低温加氢法粗苯精制工艺优化研究

2017-03-20蒲利鹏宁夏宝丰能源宁夏银川750027

化工管理 2017年6期

关键词：硫含量产率入口

蒲利鹏（宁夏宝丰能源,宁夏银川 750027）

低温加氢法粗苯精制工艺优化研究

蒲利鹏（宁夏宝丰能源,宁夏银川 750027）

针对粗苯低温加氢法精制装置工艺过程进行研究，通过对粗苯原料质量、主要装置控制参数、产品产率等数据进行分析，结合实际生产找出影响三苯产率的主要因素，并给出合理优化方案。

粗苯;低温加氢;优化方案

粗苯是炼焦煤气净化的副产品，经过精制后可以得到的苯、甲苯、二甲苯等重要有机化工原料。本文针对国内某粗苯气相低温加氢装置生产情况，对三苯产品产率及总液产率未达到设计指标的问题，对原料质量、加氢反应条件、工艺控制参数等方面进行研究分析，找出主要影响因素，并给出合理优化方案。

1 装置主要影响因素

该装置自投产以来运行稳定，产品合格。由于市场上粗苯原料紧缺，加工的绝大部分原料为上游焦化厂生产的两种高硫粗苯。该粗苯因炼焦配煤成分及焦化化产工艺流程原因，其含硫量远远超过装置设计指标，限制装置加工能力，影响产品质量及产率。

表1 原料粗苯的组成对比表

2 反应条件分析

原料经预加氢及加氢反应，两级反应属于分子数减少的放热反应，反应主要受温度、压力、催化剂、空速、氢油比影响。

2.1 温度影响

因为两级加氢反应的镍-钼和钴-钼催化剂活性非常高，所以系统温度对其性能的影响较大，同时它们对温度的变化也非常敏感[]。

预加氢、主加氢反应器内发生的加氢反应大部分是放热反应，从热力学角度来看，其他条件不变的情况下，降低反应物温度有利于加氢反应的正向进行，加大反应深度提高各类杂质的转化率，并提高产品质量。但温度的降低同时也会加快副反应，造成甲基增加、芳烃损失，影响三苯产率。

从反应动力学角度考虑，随着反应温度的升高反应速率增加,使反应平衡时间缩短。但反应温度的提高，会降低反应转化率，影响产品质量。同时未反应的不饱和烃容易发生聚合反应，使稠环化合物缩合生焦，增加催化剂床层上的积碳量，使催化剂的活性降低，缩短催化剂的使用寿命。过高的温度可造成催化剂的烧结，从而永久性损坏催化剂。

图1 主反应器入口温度与三苯产率关系图

由于原料粗苯中噻吩等杂质含量高，适当降低反应温度，以提高反应转换率。但随着反应进行，产生的热量放出，反应温差增大，影响转化率。随着主反应器入口温度升高，三苯产率明显下降，在入口温度升至278℃后，下降速率更加明显。主反应器入口温度尽量控制在270℃以下，但为保证轻苯中噻吩等杂质的脱除，又不能将温度降的太低，否则纯苯、甲苯产品中硫含量会超出规定指标。综合考虑，在保证产品质量的前提下，尽可能的降低副反应发生程度，以保证三苯产率，生产操作时，将预反应器入口温度控制在203±2℃左右，主反应器顶部的进口温度在273℃至277℃范围内。

2.2 压力的影响

加氢反应本身是一个体积缩小的反应，在其他条件都不变的情况下，增加系统的压力，反应平衡将会正向移动，这会使得加氢反应进行得更彻底。从动力学的方面来考虑，通过增加系统的压力，提高反应物分压，将会加快反应的进行。另外，增加系统压力可以抑制副反应的发生，这对于提高产品的质量也将是有利的。但考虑设备长周期稳定运行，反应压力也不宜过高，生产过程中将预反应器入口压力控制在3.0 MPa，主反应器入口压力设定在2.8 Mpa。

2.3 空速的影响

提高反应气体空速，会使加氢反应装置的处理能力增加。如果空速过高会使一部分物料来不及充分接触与反应，使转化率降低，同时也可能引起床层温升太大，影响三苯产率。生产过程中将轻苯进料量控制在7000~8000 kg/h。

2.4 氢油比的影响

氢油体积比指的是加氢进料中需氢量的相对大小。它主要是以加氢进料的化学耗氢量为依据。从化学平衡的角度考虑，提高氢气的用量将会有利于产物加氢速率的提高，有利于杂质充分加氢反应。但是反应物中较高的氢气分压，在另一方面也会加快芳烃的加氢，造成三苯产率降低。在氢分压大于2.08 MPa后三苯产率明显降低，故生产中将氢分压控制在1.8~ 2.1 MPa。

3 原料质量影响及措施

所加工的自产粗苯原料中硫含量含量远远高于设计值的6 g/m3，其中一期粗苯硫含量在12 g/m3，二期粗苯硫含量高达49 g/m3，从加氢反应原理不难得出，为保证三苯产品的质量(总硫≤1 g/m3)，必须加大反应程度，才能保证二硫化碳、噻吩的脱除，反应程度的加大进而导致副反应芳香烃氢化增加、氢气补充量增加、酸性气排量增加等，进而影响装置三苯产率及总液产率。