1、粗苯的精制第七章第七章第二节 轻苯的初馏及酸洗净化第三节 已洗混合馏分的精馏第一节 粗苯精制主要产品及加工方法第四节 酸洗精制主要设备第五节 精苯车间（工段）主要操作和安全防火第六节 催化加氢精制轻苯第七节 初馏分的加工第八节 古马隆茚树脂的生产 粗苯的精制第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 一、粗苯的组成及主要组分的性质一、粗苯的组成及主要组分的性质 粗苯主要是由苯、甲苯、二甲苯和三甲苯等苯族烃组成，还有不饱和化合物及少量含硫、氮、氧的化合物。其中各组分的含量因配煤质量和组成及炼焦工艺条件的不同而有较大波动。粗苯中主要组分含量及其性质见下表7-1 粗苯中苯、甲苯、二甲苯含量占90%以上，是粗
2、苯精制提取的主要产品。苯族烃是易流动、易燃烧、不溶于水、无色透明的液体，其蒸汽与空气混合能形成爆炸性混合物。在常温常压的爆炸范围：苯蒸气1.4%7.1%；甲苯蒸气1.4%6.7%；二甲苯蒸气1.0%6.0%。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 粗苯中不饱和化合物含量为5%10%，此含量主要取决于炼焦炭化室温度。炭化温度越高，不饱和化合物的含量就越低，不饱和化合物在粗苯馏分中的分布很不均匀，主要集中在140以上的高沸点馏分和79以前的低沸点馏分中。79以前的初馏分中主要有环戊二烯类脂肪烃；140以上的重苯中主要含有古马隆、茚、苯乙烯。此外还含有甲基氧茚和二甲茚等
3、。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 这些不饱和化合物主要是带有一个或两个双键的环烯烃和直链烯烃，极易发生聚合、树脂化作用，易和空气中的。氧形成深褐色的树脂状物质，溶解于苯类产品中，使之变成褐色。所以在生产苯、甲苯和二甲苯时，需将不饱和化合物除去。粗苯中的硫化物含量约为0.6%2%，主要是二硫化碳、噻吩及其同系物。在刚生产出来的粗苯中尚含有约0.2%的硫化氢，但在粗苯储存过程中逐渐被氧化成单体硫。粗苯中的硫化物还有硫醇，含量甚微，一般不超过总硫化物的0.1%。粗苯中尚含有吡啶及其同系物和酚类，因含量甚少，不作为产品提取。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 粗苯中还含有少量的饱和烃，总含量一般在
4、0.6%1.5%,并多集中于高沸点馏分中。因高沸点馏分产量不大，所以饱和烃的含量颇为显著。如二甲苯馏分中可达3%5%，因而使产品的比重降低。纯苯中含有0.2%0.8%的饱和烃，其中主要是环己烷和庚烷，它们都能与苯形成共沸化合物。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 二、粗苯精制方法和主要产品的产率二、粗苯精制方法和主要产品的产率 粗苯的精制方法是根据粗苯的组成、性质、产品的品种和质量要求而制定的。粗苯的主要成分苯、甲苯、二甲苯及三甲苯等由于相邻的二组分之间的沸点温度相差较大，可用精馏方法进行分离。而某些不饱和化合物及硫化物的沸点与苯类产品之间的沸点温度相差很小，不能用精馏的方法把它们分开,要用化
5、学的方法分离。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 按除去不饱和化合物和硫化物的方式不同，粗苯精制方法主要有酸洗精制法和加氢精制法。酸洗精制法具有工艺流程简单、操作灵活、设备投资少，材料易得，常温、常压下运行，但有液体废物产生。该法在中国焦化厂广泛采用。加氢精制法工艺复杂，对设备材质要求较高，所得产品质量好，用途广，售价较高，没有液体废物产生，有利于环境保护，宜在粗苯集中加工厂采用。该法在中国焦化厂也有采用。粗苯精制产品的产率同原料的性质和操作条件有关。大型焦化厂粗苯精制生产苯类产品的产率见表7-2。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法表7-2 粗苯和轻苯精制产品和产率产率/%原料（对原料）产品粗
