粗苯萃取精馏新技术改造工程可行性研究报告

1. 总论 1.1概述 1.1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人 项目名称: 某省某县某化工有限公司55000t/a粗苯萃取精馏新技术改造工程 主办单位名称: 某省某县某化工有限公司 企业性质: 有限责任公司 法人代表: 某某 1.1.2可行性研究报告编制的依据和原则 1.1.2.1编制依据 1) 《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(化计发[1997]426号文)。 2) 天津凯赛特科技有限公司与河北省石油化工设计院有限公司签订的工程咨询。 3) 天津凯赛特科技有限公司提供的工艺技术。 4) 某省某县某化工有限公司提供的基础资料和数据。 1.1.2.2编制原则 1) 采用先进、成熟、可靠的生产工艺技术,保证安全生产和产品质量。 2) 认真贯彻执行国家关于环境保护和劳动保护的法规和要求。 3) 贯彻节能方针，充分利用当地的资源优势，合理配置，在满足生产工艺要求的前提下，节约资金降低工程造价。 4) 工厂总平面布置，以流程顺畅、紧凑布局为宗旨，缩短物流输送距离，尽量减少占地面积及工程土方量。 5) 提高生产装置的自动化控制水平和机械化运输水平。 1.1.3 项目提出的背景、投资必要性和经济意义 1.1.3.1承办单位概况 某省某县某化工有限公司位于某县河东工业园区，陶寺乡兴光村西侧，占地面积23330m2。主要生产项目为55000t/a粗苯加工装置和20kt/a顺酐生产装置各一套，年可生产纯苯34.5kt，甲苯6.4kt，二甲苯1.5kt，溶剂油2.4kt，重油1.5kt，顺酐20kt。 某省某县某化工有限公司是为合理利用当地的资源优势而投资建设的生产性企业，2005年5月在某县工商行政管理局登记注册。全公司共有员工190人，技术人员30人。公司董事会下设总经理、生产副总经理、供销副总经理、财务副总经理，管理部门有办公室、生产部、财务部、供销部、安全部、设材部、质检部，生产车间有精苯车间、顺酐车间。每年产值2.5亿，利税2000万元。 公司两套生产装置均采用成熟、可靠的工艺，自动化水平较高，依靠现代企业#管理制度#和严格的质量管理体系，确保了生产的稳定和产品质量，达到了高起点、高水准，该公司2006年10月份通过了ISO9000质量体系认证。 1.1.3.2 项目提出的背景、投资的必要性和经济意义 我国煤炭资源丰富，焦化工业发达，居世界前列。目前，发达国家的苯多来自石油化工，但我国焦化苯所占比例仍较高，随着合成工业的发展，对苯的质量要求亦日益苛刻，要求合成级苯结晶点不能低于5.5℃，相当于苯中噻吩含量不超过0.05％，石油级苯要求含量低于3ppm，纯度高于99.9%。由于我国焦化粗苯中噻吩含量普遍偏高(如上海梅山冶金公司焦化厂的轻苯中噻吩含量高达5000~7000ppm，最高为l0000ppm)，致使硝化苯中噻吩含量为500~800ppm，限制了苯的应用。所以降低噻吩含量是提高苯质量的关键。 目前，我国粗苯精制普遍采用硫酸洗涤法，此法主要利用噻吩和硫酸的磺化反应和酸催化剂下的共聚反应来脱除噻吩，产品为硝化级苯、甲苯、二甲苯。该工艺成熟，但存在产品质量差、产品收率低，对环境影响大的缺点。加氢法与酸洗法比较，解决了酸洗法存在的问，加氢法精制粗苯产品能够达到石油级质量要求，但此法的缺点是项目投资大、建设周期长，一般被大企业所采用。此两种方法都不能回收噻吩。 某省某县某化工有限公司现采用酸洗法生产工艺来生产纯苯，酸洗法是我国传统的粗苯精制方法，采用硫酸洗涤净化。因该法具有工艺流程简单、操作灵活、设备简单、材料易得、在常温常压下运行等优点，对于中小型焦化企业仍不失为一种切实可行的粗苯精制法，但是这种方法存在许多难以克服的致命缺点，由于不饱和化合物及硫化物在硫酸的作用下，生成黑褐色的深度聚合物（酸焦油），至今无有效的治理方法，另外产品质量、产品收率无法和加氢精制法相比，正逐渐被加氢精制法替代。某省提高了煤化工准入门槛，对于酸洗法粗苯精制工艺将在2010年淘汰。 粗苯加氢精制是通过加氢，部分脱除粗苯中所含的硫、氮及不饱和烃，再经萃取分离精制得高纯度纯苯、纯甲苯、二甲苯等产品。加氢纯苯的纯度可高达99. 95%、二甲苯纯度可达99.8%，可满足下游高端产品苯乙烯、TDI（甲苯二异氰酸醋）生产的需要。售价也远高于酸洗苯，三苯收率可达到90%以上，其加工收益显著，但是，对一般的加氢工艺来说，要制取完全不含噻吩的苯类产品实际上是不可能的，这是因为噻吩的氢解和芳烃的加氢过程是相互联系着的，因而就必须选择特殊的催化剂进行催化加氢，目前国内很多大的国企正采用此方法精制苯。粗苯加氢精制项目投资大，一般50kt/a的粗苯加氢精制项目投资大约为1亿多元，并且建设周期长，适合于大型企业建设。 目前，粗苯精制主要有粗苯－焦化纯苯、焦化纯苯－无硫苯和粗苯加氢萃取三种。从2007年焦化苯市场情况来看，三种方案在对上游原料和下游市场的占有方面竞争非常激烈。粗苯一焦化纯苯精制工艺投资小、见效快，但工艺老化、污染环境、产品质量较差；焦化纯苯一无硫苯精制工艺是一种最新的精制方案，该工艺投资小、见效快，成本低、产品质量提高快，但工艺不成熟(属开发期)、产品质量不稳定：粗苯加氢萃取工艺投资大、建设周期长，但工艺稳定、产品质量较好，代表着粗苯精制的发展方向，但随着无硫苯(氧化法或吸附法)工艺的发展和成熟对加氢萃取工艺将产生较大的冲击。 