1、26 萬噸/年重整裝置芳烴精餾的工藝設計-甲苯塔部分1 文獻綜述1.1苯1.1.1 苯的來源 工業(yè)上大量的苯主要由重整汽油及裂解汽油生產(chǎn)，甲苯歧化、烷基苯脫烷基等過程也是苯重 要的工業(yè)來源，由煤焦化副產(chǎn)提供的苯占的比例已經(jīng)很小。不同國家和地區(qū)的苯的供應情況 各不相同：美國主要從重整汽油中獲得；西歐主要來自裂解汽油；中國則主要由重整汽油及 煉焦副產(chǎn)品生產(chǎn)。由重整汽油及裂解汽油分離苯：在石腦油經(jīng)催化重整所得的重整汽油中，約含苯 6（質量）， 用液-液萃取法將重整汽油中芳烴分出，再精餾得到苯、甲苯、二甲苯。由烴類裂解得到的 裂解汽油中，苯含量最高可達 40（質量）,工業(yè)上也用液-液萃取的方法從中抽提

2、芳烴,然 后精餾得苯等芳烴組分,但萃取前需先用催化加氫方法除去裂解汽油中的烯烴及含硫化合物 等雜質。脫烷基制苯:所用烷基苯可以是甲苯、二甲苯或多烷基苯，由芳烴的供需平衡決定。烷基苯 脫烷基工藝可分為催化脫烷基法和熱脫烷基法。催化脫烷基法反應溫度500650C，壓力 3.07.0MPa，用負載于氧化鋁上的鉻、鉆或鉬系催化劑，特點是能耗低，但因催化劑易結焦， 需有較大的氫烷基苯比，俗稱氫油比。此外，還要求原料中非芳烴含量不能太高。熱脫烷 基法允許原料中非芳烴含量較高，反應溫度比催化脫烷基法高約100200C，壓力為3.0 10.0MPa，特點是操作比較簡單，但能耗大、反應器材料要求高。甲苯歧化:甲

3、苯與苯比較，用途較少。甲苯經(jīng)歧化反應除制得苯外，同時獲得用途較大的二 甲苯，因此這也是解決各種芳烴的需求不平衡的重要方法。從煉焦副產(chǎn)分離苯:煤焦化過程中，除生成焦炭外，得到焦爐煤氣及液體產(chǎn)物。焦爐煤氣經(jīng) 油吸收分離，得到芳烴混合物,再用硫酸處理或催化加氫,脫除混合物中烯烴及含硫化合物, 得到粗苯。粗苯中含苯（5070）、甲苯、二甲苯等，可用精餾法分離出苯。苯的物理性質苯的沸點為80.1 C，熔點為5.5C，在常溫下是一種無色、味甜、有芳香氣味的透明液 體，易揮發(fā)。苯比水密度低，密度為0.88g/ml,但其分子質量比水輕。苯難溶于水，1升水 中最多溶解 1.7g 苯；但苯是一種良好的有機溶劑，溶

4、解有機分子和一些非極性的無機分子 的能力很強,除甘油,乙二醇等多元醇外能與大多數(shù)有機溶劑混溶.除碘和硫稍溶解外,無機物 在苯中不溶解.苯對金屬無腐蝕性。苯的化學性質 苯參加的化學反應大致有3種：一種是其他基團和苯環(huán)上的氫原子之間發(fā)生的取代反應；一 種是發(fā)生在苯環(huán)上的加成反應；一種是普遍的燃燒（氧化反應）。苯的工業(yè)用途 早在1920年代，苯就已是工業(yè)上一種常用的溶劑，主要用于金屬脫脂。由于苯有毒，人體能直接接觸溶劑的生產(chǎn)過程現(xiàn)已不用苯作溶劑。 苯有減輕爆震的作用而能作為汽油添加劑在1950年代四乙基鉛開始使用以前，所有的 抗爆劑都是苯。然而現(xiàn)在隨著含鉛汽油的淡出，苯又被重新起用。由于苯對人體有不

5、利影響， 對地下水質也有污染，歐美國家限定汽油中苯的含量不得超過1%。苯的最主要的用途是制取乙苯，其次是制取環(huán)己烷和苯酚。 苯經(jīng)取代反應、加成反應、氧化反應等生成的一系列化合物可以作為制取塑料、橡膠、 纖維、染料、去污劑、殺蟲劑等的原料。大約10%的苯用于制造苯系中間體的基本原料。此外,苯有良好的溶解性能,可作為化工生產(chǎn)中的溶劑。1.2 甲苯1.2.1 甲苯的來源催化重整油中含芳烴50%60%(體積)，其中甲苯含量可達40%45%。催化重整油 采用二甘醇、環(huán)丁砜、N甲基吡咯烷酮等溶劑進行萃取以回收芳烴(見芳烴抽提)，最后經(jīng) 精餾得到高純度甲苯。裂解汽油中芳烴含量為70%(質量)左右,其中 15