6、苯轻苯产率初馏分0.91.0纯苯69.074.5甲苯12.813.9二甲苯3.03.3轻溶剂油0.80.9吹苯残渣2.22.4精制残渣0.80.9重质苯3.0苯溶剂油4.0洗涤损失1.92.0精制损失1.61.1共计100100第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 三、粗苯精制主要产品的用途、质量指标三、粗苯精制主要产品的用途、质量指标 粗苯精制的主要产品为苯、甲苯、二甲苯、三甲苯(轻溶剂油)。苯：苯是粗苯最主要的组分，含量占55%80%。苯为无色易挥发和易燃液体，有芳香气味，不溶于水，而溶于乙醇。苯是有机合成工业的基础原料，用途极其广泛 。中国目前主要用于合成纤维、塑料、合成橡胶、制取农药及国
7、防工业等方面。苯的主要用途见图7-1第一节 粗苯精制主要产品及加工方法第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 甲苯:甲苯的产率仅次于苯，可由氯化、硝化、磺化、氧化及还原等方法制取染料、医药、香料等中间体及炸药、糖精，此外还可制取己内酰胺供生产尼龙6用。甲苯的冰点很低（-95），可用作航空燃料及内燃机燃料的添加剂。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 二甲苯：粗苯精制所得的工业二甲苯是对二甲苯（21%）、邻二甲苯（16%）、间二甲苯（50%）和乙基苯（7%）的混合物。工业二甲苯可用作橡胶和油漆工业的溶剂，航空和动力燃料的添加剂。从工业二甲苯中得到的邻、间、对二甲苯可用于制取邻、间、对苯二甲酸，其中邻、
8、对苯二甲酸是生产增塑剂、聚酯树脂和聚酯纤维的重要原料。溶剂油：溶剂油是粗苯蒸馏145180范围内溜出的混合物，其组成大致为：二甲苯25%40%；脂肪烃和环烷烃8%15%；丙苯和异丙苯10%15%；均三甲苯10%15%；偏三甲苯12%20%；乙基甲苯20%25%。主要用于油漆、染料工业的溶剂，也可用于制取二甲苯和三甲苯同分异构体的原料。从溶剂油中分离出的三甲苯同分异构体，可用于生产苯胺染料、药物等。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 粗苯精制除得到苯类产品外，还得到一些不饱和化合物和硫化物。以粗苯的初馏份为原料，经蒸馏和热聚合得到二聚环戊二烯，可用于制取单体环戊二烯。二聚物及单体物均可同植物油类
9、经热聚合制取合成树脂。环戊二烯还可通过氯化和聚合作用制取“氯丹”等有机农药和杀虫剂。古马隆和茚是制造油漆、塑料、橡胶制品和绝缘材料的原料。苯乙烯经过聚合可制成用于生产绝缘材料的无色树脂。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 二硫化碳在化学工业中常用作溶剂，在农业上作为杀虫剂，选矿时作为浮选剂，还可用于生产磺酸盐。噻吩可用于有机合成及制取染料、医药和彩色电影药物。噻吩的衍生物噻吩羟基三氟丙酮是分离放射元素镎、钚、铀的提取剂。焦化苯类产品的质量指标见表7-3（1）、表7-3（2）、表7-3（3）第一节 粗苯精制主要产品及加工方法指标名称特级一级二级三级外观室温（1825）下透明液体，不深于每1000
10、mL水中含有0.003g重铬酸钾的溶液的颜色密度（20），g/cm30.8670.8800.8670.8800.8750.8800.8740.880馏程，大101325Pa(包括80.1)不大于 0.70.80.91.0酸洗比色（按标准比色液）不深于0.150.200.300.40溴价，g/100mL不大于0.060.150.300.40结晶点，不大于5.25.04.9二硫化碳，g/100mL 不大于0.0050.006噻吩，g/100mL不大于0.040.06中性试验中性水分室温（1825）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)表7-3（1）焦化苯的质量指标注：铜片腐蚀
11、试验为参考指标。槽车中苯的水层高度大于5mm，铁桶中苯的水层高度大于1 mm不得发货。若产品已运至需方时复检超过上述规定应由供需双方协议。表7-3（2）焦化甲苯质量指标指标名称特级一级二级外观室温（1825）下透明液体，不深于每1000mL水中含有0.003g重铬酸钾的溶液的颜色密度（20），g/cm30.8630.8680.8610.8680.8600.870馏程，大气压101325Pa（包括110.6）不大于0.70.92.0酸洗比色（按标准比色液）不深于0.150.200.30溴价，g/100mL 不大于0.10.20.3中性试验中性水分室温（1825）下目测无可见不溶解的水。铜片腐蚀试
