CN100378046C - 一种由粗苯生产苯系芳烃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由粗苯生产苯系芳烃的方法，它是将全馏分粗苯与其他烃油的混合油经过加氢精制、重整、溶剂萃取蒸馏、精馏等过程获得高收率、高纯度的苯、甲苯、二甲苯，其特点是无芳烃损失，芳烃总收率在100%以上；芳烃产品纯度高，均可达99.9%以上；芳烃产品中的硫、氮杂质含量低，均小于1ppm；加工装置的运转周期长。该发明特别适用于拥有加氢装置和重整装置的炼厂进行粗苯的深加工和利用。
Description
一、技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种由煤炭焦化和煤炭气化过程副产的粗苯在石油化工企业转化为石油级苯、甲苯和二甲苯的方法。
二、背景技术
苯、甲苯、二甲苯都是重要的有机化工基本原料，它们主要来自于石油加工过程。粗苯是从煤焦化的粗煤气中回收得到的一种轻馏分油，主要成分是单环芳烃。粗苯中的苯、甲苯、二甲苯含量占90％以上，其中苯约占70％、甲苯8％～25％、二甲苯2％～5％。从粗苯中获得的苯、甲苯、二甲苯可用于弥补苯系产品市场的不足。
目前，由粗苯生产苯系芳烃的方法主要有两种：一种是浓硫酸酸洗法，另一种是催化加氢法。酸洗法工艺流程简单、操作灵活、设备简单、材料易得，但只能部分脱除粗苯中的含硫化合物和杂质，在加工过程中芳烃化合物纯度不高、损失较大，且加工副产废物酸焦油和残渣会造成严重的环境污染。这种方法在一些发达国家已经被禁止使用，而我国大部分厂家仍在采用此法。
从20世纪50年代以来，美、英、德、法等国相继开发成功粗苯催化加氢精制法。20世纪60年代，美国胡得力空气产品公司开发成功高温粗苯加氢精制工艺(Litol法)制纯苯，该工艺在高温(600～630℃)、高压(5.7～6.0MPa)下通过加氢精制和脱烷基化，生产出纯度为99.9％，S＜0.5ppm的纯苯产品，苯产品收率达114％。到20世纪80年代，美国和德国又相继开发成功粗苯中低温加氢精制技术(环丁砜法和KK法)，该工艺在中低温(320～380℃)、中压(3.5～3.7MPa)下通过加氢精制和萃取蒸馏，生产出苯、甲苯和二甲苯产品，产品纯度≥99.9％，S＜0.5ppm，收率在98％左右。由加氢精制法制得的芳烃产品纯度高，S含量低，收率高，无环境污染。但这三种粗苯加氢工艺也存在一个无法避免的缺陷，即粗苯中有部分芳烃被加氢成了环烷烃或烷烃，因而造成芳烃损失大，芳烃产品收率低。
三、发明内容
本发明的目的在于克服常规加氢过程中所造成的芳烃损失，提供一种在缓和的操作条件下通过加氢、重整等过程从粗苯中获得高纯度、高收率苯系芳烃的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种由粗苯生产苯系芳烃的方法，粗苯与其他烃油的混合油和氢气在装有加氢催化剂的反应器内发生加氢反应，反应条件为：温度280～380℃，氢气压力2.0～10.0MPa，液体空速0.5～4.0h-1，氢油比200～1500∶1；加氢生成油气液分离后切割；切割所得馏分油与其他重整原料油进入重整预加氢反应器进行预加氢反应；所得预加氢精制油继续与新氢混合，在装有重整催化剂的反应器内发生重整反应；重整油经预蒸馏分出含二甲苯及以上组分的重组分和含苯、甲苯和非芳烃的轻组分；所述重组分送去精馏获得石油级混合二甲苯，所述轻组分经溶剂萃取蒸馏分离出非芳烃和含苯、二甲苯的富溶剂；所述富溶剂再经精馏，分别得到石油级苯和硝化级甲苯；所述硝化级甲苯经溶剂萃取蒸馏得到石油级甲苯。
所述的其他烃油可以是直馏柴油、二次加工柴油、二次加工汽柴油、VGO、CGO、多组分混合油。
所述的预加氢催化剂可以采用钼镍系催化剂、钨镍系催化剂或钼钴系催化剂等催化剂中的一种。
所述的加氢催化剂可以采用钼镍钨磷系催化剂、钼镍系催化剂、钨镍系催化剂和钼钴系催化剂等催化剂中的一种，它不但加氢脱除了硫、氮杂质、加氢饱和了烯烃，而且饱和了少量芳烃。
该发明所用设备均为炼厂加氢车间和重整车间的现有设备，所述预加氢反应、重整反应、预蒸馏、溶剂萃取蒸馏和精馏过程均为炼厂重整车闸现有的芳烃生产工艺。
切割点根据重整装置重整原料油的要求确定。切割所得馏分油的硫、氮杂质含量、馏程范围等质量指标可能达不到重整进料的要求，可将此馏分油与其它重整原料油混合进入重整原料预加氢工序，进一步精制达到重整进料要求后再继续与新氢混合进行重整反应。重整原料油可以是石脑油。
将加氢精制得到的加氢油进行催化重整，则加氢油中存在的环烷烃和部分烷烃变为芳烃，且部分由芳烃加氢生成的环烷烃和烷烃也重新转化为芳烃，因而芳烃总收率大于100％。
