常用粗苯加氢施工工艺分析

刘昌球，焦瑯珽，李志芬（五冶集团上海有限公司，上海 201999 ）

1 粗苯加氢

粗苯加氢精制是一种以粗苯为原料，通过连续蒸发，在高温高压和催化剂作用下进行加氢、加氢脱硫、加氢脱氮反应，去除杂质，经过稳定系统进入萃取蒸馏系统，最终得到可作原料使用的高纯度苯、甲苯、二甲苯的方式。粗苯成分复杂，经过粗苯加氢精制得到的高纯度苯、甲苯、二甲苯是重要的化工原料。

1.1 粗苯加氢工艺

粗苯加氢精制方法，按加氢反应温度划分，可分为高温加氢（ 600～650 ℃）、中温加氢（500～550 ℃）和低温加氢（350～380 ℃）。目前国内外较为成熟的粗苯加氢精制工艺为 Litol （莱托）法（高温加氢）、以环丁砜为溶剂的加氢工艺（环丁砜法）和以 N-甲酰吗啉为溶剂的加氢工艺（KK 法）。

1.2 常用 KK 法粗苯加氢

加氢条件：T＝300～380 ℃，P＝3.0～ 4.0 MPa。

粗苯直接进入加氢系统，经蒸发器、预反应器和主反应器加氢后得到加氢油，加氢油在高压分离器中分离出气体循环使用，分离出的加氢油在稳定塔排出尾气后进入预蒸馏塔，塔底的 C8 馏份进入去二甲苯塔生成混合二甲苯，塔顶分离出的苯、甲苯馏份进入苯萃取蒸馏塔，分离出非芳烃后，经气提塔和纯苯塔得到纯苯和硝化甲苯。

KK 法粗苯加氢工艺流程，如图1 所示。

图1 KK 法粗苯加氢工艺流程图

1.3 熟练掌握粗苯加氢工艺的重要性

熟悉粗苯加氢工艺可以对粗苯加氢装置内设备及管道的工艺特性、作用有较清楚的认识，包括压力、温度的高低，便于施工，检查配管是否符合工艺要求。

1.4 粗苯加氢主装置主要设备

粗苯加氢主装置主要设备的名称与规格，如表1 所示。

表1 粗苯加氢主装置主要设备

2 粗苯加氢施工难点及重点

2.1 施工难点

在粗苯加氢施工过程中主要存在以下施工难点：① 超高、超重塔类设备吊装通常场地狭小；② 专业交叉、工序交叉多，施工组织难度大（如塔安装与塔区框架交叉、钢结构框架与框架层设备安装）；③ 特种设备类别多（压力管道、压力容器、起重机械、锅炉），特种设备数量大（压力管道约 2 万 m，压力容器约 80 台），安装质量要求高；④大多管道介质为有毒有害、易燃易爆，部分管道属高温高压，对管道焊接质量要求极高。

2.2 施工重点

在粗苯加氢施工过程中施工重点包括材料进场验收、压力管道质量控制两部分。

2.2.1 组织培训

粗苯加氢项目管道施工验收规范主要有：SH 3501－2011《石油化工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》，GB 50235－2010《工业金属管道工程施工及验收规范》，GB50236－2011《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》。应组织项目施工及技术人员进行系统学习，掌握管道施工过程控制的要点和难点。

2.2.2 焊接工艺评定

工程开工前，参照施工图纸，根据管道材质、壁厚、焊接方法，制定焊接工艺评定计划。焊接作业时严格按照焊接工艺评定和作业指导书施焊。

2.2.3 加强人员管理

按照公司要求建立健全质量管理体系：明确材料进场验收、材料复验、焊接管理等人员；根据项目的特点（管道材质、焊接方法）选择优秀焊工，所有进场焊工必须经焊接技术分公司鉴定合格后才能上岗；建立焊工台账，焊口打钢印，保证可追溯性。

