芳烃联合装置制造的过程控制

【摘要】1.1 石脑油 芳烃用石脑油主要是75～158℃馏分油。 1.2 加氢汽油 来自裂解汽油加氢装置，芳烃含量80%左右，可直接进入芳烃抽提单元进行加工，分离三苯等目的产品。 1.3 混合碳八 来...

【摘要】目前，石油芳烃的生产是把生产各个单体芳烃的装置联合组织起来，形成大型的石油化工联合装置――芳烃联合装置。本文以石脑油为原料，生产对二甲苯为目的的石油化工联合装置为例进行介绍。

【关键词】芳烃联合装置 过程控制 制取

由于芳烃系列产品的性质相似，因此在一切制取芳烃的生产方法中，其初始产品都是苯、甲苯、二甲苯和乙苯的混合物。为了分离出单个的芳烃产品，首先得到的产品就是苯，其次是甲苯，最后为C。芳烃以上的混合物。

芳烃联合装置主要是以石脑油、混合碳八等为原料，在催化剂的作用下，将环烷烃等非芳烃组分部分转化为芳烃，经歧化反应、异构化反应生成目的产品，经抽提、分馏、吸附等精制分离工艺，生产高纯度对二甲苯、邻二甲苯、纯苯的过程。对二甲苯：无色透明液体，有芳香气味。主要用于生产精对苯二甲酸（PTA），也可用于制药工业。苯：无色透明液体，可用于生产烷基苯、苯胺、苯酚、丙酮、己二酸等化工产品。邻二甲苯：无色透明液体，主要用于生产苯酐、增塑剂等化工产品。

1 原料性能介绍

1.1 石脑油

芳烃用石脑油主要是75～158℃馏分油。

1.2 加氢汽油

来自裂解汽油加氢装置，芳烃含量80%左右，可直接进入芳烃抽提单元进行加工，分离三苯等目的产品。

1.3 混合碳八

来自重整及芳烃抽提装置，二甲苯含量在80%以上，直接进入分馏单元进行加工。由于原料及对最终产品需求的差异，芳烃联合装置的组成及流程也有所不同。例如齐鲁公司芳烃装置用于生产对二甲苯和邻二甲苯，它主要包括5个工艺单元，环丁砜抽提，芳烃分馏，歧化、吸附分离、异构化。用于生产苯、甲苯和邻二甲苯及间二甲苯的吉化公司芳烃装置将包括下列8个工艺装置：石脑油加氢处理、连续重整、催化剂连续再生，环丁砜抽提、热脱烷基制苯、二甲苯蒸馏、间二甲苯吸附、异构化。

2 工艺流程简述

联合芳烃装置主要包括预加氢单元、重整单元、芳烃抽提单元、歧化单元、分馏单元、吸附单元、异构化单元。原料经加氢预处理后，进入重整单元将环烷烃等非芳烃组分部分转化成芳烃；经歧化反应将甲苯与较重的多甲基苯部分转化为苯和二甲苯；经异构化反应，将二甲苯异构体部分转换成日的产物。生产过程中物料还需经吸附、分馏、抽提等分离精制单元，最终获得高纯度的对二甲苯、邻二甲苯、纯苯等目的产品。下面对主要生产单元工艺进行简要介绍。

