CN103520945A - 粗苯加氢产物的精制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种粗苯加氢产物的精制装置及方法，加氢产物进入苯馏分馏塔C101，在苯馏分馏塔C101塔的塔顶蒸出苯馏分，该馏分送入萃取精馏塔C201的下部，C201的上部送入来自萃取剂回收塔C202的萃取剂，在萃取精馏塔C201的塔顶蒸出非芳烃溶剂油，底部采出的是萃取剂和苯的混合物，送入负压操作的萃取剂回收塔C202塔，回收塔C202的塔顶得到纯苯，塔釜得到萃取剂，经热量回收利用后返回萃取精馏塔C201；塔C101塔塔釜的甲苯和二甲苯的混合物进入甲苯脱轻塔C102，塔釜得到甲苯和二甲苯馏分进入甲苯塔C103进一步分离，塔顶为合格的甲苯产品，塔底为混合二甲苯产品。本发明节省能耗，比传统萃取精馏工艺节省30%以上。溶剂油的苯含量可以降低至3%以下。提高了纯苯的收率。

Description

粗苯加氢产物的精制装置及方法
技术领域
本发明属煤化工加工领域，涉及粗苯加氢精制过程，具体涉及粗苯加氢产物的精制过程。
背景技术
目前，粗苯加氢精制已经取代传统的酸洗工艺，成为粗苯精制的主要手段，该技术的主要特点是过程环保，得到的加氢产物中硫氮杂质的含量均较低，经后续精制后可得到低硫、低氮的纯苯、甲苯和混合二甲苯产品。加氢后的加氢产物中以苯、甲苯和二甲苯为主，并含有大量同芳烃沸点接近或者形成共沸的非芳烃。为了除去加氢油中的非芳烃，得到各个芳烃产品，目前加氢产物的分离过程基本采取萃取精馏工艺，传统工艺的分离过程如下：加氢后的加氢油首先进入主分馏塔，塔釜采出二甲苯以及重组分，去二甲苯塔进一步精制得到二甲苯产品，塔顶采出苯、甲苯以及轻组分经萃取精馏系统除去非芳烃后，再经纯苯塔和甲苯塔依次分别得到纯苯和甲苯。在该工艺中，苯和甲苯经多次从塔顶出料，蒸发次数分别为三次和两次，加工能耗较高。中国专利CN101367704公布的粗苯加氢新的精制过程，也是对苯和甲苯馏分进行萃取精馏，采用气相出料进入下一个塔，目的是为了节约能耗。另外，传统萃取精馏工艺，生产出的溶剂油产品中夹带较多的苯产品，一方面使纯苯的收率下降，同时也影响了溶剂油的产品质量，进而影响了溶剂油的销售价格。如中国专利CN10216914A公布的粗苯加氢新精制方法，将萃取精馏分为两个塔，萃取剂与非芳烃在单独的提馏塔内进行分离，提馏塔的塔釜产品分相后分别进入萃取精馏塔和提馏塔，该发明的目的也是为了提高苯的收率。目前，由于粗苯加工产能过剩，造成粗苯原料价格不断上升，产品价格的上升幅度较小，如何降低能耗，降低加工成本、提高经济效益成为企业非常关注的问题。而整个粗苯加氢装置的能耗主要在于加氢产物的精制分离，因此，降低加氢产物精制系统的能耗是降低整体装置能耗的关键。
本发明提出的新的粗苯加氢产物的精制方法，采用仅对苯馏分进行萃取精馏的加工工艺，比传统工艺的苯和甲苯馏分共同萃取精馏的加工模式可以使整个装置的能耗降低30%以上，并且提高了溶剂油的产品质量，提高了纯苯的收率，大大提高了企业的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种粗苯加氢产物的精制装置及方法，该工艺对仅苯馏分进行萃取精馏，甲苯以上的馏分采用普通精馏的方法进行精制。这样可以大大降低装置能耗，提高溶剂油产品的质量，提高纯苯收率。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
