摘 " " "要：苯加氫裝置100單元由粗苯蒸發(fā)、加氫反應(yīng)、穩(wěn)定塔脫硫脫水3部分組成，該單元流程較長(zhǎng)，控制參數(shù)較多，操作難度大，運(yùn)行的好與壞會(huì)直接影響到三苯的收率和產(chǎn)品的質(zhì)量，所以100單元的工藝及操作顯得尤為重要。

關(guān) "鍵 "詞：粗苯；加氫；工藝；控制

中圖分類號(hào)：TQ522.62 " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " 文章編號(hào)： 1004-0935（2023）07-1009-03

粗苯加氫根據(jù)其催化加氫反應(yīng)的溫度不同可分為高溫加氫和低溫加氫。低溫催化加氫的典型工藝是萃取精餾加氫（K.K法）。在溫度為300～370 ℃、壓力為2.5～3.3 MPa條件下進(jìn)行催化加氫反應(yīng)，主要進(jìn)行加氫脫除不飽和烴，使之轉(zhuǎn)化為飽和烴；另外還要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧反應(yīng)。但由于加氫溫度低，其產(chǎn)品有苯、甲苯、二甲苯[1]。

1 "工藝簡(jiǎn)介

苯加氫裝置100單元包括蒸發(fā)、加氫和穩(wěn)定塔3部分，工藝流程如圖1所示。蒸發(fā)部分主要包括 " 5臺(tái)預(yù)蒸發(fā)器和多段蒸發(fā)器及其再沸器E-102AB。預(yù)反應(yīng)器和帶有加熱爐的主反應(yīng)器、循環(huán)氣壓縮機(jī)等構(gòu)成加氫反應(yīng)部分的關(guān)鍵設(shè)備，通過一系列換熱設(shè)備進(jìn)行熱量回收。加氫油通過穩(wěn)定塔脫硫、脫水以及不凝氣后得到合格的加氫油BTXS，送入下一工序精制分離。

原料粗苯經(jīng)高速泵被送入預(yù)蒸發(fā)器和多段蒸發(fā)器系統(tǒng)。在預(yù)蒸發(fā)器E-101A-E中物料與主反應(yīng)物流逆向預(yù)熱并逐漸部分蒸發(fā)。粗苯與循環(huán)氣通過混合噴嘴 J-101A/E進(jìn)行混合，形成動(dòng)態(tài)下逐漸蒸發(fā)。在多段蒸發(fā)器塔底部通過J-102A/B形成動(dòng)態(tài)蒸發(fā)。同時(shí)約10％的粗苯作為T-101的回流，最大限度降低塔頂重組分含量，以避免物料進(jìn)一步處理的任何困難，氣化的同時(shí)分離抽出少部分高沸點(diǎn)的殘油。被汽化的粗苯，通過預(yù)反應(yīng)器、主反應(yīng)器進(jìn)行加氫，將硫、氧和氮化合物雜質(zhì)在升溫和加壓下經(jīng)過催化劑加氫處理掉，使得形成聚合物和結(jié)焦的不飽和碳?xì)湮?、石蠟和二烯烴等變成飽和，芳香烴幾乎完全保存下來。所需要的新鮮氫氣由界區(qū)外提供。降溫分離出的加氫油送到穩(wěn)定塔分離出不凝氣，得到進(jìn)一步提純[2]。

2 "工藝探討與優(yōu)化

2.1 "原料蒸發(fā)部分的控制技巧與優(yōu)化

1）保證進(jìn)料量與循環(huán)氣量的比在835 Nm3·t-1左右，為噴嘴的運(yùn)行提供最佳工藝條件。減小進(jìn)料量到允許最小量以前，不得改變此比率，否則后果較為嚴(yán)重。

2）T-101必須建立正常液位，為J-102噴嘴提供基本條件。

3）殼程壓差超過0.150 MPa，及時(shí)進(jìn)行軟水加量沖洗。循環(huán)氣系統(tǒng)的總壓降不能超過0.99 MPa，否則立即查找原因。

4）T-101塔底溫度不能太高，不要超過210 ℃，否則重組分在催化劑上形成聚集結(jié)焦，降低催化劑活性。

5）在E-101 A-E管程內(nèi)較重組分形成聚集，壓降愈來愈大，可通過提高殼程溫度來彌補(bǔ)。但為了避免E-101 A-E中形成不許可的熱應(yīng)力，E-101 E入口溫度TI-1009不得大于280 ℃。