重整催化剂可以选用钯系催化剂、钯铂系催化剂、铂系催化剂、铂铼系催化剂。
粗苯原料中以及催化加氢反应中生成的许多烷烃(例如正己烷、正庚烷2.2-二甲基丙烷、2.4-二甲基戊烷、2.3.4-三甲基戊烷等)与苯、甲苯或二甲苯可生成共沸物。因此，不能使用普通的蒸馏方法获得苯、甲苯、二甲苯，必须采用溶剂萃取蒸馏的方法，得到烷烃(非芳烃)和溶有芳烃的溶剂，非芳烃和芳烃才得以分离。萃取溶剂可选用N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇醚(二甘醇)、三乙二醇醚(三甘醇)、四乙二醇醚(四甘醇)、环丁砜等，二甲基亚砜、N-甲酰基吗啉等，较好选用环丁砜、N-甲酰吗啉，最好选用N-甲酰吗啉。
本发明与现有技术相比，有如下优点：
1、利用石化企业现有重整装置和加氢装置进行粗苯加工，设备投资低；
2、由于粗苯与石油馏分混合加氢，粗苯中易结焦组分被石油馏分稀释，加氢装置可以长周期运转；
3、粗苯加工量可大可小，对现有生产装置影响不大；
4、芳烃产品纯度高，苯、甲苯、混合二甲苯的纯度均可达99.9％以上；
5、芳烃产品收率高，芳烃总收率在100％以上；
6、芳烃产品中硫、氮杂质含量低，均小于1ppm。
四.附图说明
图1是粗苯生产芳烃的流程图；
图中，1是加氢反应器，2是气液分离器，3是分馏塔，4是预加氢反应器，5是重整反应器，6是气液分离器，7是稳定分离塔，8是预蒸馏塔，9是萃取蒸馏塔，10是汽提塔，11是纯苯塔，12是二甲苯塔。
五.具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1
粗苯与催化重汽油按一定比例混合，其性质见表1。与氢气混合后进入加氢反应器1，反应条件见表2，催化剂选用钼镍钨磷系加氢催化剂，加氢反应器排出的气液混合物进入气液分离器2，所得液相称为加氢油，加氢油的性质见表2。
将加氢油切割出干点小于180℃的馏分油，该馏分油送入预加氢反应器4，预加氢反应条件为：温度320℃，氢气压力1.2MPa，液体空速2.0h-1，氢油比1200∶1，催化剂选用钼钴系加氢催化剂。
预加氢精制油进入重整反应器5，重整反应条件为：温度500℃，氢气压力1.2MPa，液体空速2.0h-1，氢油比1200∶1，催化剂选用铂系催化剂。重整反应器排出的气液混合物进入气液分离器6，所得液相为重整油。重整油的性质见表3。
重整油经预蒸馏，分出二甲苯及以上组分的重组分和含苯、甲苯和非芳烃的轻组分，前者送去精馏获得石油级混合二甲苯，后者用N-甲酰吗啉萃取蒸馏，分离出非芳烃和含苯、甲苯的富溶剂，富溶剂再经精馏，分别获得石油级苯和硝化级甲苯，硝化级甲苯经N-甲酰吗啉萃取蒸馏得到石油级甲苯。产品性质见表9。
表1 粗苯与催化重汽油混合原料的性质
| 项目 | 原料1催化重汽油∶粗苯＝2∶1 | 原料2催化重汽油∶粗苯＝1∶1 | 原料3催化重汽油∶粗苯＝1∶2 |
| 密度 Kg/m<sup>3</sup> | 779.9 | 805.6 | 831.2 |
| 总S ppm | 1909 | 2129 | 2350 |
| 总N ppm | 511 | 735 | 959 |
| 馏程，℃ | |||
| 初馏点 | 75 | 75 | 76 |
| 干点 | 219 | 219 | 220 |
| 族组成m％ | |||
| 烷烃 | 12.07 | 10.27 | 8.48 |
| 环烷烃 | 5.32 | 5.29 | 5.26 |
| 烯烃 | 5.85 | 4.44 | 3.02 |
| 芳烃C<sub>6</sub> | 24.24 | 35.56 | 46.88 |
| C<sub>7</sub> | 12.08 | 11.94 | 11.79 |
| C<sub>8</sub> | 19.30 | 15.84 | 11.12 |
| C<sub>9 10</sub> | 20.97 | 17.09 | 13.21 |
表2 粗苯与催化重汽油混合原料加氢油的性质
| 试验原料 | 原料1 | 原料2 | 原料3 | |
| 反应条件 | 氢压，MPa | 3.5 | ||
| 空速，h<sup>-1</sup> | 1.0 | |||
| 氢油比，v/v | 500 | |||
| 温度，℃ | 320 | |||
| 密度 Kg/m<sup>3</sup> | 771.2 | 799.6 | 821.7 | |
| 总S ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 | |