焦化纯苯一无硫苯工艺，是在焦化纯苯的基础上进一步精制，目前有氧化法、精洗萃取法、吸附法等多种工艺，仅氧化法就有几种工艺。由于生产厂家工艺相互保密，技术方面是否先进一时很难说清楚。由于该工艺投资小、见效快、产品质量趋向于加氢苯而被民营所情迷，近期发展速度迅猛。仅2007年一年产能就发展到30多万吨。 苏联自1975年以来，为改进焦化工业中高纯苯的生产工艺而进行的一系列研究表明，对于深度净化苯中饱和烃和噻吩杂质的最有前途的方法是萃取精馏。萃取精馏可回收苯中的大部分噻吩，减少了由于大量酸洗而造成的苯损失， 有一定经济效益。此外， 该工艺无酸焦油排放，在改善环境上也很有意义。 天津凯赛特科技有限公司开发的萃取精馏法粗苯精制，已取得了专利，该工艺大大提高了苯的收率，并且可回收苯中的大部分噻吩；同时，与加氢精制法相比，项目投资额度也具有很强的竞争力。50kt/a的萃取法粗苯精制项目投资大约2000多万元，投资少，我们完全可以预测，该技术必将引发国内国际粗苯精制技术的一场革命。 某省某县某化工有限公司属于民营企业，采用酸洗工艺制取纯苯的主要目的是满足本厂顺酐车间的需要，不需要高纯度的纯苯，在面临酸洗工艺被淘汰的情况下，公司决定将现有酸洗法粗苯精制工艺改造为萃取精馏工艺，既提高苯的纯度，也避免了对环境的影响。 焦化粗苯的萃取精馏项目可以实现回收目的产物以及污染物零排放的目标，所以项目的实施既会有很好的经济效益，又会有很好的社会效益。 1.1.4研究范围 根据国家产业政策和行业政策，就某省某县某化工有限公司55000t/a粗苯萃取精馏新技术改造工程投资的必要性，市场预测，产品方案及生产规模，工艺技术方案，建厂条件和厂址方案，公用工程和辅助设施方案，节能，环境保护，劳动保护和安全卫生，投资估算，财务评价等进行研究，以便得出结论，为领导提供决策依据。 1.2研究结论 1.2.1 研究的简要综合结论 本工程的建设符合国家产业政策和行业政策，产品市场前景广阔，具有良好的经济效益，工艺技术路线先进、成熟、可靠，且原材料供应有保证。 工程建设在某县陶寺乡兴光村，交通运输方便，新建工程配套设施，水、电、汽供应有保证。本工程充分考虑了“三废”治理和综合利用措施，不会对环境造成污染。劳动安全卫生设施完善。 本项目总投资为5243.26万元。投资回收期3.59年，年均利润2200.08万元。项目的经济收益较好，具有一定的抗风险能力，因此，建议上级主管部门尽快批准建设。 附：主要技术经济指标表 表1.1 主要技术经济指标表 序号 项目名称 单位 数量 备注 一 生产规模 1 粗苯处理能力 t/a 55000 二 年操作时间 h 8000 三 主要原材料、燃料消耗 1 粗苯 t/a 55000 2 萃取剂 t/a 25 四 动力消耗量 1 一次水 m3/h 20 2 电量 Kwh/a 3312000 3 燃料煤 t/a 13954 4 压缩空气 Nm3/min 1.5 5 循环水 m3/h 1120 五 三废排放量 1 废水 m3/h 13.8 主要是生活废水 2 废气 m3/h 31500 烟道气 3 废渣 t/a 3488 炉渣 六 总定员 人 57 其中新增定员 人 17 七 新增建筑面积 m2 1452 八 单位产品综合能耗 1 按处理一吨粗苯计 kg标煤 206.02 九 项目总投资 1 项目总投资 万元 5265.22 2 建设投资 万元 1701.3 3 流动资金 万元 3563.92 十 主要技术经济指标 1 年均营业收入 万元 16047.78 2 年均总成本费用 万元 13793.34 3 年均利润总额 万元 2197.45 4 权益投资净利润率 % 31.1 5 投资回收期 静态投资回收期 年 3.6 6 项目投资税前财务内部收益率 % 65.64 7 项目投资税后财务内部收益率 % 44.92 2.市场预测 2.1 国、内外市场情况预测 本项目生产的产品主要有纯苯、甲苯、二甲苯、噻吩、重质苯、初馏份、溶剂油（C8、C9）等，其中主要产品为纯苯、甲苯、二甲苯。 2.1.1纯苯 纯苯是基础有机化工原料，广泛用于合成橡胶、塑料、纤维、洗涤剂、染料、医药、农药和炸药生产，也可用作溶剂，在炼油工业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。 　　目前，全国纯苯生产厂家有70多家，总年产能力约为4000kt/a，其中石油苯约占 60％，焦化苯约占40％。石油苯生产装置大部分集中在中国石化集团公司和中国石油天然气集团公司，焦化苯生产装置主要分布在冶金系统。石油苯年产能力在 10kt以上的厂家有20多家，约占总生产能力的85％。年产能力在100kt以上的生产厂家有 6家，他们是扬子石化公司芳烃厂、上海石化股份公司、齐鲁石化公司、燕山石化公司、辽阳石油化纤公司、吉化公司，其年产能力约占全国总年产能力的45％。其中，扬子石化公司芳烃厂是目前国内最大的纯苯生产厂家，年产能力为254kt。 由于纯苯用途比较广泛，随着化学工业及相关行业的发展，其消费量增加较快。 1992年我国纯苯的表观消费量为783.1kt，1999年达到1605.6kt。