降低焦化非芳烃含苯量对焦化产品质量影响的实践

惠 振，姜 涛

（1.马鞍山钢铁股份有限公司煤焦化公司；2.安徽马钢化工能源科技有限公司，安徽马鞍山 243000）

引言

焦化非芳烃是粗苯原料中的不饱和化合物在加氢法精制工艺被加氢饱和及萃取精馏所得的1种产品，广泛用于工业溶剂、汽油的添加剂和稀释剂等。马钢苯加氢自2012 年3 月建成投产以来，非芳烃产品质量一直不稳定，非芳烃含苯量高达60%。2014 年工况调整之后稳定在40%左右，与同行业相比，非芳烃含苯量较高，具体见表1。非芳烃含苯量高会影响苯收率，带来一定经济损失。在降低非芳烃含苯过程中发现，苯与甲苯的质量会受到不同程度的影响，因此降低非芳烃含苯量对苯、甲苯质量影响的分析与研究十分必要。

表1 国内典型苯加氢工艺产品质量对比 %

1 萃取蒸馏系统简介

非芳烃是加氢油经过萃取蒸馏塔（ED 塔）萃取后从塔顶冷凝得到的产品，因此，非芳烃质量的好坏以及塔底过程产品的好坏与萃取剂相关性很大。连续萃取精馏一般采用双塔操作，被分离的物料（加氢油）由ED 塔的中部连续进入塔内，而溶剂从靠近塔顶的部位连续加入。在ED 塔内易挥发组分由塔顶馏出，而难挥发组分和溶剂由塔底馏出并进入溶剂回收塔。在溶剂回收塔内，可使难挥发组分与溶剂得以分离，难挥发组分由塔顶馏出，而溶剂由塔底馏出并循环回送至ED 塔［1］。ED 塔生产非芳烃产品的工艺流程见图1。

图1 萃取蒸馏系统工艺流程图

2 非芳烃含苯量、苯、甲苯三者质量关联性分析

2.1 质量关联性

生产稳定顺行期间，对2020 年5 月份与7 月份两阶段产品质量数据跟踪发现，非芳烃含苯量与纯苯纯度及甲苯纯度存在一定的关联。非芳烃含苯、纯苯、甲苯纯度在两个阶段的变化趋势见图2。

图2 非芳烃含苯、苯、甲苯三者变化趋势对比图

从图2 可以明显看出，7 月份较5 月份，非芳烃含苯下降10%左右，苯的纯度与甲苯纯度都有不同程度下降。其中，纯苯纯度降至99.98%，甲苯纯度降至99.1%，甲苯纯度下降明显，说明非芳烃含苯量与纯苯纯度、甲苯纯度相关，且成反比例关系，降低非芳烃含苯量势必引起苯及甲苯纯度的降低，因此，寻找保证苯纯度99.99%与降低非芳烃含苯量之间的平衡点至关重要。

2.2 关联性分析

为考察引起两个阶段产品质量变化的原因，对非芳烃、纯苯、甲苯三者组分变化分别进行分析。

首先，对非芳烃组分进行分析，如图3所示。

图3 非芳烃组分变化趋势对比图

7 月份非芳烃指标明显上升，非芳烃含环己烷上升幅度要高于含甲基环己烷，非芳烃含苯明显下降。

其次，对纯苯、甲苯组分分析如图4～5所示。

图4 纯苯组分变化趋势对比图

图5 甲苯组分变化趋势对比图

从图3～5 可以看出：现阶段非芳烃含量指标明显上升，非芳烃含环己烷上升幅度要高于含甲基环己烷，非芳烃含苯量明显下降，而纯苯及甲苯含非芳烃都明显上升。但纯苯及甲苯纯度都有不同程度的下降，说明这一阶段的调整只是小幅度降低了非芳烃含苯量，但未能够使非芳烃中与苯沸点相近的环己烷以及与甲苯沸点相近的甲基环己烷等组分得到有效分离［2］，也就是此时采取降低非芳烃含苯的措施是以牺牲纯苯及甲苯产品质量为前提的。此过程分厂参数调整见表2。

表2 两阶段ED塔与苯塔相关参数对比

7 月份非芳烃含量指标明显上升，非芳烃含环己烷上升幅度要高于含甲基环己烷，这是因为甲基环己烷沸点100.3℃高于环己烷沸点80.7℃。对比ED塔塔底温度变化可以知道，因塔底温度变化不明显，加氢油在经过ED 塔萃取精馏时，不能依靠ED塔自身温度使非芳烃产品中一些相对分子质量大的组分上升到塔顶，继而被贫溶剂吸收，因此非芳烃中甲基环己烷含量上升幅度要低于环己烷。前期，在塔底供热不足的情况下，使得部分相对分子质量较大的非芳烃组分留在了塔底富溶剂中，因为与苯沸点相近的环己烷、与甲苯沸点相近的甲基环己烷在后续工序无法有效脱除，导致纯苯及甲苯含非芳烃上升较为明显，这也是前段时间纯苯及甲苯质量不好的原因。