6、%20%是甲苯。裂解汽油經(jīng)兩段加 氫脫除二烯烴、單烯烴和微量硫，再經(jīng)萃取、精餾，可得到純度99.5%以上的甲苯。甲苯的物理性質外觀與性狀：無色透明液體，有類似苯的芳香氣味。熔點(C)： -94.9相對密度(水=1)：0.87沸點(C)： 110.6相對蒸氣密度(空氣=1)： 3.14分子式： C7H8分子量： 92.14飽和蒸氣壓(kPa)： 4.89(30C)燃燒熱(kJ/mol)： 3905.0臨界溫度(C)： 318.6臨界壓力(MPa)： 4.11辛醇/水分配系數(shù)的對數(shù)值： 2.69閃點(C)： 4爆炸上限%(V/V)： 7.0引燃溫度(C)： 535爆炸下限%(V/V)： 1.2甲苯

7、的化學性質化學性質活潑，與苯相像。 3可進行氧化、磺化、硝化和歧化反應，以及側鏈氯化反應。 甲苯能被氧化成苯甲酸。1.2.4甲苯的作用與用途甲苯大量用作溶劑和高辛烷值汽油添加劑，也是有機化工的重要原料，但與同時從煤和 石油得到的苯和二甲苯相比，目前的產(chǎn)量相對過剩，因此相當數(shù)量的甲苯用于脫烷基制苯或 岐化制二甲苯。甲苯進行側鏈氯化得到的一氯芐；二氯芐和三氯芐，包括它們的衍生物苯甲 醇；苯甲醛和苯甲酰氯(一般也從苯甲酸光氣化得到)，在醫(yī)藥；農(nóng)藥；染料，特別是香料 合成中應用廣泛。甲苯的環(huán)氯化產(chǎn)物是農(nóng)藥；醫(yī)藥；染料的中間體。甲苯氧化得到苯甲酸， 是重要的食品防腐劑(主要使用其鈉鹽)，也用作有機合成的

8、中間體。甲苯及苯衍生物經(jīng)磺 化制得的中間體，包括對甲苯磺酸及其鈉鹽；CLT酸；甲苯磺酰氯等，用于洗滌劑添加劑， 化肥防結塊添加劑；醫(yī)藥；染料的生產(chǎn)。甲苯硝化制得大量的中間體?？裳苌玫胶芏嘧罱K 產(chǎn)品，其中在聚氨酯制品；染料和有機顏料；橡膠助劑；醫(yī)藥；炸藥等方面最為重要。精餾塔的介紹蒸餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝達到 輕重組分分離的方法。蒸餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中中占有重要的地位。 為此，掌握氣液相平衡關系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設計和分析分離過程中的 各種參數(shù)是非常重要的。蒸餾過程按操作方式可分為間歇蒸餾和連續(xù)蒸餾。間歇蒸餾是一

9、種 不穩(wěn)態(tài)操作，主要應用于批量生產(chǎn)或某些有特殊要求的場合；連續(xù)蒸餾為穩(wěn)態(tài)的連續(xù)過程， 是化工生產(chǎn)常用的方法。蒸餾過程按蒸餾方式可分為簡單蒸餾、平衡蒸餾、精餾和特殊精餾 等。簡單蒸餾是一種單級蒸餾操作，常以間歇方式進行。平衡蒸餾又稱閃蒸，也是一種單級 蒸餾操作，常以連續(xù)方式進行。簡單蒸餾和平衡蒸餾一般用于較易分離的體系或分離要求不 高的體系。對于較難分離的體系可采用精餾，用普通精餾不能分離體系則可采用特殊精餾。 特殊精餾是在物系中加入第三組分，改變被分離組分的活度系數(shù)，增大組分間的相對揮發(fā)度， 達到有效分離的目的。特殊精餾有萃取精餾、恒沸精餾和鹽溶精餾等。精餾過程按操作壓強 可分為常壓精餾、加壓

10、精餾和減壓精餾。精餾原理精餾的基本原理是利用溶液中各組分的揮發(fā)性的不同。將溶液加熱至沸，有一部分溶液 汽化，由于各個組分的揮發(fā)性不同，液相和氣相的組成不一樣：揮發(fā)性高的組分，即沸點較 低的組分在氣相中的濃度比在液相中的濃度要大；揮發(fā)性較低的組分，即沸點較高的組分在 液相中濃度比在氣相中濃度要大。同樣的道理，物料蒸氣被冷卻后有一部分蒸汽被冷凝，冷 凝液中的重組分濃度比氣相中重組分濃度高。多組分溶液經(jīng)過一次部分汽化和部分冷凝過程，使溶液分離，這種方法，叫做“簡單蒸 餾”。如果將蒸餾所得的冷凝液再一次進行部分汽化，氣相中的輕組分濃度就會更高。如果 使溶液多次部分汽化一部分冷凝，最終可以在氣相中得到較純的輕組分，在液相中得到較純 的重組分。多組分溶液經(jīng)過上述步驟而使溶液分離，這種方法，叫做“精餾”。精餾按原理中所含組分數(shù)目可分為雙組分和多組分精餾。工業(yè)生產(chǎn)中，以多組分精餾較 為普遍。但多組分和兩組分精餾的基本原理、計算方法均無本質的區(qū)別。按操作方式可分為 間歇和連續(xù)精餾。按操作壓強可分為常壓、加壓和減壓精餾。精餾在精餾裝置中進行，它由 精餾塔、冷凝器和再沸器等構成，由于再沸器供熱，塔底存液部分汽化，蒸汽沿