我国纯苯的年消费量以年均10％左右的速度增长，高于世界平均速度约3个百分点。我国纯苯主要用于化学工业，以生产苯乙烯、环己烷、苯酚、氯化苯、硝基苯、烷基苯、顺酐、农用化学品、医药和染料等。其消费结构为：苯乙烯占 27.25％，环己烷占12.65％，苯酚占11.37％，氯化苯占10.98％，硝基苯占9.8％，烷基苯占7.84％，农用化学品占5.56％，顺酐占4.71％，其它医药、轻工及橡胶制品业等占9.84％。 由于经济发展的需要，纯苯下游产品生产装置不断扩建和新建，国内市场对纯苯的需求将会有较大幅度的增长。国内苯生产能力的增加主要来自大型石油、石化企业的新建和扩建，主要体现在以下三个方面：一是乙烯装置新建和改扩建的配套芳烃抽提装置；二是炼厂芳烃装置新建和改扩建；三是对二甲苯（PX）装置新建和改扩建，2005年我国苯的生产能力达到了3700～3850kt，2010年将达5150～6200kt。 通过对苯的主要下游产品苯乙烯、环己烷、苯酚、氯化苯、硝基苯、烷基苯、顺酐等的生产能力和需求的预测，2006年我国纯苯进口量达300kt，创历史新高。2007年我国纯苯的进口量为249kt。预计到2010年，国内纯苯供应量将达到7030kt，当量需求量将达到11060kt，供需缺口为4030kt。 2.1.2甲苯 甲苯是基本有机原料之一，大量用于提高辛烷值汽油组分和多种用途的溶剂。从甲苯中可以衍生出许多种化工原料，例如：苯、二甲苯、苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等。这些原料可进一步制造合成纤维、塑料、炸药和染料等。 随着炼油工业和石油化工的发展，近年我国甲苯生产发展很快，生产能力由1990年的418.4kt增长到1999年的750kt，平均增长率为6.7%。同期，国内甲苯需求迅猛增长，表观消费量年均增长率达到19.8%。1999年石油甲苯占总产量的94.9%，其中重整甲苯约365kt，占总产量的71.6%。裂解汽油甲苯约119kt，占23.3%。其余为焦化甲苯，约26kt，占5.1%。 近几年我国甲苯产量有较大增长，同期进口量也在快速增长，占国内消费量的一半左右，1995年甚至占到60%以上。2005年甲苯的需求量约为1340kt，2010年将达到1700kt。我国甲苯产量虽大，但也一直无法满足下游的生产需求，目前国内甲苯的自给率不足50%。2007年我国甲苯进口量达到444.6kt。 近年来我国甲苯的进口量呈现快速增长趋势，2000年我国进口甲苯573. 1kt，但同期甲苯的出口量则较小。我国进口的甲苯主要来自韩国、美国、俄罗斯、日本等。尤其是韩国，每年大量出口甲苯，是我国主要的甲苯供应商，约占我国甲苯总进口量的90%。韩国甲苯的平均价格略低于我国进口甲苯的平均价格。因此，韩国对我国出口甲苯的报价及成交价格，直接影响着国内价格。我国甲苯出口方向主要是朝鲜、乌兹别克斯坦等国。 综上所述，甲苯作为一种重要的有机化工原料，有非常广泛的用途。有一定的市场前景。 2.1.3二甲苯 二甲苯也是最基本的有机化工原料，混合二甲苯是指邻、间、对二甲苯和乙基苯的混合物，主要用作油漆涂料的溶剂和航空油添加剂，此外还用于染料、农药等生产。 邻二甲苯用于制造苯酐、染料、农药和医药等化工产品；间二甲苯用于制造二甲酸、间甲基苯甲酸、间苯二甲腈等有机化工产品，这些产品是生产染料、医药和香料的原料；对二甲苯主要用于生产聚酯树脂和涤纶纤维的原料，也用作农药和染料的原料。 二甲苯的重要消费用户有合成纤维、塑料和树脂工业以及作为溶剂用于涂料、农药和橡胶加工工业等。近年来，随着改革开放的不断深入，国民经济的飞速发展，我国的合成纤维工业、塑料和树脂工业及其它工业的发展迅猛，特别是涤纶纤维、塑料和树脂等近年来获得了迅速发展，年均增长速度达到11%。我国已成为世界合成纤维生产大国之一。据有关部门预测，近期我国涤纶纤维、塑料和橡胶等工业仍将以8%的平均速度增长，预计这些行业所需二甲苯将有所增长。 在我国油漆是消耗二甲苯最多的产品。油漆生产工艺并不复杂、投资少、见效快，因此发展迅速。在计划经济年代，由于原材料短缺，可用计划分配方法限制计划外油漆厂的增加；市场经济以来，原材料和价格都已开放，油漆生产厂家大量增加，二甲苯也供不应求。 随着石化工业的发展，异构体二甲苯应用范围扩大。如邻二甲苯主要用于制造苯酐。对二甲苯主要用于生产对苯二甲酸，是生产聚氨酯的主要原料之一。近几年我国有不少对苯二甲酸装置建成，对二甲苯的需求也会有较大的增加。较长时间，我国二甲苯产不足需，因此都有不同数量的进口。 2.1.4噻吩 目前国内噻吩的需求主要集中在医药中间体的生产上。由于噻吩类医药中间体的市场主要在国外，国内的医药中间体生产企业要根据国外的订单生产，因此对噻吩的需求有所波动。2005年的需求量在800～900t左右，年增长率约为10％。国内噻吩在医药中间体制造领域所占的份额在95％以上，而在染料及农药工业上约占3~4％，其他领域占1％~2％。由于我国噻吩主要用于医药行业，因此对噻吩纯度要求比较高，一般应达到99％以上，以前国内无法达到这一要求，长期依赖进口，价格昂贵，最高时价格达到25万元／t以上。随着国际中间体生产基地向亚洲转移、噻吩衍生物的应用领域的不断扩大，全球对噻吩的需求会不断地增长。