2.2.4 加强材料管理

（1）加强材料进场验收。进场材料的资料验收：核验产品质量证明书，而非简单核对合格证；如果用于压力管道的材料，核验其是否具有压力管道元件生产许可证；加强钢管和管件的尺寸验收，无缝钢管验收标准为 GB/T 8163－2008《输送流体用无缝钢管》，管件验收标准为 GB/T 12459－2005《钢制对焊无缝管件》。

（2）加强材料复验工作。按类别、批次、材质、规格、生产厂家进行复验。

3 粗苯加氢施工工艺

粗苯加氢装置由主装置、罐区、PSA 制氢、循环水站、消防水站、空压站、火炬、汽车装卸车、电气室、中控室等10 部分组成，可生产高纯苯、硝化级甲苯、二甲苯、非芳烃、溶剂油等。

3.1 粗苯加氢总体工艺流程图

KK 法粗苯加氢总体工艺流程，如图2 所示。

图2 KK 法粗苯加氢总体工艺流程图

3.2 粗苯加氢工艺流程

KK 法粗苯加氢工艺的主要流程包括加氢精制、预蒸馏、萃取蒸馏、二甲苯蒸馏 4 个部分。

3.2.1 加氢精制

从槽区来的原料经过粗苯过滤器和粗苯中间槽到粗苯原料泵，原料被升压至操作压力。原料在预蒸发器内通过与主反应器反应物进行热交换，被预加热和部分汽化，通过与混合喷嘴原料和循环氢压缩机来的循环氢混合，再与预蒸发器来的混合物一起进入蒸发器底部。

蒸发器塔由蒸发器再沸器提供蒸发所需的热量，一部分高沸点组分作为残油从底部抽到残油塔，而从残油塔出来的轻组分，循环回流到蒸发器顶部。

大部分蒸发的气体从蒸发器顶部出来，在预反应热交换器中被主反应器来的反应物进一步加热，从预反应器底部进入，通过催化剂床层向上逆流，烯烃和苯乙烯等不饱和化合物在高活性的 NiMo 催化剂作用下加氢饱和后离开预反应器的顶部。预反应器内温度因加热反应随之升高，高沸点的液体由预反应器底部排出。

预反应器流出物在主反应器热交换器和加热炉进一步加热，进入主反应器顶部。

物料气通过 CoMo 催化剂床层流下，进行脱硫、脱氮和烯烃加成反应。温度因放热反应而升高。

反应器中的催化剂在操作周期内会因结焦等因素而失去活性，可以蒸汽为载体，与空气一起以烧焦的方式进行再生，使其恢复活性。

反应器流出物再经过与热交换器和反应产品冷却器进一步冷却，进入气液分离槽进行气体和液体分离。水包中分离的主要是在注水过程中积累的废水，定期排入废水处理系统。

气体作为循环气体经分离气体预热交换器和循环气体气液分离器进入循环气体压缩机。分离气体预热交换的主要目的是确保压缩气体为干气，而无冷凝液，避免酸性气体冷凝。压缩后的循环气体再返回反应系统。从循环气体中可以抽出少量气体放散以除去惰性气体。

蒸馏所需热量由稳定塔再沸器的低压蒸汽来操作，溶解在油份中的气体和部分油品气体在稳定塔塔顶出来，并在稳定塔塔顶冷凝器中冷却，然后进入稳定塔回流槽。气体刚从液相中分离，并经过稳定塔废气冷却器进一步冷却，分离一部分冷凝的碳氢化合物，然后排入废气处理系统。

