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1、焦化粗苯加氢精制装置萃取蒸馏生产操作优化的途径和措施张丕祥 张国庆 杨明富（云南昆钢煤焦化有限公司昆明焦化制气厂, 昆明650211）摘 要：通过对粗苯加氢精制装置萃取蒸馏部分进行生产操作优化控制，确保装置生产连续稳定运行，在保证较高产品回收率的同时提高了产品的质量，降低了装置生产的能耗，提高了装置运行的效率和效益。关键词：焦化粗苯加氢精制 萃取蒸馏 操作优化 措施 云南昆钢煤焦化有限公司昆明焦化制气厂5万t/a粗苯加氢精制装置于2008年12月一次投料试车成功，并进行正式投料生产至今。该装置引进了德国伍德公司的催化加氢精制和吗啉法萃取蒸馏工艺技术，并由中冶焦耐工程技术有限公司进行总承包建设。
2、在我厂5万t/a粗苯加氢精制装置中，加氢精制100单元和预蒸馏200单元是基础，目的是为后序生产单元提供合格的BT馏分、XS馏分原料；萃取蒸馏300单元则是整套装置的核心部分，它负责对含有少量非芳烃的BT馏分（占装置粗苯处理量的85以上）进行萃取、蒸馏，对非芳烃、苯、甲苯混合物进行分离，生产纯度达99.95%以上的纯苯产品、纯度达99以上的甲苯产品和纯度达85以上的非芳烃产品。萃取蒸馏300单元生产操作的好坏直接影响到苯加氢装置主要产品的产量、质量和能耗等关键经济技术指标。1 萃取蒸馏工艺流程简介焦化粗苯经过加氢精制100单元脱除其中的烯烃和含硫、含氮等杂质后，加氢油（BTXS馏分）再通过预蒸
3、馏200单元进行BT与XS馏分的分离，分离出的含有少量非芳烃的BT馏分经预热后从萃取蒸馏塔中部入塔，甲酰吗啉（NFM）贫溶剂从萃取蒸馏塔上部加入。含有少量非芳烃BT馏分在萃取蒸馏塔内进行萃取蒸馏。BT馏分中的非芳烃从萃取蒸馏塔塔顶分离出来经冷凝器冷凝后一部分送回塔顶部作为回流，剩余部分作为产品经非芳烃冷却器冷却后送至油库的非芳烃产品槽；萃取蒸馏塔塔底含BT馏分的富溶剂用泵抽出送至汽提塔在一定的真空条件下进行汽提，苯和甲苯混合物（BT芳烃）从汽提塔顶部出来，经塔顶冷凝器冷凝后一部分送回汽提塔顶作为回流，另一部分直接进入BT分离塔进行精馏，BT芳烃在BT分离塔内被分离开来经过冷却后成为纯苯产品和甲
4、苯产品送至油库的产品槽。各塔所需的热量通过再沸器由导热油和汽提塔底部出来的贫溶剂供给，导热油所消耗的能量由导热油炉（使用焦炉煤气做热源）供给，汽提塔所需的真空条件由真空系统提供（见附图1）。2 萃取蒸馏的生产操作控制中的重点和难点在我厂5万t/a粗苯加氢精制装置中，由于萃取蒸馏工艺流程相对比较复杂，产品质量要求较高，生产操作过程中各塔间的相互联系较为紧密、相互间的影响较大，萃取蒸馏部分的生产操作控制的难度较大，主要表现在以下几个方面：2.1 稳定再沸器的供热是稳定萃取蒸馏部分生产操作的前提萃取蒸馏塔再沸器、汽提塔再沸器、BT分离塔再沸器使用导热油、热贫溶剂共同供热，各再沸器间供热发生变化时会产