6）從多段蒸發(fā)器T-101的塔釜中抽出的殘油的數(shù)量取決于COLO的質(zhì)量。經(jīng)驗(yàn)值抽取量不低于 3％～6％（相對(duì)于COLO的進(jìn)料），否則造成堵塞[3-4]，當(dāng)然還要看其溫度的高低。

7）由于可形成樹脂（主要通過二烯和苯乙烯的聚合）發(fā)生在預(yù)蒸發(fā)器E-101A-E管程內(nèi)，必須確保這些較重的樹脂成分累積在預(yù)蒸發(fā)器的底盤上，壓降增大，E-102 A/B再沸器的性能有所降低。因此，須從每臺(tái)預(yù)蒸發(fā)器的底部由殘油管線排往殘油罐V-103。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)蒸發(fā)器底部殘油采用定期排液的方式效果比較顯著。

8）因倒罐等造成原料發(fā)生變化時(shí)，要仔細(xì)觀察溫度、壓差、T-101液位、預(yù)反應(yīng)器液位等是否發(fā)生變化。

9）預(yù)蒸發(fā)器以前再加一個(gè)粗蒸餾塔，對(duì)粗苯進(jìn)行一下預(yù)處理，對(duì)保證預(yù)蒸發(fā)器的穩(wěn)定運(yùn)行起著保駕護(hù)航的左右。

2.2 "反應(yīng)加氫控制技巧與優(yōu)化

在預(yù)反應(yīng)器R-101中，二硫化碳、包括少量的硫組分和聚合體像烯烴和苯乙烯形成的化合物，在硫化過的NiMo催化劑的作用下，在較低的溫度下，進(jìn)行第一步加氫，而被處理去掉，催化劑的活性溫度范圍為185～230 ℃。為了避免物料在下游設(shè)備高溫下聚合，除掉這些化合物是必須的。其主要反應(yīng)式如下：

C5H6（環(huán)戊二烯）+H2=C5H8（環(huán)戊烯烴）。 （1）

C6H8（環(huán)己二烯）+H2=C6H10（環(huán)己烯烴）。 （2）

C8H8（苯乙烯）+H2=C8H10（乙基苯）。 " " （3）

C9H8（茚）+H2=C9H10（二氫化茚）。 " " " （4）

C9H10（甲基-苯乙烯）+H2=C9H12（甲基-乙基苯）。（5）

CS2+4H2=CH4+H2S。 " " " " " " " " " " （6）

C2H6S（乙基硫醇）+H2=C2H6（乙烷）+H2S。（7）

初步加氫的物料在主反應(yīng)器中（硫化過的CoMo催化劑），進(jìn)行深度加氫處理，不飽和烯烴和相應(yīng)的不飽和化合物完全反應(yīng)。主要是噻吩的硫化物、氧化物和氮組分轉(zhuǎn)化為碳?xì)湮?、硫化氫、水和氨。為了避免產(chǎn)量損失，芳香環(huán)抑制加氫。主要的反應(yīng) " 如下：

CnH2n（單烯烴）+H2=CnH2n+2（烷烴）。 " " " （8）

CnH2n（單環(huán)烯烴）+H2=CnH2n+2（環(huán)烷烴）。 " （9）

C4H4S（噻吩）+4H2=C4H10（丁烷）+H2S。 " （10）

C6H6O（酚）+H2=C6H6（苯）+H2O。 " " " "（11）

C8H6O（氧茚）+3H2=C8H10（乙基苯）+H2O。 （12）

C5H5N（嘧啶）+5H2=C5H12（戊烷）+NH3。 "（13）

C4H5N（吡咯）+4H2=C4H10（丁烷）+NH3。 "（14）

C6H7N（甲基吡啶）+5H2=C6H14（己烷）+NH3。（15）

芳香烴加氫副反應(yīng)：

C6H6（苯）+3H2=C6H12（環(huán)己烷）。 " " " " （16）

C7H8（甲基苯）+3H2=C7H14（甲基環(huán)己烷）。 （17）

C8H10（乙基苯）+3H2=C8H16（乙基環(huán)己烷）。 （18）

預(yù)反應(yīng)器的控制目標(biāo)是，通過低溫加氫去除聚合物和結(jié)焦形成的化合物，如二烯烴、苯乙烯、二硫化碳。催化劑的活性由反應(yīng)器入口和出口的溫差決定，通過反應(yīng)熱來判斷加氫的進(jìn)行程度。在持續(xù)的正常操作過程中，催化劑表面積聚的焦炭和聚合物降低催化劑的活性。影響催化劑活性的工藝參數(shù)包括：氫氣分壓（固定）、催化劑體積（固定）、反應(yīng)溫度（可變）?？梢酝ㄟ^增加反應(yīng)器入口溫度補(bǔ)償降低的活性。當(dāng)溫差降低，低于最小溫差值5 ℃時(shí)，增加反應(yīng)器入口溫度。溫差低于最小值時(shí)，反應(yīng)器出口溫度達(dá)到最大值，進(jìn)行催化劑再生和活化，恢復(fù)催化劑活性[5]。

