CN103922884A - 一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法，采用初馏塔负压与精馏塔常压相结合的双效精馏操作序列和热集成新型节能技术，特别是无组织排放VOC废气先经集中冷凝回收部分油类后，再进入管式炉收集焚烧，真正实现了有害气体减排和燃料节约的目的。与传统的工艺相比较，本发明提供的技术方案具有能源利用率高，能耗显著降低，贵组分被基本分离，化学产品回收率高及产品质量稳定等优势，同时该方法对提高装置清洁生产水平，减少环境污染，延伸焦化副产品加工产业链、提升重苯应用价值和市场竞争力具有重要意义。

Description

一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法

【技术领域】：本发明属于有机化工技术领域，特别是一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法。

【背景技术】：重苯是粗苯精制过程中经初步分馏后未提取萘溶剂油的重组分产品，是一种含有古马隆、萘、甲基萘、苯乙烯、茚等有机物质的混合物。特别是萘含量占重苯总量的20％～40％左右，甲基萘含量10％～20％，这些产品市场价格远高于重苯售价。可以说，重苯精加工是提升重苯经济价值的重要途径之一。

现阶段，重苯加工多采用双炉双塔、单炉双塔或单炉单塔三种工艺流程。其中，双炉双塔和单炉双塔是以管式炉作为物料加热热源，初馏塔和精馏塔则为萘提取的主要分离设备，双炉双塔相比于单炉双塔多使用了一台管式炉，必定会多消耗大量燃料，同时废气排放量增加也不符合现代环保新要求，此外初馏塔温度较高，原料中一些不饱和组分易聚合堵塞塔盘给分离操作带来许多困难。在单炉双塔操作中，精馏塔配套一台管式炉，管式炉作为精馏塔底加热热源，萘组分则由精馏塔塔顶采出。例如，中国发明专利CN103611328A授权公开了一种单炉双塔连续精馏重苯提萘工艺，采用初馏塔进料板以上为填料塔，进料板以下为板式塔的新工艺，并将精馏塔塔顶萘蒸汽作为初馏塔釜再沸器热源，降低了能耗，然而文中未公开具体的能耗降低程度，且只把重苯分离为轻油、工业萘、洗油三种产品。在单炉单塔操作中，管式炉作为精馏塔塔底加热热源，萘组分则由精馏塔侧线切取。中国发明专利CN102617264A公开了一种低温侧线精馏分离重苯中茚、萘、甲基萘的方法，虽然采用了单一精馏塔提取多种产品的操作方式，但是精馏塔所需理论板数过多，设备费用高，各组分产品基本用水冷却，热量未能充分回收利用，还浪费了宝贵的水资源。张民强等人提出了一种工业萘单炉单塔工艺研究方案(张民强，陈业文，魏宝忠，等.工业萘单炉单塔工艺研究[J].莱钢科技，2003，10：33-34.)，但是该方案同样存在塔板数过多，操作弹性小，稳定性差等缺陷。另外以上所有工艺方案基本未考虑环境保护问题，重苯加工中最大的环保问题为各类槽罐设备的无组织排放，主要以VOC的形式排向大气环境。因此，针对上述技术领域中存在的不足，本发明专利提供一种单炉双塔常减压相结合的重苯精制方法，主要为双效精馏与热集成节能技术和管式炉加热常减压相结合的新型重苯连续精馏工艺，无组织排放废气集中收集送入管式炉焚烧，这些废气主要为挥发性有机化合物(volatile organic compounds)，简称VOC。该方法具有工艺结构紧凑、处理能力大、能源利用率高、高含量贵重组分被基本分离、且各类产品回收率高、产品质量稳定等特点，该工艺方法的核心理念是在不增加单吨重苯加工能耗的前提下用一套装置从重苯中分离出尽可能多种类的高附加值产品，并减小环境污染，提高整套装置的清洁生产水平。