（1）预加氢单元：主要在催化剂作用下，对物料进行选择性加氢，脱除硫、氮、氧等杂质，并对不饱和烯烃进行加氢。

（2）重整单元：在铂催化剂作用下，物料发生脱氢异构化、加氢裂化和脱氢环化反应，将原料中的环烷烃等非芳烃组分部分转化为芳烃的过程。

（3）芳烃抽提单元：为液一液萃取，用环丁砜等溶剂溶解烃类混合物中的芳烃，从而分离出芳烃和非芳烃的过程。

（4）歧化单元：歧化工艺中有两种反应类型：歧化反应和烷基转移反应，将甲苯或较重的多甲基苯，转化为苯和二甲苯。

（5）分馏单元：利用物料中各组分沸点不同，使混合物分离成较纯组分的过程。主要是分离出混二甲苯、邻二甲苯和重芳烃。

（6）吸附单元：利用分子筛吸附剂对混二甲苯中的异构体具有不同选择性的特点，优先吸附对二甲苯，然后利用解吸剂将对二甲苯解析下来。

（7）异构化单元：将二甲苯通过异构化反应，转换成目的产品的过程。目的产品不同，选择的异构化催化剂不同。

3 芳烃联合装置制造的过程控制

当进料中组分发生变化，假设重组分增加，则塔顶重组分的含量增加塔顶温度增加。TRC调节器使塔顶产出量D减少，由于D减少，回流罐的液面上升，液位调节器把回流量加大，使塔顶温度下降至给定值，从而保证了塔顶产品的质量。如果干扰来自环境温度，（例如遇到一场暴风雨），改变了空冷器的传热效果，在塔顶液全凝的情况下，冷凝液的温度下降，在外回流不变的条件下，内回流量将增加，减少了蒸馏塔内上升的蒸汽量，使回流罐的液位降低，液面调节器将迅速减少外回流量，使离开塔顶的蒸汽量增加，这样使热量很快得到新的平衡为止。由于进料量F和进料组分Z没有改变，塔顶温度将回到原来的设定值，塔顶液组分Y和产出量D也将不会改变。这里用液面控制回流，反应快，回流比越大，用这种方案控制，精度越高。

与传统的控制方案相比，直接物料平衡控制所得到的产品纯度更高，操作平衡，对于环境温度的干扰有自校正作用，比采用内回流控制要便宜得多。因此被大量地应用于芳烃联合装置的蒸馏塔控制中。UOP后来对直接物料平衡控制方案作了改进。即把回流量控制的流量检测点设在回流罐出口总量上.由于总量的变化比分量（即回流量）要大，检测就更灵敏，减少了整个调节过程的滞后，提高了系统的调节精度，当产品抽出量大时，这一优点更为明显。在精馏过程中，组分、压力，温度都是相互影响的。对于一般的精馏塔，在压力波动较小的条件下，如果要控制组分，只要直接控制与物料组分有对应关系的温度即可达到目的。但是苯塔DA-413是个精密精馏塔，要求产品纯度很高，苯精馏塔系统的苯沸程（80-81℃）很窄，塔内物料各组分的相对挥发度差异很小，使得组分变化对温度的影响的灵敏度不及压力变化影响的灵敏度大，因此，采用一般精馏塔的单点温度控制沸点温度的手段，不可能达到产品高质量的要求，然而，对于两块塔盘，它的浓度差越大，则两塔盘上物料的温度差也越大，而且由于压力波动对于两块塔盘间的温度差的影响很小，因此就可能根据两塔盘问的温差与组分的对应关系，用控制温差来保证产品纯度。DA-413塔的灵敏塔盘为第19块塔盘，苯产品抽出点为接近塔顶的第6块塔盘，这两点的温度差与苯塔侧线出料流量调节器组成串级控制，副回路流量调节用来克服苯产品流量波动将造成对产品质量的影响。

4 结论

总之，芳烃联合装置制造的过程系统是一个包含过程控制、过程监视与管理、精馏塔建模与优化操作等内容的两级计算机系统，并与厂级管理小网联网。

参考文献

[1] 徐振凯，马海洪. 偏三甲苯多效热集成分离工艺的模拟研究[J]. 石油炼制与化工，2011（06）

[2] 高珊. 芳烃联合装置中歧化单元的工艺方案选择[J]. 化工设计，2011（05）

[3] 郭守权. 芳烃联合装置低温热的回收与利用[J]. 炼油技术与工程，2011（11）

[4] 侯强. 芳烃联合装置的产品结构优化[J]. 石油化工技术与经济，2011（06）