5、生相互影响，因此稳定各再沸器的供热对萃取蒸馏部分的生产操作至关重要，这将直接影响到各蒸馏塔的气、液相的平衡。2.2萃取蒸馏塔的生产操作控制是萃取蒸馏部分的关键和基础萃取蒸馏塔是整个萃取蒸馏部分的核心部分，同时也是萃取蒸馏部分中生产操作控制最为复杂和困难的部分，萃取蒸馏塔生产操作控制的好坏会直接影响到装置中产品纯苯、甲苯、非芳烃的质量和回收率。同时，也会对装置的能耗产生较大的影响。2.3各蒸馏塔的温度控制和调整需要进行精细化的操作 在萃取蒸馏部分的生产操作控制过程中，在塔压相对稳定的前提下，各塔的操作温度特别是塔顶温度、塔底温度、灵敏板温度、填料层温度及温差（塔温分布）对稳定各塔的正常生产操作和
6、判断塔操作是否出现异常情况等具有较强的指导意义。蒸馏塔温度特别是的灵敏板温度、填料层温差（塔温分布）的控制必须进行精细化的控制，这些关键点温度的轻微变化都会直接影响萃取蒸馏部分生产的正常和稳定。2.4适宜的回流液温度和回流比需要长时间的实践和摸索在各塔正常操作过程中，适宜的回流液温度和回流量（回流比）的控制对塔顶温度的稳定和装置的能耗的多少将会产生明显的影响，而这一适宜的回流液温度和回流量（回流比）则需在生产过程中进行长时间的实践和摸索。3 萃取蒸馏生产操作优化的途径和措施针对萃取蒸馏部分生产操作控制中的重点和难点，厂部组织相关技术人员和操作骨干进行了充分的分析和讨论，提出了以下优化萃取蒸馏部
7、分生产操作的途径和措施。3.1 稳定再沸器供热操作，确保蒸馏塔热量的平衡、气液相平衡 稳定导热油系统的操作，控制好导热油炉的出口油温，进而控制好进入萃取蒸馏塔再沸器、汽提塔再沸器和BT塔再沸器的导热油温度。按照工艺要求，把进入这三个再沸器的导热油温度分别为240、280、和200，这三个温度可以通过导热油炉出口温度控制和相应的导热油温度控制调节阀实现自动控制。当然，最终目标是要实现各蒸馏塔底部温度的相对稳定，即确保塔底物料汽化量的相对稳定。如果自动控制不灵活的话，由于导热油系统中各再沸器之间存在着相互影响，所以在对导热油系统中任何一个再沸器进行生产调节时，必须相应地对其它相关再沸器的导热油供给
8、进行调节。 稳定热贫溶的换热操作，确保热贫溶剂进入萃取蒸馏塔再沸器和、BT塔再沸器和BT馏分进料预热器的温度相对稳定。当然，最终目的是确保再沸器出口物料温度的稳定（具体温度值要根据塔底所需控制的温度确定），这样可以保证塔底物料的汽化量的相对稳定，确保塔下部气相、液相的平衡。3.2 优化萃取蒸馏操作，保证萃取蒸馏效果 控制好萃取剂（溶剂）的循环量，即要保证适宜的溶剂量与进料量的比。按照设计，溶剂比为6.87.2，但是，只要溶剂比轻微发生改变，要保证良好的萃取效果所需热量供给将会发生显著的变化。溶剂比增大，所需热量供给显著增加，如果塔底温度保持恒定，则苯、甲苯产品的纯度会较低；溶剂比减小所需热量减
9、小，但塔顶上升气相中苯的含量会明显上升，非芳烃产品的纯度难以确保。所以控制一个适宜的溶剂比对萃取塔的正常生产操作具有十分重要的意义。在实际生产中，根据进料组成的变化溶剂/进料比控制在6.87.0。 物料平衡是蒸馏塔生产操作的基础，保持萃取蒸馏塔的物料平衡即塔的进料、采出量、回流量即塔内累计量等要处于一个相对平衡和稳定的状态，这样才能为整个塔的正常操作创造良好的条件。其中，物料平衡比较直观的反映则是在塔液位的稳定、回流槽液位的稳定上和塔压力、压差的变化上。 在溶剂和进料流量相对稳定的情况下、控制好溶剂进料温度和原料进料的入塔温度，这对整个塔的热量平衡来说非常重要，它直接影响到萃取蒸馏过程的效果和