【发明内容】

根据现有重苯加工行业的不足，本发明拟解决的问题为，提供一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工方法。该工艺及设备用于重苯的连续精馏加工过程，双效逆精馏和热集成技术同时应用于此工艺设计中，整个系统的热源仅来自于一台精馏塔管式炉，原料进料温度的提高及初步分馏塔的热源全部来自于各物料组分的潜热或显热，最终经过一系列的换热器实现。轻油的潜热、萘油和残油的显热作为原料加热的热源，萘组分的潜热和洗油的显热作为初步分馏塔的热源。初馏塔为负压操作、精馏塔为常压的连续精馏操作，代替现有重苯加工工艺的常压操作。各无组织排放节点排放的VOC废气集中收集并冷凝冷却回收部分油类后，将不凝气体送入管式炉进行充分焚烧。该工艺可有效解决行业内设备投资大、能耗高、高附加值组分收率低、VOC废气排放未得到有效解决等关键技术问题，提高了整套装置的生产效率和清洁生产水平。

【本发明的技术方案】

本发明专利提供一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法，主要装置包括初馏塔、精馏塔、初馏塔负压装置、无组织排放废气收集焚烧系统、精馏塔管式炉、萘蒸汽与萘洗油换热器、轻质洗油与萘洗油换热器、轻油与原料换热器、原料与萘油换热器、原料与残油换热器、萘洗油与萘蒸汽换热器、轻质洗油冷却器、残油冷却器、轻油冷却器、原料泵、初馏塔底循环泵、精馏塔底循环泵、初馏塔回流泵、精馏塔回流泵；在初馏塔上设置进料口，初馏塔塔顶轻油蒸汽出口，初馏塔塔顶回流口，初馏塔底循环管线进、出口，相关仪表安装口；在精馏塔上设置进料口，精馏塔塔顶萘蒸汽出口，精馏塔塔顶回流口，精馏塔塔底循环管线进、出口，侧线采出口，相关仪表安装口；所有换热器、冷却器管程设进、出口，壳程设进、出口，壳程设不凝气体排放口。

工艺流程为：来自罐区原料槽约60～90℃的原料重苯首先进入中间槽，然后经重苯原料泵依次打入原料、轻油换热器中与约115～135℃的轻油蒸汽换热至95～115℃，原料、萘油换热器中与约190～210℃的高温萘油换热至约160～180℃，原料、残油换热器中与约260～280℃的高温残油换热至约180～200℃后，进入塔顶表压为-50～-80kPa的初馏塔中。初馏塔顶采出约115～135℃的轻油油汽先后经原料、轻油换热器和轻油冷却器后，温度下降为30～50℃，流入轻油油水分离器，分离水进入污水处理系统处理，合格轻油溢流至轻油回流槽，一部分轻油经初馏塔回流泵打入初馏塔顶控制塔顶温度，另一部分送至轻油产品罐。初馏塔底约190～210℃的萘洗油经循环泵一部分打入常压操作的萘精馏塔中部作为原料进料，精馏塔塔顶表压为0～30kPa，另一部分经萘洗油、萘蒸汽换热器与约215～235℃的萘蒸汽换热，萘洗油、轻质洗油换热器与235～255℃的轻质洗油换热，最终温度为210～230℃后返回初馏塔底。

萘精馏塔底约260～290℃的残油经残油油循环泵一部分打入管式炉被加热至约290～320℃后返回萘精馏塔底，另一部分先后经原料、残油换热器和残油冷却器被冷却至约40～60℃后，被送至残油产品槽。精馏塔顶采出约215～235℃的萘蒸汽先进入萘洗油与萘蒸汽换热器被冷凝为约190～210℃的萘油，再进入原料与萘油换热器被冷却至约135～155℃萘油，流入萘油回流槽，萘油一部分经精馏塔回流泵打入萘精馏塔顶控制塔顶温度，另一部分合格萘油溢流至萘中间罐，然后由倒萘泵送至萘产品罐。精馏塔提留段235～255℃处开侧线采出孔，采出富含甲基萘馏分的轻质洗油，经萘洗油与轻质洗油换热器和轻质洗油冷却器冷却至40～60℃后进入洗油产品罐。

VOC废气的处理：各换热器、冷却器排放的废气，各槽罐排放的废气，初馏塔真空系统废气集中收集进入冷凝冷却器，冷凝液主要为轻油组分送入轻油槽，不凝气体送入本装置管式炉焚烧转变为二氧化碳和水，既减少有害气体的排放又能节省管式炉燃料。