目前全球噻吩用量在6000t/a以上，国内噻吩市场将面临产能不足需求的局面。 本项目生产少量重芳烃，重芳烃的利用主要是经深度分离后制取偏三甲苯和工业萘等重要化工原料，或者作为溶剂及化工原料。 综上所述，本项目的主要产品为基本有机化工原料，国内和国际市场需求量很大。 2.2 产品价格的分析 根据目前市场行情，结合本工程的工艺技术及原料来源，确定产品价格如下： 表2.1 产品价格一览表 产品 单价（元/t） 备注 纯苯 3300 甲苯 3900 二甲苯 2900 噻吩 49000 重质苯 1400 轻组分 1000 非芳溶剂油 2400 C8~9溶剂油 2400 3.产品方案及生产规模 3.1生产规模 根据原材料的供应情况，确定粗苯处理量55000t/a。 装置年开工时数：8000h。 原料规格见表3-1 表3.1粗苯执行YB/T5022-1993 指 标 名 称 数 值 外观 黄色透明液体 密度 (20 ℃ ) ， g/ml 0.871～0.900 馏程 180℃前馏出量(重)%， 不小于 93 水分 室温（18～25℃）下目测无可见不溶解的水 3.2产品方案 根据市场的需求、现有原料的供应情况和工艺方案确定产品如下： 表3.2 主要产品及产量 序号 产品名称 单位 数量 1 纯苯 kt/a 38.5 2 甲苯 kt/a 7.15 3 二甲苯 kt/a 2.2 4 噻吩 kt/a 0.33 5 重质苯 kt/a 4.4 6 轻组分 kt/a 1.21 7 非芳溶剂油 kt/a 0.66 8 C8~9溶剂油 kt/a 0.55 3.3产品规格 1）纯苯执行质量标准GB/T2283-1993。 表3-3 执行国家焦化纯苯产品标准（GB/T2283-1993），质量符合以下要求 表3.3 焦化纯苯产品标准 项 目 数 值 外观 室温（18～25℃）下透明液体，不深于每1000 mL水中含有0.003g重铬酸钾的溶液颜 密度 (20 ℃ ) ， g/ml 0.876～0.880 馏程 ℃（101325Pa）包括80.1，不大于 0.8 酸洗比色(按标准比色液)， 不深于 0.2 溴价，g/100mL 不大于 0.15 结晶点 ，℃ 不低于 5.0 二硫化碳，g/100ml 小于 0.006 噻吩，g/100ml 小于 0.06 中性试验 中性 水分 室温（18～25℃）下目测无可见不溶解的水 铜片腐蚀试验 不深于 1号（轻度变色） 2）甲苯执行质量标准GB/T2284-1993。 表3-4 执行国家焦化甲苯产品标准（GB/T2284-1993），质量符合以下要求 表3.4 焦化甲苯产品标准 项 目 数 值 外观 室温（18～25℃）下透明液体，不深于每1000 mL水中含有0.003g重铬酸钾的溶液颜 密度 (20 ℃ ) ， g/ml 0.861～0.868 馏程 ℃（101325Pa）包括110.6，不大于 0.9 酸洗比色(按标准比色液)， 不深于 0.2 溴价，g/100mL 不大于 0.2 中性试验 中性 水分 室温（18～25℃）下目测无可见不溶解的水 铜片腐蚀试验 不深于 1号（轻度变色） 3）二甲苯执行质量标准GB/T2285-1993。 表3-5 执行国家焦化二甲苯产品标准（GB/T2285-1993），质量符合以下要求 表3.5 焦化二甲苯产品标准 项 目 数 值 外观 室温（18～25℃）下透明液体，不深于每1000 mL水中含有0.03g重铬酸钾的溶液颜色 密度 (20 ℃ ) ， g/ml 0.84～0.87 馏程（101325Pa）初馏点℃， 不大于 135 终点 ℃， 不大于 145 酸洗比色(按标准比色液)， 不深于 4 噻吩产品纯度要求大于98%。其它少量的副产品轻组分、非芳溶剂油、C8~9溶剂油和重质苯根据市场需要生产。 4.工艺技术方案 4.1工艺技术方案的选择 4.1.1工艺技术方案的比较和选择 焦化生产的粗苯是多种有机化合物组成的复杂混合物，就其本身来说用途不大，而其中的各种纯产品却是宝贵的化工原料，所以粗苯必须经过精制以提取各种纯产品。为此需选择一种合适的粗苯精制工艺。 选择粗苯精制工艺的基本原则是：采用先进、成熟、可靠的工艺与设备,提高工艺自动化控制水平,确保生产操作的稳定性与准确性，提高劳动生产率，提高产品产率，确保产品产量；采用先进有效的环保措施，强化环境治理，减少对环境的污染；充分利用工艺自身的尾气和余热，降低工艺能耗，节约能源。 苯和噻吩的二元体系为理想溶液，服从拉乌尔定律，但因两者的沸点差在101.325 kPa下为4℃，相对挥发度较低，故一般方法很难分离。目前，我国普遍采用的方法为酸洗法和加氢法。 4.1.1.1酸洗法 酸洗法是我国传统的焦化苯精制方法，此法主要利用噻吩和硫酸的磺化反应和酸催化下的共聚反应来脱除噻吩。该法具有工艺流程简单，操作灵活，设备简单，材料易得，在常温常压下运行等优点，许多中小型焦化厂目前仍在使用。但是这种方法存在许多难以克服的致命缺点，特别是产品质量、产品收率和环境保护(再生酸、酸焦油和碱渣至今无有效的治理方法)等方面更为严重。近年来，虽经改进，改善了苯的质量，但仍存在许多缺点： ① 酸洗不仅硫酸耗量大，流程长效率低，而且产生的酸焦油难以处理，对环境有较大影响。 ② 酸洗过程中，噻吩主要靠磺化反应及与不饱和烃的聚合而除去， 因此在破坏噻吩环结构的同时将生成许多无用且有害的高沸点硫化物和酸性聚合物。 ③ 酸洗中，苯和不饱和烃发生共聚反应，会使苯的损失增加，损失率随所要求苯的质量的提高而急剧提高，达0.55～5%。 ④ 硫酸与不饱和烃经加成反应所生成的酸式和中式酯类易溶于苯，故将导致后面分离设备的严重腐蚀。用碱中和会浪费碱和蒸汽。 4.1.1.2粗苯加氢精制 基于酸洗法的诸多缺点，世界上许多工业发达的国家，早就开始研究新的精制方法。20世纪50年代，美、苏、英、德等国相继成功开发催化加氢精制法，所产精苯的含硫量小于1.0ppm。粗苯加氢的工艺主要是Litol法和低温加氢溶剂法。低温加氢溶剂法是指以环丁砜为溶剂的加氢工艺（简称环丁砜法）和以N-甲酰吗啉为溶剂的加氢工艺（简称K.K法）。 1） Litol法 加H2条件：t=610℃,P=6.0MPa。 粗苯先经预分馏塔分出轻、重苯。重苯作为生产古马隆树脂的原料，轻苯去加氢。 轻苯经预反应器蒸发器和主反应器得到加氢油，加氢油在高压分离器分出循环氢后在苯塔内分离出纯苯，塔底残油返回加氢精制系统继续脱烷基。循环氢经MEA脱硫后大部分返回加氢系统循环使用，少部分送至制氢单元，制得的氢气作为加氢系统的补充氢。 2） 环丁砜法 加H2条件：t=300-380℃,P=3.0-4.0MPa。 粗苯经预分馏塔分出轻苯和重芳烃（C9+），重芳烃（C9+）去生产古马隆，轻苯去加氢。轻苯经预反应器蒸发器和主反应器得到加氢油，经高压分离器分出循环气体循环使用，加氢油经稳定塔排出尾气后进入液-液萃取和萃取蒸馏系统，得到芳烃馏分和非芳烃。芳烃馏分在精馏系统分离出纯苯、纯甲苯和混合二甲苯。从系统中连续排放部分循环气，同时连续补入氢气。 3） K.K法 加H2条件：t=300-380℃,P=3.0-4.0MPa。 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。加氢油在高分器中分离出循环气循环使用，分离出的加氢油在稳定塔排出尾气后进入预分馏塔，塔底的C8馏分去二甲苯塔生产混合二甲苯，塔顶分离出的苯、甲苯馏分进入萃取蒸馏塔分离出非芳烃后经汽提塔和纯苯塔得到纯苯和硝化甲苯，若生产纯甲苯时，可将硝化甲苯再经一次萃取蒸馏即可。 4.1.1.3粗苯萃取精馏 萃取精馏法粗苯精制工艺大大提高了苯的收率，并且可回收苯中的大部分噻吩；同时，与加氢精制法相比，项目投资额度也具有很强的竞争力。项目建成投产后，具有很高的经济效益，当年投资，当年建成，投产后半年内即可回收全部投资。此外，该工艺无酸焦油等污染物排放，可以污染物零排放的目标，不存在环保问题。 工艺流程简述如下：焦化粗苯首先进入两苯塔，脱出焦油类的重组分，然后进入初馏塔脱除沸点小于苯的轻组分；初馏塔底物料进入纯苯一塔，塔顶得到含噻吩的纯苯，塔底物料进入纯苯二塔；纯苯二塔顶同样得到含噻吩的纯苯，塔底物料进入甲苯塔；甲苯塔顶得到甲苯产品，塔底物料进入二甲苯塔；二甲苯塔顶得到混合二甲苯，塔底得到C8~C9芳烃。含噻吩的纯苯进入萃取精馏脱非芳塔脱除非芳成分，然后进入脱噻吩塔，该塔顶得到苯含量在99.9%以上、噻吩含量小于3ppm的产品，塔底物料进入萃取剂回收塔回收萃取剂，塔顶物料进入二级萃取精馏系统回收其中的苯和噻吩，回收的噻吩纯度在99%以上。 加氢法与酸洗法相比，解决了酸洗法存在的问题，加氢法产品质量高，产品收率高，环境保护好，经济效益好。加氢精制法可将硫化物进行加氢分解。但是，对一般的加氢工艺来说，要制取完全不含噻吩的苯类产品实际上是不可能的，这是因为噻吩的氢解和芳烃的加氢过程是相互联系着的，因而就必须选择特殊的催化剂进行催化加氢，目前国内很多大的国企正采用此方法精制苯。此法缺点是破坏了噻吩，投资高，催化剂消耗和制氢导致装置运行费用较高。 采用萃取精馏法进行粗苯精制，该工艺大大提高了苯的收率，并且可回收苯中的大部分噻吩；同时，与加氢精制法相比，项目投资额度也具有很强的竞争力。项目建成投产后，具有很高的经济效益，当年投资，当年建成，投产后三年多内即可回收新增投资。此外，该工艺无酸焦油、碱渣和生产废水等污染物排放，可以实现污染物零排放的目标，不存在环保问题。 某省某县某化工有限公司现有精苯车间为酸洗工艺，随着环保要求的不断提高，酸洗法粗苯精制已不能满足环保要求，势必要被其他工艺替代。本次改造拟选用天津凯赛特科技有限公司新开发的粗苯萃取精馏制取苯类产品和噻吩的技术，该公司经过数个厂家的实验证明，本技术成熟可靠，既节省投资，又能得到高纯度的产品，还能实现污染物零排放的目标。此外，本次改造利用现有的精馏塔，去掉酸洗工艺中的洗涤部分和吹苯塔，新增萃取精馏脱非芳、脱噻吩以及噻吩精制装置，投资少，效益高，具有一定的抗风险能力。 