从稳定塔回流槽来的液体由回流泵回流到稳定塔顶部，在回流罐水包中积累的废水排入废水处理系统。

BTXS 反应物作为塔底产品从稳定塔流过预热交换器后，经反应物冷却器最终冷却后，进入预蒸馏单元BTXS反应物中间槽或送槽区，作为中间产品储存。

从蒸发器来的底部产品进入残油蒸馏塔。在真空系统下操作此塔，塔顶蒸发的蒸汽在塔顶的冷凝器中冷凝后流入回流槽，经过回流泵一部分送回到残油蒸馏塔中。

3.2.2 预蒸馏

经加氢单元处理后的 BTXS 加氢油，进入预蒸馏塔进料槽。此槽用氮气液封，以防止 O2进入影响 BTXS 加氢油的品质。

BTXS 加氢油进料是通过预蒸馏塔进料泵，并控制流量，经过 1 个进料预热器预热后进入预蒸馏塔。

一部分 BT 馏份作为回流液由回流泵送回预蒸馏塔的顶部；另一部分经热交换器和冷却器，被送入萃取蒸馏单元的进料槽或槽区的 BT 馏份槽，作为中间产品贮存。

预蒸馏塔塔底油经再沸器加热，塔底产品 XS 馏份经冷却器送往二甲苯蒸馏单元，回收纯二甲苯产品。

3.2.3 萃取蒸馏

原料从进料槽由萃取蒸馏进料泵经过 BT 馏份预热器送入萃取蒸馏塔。

在萃取蒸馏系统中，芳香烃用溶剂 NFM 与非芳香烃分离，溶剂从塔的中部进入。

离开萃取蒸馏塔的顶部蒸馏气包括所有非芳香烃、少量芳香烃和微量的溶剂 NFM，溶剂 NFM 在塔上部回收。

在萃取蒸馏塔顶的非芳蒸汽中，几乎没有溶剂 NFM，经塔顶冷凝器（水冷）冷凝后，随后进入回流槽中。通过萃取蒸馏塔回流泵，一部分非芳液体作为回流返回到萃取蒸馏塔顶，另一部分经过非芳冷却器（水冷）后，作为非芳香烃产品送往界区外的槽区。

萃取蒸馏塔底部产品主要包括溶剂 NFM 和芳香烃（富液），用塔底泵将其送入汽提塔进行解析，从溶剂中回收芳香烃。

萃取蒸馏塔所需要的热量，是由用中压蒸汽作热介质的萃取蒸馏塔再沸器和用热贫液作热介质的萃取蒸馏再沸器提供的。

为使汽提塔底物料加热，在汽提塔底部设置了 2 组再沸器，即用中压蒸汽为热介质的再沸器和用低压蒸汽为介质的再沸器。另外还设置了用热贫液为热介质的再沸器，设置于汽提塔的中部。

芳烃蒸汽从汽提塔顶出来后，在汽提塔冷凝器水冷中冷凝，进入汽提塔回流槽中，一部分用汽提塔回流泵送入汽提塔顶部作回流，另一部分作为纯芳香烃产品送入 B/T 分离塔。

在萃取蒸馏系统中产生的芳烃馏份进入 B/T 分离塔，其精馏所需的热量由萃取蒸馏塔的 BT 馏份蒸汽作为热介质的B/T 分离塔再沸器提供。塔底硝化甲苯用 B/T 分离塔塔底泵经过水冷却器后，送往界区外槽区贮存；纯苯蒸汽从塔顶馏出，经 B/T 分离塔顶冷却器水冷冷凝后，进入 B/T 分离塔回流槽，用 B/T 分离塔回流泵将一部分纯苯作为回流返回到B/T 分离塔中；另一部分经纯苯冷却器冷却后，送往界区外作为产品贮存在槽区的纯苯产品槽中。

3.2.4 二甲苯蒸馏

在预蒸馏单元预蒸馏塔的塔底产出的 XS 馏份，在二塔的压力差作用下送入二甲苯塔，塔顶蒸汽在塔顶冷凝器中冷凝进入回流槽中，二甲苯回流泵输送部分 C8 馏份返回二甲苯塔作为回流，另一部分经 C8 馏份冷凝冷却器送至界区外的相应槽内。

在二甲苯塔较低处，混合着二甲苯等，纯二甲苯产品在该处侧线采出。在纯二甲苯冷凝冷却器中冷却后，通过泵控制其流量，将其送至界区外储槽中。高沸点组分 C9 组分等由二甲苯塔底泵经 C9 馏份冷却器送至槽区外的相应槽内。

4 结 语

本文总结了常用的 KK 法粗苯加氢工艺流程。施工人员可以通过粗苯加氢的施工实践逐步熟悉 KK 法粗苯加氢工艺流程，在施工中把握重点和难点，合理安排施工流程，保障施工质量。