轻苯中氯离子含量超标原因分析及控制

李修立 宋英臣 刘运龙 郝学民 张 方

(安阳钢铁股份有限公司)

轻苯中氯离子含量超标原因分析及控制

李修立 宋英臣 刘运龙 郝学民 张 方

(安阳钢铁股份有限公司)

根据苯加氢工艺对轻苯中氯离子含量的要求，对轻苯中氯离子含量高的原因进行分析，提出控制轻苯中氯离子含量改进措施，，满足客户需求。

苯加氢 轻苯 氯离子 控制

0 前言

粗(轻)苯是炼焦煤化学产品回中最重要的产品之一，在炼焦荒煤气中约占25 g/m3～40 g/m3，经过深加工，可得到纯苯、甲苯、二甲苯等宝贵的基本有机化工原料，广泛应用用制药、精细化工、溶剂等领域，具有较高的经济效益。

安钢焦化厂生产的轻苯产品质量一直执行国标：粗苯(YB/T 5022-93)中的轻苯单元表1：

表1 粗(轻苯)执行标准(YB/T 5022-93)

但在以轻苯为原料的苯加氢工艺中，轻苯中氯离子要求在20 ppm以下，轻苯中氯离子超标会对苯加氢催化剂造成污染，使催化剂活性变差，催化效果降低，影响苯加氢生产、增加成本。

2016年9月以来，部分用于苯加氢生产的轻苯客户反馈见表2，我厂生产的轻苯氯离子含量超标，平均在40 ppm ～50 ppm，最高达79 ppm，影响了我公司轻苯的外售，对焦化副产品创效造成一定影响。

1 安钢焦化厂轻苯生产工艺

安阳钢铁股份有限公司焦化厂煤气净化系统采用的是终冷洗苯+单塔蒸馏生产轻苯的工艺如图1所示。

表2 2016年9月客户反馈统计表

图1 轻苯生产工艺简图

从横管煤气终冷器下部出来的煤气进入轻瓷填料洗苯塔。由粗苯蒸馏装置来的洗油(贫油)由上部进入洗苯塔喷洒，吸收煤气中的苯，形成富油。洗苯塔底的富油用泵送至粗苯蒸馏装置脱苯塔，用蒸汽进行蒸馏得到轻苯，蒸馏后的洗油(贫油)进行再生、循环使用。

2 轻苯中氯离子含量原因分析

2.1 轻苯中氯离子来源分析

安钢焦化厂轻苯生产工艺中使用的洗油是由煤焦油深加工所得副产品之一。

煤焦油是煤在干馏和气化过程中获得的、由有多种组份组成的液体产品，其中含有大量的氨水，经过加热、静置分离后，焦油含水可降至2%～3%。焦油中所含的挥发性铵盐在最终脱水阶段中即被除去，而绝大部分的固定铵盐仍留在脱水焦油中，其中氯化铵占80%左右。当焦油被加热到220 ℃～250 ℃时，这些铵盐将分解成游离酸和氨：

NH4CL=HCL+NH3

分解产生的酸将引起设备的严重腐蚀，因此，焦油在送入管式炉加热工艺前，除了脱水还必须进行脱盐。

焦油脱盐是在焦油进入管式炉一段最终脱水前加入碳酸钠溶液，使固定铵盐转化为稳定的钠盐：

2NH4CL+Na2CO3=2NH3+CO2+2NaCL+H2O

如果加入的碳酸钠控制不好， NH4CL不能完全反应成稳定的钠盐，使部分NH4CL分解出的CL-进入洗油中，造成洗油中氯离子过多，最终使轻苯中氯离子超标。

所以，轻苯中的氯离子来源于洗油，最终来源是煤焦油中的固定铵盐。

2.2 影响固定铵盐转化的因素分析

影响固定铵盐转化的因素主要是两个方面：(1)加入碳酸钠的浓度；(2)加入碳酸钠的总量(相对于煤焦油量)。

碳酸钠溶液浓度太高时，则加入溶液总量过少，不易和煤焦油混合均匀，使固定铵盐不能完全除去；若碳酸钠溶液浓度太低，则加入量要多，给煤焦油带来大量水分，影响焦油生产。理论上，碳酸钠溶液浓度8%～12%为最佳。

