結(jié)構(gòu)框架與框架層設(shè)備安裝）；③ 特種設(shè)備類別多（壓力管道、壓力容器、起重機(jī)械、鍋爐），特種設(shè)備數(shù)量大（壓力管道約 2 萬(wàn) m，壓力容器約 80 臺(tái)），安裝質(zhì)量要求高；④大多管道介質(zhì)為有毒有害、易燃易爆，部分管道屬高溫高壓，對(duì)管道焊接質(zhì)量要求極高。

2.2 施工重點(diǎn)

在粗苯加氫施工過程中施工重點(diǎn)包括材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、壓力管道質(zhì)量控制兩部分。

2.2.1 組織培訓(xùn)

粗苯加氫項(xiàng)目管道施工驗(yàn)收規(guī)范主要有：SH 3501－2011《石油化工劇毒、可燃介質(zhì)管道施工及驗(yàn)收規(guī)范》，GB 50235－2010《工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》，GB50236－2011《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》。應(yīng)組織項(xiàng)目施工及技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，掌握管道施工過程控制的要點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.2.2 焊接工藝評(píng)定

工程開工前，參照施工圖紙，根據(jù)管道材質(zhì)、壁厚、焊接方法，制定焊接工藝評(píng)定計(jì)劃。焊接作業(yè)時(shí)嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定和作業(yè)指導(dǎo)書施焊。

2.2.3 加強(qiáng)人員管理

按照公司要求建立健全質(zhì)量管理體系：明確材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、材料復(fù)驗(yàn)、焊接管理等人員；根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)（管道材質(zhì)、焊接方法）選擇優(yōu)秀焊工，所有進(jìn)場(chǎng)焊工必須經(jīng)焊接技術(shù)分公司鑒定合格后才能上崗；建立焊工臺(tái)賬，焊口打鋼印，保證可追溯性。

2.2.4 加強(qiáng)材料管理

（1）加強(qiáng)材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。進(jìn)場(chǎng)材料的資料驗(yàn)收：核驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量證明書，而非簡(jiǎn)單核對(duì)合格證；如果用于壓力管道的材料，核驗(yàn)其是否具有壓力管道元件生產(chǎn)許可證；加強(qiáng)鋼管和管件的尺寸驗(yàn)收，無縫鋼管驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 8163－2008《輸送流體用無縫鋼管》，管件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 12459－2005《鋼制對(duì)焊無縫管件》。

（2）加強(qiáng)材料復(fù)驗(yàn)工作。按類別、批次、材質(zhì)、規(guī)格、生產(chǎn)廠家進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

3 粗苯加氫施工工藝

粗苯加氫裝置由主裝置、罐區(qū)、PSA 制氫、循環(huán)水站、消防水站、空壓站、火炬、汽車裝卸車、電氣室、中控室等10 部分組成，可生產(chǎn)高純苯、硝化級(jí)甲苯、二甲苯、非芳烴、溶劑油等。

3.1 粗苯加氫總體工藝流程圖

KK 法粗苯加氫總體工藝流程，如圖2 所示。

圖2 KK 法粗苯加氫總體工藝流程圖

3.2 粗苯加氫工藝流程

KK 法粗苯加氫工藝的主要流程包括加氫精制、預(yù)蒸餾、萃取蒸餾、二甲苯蒸餾 4 個(gè)部分。

3.2.1 加氫精制

從槽區(qū)來的原料經(jīng)過粗苯過濾器和粗苯中間槽到粗苯原料泵，原料被升壓至操作壓力。原料在預(yù)蒸發(fā)器內(nèi)通過與主反應(yīng)器反應(yīng)物進(jìn)行熱交換，被預(yù)加熱和部分汽化，通過與混合噴嘴原料和循環(huán)氫壓縮機(jī)來的循環(huán)氫混合，再與預(yù)蒸發(fā)器來的混合物一起進(jìn)入蒸發(fā)器底部。

蒸發(fā)器塔由蒸發(fā)器再沸器提供蒸發(fā)所需的熱量，一部分高沸點(diǎn)組分作為殘油從底部抽到殘油塔，而從殘油塔出來的輕組分，循環(huán)回流到蒸發(fā)器頂部。