主反應(yīng)器控制目標(biāo)：二烯烴碳?xì)浠衔锿耆柡?，硫化物加氫形成硫化氫；氧化物加氫形成水；氮化物加氫形成氨，達(dá)到脫硫、脫氧、脫氮之目的。同時(shí)避免苯、甲苯加氫而損失。在持續(xù)的正常操作過程中，結(jié)焦和聚合物在催化劑上也會(huì)慢慢沉積，降低催化劑的活性。為此必須適時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)以達(dá)到所要求的反應(yīng)：通過提高或降低反應(yīng)器入口溫度來平衡催化劑活性；通過更改氫氣分壓優(yōu)化反應(yīng)的選擇性；通過改變反應(yīng)器操作壓力，確保反應(yīng)器出口最小氫氣分壓為1.7 MPa（G）[6]。

2.3 "穩(wěn)定塔的控制技巧與優(yōu)化

穩(wěn)定塔有兩大功能：除去加氫油中溶解的氣體，并對(duì)加氫油進(jìn)行部分脫戊烷，其主要目標(biāo)是使加氫油中不含有硫化氫，且苯不得在頂部損失；脫除加氫油從V-102夾帶來的水。穩(wěn)定塔達(dá)不到優(yōu)化操作，運(yùn)行狀態(tài)不佳，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，300單元的溶劑會(huì)因前工段帶水而分解。圖2是穩(wěn)定塔的溫度剖面圖，不難看出，其進(jìn)料塔板就是溫度驟然發(fā)生變化塔板，并且精餾段的溫度變化梯度較大。

圖3為穩(wěn)定塔的液體和蒸汽速率剖面圖。其速率發(fā)生驟然變化也是在進(jìn)料塔板附近。進(jìn)料塔板以上無(wú)論液體還是蒸汽其速率是很平穩(wěn)的。

圖4是穩(wěn)定塔的蒸氣組分剖面圖，可看出苯、甲苯在精餾段其含量迅速降低，到塔頂幾乎降到零。相反水和硫化氫在15層塔板附近就幾乎降到了零。

從圖2至圖4可以看出，只要維持穩(wěn)定塔的正常平衡，達(dá)到其脫水、脫硫化氫是很容易的事情。所以該塔的控制重點(diǎn)是：控制好盡料量、回流量、熱油量三者之間的關(guān)系，并且要保證有足夠的回流量。再者，為避免給該塔帶來溫度上的波動(dòng)，V-102的水包液位控制和確保其不失真，也是關(guān)鍵所在。

3 "結(jié) 論

100單元是苯加氫裝置的核心，蒸發(fā)部分修護(hù)的關(guān)鍵在于“勤”，勤觀察，勤分析、勤調(diào)整、勤排除故障，及時(shí)排除堵塞，盡量減少結(jié)焦。反應(yīng)部分修護(hù)的關(guān)鍵在于“嚴(yán)”，溫度、壓力、氫氣分壓、硫化氫含量等指標(biāo)一定嚴(yán)格控制，否則影響產(chǎn)品收率、催化劑壽命。穩(wěn)定塔部分修護(hù)的關(guān)鍵在于“準(zhǔn)”，V-102、V-106的水包液不能失真，進(jìn)料量、回流量、熱油量三者之間的比例關(guān)系控制準(zhǔn)。

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Optimization Operation of Benzene Hydrogenation Unit 100

YANG Ya-lin， LI Ting

（Tangshan Risun Chemicals Co.， Ltd.， Tangshan Hebei 063000， China）

Abstract： "Unit 100 of benzene hydrogenation unit is composed of crude benzene evaporation， hydrogenation reaction and desulfurization and dehydration of stable tower. The unit has a long process， many control parameters and difficult operation. Good or bad operation will directly affect the yield and quality of triphenyl products. Therefore， the process and operation of units 100 are particularly important.

Key words： Crude benzol ; Hydrogenation; Process; Control