初馏塔负压操作与精馏塔常压操作的不同压力操作制度形成了典型的双效逆精馏操作序列。精馏塔顶萘蒸汽通过萘洗油与萘蒸汽换热器为初馏塔底萘洗油加热提供主要热量，萘蒸汽被冷凝为高温萘油，高温萘油又通过原料与萘油换热器为原料重苯提供主要热量，萘油被冷却为低温萘油产品。精馏塔塔底的残油经管式炉加热后为整个生产系统提供热量。

【本发明的优点及效果】：

本发明专利的内容在于提供一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工方法，具有以下优点和有益效果：1、重苯精制过程应用了双效精馏和热集成技术，整个系统的热源仅来自于一台精馏塔管式炉，工艺简单、装置结构紧凑，能源利用率高，能耗显著降低；2、无组织排放VOC废气经冷凝回收部分油类后，剩余不凝废气则送入管式炉充分燃烧，工艺污染物排放少，环境污染小，化学产品回收率高；3、单炉双塔常减压相结合的重苯精加工方法不仅延伸了煤化工行业重苯精加工产业链，同时符合创新节能绿色友好的新型化工行业发展模式。

【附图说明】：

图1为本发明单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的工艺流程及其设备

【具体实施方式】：

实施例1：本发明实施例为3万吨/年单炉双塔常减压结合重苯精加工装置，通过以下流程实现：

来自罐区原料槽的原料重苯(约80℃)进入中间槽(两个中间槽倒用)，然后经重苯原料泵依次打入原料与轻油换热器与轻油蒸汽(约120℃，主要利用轻油潜热)换热至约110℃、原料与萘油换热器与高温萘油(约205℃，由萘蒸汽在萘洗油与萘蒸汽换热器中冷凝所得)换热至约170℃、原料与残油换热器与高温残油(约270℃，来自萘精馏塔底)换热至约195℃后进入初馏塔(塔顶操作压力表压-50kPa)。初馏塔顶采出的轻油油汽(约120℃)先后经原料与轻油换热器和轻油冷却器(冷却介质为循环冷却水)后，所得轻油(约40℃)流入油水分离器，分离水去污水处理系统，合格轻油溢流至轻油回流槽，一部分轻油经初馏塔回流泵打回初馏塔顶控制温度，另一部分送至轻油产品罐，轻油含萘量小于5％。初馏塔底的萘洗油(约200℃)经循环泵一部分打入萘精馏塔(塔顶操作压力表压15kPa)中部进料，另一部分经萘洗油与萘蒸汽换热器与萘蒸汽(约225℃，来自萘精馏塔顶)、萘洗油与轻质洗油换热器(约245℃，来自精馏塔轻质洗油侧线采出口)换热后返回初馏塔底。

萘精馏塔底的残油(约275℃)经残油油循环泵一部分打入管式炉被加热至约290℃后返回萘精馏塔底，另一部分先后经原料与残油换热器和残油冷却器被冷却至约45℃后，被送至残油槽，残油含萘量小于3％。精馏塔顶采出的萘蒸汽(约225℃)先进入萘洗油与萘蒸汽换热器被冷凝为萘油(约205℃)，再进入萘洗油与萘蒸汽换热器被冷却至约145℃，自流入萘油回流槽，萘油一部分经萘油回流泵打回萘精馏塔顶控制温度，另一部分合格萘油溢流至萘中间罐，然后由倒萘泵送至萘产品罐，萘的纯度大于95.70％。精馏塔提留段245℃处开侧线采出孔，采出富含甲基萘馏分的轻质洗油，经萘洗油与轻质洗油换热器和轻质洗油冷却器冷却后进入轻质洗油产品罐，轻质洗油中混合甲基萘(β-甲基萘+α-甲基萘)的含量大于40％。

VOC废气的处理：各换热器、冷却器排放的废气，各槽罐排放的废气，初馏塔真空系统废气集中收集进入冷凝冷却器，冷凝液主要为轻油组分，送入轻油产品槽，不凝气体再送入管式炉焚烧转变为二氧化碳和水，既减少有害气体的排放又能节省管式炉燃料。

仪表控制系统采用DCS控制系统，各控制点设计必要的测压点、测温点、测流量点、测液位点，分别安装压力表、温度计、流量计、液位计，管线上安装调节阀，各控制点设置调节器，能够保证系统安全稳定的运行，大部分操作操作工可以通过电脑完成。

该装置满负荷生产时，年可生产工业萘9000吨，轻油10500吨，轻质洗油7200吨，残油3300吨。

Claims (5)