4.2工艺流程和消耗定额 4.2.1流程简述 本次技术改造包括两部分内容：其一是对现有酸洗法粗苯精制进行改造，废除酸洗和吹苯产生酸焦油、碱渣和废水的两个工段，彻底解决粗苯加工的污染问题；其二是新增萃取精馏脱非芳、脱噻吩以及噻吩精制装置，具体流程叙述如下： 粗苯由粗苯原料罐经进料泵进入初馏塔，塔底由导热油通过再沸器加热，塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后大部分回流，少部分轻组分采出进入轻组分储罐，塔底物料进入两苯塔；两苯塔底由导热油通过再沸器加热，塔底重质苯采出进入重质苯储罐，塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后少部分回流，大部分采出进入纯苯塔；纯苯塔底由导热油通过再沸器加热，塔顶含噻吩的纯苯蒸汽经冷凝器冷凝后一部分回流，一部分采出进入纯苯中间罐，之后进入第二部分的萃取精馏脱非芳塔，塔底物料进入甲苯和二甲苯混合物中间罐，之后再进入甲苯和二甲苯间歇精馏塔；甲苯和二甲苯间歇精馏塔底由导热油加热，塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后一部分回流，一部分采出，塔顶依次采出的甲苯和混合二甲苯分别进入甲苯储罐和混合二甲苯储罐，塔底剩余的C8~9芳烃进入C8~9溶剂油储罐。 来自第一部分纯苯塔的含噻吩纯苯由纯苯中间罐经进料泵进入萃取精馏脱非芳塔，塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后大部分回流，少部分采出进入非芳溶剂油储罐，原料中绝大部分非芳烃从塔顶脱除，塔底物料进入主萃取精馏塔；主萃取精馏塔由导热油和萃取剂加热，塔顶纯苯蒸汽经冷凝器冷凝后一部分回流，一部分采出进入纯苯产品罐，塔底物料进入主萃取剂再生塔；主萃取剂再生塔由导热油加热，塔底再生得到的萃取剂循环使用，塔顶富含噻吩的蒸汽经冷凝器冷凝器冷凝后一部分回流，一部分采出进入辅助萃取精馏塔；辅助萃取精馏塔由导热油和萃取剂加热，塔顶蒸汽经冷凝器冷凝后一部分回流，一部分采出返回纯苯中间产品罐，塔底物料进入辅助萃取剂回收塔；辅助萃取剂回收塔由导热油加热，再生后的萃取剂循环使用，塔顶噻吩含量很高的蒸汽经冷凝器冷凝后一部分回流，一部分采出进入噻吩精制塔；噻吩精制塔为间歇操作，塔顶分别采出的纯苯馏分和噻吩产品，采出的物料分别进入纯苯中间罐和噻吩产品储罐，塔底剩余的萃取剂进入辅助萃取剂回收塔。 4.2.2消耗定额 表4.1 消耗定额表（处理1t原料粗苯消耗计算） 序号 原材料名称及规格 单位 消耗定额 年消耗量 备注 1 粗苯 t 1 55000 2 萃取剂 t 0.00045 25 3 电380V/220V kwh 69.38 3.82 X106 4 一次水 m3 2.9 1.6 X105 5 循环水 m3 163 8.96X106 6 燃料煤 t 0.343 18880 4.3主要工艺设备的选择 4.3.1设计依据 1）《特种设备安全监察条例》中华人民共和国国务院令第373号 2）《压力容器安全技术监察规程》质技监局锅发【1999】154号 3）《钢制压力容器》GB150-1998 4）《管壳式换热器》GB151-1999 5）《钢制卧式容器》JB/T4731-2005 6）《钢制塔式容器》JB/T4710-2005 7）《钢制焊接常压容器》JB/T4735-1997 4.3.2 本工程新增装置区，装置区的主要非标设备有6座塔器以及与之配套的再沸器、冷凝器、回流罐等。 本工程介质不属于腐蚀性介质，根据规范要求，塔和再沸器的主体材质选用16MnR，其他设备的主题材质选用Q235B。接管尺寸统一选用国内沿用系列钢管，材质选用20＃。这些材料在市场上很容易购买到。 装置区塔的类型有填料塔、浮阀塔以及填料浮阀混合型塔。填料选用铝制规整填料，重量轻，物料接触面积大，分离效果较好。 4.3.3主要设备一览表 表4.2 主要工艺设备一览表 序号 设备名称 规格型号 重量(kg) 台数 材质 备注 单重 总重 总 备 装置区 1 初馏塔 Φ1200×22196 1 利旧 2 初馏塔重沸器 Φ500×2900 F=50m2 1 利旧 3 初馏原料回流泵 Q=3.7-7.6m3/h 3 利旧 4 初馏分冷凝冷却器 F=80m2（螺旋板式换热器） 1 利旧 5 初馏分回流罐 Φ1200×4000 1 利旧 6 两苯塔 Φ1400×22245 1 利旧 7 两苯塔重沸器 Φ500×2900 ，F=50m2 2 利旧 8 两苯原料回流泵 Q=3.7-7.6m3/h 3 利旧 9 两苯塔冷凝冷却器 F=100m2（螺旋板式换热器） 1 利旧 10 两苯塔回流罐 Φ1200×4000，V=4.5m3 1 利旧 11 纯苯塔 Φ1400×27423 1 利旧 12 纯苯塔重沸器 Φ500×2900， F=50m2 2 利旧 13 纯苯塔回流泵 Q=3.7-7.6m3/h 3 利旧 14 纯苯塔冷却器 F=100m2（螺旋板式换热器） 1 利旧 15 纯苯塔回流罐 Φ1200×4000，V=4.5m3 1 利旧 16 纯苯残油槽 Φ4616×3800 V=60m2 2 利旧 17 精制塔 Φ800×22155 1 利旧 18 精制釜 Φ3000×8000 1 利旧 19 精制塔原料回流泵 Q=3.7-7.6m3/h 3 利旧 20 精制塔冷却器 F=80m2（螺旋板式换热器） 1 利旧 21 精制回流罐 Φ1200×4000，V=4.5m3 1 利旧 22 初残槽 Φ3012×2800，V=18m3 1 利旧 23 精制计量槽 Φ800×2000，V=1m3 1 利旧 24 脱非芳塔 Φ1400×37500 1 Q345R 新上 25 主萃取精馏塔 Φ2200×39000 1 Q345R 新上 26 主萃取剂回收塔 Φ1800×21000 1 Q345R 新上 27 辅助萃取精馏塔 