大部分蒸發(fā)的氣體從蒸發(fā)器頂部出來，在預(yù)反應(yīng)熱交換器中被主反應(yīng)器來的反應(yīng)物進(jìn)一步加熱，從預(yù)反應(yīng)器底部進(jìn)入，通過催化劑床層向上逆流，烯烴和苯乙烯等不飽和化合物在高活性的 NiMo 催化劑作用下加氫飽和后離開預(yù)反應(yīng)器的頂部。預(yù)反應(yīng)器內(nèi)溫度因加熱反應(yīng)隨之升高，高沸點(diǎn)的液體由預(yù)反應(yīng)器底部排出。

預(yù)反應(yīng)器流出物在主反應(yīng)器熱交換器和加熱爐進(jìn)一步加熱，進(jìn)入主反應(yīng)器頂部。

物料氣通過 CoMo 催化劑床層流下，進(jìn)行脫硫、脫氮和烯烴加成反應(yīng)。溫度因放熱反應(yīng)而升高。

反應(yīng)器中的催化劑在操作周期內(nèi)會(huì)因結(jié)焦等因素而失去活性，可以蒸汽為載體，與空氣一起以燒焦的方式進(jìn)行再生，使其恢復(fù)活性。

反應(yīng)器流出物再經(jīng)過與熱交換器和反應(yīng)產(chǎn)品冷卻器進(jìn)一步冷卻，進(jìn)入氣液分離槽進(jìn)行氣體和液體分離。水包中分離的主要是在注水過程中積累的廢水，定期排入廢水處理系統(tǒng)。

氣體作為循環(huán)氣體經(jīng)分離氣體預(yù)熱交換器和循環(huán)氣體氣液分離器進(jìn)入循環(huán)氣體壓縮機(jī)。分離氣體預(yù)熱交換的主要目的是確保壓縮氣體為干氣，而無冷凝液，避免酸性氣體冷凝。壓縮后的循環(huán)氣體再返回反應(yīng)系統(tǒng)。從循環(huán)氣體中可以抽出少量氣體放散以除去惰性氣體。

蒸餾所需熱量由穩(wěn)定塔再沸器的低壓蒸汽來操作，溶解在油份中的氣體和部分油品氣體在穩(wěn)定塔塔頂出來，并在穩(wěn)定塔塔頂冷凝器中冷卻，然后進(jìn)入穩(wěn)定塔回流槽。氣體剛從液相中分離，并經(jīng)過穩(wěn)定塔廢氣冷卻器進(jìn)一步冷卻，分離一部分冷凝的碳?xì)浠衔?，然后排入廢氣處理系統(tǒng)。

從穩(wěn)定塔回流槽來的液體由回流泵回流到穩(wěn)定塔頂部，在回流罐水包中積累的廢水排入廢水處理系統(tǒng)。

BTXS 反應(yīng)物作為塔底產(chǎn)品從穩(wěn)定塔流過預(yù)熱交換器后，經(jīng)反應(yīng)物冷卻器最終冷卻后，進(jìn)入預(yù)蒸餾單元BTXS反應(yīng)物中間槽或送槽區(qū)，作為中間產(chǎn)品儲(chǔ)存。

從蒸發(fā)器來的底部產(chǎn)品進(jìn)入殘油蒸餾塔。在真空系統(tǒng)下操作此塔，塔頂蒸發(fā)的蒸汽在塔頂?shù)睦淠髦欣淠罅魅牖亓鞑?，?jīng)過回流泵一部分送回到殘油蒸餾塔中。

3.2.2 預(yù)蒸餾

經(jīng)加氫單元處理后的 BTXS 加氫油，進(jìn)入預(yù)蒸餾塔進(jìn)料槽。此槽用氮?dú)庖悍?，以防?O2進(jìn)入影響 BTXS 加氫油的品質(zhì)。

BTXS 加氫油進(jìn)料是通過預(yù)蒸餾塔進(jìn)料泵，并控制流量，經(jīng)過 1 個(gè)進(jìn)料預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入預(yù)蒸餾塔。

一部分 BT 餾份作為回流液由回流泵送回預(yù)蒸餾塔的頂部；另一部分經(jīng)熱交換器和冷卻器，被送入萃取蒸餾單元的進(jìn)料槽或槽區(qū)的 BT 餾份槽，作為中間產(chǎn)品貯存。