| 总N ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 | |
| 馏程， ℃ | ||||
| 初馏点 | 74 | 74 | 75 | |
| 干点 | 217 | 219 | 219 | |
| 族组成m％ | ||||
| 烷烃 | 19.72 | 16.34 | 13.60 | |
| 环烷烃 | 6.61 | 6.33 | 5.78 | |
| 烯烃 | 0.16 | 0.07 | 0.02 | |
| 芳烃C<sub>6</sub> | 23.15 | 34.34 | 45.61 | |
| C<sub>7</sub> | 11.54 | 11.18 | 11.01 | |
| C<sub>8</sub> | 20.01 | 16.50 | 11.99 | |
| C<sub>9 10</sub> | 18.71 | 15.24 | 11.99 | |
表3 粗苯与催化重汽油混合原料重整油的性质
| 试验原料 | 原料1 | 原料2 | 原料3 |
| 颜色/气味 | 清亮无色/苯族芳香味 | ||
| 总氮，ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 |
| 总硫，ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 |
| 族组成，m％ | |||
| 烷烃 | 19.02 | 15.53 | 12.81 |
| 环烷烃 | 0.75 | 0.78 | 0.66 |
| 芳烃 | 80.23 | 83.69 | 86.53 |
实施例2
粗苯与焦化汽油按一定比例混合，其性质见表4。加氢反应条件、加氢油的性质及族组成见表5。其他反应条件、反应步骤同实施例1。重整油的性质见表6。产品性质见表9。
表4 粗苯与焦化汽油混合原料的性质
| 项目 | 原料4 | 原料5 | 原料6 |
| 焦化汽油∶粗苯＝1∶2 | 焦化汽油∶粗苯＝1∶3 | 焦化汽油∶粗苯＝j∶4 | |
| 密度Kg/m<sup>3</sup> | 831.9 | 844.6 | 852.2 |
| 总S ppm | 2032 | 2222 | 2336 |
| 总N ppm | 970 | 1079 | 1145 |
| 馏程，℃ | |||
| 初馏点 | 60 | 60 | 59 |
| 干点 | 219 | 220 | 221 |
| 族组成m％ | |||
| 烷烃 | 17.56 | 14.39 | 1248 |
| 环烷烃 | 8.01 | 7.33 | 6.92 |
| 烯烃 | 12.98 | 9.78 | 7.86 |
| 芳烃C<sub>6</sub> | 46.43 | 52.21 | 55.67 |
| C<sub>7</sub> | 8.61 | 9.34 | 9.77 |
| C<sub>8</sub> | 2.64 | 2.72 | 2.76 |
| C<sub>9 10</sub> | 3.63 | 4.08 | 4.35 |
表5 粗苯与焦化汽油混合原料加氢油的性质
| 试验原料 | 原料4 | 原料5 | 原料6 | |
| 反应条件 | 氢压，MPa | 2.0 | ||
| 空速，h<sup>-1</sup> | 0.5 | |||
| 氢油比，v/v | 1500 | |||
| 温度，℃ | 280 | |||
| 密度 Kg/m<sup>3</sup> | 829.6 | 839.7 | 849.1 | |
| 总S ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 | |
| 总N ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 | |
| 馏程，℃ | ||||
| 初馏点 | 60 | 60 | 59 | |
| 干点 | 219 | 220 | 221 | |
| 族组成m％ | ||||
| 烷烃 | 28.08 | 21.74 | 18.34 | |
| 环烷烃 | 11.26 | 10.47 | 10.01 | |
| 烯烃 | 0.18 | 0.11 | 0.06 | |
| 芳烃C<sub>6</sub> | 45.21 | 51.02 | 54.11 | |
| C<sub>7</sub> | 8.21 | 8.89 | 9.11 |
