劉昌球，焦瑯珽，李志芬（五冶集團上海有限公司，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行加氫、加氫脫硫、加氫脫氮反應，去除雜質，經(jīng)過穩(wěn)定系統(tǒng)進入萃取蒸餾系統(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。

粗苯直接進入加氫系統(tǒng)，經(jīng)蒸發(fā)器、預反應器和主反應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)定塔排出尾氣后進入預蒸餾塔，塔底的 C8 餾份進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粗苯加氫裝置內(nèi)設備及管道的工藝特性、作用有較清楚的認識，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備

粗苯加氫主裝置主要設備的名稱與規(guī)格，如表1 所示。

表1 粗苯加氫主裝置主要設備

2 粗苯加氫施工難點及重點

2.1 施工難點

在粗苯加氫施工過程中主要存在以下施工難點：① 超高、超重塔類設備吊裝通常場地狹??；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、鋼結構框架與框架層設備安裝）；③ 特種設備類別多（壓力管道、壓力容器、起重機械、鍋爐），特種設備數(shù)量大（壓力管道約 2 萬 m，壓力容器約 80 臺），安裝質量要求高；④大多管道介質為有毒有害、易燃易爆，部分管道屬高溫高壓，對管道焊接質量要求極高。

2.2 施工重點

在粗苯加氫施工過程中施工重點包括材料進場驗收、壓力管道質量控制兩部分。

2.2.1 組織培訓

粗苯加氫項目管道施工驗收規(guī)范主要有：SH 3501－2011《石油化工劇毒、可燃介質管道施工及驗收規(guī)范》，GB 50235－2010《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》，GB50236－2011《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》。應組織項目施工及技術人員進行系統(tǒng)學習，掌握管道施工過程控制的要點和難點。

2.2.2 焊接工藝評定

工程開工前，參照施工圖紙，根據(jù)管道材質、壁厚、焊接方法，制定焊接工藝評定計劃。焊接作業(yè)時嚴格按照焊接工藝評定和作業(yè)指導書施焊。

2.2.3 加強人員管理

按照公司要求建立健全質量管理體系：明確材料進場驗收、材料復驗、焊接管理等人員；根據(jù)項目的特點（管道材質、焊接方法）選擇優(yōu)秀焊工，所有進場焊工必須經(jīng)焊接技術分公司鑒定合格后才能上崗；建立焊工臺賬，焊口打鋼印，保證可追溯性。

2.2.4 加強材料管理

（1）加強材料進場驗收。進場材料的資料驗收：核驗產(chǎn)品質量證明書，而非簡單核對合格證；如果用于壓力管道的材料，核驗其是否具有壓力管道元件生產(chǎn)許可證；加強鋼管和管件的尺寸驗收，無縫鋼管驗收標準為 GB/T 8163－2008《輸送流體用無縫鋼管》，管件驗收標準為 GB/T 12459－2005《鋼制對焊無縫管件》。

（2）加強材料復驗工作。按類別、批次、材質、規(guī)格、生產(chǎn)廠家進行復驗。

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、預蒸餾、萃取蒸餾、二甲苯蒸餾 4 個部分。

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。原料在預蒸發(fā)器內(nèi)通過與主反應器反應物進行熱交換，被預加熱和部分汽化，通過與混合噴嘴原料和循環(huán)氫壓縮機來的循環(huán)氫混合，再與預蒸發(fā)器來的混合物一起進入蒸發(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，在預反應熱交換器中被主反應器來的反應物進一步加熱，從預反應器底部進入，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反應器的頂部。預反應器內(nèi)溫度因加熱反應隨之升高，高沸點的液體由預反應器底部排出。

預反應器流出物在主反應器熱交換器和加熱爐進一步加熱，進入主反應器頂部。

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

反應器中的催化劑在操作周期內(nèi)會因結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行再生，使其恢復活性。

反應器流出物再經(jīng)過與熱交換器和反應產(chǎn)品冷卻器進一步冷卻，進入氣液分離槽進行氣體和液體分離。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)分離氣體預熱交換器和循環(huán)氣體氣液分離器進入循環(huán)氣體壓縮機。分離氣體預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)定塔廢氣冷卻器進一步冷卻，分離一部分冷凝的碳氫化合物，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 反應物作為塔底產(chǎn)品從穩(wěn)定塔流過預熱交換器后，經(jīng)反應物冷卻器最終冷卻后，進入預蒸餾單元BTXS反應物中間槽或送槽區(qū)，作為中間產(chǎn)品儲存。

從蒸發(fā)器來的底部產(chǎn)品進入殘油蒸餾塔。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 預蒸餾

經(jīng)加氫單元處理后的 BTXS 加氫油，進入預蒸餾塔進料槽。此槽用氮氣液封，以防止 O2進入影響 BTXS 加氫油的品質。

BTXS 加氫油進料是通過預蒸餾塔進料泵，并控制流量，經(jīng)過 1 個進料預熱器預熱后進入預蒸餾塔。

一部分 BT 餾份作為回流液由回流泵送回預蒸餾塔的頂部；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料槽或槽區(qū)的 BT 餾份槽，作為中間產(chǎn)品貯存。

預蒸餾塔塔底油經(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

原料從進料槽由萃取蒸餾進料泵經(jīng)過 BT 餾份預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校瑤缀鯖]有溶劑 NFM，經(jīng)塔頂冷凝器（水冷）冷凝后，隨后進入回流槽中。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的萃取蒸餾塔再沸器和用熱貧液作熱介質的萃取蒸餾再沸器提供的。

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

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

在預蒸餾單元預蒸餾塔的塔底產(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)外儲槽中。高沸點組分 C9 組分等由二甲苯塔底泵經(jīng) C9 餾份冷卻器送至槽區(qū)外的相應槽內(nèi)。

4 結 語

本文總結了常用的 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踐逐步熟悉 KK 法粗苯加氫工藝流程，在施工中把握重點和難點，合理安排施工流程，保障施工質量。