1.本发明专利提供一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法，主要装置包括初馏塔、精馏塔、初馏塔负压装置、无组织排放废气收集焚烧系统、精馏塔管式炉、萘蒸汽与萘洗油换热器、轻质洗油与萘洗油换热器、轻油与原料换热器、原料与萘油换热器、原料与残油换热器、萘洗油与萘蒸汽换热器、轻质洗油冷却器、残油冷却器、轻油冷却器、原料泵、初馏塔底循环泵、精馏塔底循环泵、初馏塔回流泵、精馏塔回流泵；在初馏塔上设置进料口，初馏塔塔顶轻油蒸汽出口，初馏塔塔顶回流口，初馏塔底循环管线进、出口，相关仪表安装口；在精馏塔上设置进料口，精馏塔塔顶萘油蒸汽出口，精馏塔塔顶回流口，精馏塔塔底循环管线进、出口，侧线采出口，相关仪表安装口；所有换热器、冷却器管程设进、出口，壳程设进、出口，壳程设不凝气体排放口。

2.根据权利要求1所述一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法，其特征在于所述工艺流程为：来自罐区原料槽约60～90℃的原料重苯首先进入中间槽，然后经重苯原料泵依次打入原料、轻油换热器中与约115～135℃的轻油蒸汽换热至95～115℃，原料、萘油换热器中与约190～210℃的高温萘油换热至约160～180℃，原料、残油换热器中与约260～280℃的高温残油换热至约180～200℃后，进入塔顶表压为-50～-80kPa的初馏塔中；初馏塔顶采出约115～135℃的轻油油汽先后经原料、轻油换热器和轻油冷却器后，温度下降为30～50℃，流入轻油油水分离器，分离水进入污水处理系统处理，合格轻油溢流至轻油回流槽，一部分轻油经初馏塔回流泵打入初馏塔顶控制塔顶温度，另一部分送至轻油产品罐。初馏塔底约190～210℃的萘洗油经循环泵一部分打入常压操作的萘精馏塔中部作为原料进料，精馏塔塔顶表压为0～30kPa，另一部分经萘洗油、萘蒸汽换热器与约215～235℃的萘蒸汽换热，萘洗油、轻质洗油换热器与235～255℃的轻质洗油换热最终温度为210～230℃后返回初馏塔底。

3.根据权利要求1所述一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法，其特征在于所述萘精馏塔底约萘精馏塔底约260～290℃的残油经残油油循环泵一部分打入管式炉被加热至约290～320℃后返回萘精馏塔底，另一部分先后经原料、残油换热器和残油冷却器被冷却至约40～60℃后，被送至残油产品槽。精馏塔顶采出约215～235℃的萘蒸汽先进入萘洗油与萘蒸汽换热器被冷凝为约190～210℃的萘油，再进入原料与萘油换热器被冷却至约135～155℃，流入萘油回流槽，萘油一部分经精馏塔回流泵打入萘精馏塔顶控制塔顶温度，另一部分合格萘油溢流至萘中间罐，然后由倒萘泵送至萘产品罐；精馏塔提留段235～255℃处开侧线采出孔，采出富含甲基萘馏分的轻质洗油，经萘洗油与轻质洗油换热器和轻质洗油冷却器冷却至40～60℃后进入洗油产品罐。

4.根据权利要求1所述一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法，其特征在于所述挥发性有机化合物VOC废气的处理：各换热器、冷却器排放的废气，各槽罐排放的废气，初馏塔真空系统废气集中收集进入冷凝冷却器，冷凝液主要为轻油组分送入轻油槽，不凝气体送入本装置管式炉焚烧转变为二氧化碳和水，既减少有害气体的排放又能节省管式炉燃料。

5.根据权利要求1所述一种单炉双塔常减压相结合的重苯精加工的方法，其特征在于所述初馏塔负压操作与精馏塔常压操作的不同压力操作制度形成了典型的双效逆精馏操作序列；精馏塔顶萘蒸汽通过萘洗油与萘蒸汽换热器为初馏塔底萘洗油加热提供主要热量，萘蒸汽被冷凝为高温萘油，高温萘油又通过原料与萘油换热器为原料重苯提供热量，萘油被冷却为低温萘油产品。精馏塔塔底的残油经管式炉加热后为整个生产系统提供热量。