Φ1600×437000 1 Q345R 新上 28 辅助萃取剂再生塔 Φ800×25000 1 Q345R 新上 29 噻吩精制塔 Φ1000×30000 1 Q345R 新上 30 脱非芳塔冷凝器 Φ600×6000 1 Q235-B 新上 31 脱非芳塔再沸器 Φ600×2000 1 Q345R 新上 32 主萃取精馏塔冷凝器 Φ600×6000 1 Q235-B 新上 33 主萃取精馏塔再沸器 Φ800×2500 1 Q345R 新上 34 主萃取剂回收塔冷凝器 Φ800×6000 1 Q235-B 新上 35 主萃取剂回收塔再沸器 Φ500×2500 1 Q345R 新上 36 辅助萃取精馏塔冷凝器 Φ400×6000 1 Q235-B 新上 37 辅助萃取精馏塔再沸器 Φ400×2500 1 Q345R 新上 38 辅助萃取剂再生塔冷凝器 Φ400×4500 1 Q235-B 新上 39 辅助萃取剂再生塔再沸器 Φ400×2500 1 Q345R 新上 40 噻吩精制塔冷凝器 Φ400×6000 1 Q235-B 新上 41 噻吩精制塔塔釜 Φ1600×4000 1 Q345R 新上 42 原料预热器 Φ400×4500 1 Q235-B 新上 43 萃取剂冷却器 Φ800×6000 1 Q235-B 新上 44 精苯产品冷却器 Φ400×4500 1 Q235-B 新上 45 辅助萃取剂冷却器 Φ400×4500 1 Q235-B 新上 46 萃取剂蒸发釜 Φ1600×4000 1 Q345R 新上 47 脱非芳塔尾冷器 Φ273×2000 1 Q235-B 新上 48 主萃取精馏塔尾冷器 Φ273×2000 1 Q235-B 新上 49 主萃取剂回收塔尾冷器 Φ273×2000 1 Q235-B 新上 50 辅助萃取精馏塔尾冷器 Φ273×2000 1 Q235-B 新上 51 辅助萃取剂再生塔尾冷器 Φ273×2000 1 Q235-B 新上 52 真空泵1尾冷器 Φ273×2000 1 Q235-B 新上 53 真空泵3尾冷器 Φ273×2000 1 Q235-B 新上 54 噻吩精制塔尾冷器 Φ273×2000 1 Q235-B 新上 56 脱非芳塔回流罐 Φ1000×2000 1 Q235-B 新上 57 主萃取精馏塔回流罐 Φ1600×2600 1 Q235-B 新上 58 主萃取精馏塔产品中间罐 Φ2200×2600 1 Q235-B 新上 59 主萃取剂回收塔回流罐 Φ1400×2200 1 Q235-B 新上 60 主萃取剂回收塔产品中间罐 Φ2200×2600 1 Q235-B 新上 61 辅助萃取精馏塔回流罐 Φ1400×2200 1 Q235-B 新上 62 辅助萃取剂再生塔回流罐 Φ1400×2200 1 Q235-B 新上 63 辅助萃取剂再生塔产品中间罐 Φ3000×3600 1 Q235-B 新上 64 噻吩精制塔回流罐 Φ1000×2200 1 Q235-B 新上 65 噻吩精制塔产品中间罐 Φ1600×2600 4 Q235-B 新上 66 真空缓冲罐 Φ1400×2200 2 Q235-B 新上 67 凝液接收罐 Φ800×1200 2 Q235-B 新上 68 脱非芳塔回流泵 Q=6m3/h，P=5.5 kW 2 1 新上 69 脱非芳塔塔底出料泵 Q=10m3/h，P= 3.0kW 2 1 新上 70 主萃取精馏塔回流泵 Q=10m3/h，P= 15kW 2 1 新上 71 精苯产品出料泵 Q=20m3/h，P=3 kW 1 0 新上 72 主萃取精馏塔塔底出料泵 Q=23m3/h，P=11 kW 2 1 新上 73 主萃取剂回收塔回流泵 Q=10m3/h，P= 5.5kW 2 1 新上 74 辅助萃取精馏塔进料泵 Q=4m3/h，P=2.2 kW 2 1 新上 75 主萃取剂回收塔塔底出料泵 Q=25m3/h，P=18kW 2 1 新上 76 辅助萃取精馏塔回流泵 Q=2m3/h，P= 5.5kW 2 1 新上 77 辅助萃取精馏塔塔底出料泵 Q=10m3/h，P=2.2 kW 2 1 新上 78 辅助萃取剂再生塔回流泵 Q=10m3/h，P= 2.2kW 2 1 新上 79 辅助萃取剂再生塔塔底出料泵 Q=10m3/h，P= 5.5kW 2 1 新上 80 噻吩精制塔进料泵 Q=20m3/h，P= 3kW 1 0 新上 81 噻吩精制塔回流泵 Q=10m3/h，P=3 kW 2 1 新上 82 苯出料泵 Q=10m3/h，P=3 kW 1 新上 83 噻吩出料泵 Q=10m3/h，P= 3kW 1 新上 84 甲苯出料泵 Q=10m3/h，P= 3kW 1 新上 85 残液泵 Q=1m3/h，P= 2.2kW 1 新上 86 中断泵 Q=60 m3/h, P= 5.5kW 2 1 新上 87 真空泵 抽气量8l/s，P= 1.1kW 2 新上 88 真空泵 抽气量30l/s，P=4kW 1 新上 89 液下泵 Q=5.4 m3/h, P= 2.2kW 1 新上 90 活性炭吸附罐 Φ1000×4000 2 Q235-B 新上 罐区 1 甲苯槽 Φ4500×3800 V=60m3 2 Q235-B 利旧 2 纯苯槽 Φ6000×5600 V=160m3 