一种粗苯加氢产物的精制装置，包括器苯馏分塔、甲苯脱轻塔、甲苯塔以及由萃取精馏塔、萃取剂回收塔组成的萃取精馏系统；其特征是苯馏分馏塔C101上设置有粗苯加氢产物进料口和回流物料进口，苯馏分馏塔C101塔顶馏分连接到萃取精馏塔C201入口，塔底排出物进入甲苯脱轻塔C102入口；甲苯脱轻塔C102塔顶出口连接到苯馏分馏塔C101回流物料进口，塔底连接到甲苯塔C103入口；甲苯塔C103塔顶和塔底分别采出产品；萃取精馏塔C201塔顶设有萃取剂入口，塔顶采出产品，塔底出口连接到萃取剂回收塔C202的入口；萃取剂回收塔C202塔顶采出产品，塔底连接到萃取精馏塔C201塔顶萃取剂入口。
为了达到更好的效果，在萃取剂回收塔C202和萃取剂回收塔C202塔之间设置有溶剂油回收塔C203；萃取精馏塔C201塔顶设有萃取剂入口和塔顶进料口，塔顶出口连接到溶剂油气提塔C203的入口，塔底出口进入萃取剂回收塔C202的入口；萃取剂回收塔C202塔顶采出产品，塔底连接到萃取精馏塔C201塔顶萃取剂入口；溶剂油气提塔C203塔顶采出产品，塔底连接到萃取精馏塔C201塔顶进料口。
本发明的粗苯加氢产物的精制方法，加氢产物首先进入苯馏分馏塔C101，在苯馏分馏塔C101塔的塔顶蒸出苯馏分，该馏分送入萃取精馏塔C201的下部，萃取精馏塔C201的上部送入来自萃取剂回收塔C202的萃取剂，在萃取精馏塔C201的塔顶蒸出非芳烃溶剂油，底部采出的是萃取剂和苯的混合物，送入负压操作的萃取剂回收塔C202塔，在萃取剂回收塔C202的塔顶得到纯苯，塔釜得到萃取剂，经热量回收利用后返回萃取精馏塔C201；苯馏分馏塔C101塔塔釜的甲苯和二甲苯的混合物进入甲苯脱轻塔C102，该塔的目的是将沸点低于甲苯的轻组分从塔顶分离出去，这部分产品可以返回苯馏分馏塔C101塔，也可以作为溶剂油产品出售，塔釜得到甲苯和二甲苯馏分进入甲苯塔C103进一步分离，塔顶为合格的甲苯产品，塔底为混合二甲苯产品。
本发明在增加了溶剂油回收塔C203后，工艺方法为：加氢产物首先进入苯馏分馏塔C101，在苯馏分馏塔C101塔的塔顶蒸出苯馏分，该馏分送入萃取精馏塔C201的下部，萃取精馏塔C201的塔顶送入来自萃取剂回收塔C202的萃取剂，在萃取精馏塔C201的塔顶蒸出非芳烃和少量的萃取剂，以气相的方式进入溶剂油回收塔C203的塔底，在溶剂油回收塔C203的塔顶采出不含萃取剂的非芳烃，塔釜得到进入该塔的全部萃取剂和少量烷烃与苯的混合物，返回萃取精馏塔C201。萃取精馏塔C201的底部采出的是萃取剂和苯的混合物，送入负压操作的萃取剂回收塔C202塔，在萃取剂回收塔C202的塔顶得到纯苯，塔釜得到萃取剂，经热量回收利用后返回萃取精馏塔C201。苯馏分馏塔C101塔塔釜的甲苯和二甲苯的混合物进入二甲苯塔C102，该塔的目的是将甲苯和二甲苯分离，塔釜得到二甲苯馏分，塔顶的粗甲苯进入甲苯精制塔C103进一步精制，塔顶为少量的非芳烃轻组分，这部分产品可以返回苯馏分馏塔C101塔，也可以作为产品直接采出，塔底为合格的甲苯产品。
加氢产物的精制工艺首先以苯和甲苯为切割点，苯馏分馏塔C101塔顶得到不含甲苯的苯馏分，塔釜得到C7和C7以上芳烃馏分，苯馏分的进一步精制采用萃取精馏的方法进行精制，而甲苯和二甲苯的精制采用普通精馏的方法。因为是多组分分离，可以有不同的分离顺序。甲苯和二甲苯的混合物的分离顺序可以是先脱除沸点低于甲苯的烷烃和少量苯，再进行甲苯和二甲苯的分离，也可以是先进行甲苯和二甲苯的分离，然后再进行甲苯中低沸点烷烃、少量苯的脱除。脱除后的轻组分可以返回苯馏分切割塔，也可以作为溶剂油产品出售。
本发明的塔设备可以是填料塔也可以是板式塔。
苯馏分萃取蒸馏过程所使用的萃取剂为通常使用的萃取剂，可以是N-甲基吡咯烷酮，N-甲酰吗啉，N,N二甲基甲酰胺，N,N二甲基乙酰胺，环丁砜，二甲基亚砜，乙二醇中的一种或者其中任何两种及两种以上的混合物。