10、热量消耗。（具体控制指标详见附表1） 在生产操作过程中，根据实际情况，控制好萃取蒸馏塔操作温度和操作压力并保持稳定，对保持萃取蒸馏塔的萃取蒸馏效果将具有直接的影响，对保持苯、甲苯、非芳烃产品的质量和回收率都非常重要。（具体控制指标详见附表1）3.3 进行精细化操作，控制好萃取蒸馏部分各关键温度指标萃取蒸馏部分中各主要温度指标（如塔顶温度、塔底温度、灵敏板温度、填料层温度和温差）的控制，必须进行精细化操作。在萃取蒸馏部分，一些温度指标如灵敏板温度、填料层温差温度等重要指标，只要其发生较小的波动（有时间就是发生1的波动），整个塔的操作可能就会出现严重的紊乱，导致馏分分离不好、产品质量不合格等情况。
11、所以，在萃取蒸馏部分的正常生产操作过程中，必须进行精细化的操作，严格控制好这些关键温度指标。（具体控制指标详见附表1）3.4 合理控制回流液温度和回流比，降低装置能耗回流是保证精馏操作连续稳定进行必要条件之一，因此控制好各塔的回流操作对萃取蒸馏部分的正常生产操作非常重要。回流液温度的高低和回流量的大小则会对蒸馏塔的产品质量、产量和装置能耗产生较大的影响。适宜的回流液温度和回流比是衡量蒸馏塔运行效率高低的一个重要指标，当然这一重要指标特别是回流比的确定需要根据生产实际情况进行反复的调试和摸索。（具体控制指标详见附表1）附表1 萃取蒸馏部分主要操作控制指标指标所属位置指标名称设计值操作控制参数萃取
12、蒸馏塔系统溶剂/进料比6.87.26.87.0溶剂进料温度120118120塔顶压力69 KPa5560KPa塔顶温度1018890塔底温度165165166塔底液位60%5560%回流液温度786570回流比0.60.81.0再沸器沸器出口物料温度168萃再沸器出口物料温度150再沸器出口物料温度136填料层A上部温度90填料层A温差23填料层B上部温度143填料层B温差12填料层C上部温度145填料层C温差12进料板温度11818层塔板温度135汽提塔系统塔顶压力45 KPa-40-45KPa塔顶温度566065顶部填料温差30汽提塔T-302底部温度208198200再沸器出口物料温度1
13、98200汽提塔T-302底部液位60%5560%回流液温度515055回流比0.700.72BT分离塔系统塔顶压力59 KPa4045KPa塔顶温度9183854层塔板温度85414层塔板温差268层塔板温度127再沸器出口物料温度128塔底部温度130再沸器出口物料温度130塔底部液位60%5560%回流液温度786570回流比1.21.21.54 效果分析通过采取上述措施，粗苯加氢精制装置萃取蒸馏部分的生产操作较为稳定，单元的处理能力及主要产品质量、回收率均达到甚至超过了设计值，装置能耗指标优于设计值，经济效益十分明显。（具体数据见附表2）附表2 萃取蒸馏部分生产操作优化效果对比主要经济技术指标名称设计值操作优化前指标值操作优化后指标值煤气消耗Nm3/（t粗苯）285270250 耗电量kwh/（t粗苯）849075蒸汽消耗 t/h0.280.250.20单元处理量 t/h5.455.35.8纯苯产品纯度 99.9599.9599.99纯苯产率 97.897.398甲苯产品纯度 9999.399.7甲苯产率 97.396.897.56