預(yù)蒸餾塔塔底油經(jīng)再沸器加熱，塔底產(chǎn)品 XS 餾份經(jīng)冷卻器送往二甲苯蒸餾單元，回收純二甲苯產(chǎn)品。

3.2.3 萃取蒸餾

原料從進(jìn)料槽由萃取蒸餾進(jìn)料泵經(jīng)過 BT 餾份預(yù)熱器送入萃取蒸餾塔。

在萃取蒸餾系統(tǒng)中，芳香烴用溶劑 NFM 與非芳香烴分離，溶劑從塔的中部進(jìn)入。

離開萃取蒸餾塔的頂部蒸餾氣包括所有非芳香烴、少量芳香烴和微量的溶劑 NFM，溶劑 NFM 在塔上部回收。

在萃取蒸餾塔頂?shù)姆欠颊羝?，幾乎沒有溶劑 NFM，經(jīng)塔頂冷凝器（水冷）冷凝后，隨后進(jìn)入回流槽中。通過萃取蒸餾塔回流泵，一部分非芳液體作為回流返回到萃取蒸餾塔頂，另一部分經(jīng)過非芳冷卻器（水冷）后，作為非芳香烴產(chǎn)品送往界區(qū)外的槽區(qū)。

萃取蒸餾塔底部產(chǎn)品主要包括溶劑 NFM 和芳香烴（富液），用塔底泵將其送入汽提塔進(jìn)行解析，從溶劑中回收芳香烴。

萃取蒸餾塔所需要的熱量，是由用中壓蒸汽作熱介質(zhì)的萃取蒸餾塔再沸器和用熱貧液作熱介質(zhì)的萃取蒸餾再沸器提供的。

為使汽提塔底物料加熱，在汽提塔底部設(shè)置了 2 組再沸器，即用中壓蒸汽為熱介質(zhì)的再沸器和用低壓蒸汽為介質(zhì)的再沸器。另外還設(shè)置了用熱貧液為熱介質(zhì)的再沸器，設(shè)置于汽提塔的中部。

芳烴蒸汽從汽提塔頂出來后，在汽提塔冷凝器水冷中冷凝，進(jìn)入汽提塔回流槽中，一部分用汽提塔回流泵送入汽提塔頂部作回流，另一部分作為純芳香烴產(chǎn)品送入 B/T 分離塔。

在萃取蒸餾系統(tǒng)中產(chǎn)生的芳烴餾份進(jìn)入 B/T 分離塔，其精餾所需的熱量由萃取蒸餾塔的 BT 餾份蒸汽作為熱介質(zhì)的B/T 分離塔再沸器提供。塔底硝化甲苯用 B/T 分離塔塔底泵經(jīng)過水冷卻器后，送往界區(qū)外槽區(qū)貯存；純苯蒸汽從塔頂餾出，經(jīng) B/T 分離塔頂冷卻器水冷冷凝后，進(jìn)入 B/T 分離塔回流槽，用 B/T 分離塔回流泵將一部分純苯作為回流返回到B/T 分離塔中；另一部分經(jīng)純苯冷卻器冷卻后，送往界區(qū)外作為產(chǎn)品貯存在槽區(qū)的純苯產(chǎn)品槽中。

3.2.4 二甲苯蒸餾

在預(yù)蒸餾單元預(yù)蒸餾塔的塔底產(chǎn)出的 XS 餾份，在二塔的壓力差作用下送入二甲苯塔，塔頂蒸汽在塔頂冷凝器中冷凝進(jìn)入回流槽中，二甲苯回流泵輸送部分 C8 餾份返回二甲苯塔作為回流，另一部分經(jīng) C8 餾份冷凝冷卻器送至界區(qū)外的相應(yīng)槽內(nèi)。

在二甲苯塔較低處，混合著二甲苯等，純二甲苯產(chǎn)品在該處側(cè)線采出。在純二甲苯冷凝冷卻器中冷卻后，通過泵控制其流量，將其送至界區(qū)外儲(chǔ)槽中。高沸點(diǎn)組分 C9 組分等由二甲苯塔底泵經(jīng) C9 餾份冷卻器送至槽區(qū)外的相應(yīng)槽內(nèi)。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文總結(jié)了常用的 KK 法粗苯加氫工藝流程。施工人員可以通過粗苯加氫的施工實(shí)踐逐步熟悉 KK 法粗苯加氫工藝流程，在施工中把握重點(diǎn)和難點(diǎn)，合理安排施工流程，保障施工質(zhì)量。