加入总量(相对于煤焦油量)过少，会使反应不完全，固定铵盐不能完全去除；加入量过多，则会增加碱耗、增加其他产品的灰分，理论碱耗量为焦油量的0.05%～0.06%。

2.3 焦油加工固定铵盐转化加碱工艺及存在问题

安钢焦化厂采用的碳酸钠是焦油洗涤工序产生的副产品。焦油加碱工艺如图2所示，净酚盐与二次分解塔顶来的烟道气生成的酚类物质和碳酸钠在塔底分离器内静置分离，下层的碳酸钠自流进入碳酸钠槽，该碳酸钠浓度为20%左右，经兑水稀释后，浓度降至8%～12%，由碳酸钠泵输送去焦油工序的焦油原料泵后管道。

图2 焦油加碱工艺简图

由于我们利用的是净酚盐与二次分解塔顶来的烟道气生成碳酸钠，属于间歇性生产，浓度不能稳定。流入碱槽后，加入稀释水又没有混匀装置，槽内浓度不均匀，在实际生产中，我们多次分层取样化验，各层浓度均有差别，不能正确掌握碱槽内实际浓度。

同时，用泵直接抽取碱槽碱液往焦油泵后管道内输送，由于两泵的压力波动，造成加入量不够均匀，使焦油内反应不能稳定进行。

3 降低洗油中氯离子含量的改进措施

针对生产中存在的问题，经过研究论证，采用了以下措施：

3．1 在碱槽底部增加混均搅拌装置

为保证碱槽内浓度均匀，根据生产实际情况，经过讨论、研究，我们自行设计了碱槽混匀装置如图3所示。

图3 碱槽混匀装置改造示意图

具体做法：选用304材质DN50的不锈钢管、弯成圆形，在圆形管道两侧呈45°角均匀布置吹气孔，安装在碱槽底部；用DN50管道与小区压缩空气主管道连接，使压缩空气在碱槽底部向不同方向进行喷射，让碱槽内物料产生湍动，达到碱槽内搅拌均匀的目的。

改造完成后，使槽内碱液得到充分混合，浓度均匀，基本控制在8%～12%。

3．2 改变加碱的方式设计原碱槽碱液用泵抽取直接送到焦油泵后管道的加料方式改进为高位槽自流加料，如图4所示。

图4 加碱方式改造示意图(虚线部分所示)

具体做法：在焦油蒸馏三层框架设置一个加碱高置槽，把原送碱泵的出口管道引到加碱高置槽上，高置槽底部出口管接到焦油泵泵前管道，并在管道上安装一窥镜，方便随时观察加碱状况。

加碱时，首先用送碱泵抽取碱中间槽内碱液，送至碱高置槽内，再由高置槽出口管道自流到原料焦油泵泵前管道，根据焦油加工量，调节自流阀门来控制加碱量，通过窥镜更加直观的监控加碱的即时情况，使加料量稳定，可控性强。

措施实施后，使碳酸钠浓度得到稳定，轻苯中氯离子含量得到控制，2016年11月，客户反馈基本上都在15 ppm以下，客户反馈统计见表3。

表3 2016年11月客户反馈统计表

4 结论

(1)通过研究分析，找到轻苯中的氯离子最终来源于煤焦油深加工副产品--洗油；安钢焦化厂在加碱工艺中使用的碱源及加碱方式影响了洗油中氯离子含量。

(2)轻苯中氯离子含量降低到15 ppm以下，满足了苯加氢生产工艺的客户要求，扩大了轻苯销售渠道，提高了公司化产品经济效益。

(3)通过改进工艺能达到控制轻苯中氯离子的含量，在同类的生产企业具有推广和应用意义。

[1] 肖瑞华.煤焦油化学工学[M].冶金工业出版社.2006:39-40.

[2] 何建平.煤焦化学产品回收与加工[M].化学工业出版社.2005:202-203.

CAUSE ANALYSIS AND CONTROL OF HIGH CHLORIDE ION CONTEN IN LIGHT BENZENE

Li xiuli Song yingchen Liu yunlong Hao Xuemin Zhang fang

(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd )

According to the requirements of chloride ion content in light benzene based on hydrogenation process, the causes analysis of high chloride ion content in light benzene were carried out, The solution which reduced chloride content proposed to meet customer demands.

Benzene hydrogenation Benzene Chloride ion Control

2017-1-12

联系人：李修立，工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司焦化分公司技术质量科；