| C<sub>8</sub> | 3.18 | 3.56 | 3.69 |
| C<sub>9 10</sub> | 3.88 | 4.21 | 4.68 |
表6 粗苯与焦化汽油混合原料重整油的性质
| 试验原料 | 原料4 | 原料5 | 原料6 |
| 颜色/气味 | 清亮无色/苯族芳香味 | ||
| 总氮，ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 |
| 总硫，ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 |
| 族组成，m％ | |||
| 烷烃 | 26.78 | 20.17 | 17.21 |
| 环烷烃 | 0.99 | 0.95 | 0.97 |
| 芳烃 | 72.13 | 79.88 | 81.82 |
实施例3
粗苯与催化柴油按一定比例混合，将加氢油切割出干点小于180℃的馏分油，该馏分油性质及加氢反应条件见表7。其他反应条件、反应步骤同实施例1。重整油的性质见表8。产品性质见表9。
表7粗苯与催化柴油混和原料加氢后切割出小于180℃的馏分油性质
试验 原料原料7(在催化柴油中掺入10％的粗苯)
| 反应条件 | 氢压，MPa | 10.0 |
| 空速，h<sup>-1</sup> | 4.0 | |
| 氢油比，v/v | 200 | |
| 温度，℃ | 380 | |
| 总S ppm | ＜1 | |
| 总N ppm | ＜1 | |
| 馏程，℃ | ||
| 初馏点 | 59 | |
| 干点 | 180 | |
| 族组成m％ | ||
| 烷烃 | 25.90 | |
| 环烷烃 | 12.36 | |
| 烯烃 | 0.12 | |
| 芳烃C<sub>6</sub> | 46.35 | |
| C<sub>7</sub> | 6.63 |
| C<sub>8</sub> | 4.72 |
| C<sub>9 10</sub> | 0.46 |
表8粗苯与催化汽柴油混和原料重整油的性质
| 颜色/气味 | 清亮无色/苯族芳香味 |
| 总氮，ppm | ＜1 |
| 总硫，ppm | ＜1 |
| 族组成，m％ | |
| 烷烃 | 23.99 |
| 环烷烃 | 1.01 |
| 芳烃 | 75.00 |
表9、芳烃产品性质
| 项目 | 苯 | 甲苯 | 混合二甲苯 |
| 外观 | 水白透明 | 水白透明 | 水白透明 |
| 纯度，m％ | ＞99.99 | ＞99.99 | 2＞99.99 |
| 总硫，ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 |
| 总氮，ppm | ＜1 | ＜1 | ＜1 |
Claims (4)
1.一种由粗苯生产苯系芳烃的方法，其特征在于：粗苯与其他烃油的混合油和氢气在装有加氢催化剂的反应器内发生加氢反应，反应条件为：温度280～380℃，氢气压力2.0～10.0MPa，液体空速0.5～4.0h-1，氢油比200～1500∶1；加氢生成油气液分离后切割；切割所得馏分油与其他重整原料油进入重整预加氢反应器进行预加氢反应；所得预加氢精制油继续与新氢混合，在装有重整催化剂的反应器内发生重整反应；重整油经预蒸馏分出含二甲苯及以上组分的重组分和含苯、甲苯和非芳烃的轻组分；所述重组分送去精馏获得石油级混合二甲苯，所述轻组分经溶剂萃取蒸馏分离出非芳烃和含苯、二甲苯的富溶剂；所述富溶剂再经精馏，分别得到石油级苯和硝化级甲苯；所述硝化级甲苯经溶剂萃取蒸馏得到石油级甲苯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的其他烃油可以是直馏柴油、二次加工柴油、二次加工汽柴油、VGO、CGO、多组分混合油。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的预加氢催化剂可以采用钼镍系催化剂、钨镍系催化剂或钼钴系催化剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的加氢催化剂可选用钼镍钨磷系催化剂、钼镍系催化剂或钼钴系催化剂。
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| 粗苯低温催化加氢和萃取精馏精制. 王建华等人.煤气与热力，第18卷第5期. 1998 * |
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