本发明的工艺条件为：苯馏分馏塔C101操作压力为101-200KPa,甲苯脱轻塔C102操作压力为101-200KPa,甲苯塔C103操作压力为300-400KPa，萃取精馏塔C201的操作压力为101-200KPa，萃取剂回收塔C202的操作压力为20-80KPa,溶剂油气提塔C203操作压力为101-200KPa。
所述的新的萃取精馏工艺，萃取精馏系统由萃取精馏塔、萃取剂回收塔和溶剂油气提塔组成，也可以是由萃取精馏塔和萃取剂回收塔组成。
实现所述工艺的主要设备包括：苯馏分塔，甲苯精制塔、二甲苯塔以及由萃取精馏塔、萃取剂回收塔和溶剂油气提塔组成的萃取精馏系统，所采用的分离设备可以是填料塔，也可以是板式塔。
本发明与传统加氢油将苯和甲苯馏分进行萃取精馏精制工艺相比，苯馏分和甲苯各被少从塔顶蒸馏出一次，且萃取剂回收时，苯与萃取剂的分离比甲苯与萃取剂的分离需要更低的塔板数和回流比，因此产生了节能效果。本发明的有益成果是：
a)节省能耗，能耗比传统萃取精馏工艺节省30%以上。
b)提高了非芳烃溶剂油的质量，溶剂油的苯含量可以降低至3%以下。
c)提高了纯苯的收率。
附图说明
图1：本发明新的萃取精馏工艺流程图，五塔流程。
图2：本发明新的萃取精馏工艺流程图，六塔流程。
C101苯馏分馏塔、C102甲苯脱轻塔、C103甲苯塔、C201萃取精馏塔、C202萃取剂回收塔、C203溶剂油气提塔、1加氢产物、2苯馏分、3非芳烃、4萃取剂和苯混合物、5纯苯、6萃取剂、7甲苯和二甲苯、8含甲苯非芳烃、9甲苯和二甲苯、10甲苯、11二甲苯、12粗甲苯、13苯、非芳烃和萃取剂混合物。
具体实施方式
本发明的粗苯加氢产物的精制工艺是首先将加氢脱硫、脱氮和将烯烃全部饱和后的加氢产物以苯和甲苯为切割点，分为苯馏分和甲苯及甲苯以上芳烃馏分，苯馏分采用萃取精馏方式进行精制，甲苯和甲苯以上馏分采用普通精馏方式进行精馏分离。按照萃取精馏塔设计方式的不同，可分为五塔流程和六塔流程。以下结合应用实例对实施方法进行进一步说明。
应用实例1
下面结合附图1及具体实施方式对本发明作进一步说明。
粗苯加氢产物的精制装置，包括器苯馏分塔、甲苯脱轻塔、甲苯塔以及由萃取精馏塔、萃取剂回收塔组成的萃取精馏系统；其特征是苯馏分馏塔C101上设置有粗苯加氢产物进料口和回流物料进口，苯馏分馏塔C101塔顶馏分连接到萃取精馏塔C201入口，塔底排出物进入甲苯脱轻塔C102入口；甲苯脱轻塔C102塔顶出口连接到苯馏分馏塔C101进料口，塔底连接到甲苯塔C103入口；甲苯塔C103塔顶和塔底分别采出产品；萃取精馏塔C201塔顶设有萃取剂入口，塔顶采出产品，塔底出口连接到萃取剂回收塔C202的入口；萃取剂回收塔C202塔顶采出产品，塔底连接到萃取精馏塔C201塔顶萃取剂入口。
加氢产物首先进入苯馏分馏塔C101，在苯馏分馏塔C101塔的塔顶蒸出苯馏分，该馏分送入萃取精馏塔C201的下部，萃取精馏塔C201的上部送入来自萃取剂回收塔C202的萃取剂，在萃取精馏塔C201的塔顶蒸出非芳烃溶剂油，底部采出的是萃取剂和苯的混合物，送入负压操作的萃取剂回收塔C202塔，在萃取剂回收塔C202的塔顶得到纯苯，塔釜得到萃取剂，经热量回收利用后返回萃取精馏塔C201；苯馏分馏塔C101塔塔釜的甲苯和二甲苯的混合物进入甲苯脱轻塔C102，该塔的目的是将沸点低于甲苯的轻组分从塔顶分离出去，这部分产品可以返回苯馏分馏塔C101塔，也可以作为溶剂油产品出售，塔釜得到甲苯和二甲苯馏分进入甲苯塔C103进一步分离，塔顶为合格的甲苯产品，塔底为混合二甲苯产品。