4 Q235-B 利旧 3 二甲苯槽 Φ4500×3800 V=60m3 1 Q235-B 利旧 4 噻吩储槽 Φ3000×2800 V=18m3 4 Q235-B 利旧 5 重质苯槽 Φ4500×3800 V=60m3 1 Q235-B 利旧 6 轻组分槽 Φ4500×3800 V=60m3 1 Q235-B 利旧 7 非芳溶剂油储槽 Φ4500×3800 V=60m3 1 Q235-B 利旧 8 C8~9溶剂油储槽 Φ4500×3800 V=60m3 1 Q235-B 利旧 9 中间槽 Φ6000×5600 V=160m3 1 Q235-B 利旧 10 粗苯槽 Φ6000×5600 V=160m3 8 Q235-B 利旧 4.4自控技术方案 4.4.1 概述 本设计的范围包括某省某县某化工有限公司55000t/a粗苯萃取精馏新技术改造工程新增界区内的现场仪表和控制室分散控制系统（DCS）以及可燃气体检测报警系统（GAS）的所有内容。 根据工艺装置的规模、流程特点及操作要求，本设计对生产过程中介质的温度、压力、流量、液位等主要参数，按工艺要求分别采用集中和就地检测相结合的方式进行监控。生产装置工艺参数在控制室的DCS控制系统操作站上显示、操作，并包括主要泵组的运行参数的显示报警和启停控制。 根据本项目中工艺介质易燃易爆的特点，设置可燃气体检测报警系统（GAS）。报警控制器设置在控制室，在生产装置区内设置固定式可燃气体检测器，实时监测空气中的可燃气体浓度，当检测区域内可燃气体泄漏浓度超过可燃气体爆炸下限浓度的20%时，报警控制器会发出声光报警提醒操作人员及时采取措施。 4.4.2 控制系统的选择 本项目用以监控生产的控制系统选用分散控制系统（DCS），DCS系统采用当前最新的微机硬件技术和成熟可靠的软件系统，具有完整的过程控制功能，数据采集与监视功能，包括各类算法和辅助设备。 生产流程中的主要工艺参数，包括温度、压力、液位、流量等远传信号均采入DCS系统进行监测，重要参数通过DCS进行调节。这些信号经过处理将分别用于实时控制、实时显示报警、并生成各种生产和管理用的记录和报表。 在设计DCS的配置时，应充分考虑其硬件、软件的可靠性、主流型和先进性、以及系统的可扩展性、网络开放性，网络通讯的硬软件平台及其相应接口，使采用的DCS系统不仅能适应现阶段的要求，而且能为装置以后实施高级控制、先进控制和公司今后实施全厂计算机高层网络管理创造条件。 4.4.3 仪表选型 4.4.3.1 仪表选型原则 生产装置安全运行和长期连续运转是工厂经济效益的基础 ，因此，在国产仪表和国外仪表中筛选出性能价格比较好的仪表，使每个控制或监测回路都能在安全、可靠、长周期、自动状态下运行，提高整个装置的仪表投用率和自动化管理水平。 （1）本项目选用经过技术和产品鉴定的产品，在构成系统时保证其先进性、可靠性、配套性及经济性。选用产品时遵循技术先进、质量优良、价格合理、售后服务好的原则。 (2）在同类用途中，国内已有生产且在技术上、性能上能满足使用要求，符合相关标准，优先采用国内产品。 (3）对于生产装置区内，生产环境为爆炸性气体危险环境的，仪表选型以本质安全型为主，无本安型则选用隔爆型仪表。 (4)对于易结晶的介质，压力表和压力变送器选用隔膜型，或在测量管线上采取保温措施。 (5）对于同类型仪表，为了维护方便以及减少备件的种类，尽量归类到相同规格型号。 4.4.3.2主要仪表选型 (1)温度仪表 均为集中显示，根据工艺流程中温度特点，选用铂热电阻。 (2)压力仪表 就地指示:易结晶的介质选用隔膜式压力表，其他选用一般压力表。 远传压力：智能压力变送器，易结晶介质测量管需保温或伴热。 (3)流量仪表 远传流量：涡街流量计或金属转子流量计 (4)液位仪表 就地指示：磁翻板液位计 远传液位：双法兰差压液位变送器 (5)执行机构： 调节阀采用气动执行机构+电气阀门定位器； (6)安全栅：选用隔离式安全栅。 表4.3 主要仪表设备清单 序号 仪表名称 单位 数量 一 温度仪表 1 铂电阻温度计 支 91 二 压力仪表 1 压力表 块 37 2 智能压力变送器 台 14 三 流量仪表 1 涡街流量计 台 6 2 金属转子流量计 台 18 四 液位仪表 1 磁翻板液位计 台 27 2 双法兰差压液位变送器 台 22 五 阀门 1 气动薄膜调节阀 套 32 六 辅助仪表 1 隔离式热电阻输入安全栅 个 91 2 隔离式模拟量输入安全栅 个 60 3 隔离式模拟量输出安全栅 个 32 七 DCS控制系统 1 控制软件 套 1 2 控制站(控制器冗余) 台 1 3 I/O卡件柜 台 2 4 操作站 台 1 5 工程师站 台 1 6 打印机 台 1 7 UPS电源 220VAC 10KW 台 1 八 安全仪表 1 可燃气体报警控制器 套 1 2 可燃气体检测器 台 4 3 便携式可燃气体检测报警器 台 1 4.4.4控制室的设置 本项目控制室设置在非防爆区内，面积为60m2。DCS系统的全部硬件、卡、柜、工程师站、操作站以及可燃气体检测报警系统（GAS）及其外围设备等设置在本控制室内。 控制室环境要求：温度—冬季20±2℃，夏季26±2℃，湿度50%±10%。 控制室设有温度和湿度调节的空调，无腐蚀性气体。 室内设有消防设备。 室内采用抗静电活动地板。 4.4.