3 改进方案

根据第一阶段到第二阶段的攻关探索发现，非芳烃含苯量大幅度降低的同时也给纯苯、甲苯产品质量带来一定影响。因此，分厂针对关键生产参数逐步进行调整，主要有以下四个方面。

3.1 提高ED塔塔底温度

根据上文分析可知，因导热油供热不足，ED 塔塔底温度无法维持在165 ℃，非芳烃中相对分子质量较大的组分不能蒸出而残留在混芳中，从环己烷与甲基环己烷的含量变化可以看出，它们与苯和甲苯沸点相近，这也是导致二者纯度下降的主要原因。近期导热油热量供应有所改善，提高ED 塔塔底温度，尽可能将大部分非芳烃产品蒸出，纯苯与甲苯质量也有所上升。

3.2 增加ED塔塔顶回流量

增加ED 塔塔顶回流量，提升ED 塔精馏段的精馏效率，对降低非芳烃含苯量十分关键。从以上分析中，可以明显看出回流量提升之后，非芳烃含苯量十分稳定并且保持在较低的水平。

3.3 降低苯塔塔底温度

为了稳定纯苯纯度为99.99%，分厂将苯塔塔底温度由144.0～144.5 ℃调整至143.0～143.5 ℃，将相对分子质量较大的非芳烃残留在苯残油中，进而提高纯苯纯度，但这可能会导致甲苯纯度的降低，须密切关注。

3.4 改善溶剂质量

苯加氢采用萃取剂为环丁砜，纯净环丁砜颜色为无色透明，工业品常为淡黄色，主要由于残留在环丁砜中苯二酚被氧化所致。溶剂在循环使用过程中存在着分解，且高温加速其分解成聚丁二烯和SO2，聚丁二烯与氧化铁反应产生黑色聚合物［3］。针对生产过程中溶剂不断劣化的问题，分厂通过以下几个方面改善溶剂质量：

（1）增加脱重量。脱重量由0.20 m3/h 提高到0.45 m3/h。

（2）增加补水量，保证二级分离器明显分界面。补水量由150 L/h 提高到250 L/h，补水量增加，降低重组分占比，易于脱除。保证二级分离器分界面，一方面有利于溶剂与重组分在充分静置的条件下进一步分离，另一方面减少溶剂的损失。

（3）降低回收塔塔顶压力。回收塔顶负压有利于溶剂与芳烃分离，降低回收塔顶压力有助于增加分离效果。

（4）提高水汽提塔塔底温度，增加汽提量。水汽提塔塔底温度由120 ℃提高到125 ℃，汽提量由700 m3/h提高到840 m3/h，增加脱重效率。

苯加氢萃取溶剂已在线运行多年，劣化严重，目前溶剂质量只能通过线上增加脱重量，对溶剂质量改善效果不明显，随着生产的持续运行，溶剂在使用过程中发生聚合会形成更多的重组分，溶剂质量变差，需要在后续生产中加强关注。

4 改进效果跟踪

4.1 产品质量

通过前期分析与研究，建立起非芳烃含苯量、苯、甲苯三者质量关联性，并找出影响三者变化的主要因素，进行精确操作控制。最终使得非芳烃含苯量由38%降低至23%，并保证了苯99.99%，甲苯99%，具体质量统计数据见表3。改进过程中非芳烃含苯量、苯、甲苯三者质量变化趋势如图6 所示，苯中含非芳烃组分已逐渐降低，如图7所示，甲苯中含非芳烃组分也是逐步趋于稳定，如图8所示。

图6 非芳烃含苯、苯、甲苯三者变化趋势对比图

图7 纯苯组分变化趋势对比图

图8 甲苯组分变化趋势对比图

表3 非芳烃含苯、苯、甲苯质量月份统计表 %

4.2 经济效益

非芳烃产量1 400 t，非芳烃含苯量由38%降至23%，每年减少苯损耗量为210 t，按照苯与非芳烃市场差价约2 000 元计算，每年因减少苯损失而增加收入42 万元。

5 结语

降低非芳烃含苯指标，提高非芳烃产品质量，同时保持苯、甲苯产品质量不受影响，均处于行业领先水平，具有十分重要意义。