C101塔塔釜的甲苯和二甲苯的混合物7进入甲苯脱轻塔C102，该塔的目的是将沸点低于甲苯的轻组分8从塔顶分离出去，这部分产品可以返回C601塔，也可以作为溶剂油产品出售，塔釜得到甲苯和二甲苯馏分9进入甲苯塔C103进一步分离，塔顶为合格的甲苯产品10，塔底为混合二甲苯产品11。
进料量为：6250kg/h，进料组成如下：
  进料组分   组成，wt%
  苯   73.9
  甲苯   16.5
  混合二甲苯   5.4
  其他   4.2
  总计   100
各塔的理论板数，操作压力如下：
C101塔的理论板数为70，操作压力为常压；C102理论板数为80，操作压力常压；C103理论板数为50，操作压力为350kpa（绝）；C201理论板数为60，操作压力为常压；C202理论板数为30，操作压力为40kpa（绝）。
甲苯和甲苯以上馏分的精制也可以采用附图1所示的加工流程。
精制效果：
  产品名称   产量，kg/h   产品质量
  苯   4540   99.99%
  甲苯   1022   99.0%
  混合二甲苯   370   符合国标GB3406-1990
应用实例2
下面结合附图2及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图2所示，与图1不同的是，在萃取剂回收塔C202和萃取剂回收塔C202塔之间设置有溶剂油回收塔C203；萃取精馏塔C201塔顶设有萃取剂入口和塔顶进料口，塔顶出口连接到溶剂油气提塔C203的入口，塔底出口进入萃取剂回收塔C202的入口；萃取剂回收塔C202塔顶采出产品，塔底连接到萃取精馏塔C201塔顶萃取剂入口；溶剂油气提塔C203塔顶采出产品，塔底连接到萃取精馏塔C201塔顶进料口。
加氢产物1首先进入苯馏分馏塔C101，在C101塔的塔顶蒸出苯馏分2，该馏分送入C201的下部，C201的塔顶送入来自萃取剂回收塔C202的萃取剂6，在C201的塔顶蒸出非芳烃和少量的萃取剂9，以气相的方式进入C203的塔底，在C203的塔顶采出不含萃取剂的非芳烃3，塔釜得到进入该塔的全部萃取剂和少量烷烃与苯的混合物13，返回萃取精馏塔C201。C201的底部采出的是萃取剂和苯的混合物4，送入负压操作的C202塔，在C202的塔顶得到纯苯5，塔釜得到萃取剂6，经热量回收利用后返回萃取精馏塔C201。
C101塔塔釜的甲苯和二甲苯的混合物9进入二甲苯塔C102，该塔的目的是将甲苯和二甲苯分离，塔釜得到二甲苯馏分11，塔顶的粗甲苯12进入甲苯精制塔C103进一步精制，塔顶为少量的非芳烃轻组分8，这部分产品可以返回C101塔，也可以作为产品直接采出，塔底为合格的甲苯产品10。
甲苯和甲苯以上馏分的精制也可以采用附图2所示的加工流程。
进料量为：6250kg/h，进料组成如下：
  进料组分   组成，wt%
  苯   73.9
  甲苯   16.5
  混合二甲苯   5.4
  其他   4.2
  总计   100
各塔的理论板数，操作压力如下：
C101塔的理论板数为70，操作压力为常压；C102理论板数为80，操作压力350kpa（绝）；C103理论板数为50，操作压力为常压；C201理论板数为40，操作压力为常压；C202理论板数为30，操作压力为40kpa（绝）；C203理论板数为10，操作压力为常压。
精制效果：
  产品名称   产量，kg/h   产品质量
  苯   4597   99.99%
  甲苯   1022   99.0%
  混合二甲苯   374   符合国标GB3 406-1990
  非芳烃溶剂油   229   苯1.5%

Claims (7)

1.一种粗苯加氢产物的精制装置，包括器苯馏分塔、甲苯脱轻塔、甲苯塔以及由萃取精馏塔、萃取剂回收塔组成的萃取精馏系统；其特征是苯馏分馏塔C101上设置有粗苯加氢产物进料口和回流物料进口，苯馏分馏塔C101塔顶气相出口连接到萃取精馏塔C201进料入口，塔底排出物进入甲苯脱轻塔C102进料入口；甲苯脱轻塔C102塔顶出口连接到苯馏分馏塔C101进料口，塔底连接到甲苯塔C103入口；甲苯塔C103塔顶和塔底分别采出产品；萃取精馏塔C201塔顶设有萃取剂入口，塔顶采出产品，塔底出口连接到萃取剂回收塔C202的进料入口；萃取剂回收塔C202塔顶采出产品，塔底连接到萃取精馏塔C201塔顶萃取剂入口。
2.如权利要求1所述的粗苯加氢产物的精制装置，其特征是在萃取剂回收塔C202和萃取剂回收塔C202塔之间设置有溶剂油回收塔C203；萃取精馏塔C201塔顶设有萃取剂入口和塔顶进料口，塔顶出口连接到溶剂油气提塔C203的入口，塔底出口进入萃取剂回收塔C202的入口；萃取剂回收塔C202塔顶采出产品，塔底连接到萃取精馏塔C201塔顶萃取剂入口；溶剂油气提塔C203塔顶采出产品，塔底连接到萃取精馏塔C201塔顶进料口。
3.根据权利要求1所述一种粗苯加氢产物的精制系统，其特征是塔设备是填料塔或是板式塔。
4.权利要求1的粗苯加氢产物的精制方法，其特征是：加氢产物首先进入苯馏分馏塔C101，在苯馏分馏塔C101塔的塔顶蒸出苯馏分，该馏分送入萃取精馏塔C201的下部，萃取精馏塔C201的上部送入来自萃取剂回收塔C202的萃取剂，在萃取精馏塔C201的塔顶蒸出非芳烃溶剂油，底部采出的是萃取剂和苯的混合物，送入负压操作的萃取剂回收塔C202塔，在萃取剂回收塔C202的塔顶得到纯苯，塔釜得到萃取剂，经热量回收利用后返回萃取精馏塔C201；苯馏分馏塔C101塔塔釜的甲苯和二甲苯的混合物进入甲苯脱轻塔C102，脱轻塔C102塔釜得到甲苯和二甲苯馏分进入甲苯塔C103进一步分离，塔顶为甲苯产品，塔底为混合二甲苯产品。
5.权利要求2的粗苯加氢产物的精制方法，其特征是加氢产物首先进入苯馏分馏塔C101，在苯馏分馏塔C101塔的塔顶蒸出苯馏分，该馏分送入萃取精馏塔C201的下部，萃取精馏塔C201的塔顶送入来自萃取剂回收塔C202的萃取剂，在萃取精馏塔C201的塔顶蒸出非芳烃和少量的萃取剂，以气相的方式进入溶剂油回收塔C203的塔底，在溶剂油回收塔C203的塔顶采出不含萃取剂的非芳烃，塔釜得到进入该塔的全部萃取剂和少量烷烃与苯的混合物，返回萃取精馏塔C201。萃取精馏塔C201的底部采出的是萃取剂和苯的混合物，送入负压操作的萃取剂回收塔C202塔，在萃取剂回收塔C202的塔顶得到纯苯，塔釜得到萃取剂，经热量回收利用后返回萃取精馏塔C201。
6.根据权利要求4所述一种粗苯加氢产物的精制方法，其特征是所述萃取剂是N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰吗啉、N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、环丁砜、二甲基亚砜或乙二醇中的一种或者其中任何两种及两种以上的混合物。
7.根据权利要求4所述的一种粗苯加氢产物的精制方法，其特征是苯馏分馏塔C101操作压力为101-200KPa,甲苯脱轻塔C102操作压力为101-200KPa,甲苯塔C103操作压力为300-400KPa，萃取精馏塔C201的操作压力为101-200KPa，萃取剂回收塔C202的操作压力为20-80KPa,溶剂油气提塔C203操作压力为101-200KPa。
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