12、验 不深于1号 轻度变色注：铜片腐蚀试验为参考指标。槽车中苯的水层高度大于5mm，铁桶中苯的水层高度大于1 mm不得发货。若产品已运至需方时复检超过上述规定应由供需双方协议。指标名称3二甲苯5二甲苯10二甲苯外观室温（1825）下透明液体，不深于每1000mL水中分别含有0.003g0.03g重铬酸钾的溶液的颜色密度（20），g/cm30.8570.8660.8560.8660.8400.870馏程，大气压101325Pa 初馏点 不小于137.5136.5135.0终点，不大于140.5141.5145.5酸洗比色（按标准比色液）不深于0.62.04.0水分室温（1825）下目测无可见不溶解
13、的水。中性试验中性铜片腐蚀试验 不深于2号（即中等变色）表7-3（3）焦化二甲苯质量指标注：铜片腐蚀试验为参考指标。槽车中苯的水层高度大于5mm，铁桶中苯的水层高度大于1 mm不得发货。若产品已运至需方时复检超过上述规定应由供需双方协议。蒸馏试验：说明产品中物质集中的程度。纯物质有一确定的沸点，而混合物则有一定的沸点范围，产品越纯净，则沸点范围越窄，初馏点温度越高，终点温度越低。酸洗比色：一定量的苯类产品和浓度为95%+0.5%的硫酸进行混合，经反应后，杂质使硫酸层染色，与标准比色液比较硫酸层颜色的深度，称为酸洗比色。产品中杂质含量越多，硫酸着色越深。标准比色液是用1:1硫酸溶液配制成的不同浓
14、度的重铬酸钾溶液。从每升重铬酸钾0.05g一直到5g共18种。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法 溴价：不饱和化合物能与溴起反应。在规定条件下，溴与100ml苯类产品试样反应，溴的消耗克数即为溴价。溴价的高低反应试样中不饱和化合物含量的大小。溴价广泛用于测定轻苯酸洗精制法生产的苯类产品中的不饱和化合物含量。催化加氢精制法制得的苯类产品中的不饱和化合物含量甚微，不用此指标。结晶点：100%纯苯的结晶点是5.53，可用结晶点表明产品的纯度。第一节 粗苯精制主要产品及加工方法为了得到合格的苯类产品，首先需将粗苯分离为轻苯和重苯。苯、甲苯、二甲苯的绝大部分（98%以上）、硫化物的大部分和近50%的不饱
15、和化合物都集中于轻苯中，苯乙烯、古马隆、茚等高沸点不饱和化合物集中于重苯中。一、轻苯的初步精馏一、轻苯的初步精馏 轻苯初步蒸馏的目的是将低沸点的二硫化碳和环戊二烯、戊烯等不饱和化合物与苯族烃进行分离，得到初馏分和苯、甲苯、二甲苯等组成的苯类混合馏分（也称未洗混合分）。初馏分的产率（对轻苯）约为1.0%-1.2%。其组成大致为（质量%）见表74第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 组分（质量）/%粗苯初馏分轻苯初馏分二硫化碳15252540环戊二烯、二聚环戊二烯10152030其他不饱和化合物10151525苯3050515饱和化合物3648表7-4 初馏分的组成 初馏分要求干点不大于70，苯含量不大于
16、15%。苯类混合馏分要求初馏点大于82，溴价小于9g/100ml，二硫化碳小于0.087%，不含水。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 轻苯连续初馏工艺流程如图7-2 第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 图7-2 轻苯连续初馏工艺流程1初馏塔；2冷凝冷却器；3油水分离器；4原料泵；5回流泵；6备用泵；7过滤器；8冷却器；9初冷塔重沸器；10视镜 轻苯经储槽静止脱水后，用原料泵送入初馏塔进行蒸馏。塔顶蒸出初馏分，温度控制在4550，回流比控制为0.80.9（对进料）。馏出的初馏分蒸汽经冷凝冷却器，冷却至2530后进入油水分离器分成两部分，一部分分离出的油经视镜入初馏分贮槽，另一部分用回流泵送回初馏塔顶作回流
17、。初馏塔底部温度控制在9095。由塔底排出混合馏分经冷却器冷却至2530后，自流入混合馏分中间槽，作为酸洗净化的原料。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 初馏塔由重沸器供热，由于塔底残油中含有不饱和化合物形成的聚合物，进入重沸器之前须经过滤器滤出聚合物，以减轻设备的堵塞。初馏塔一般采用35层的浮阀塔(或泡罩塔)，其空塔气速可取0.60.9m/s，进料层可在1523层之间，根据原料的组成不同而选用不同的进料位置。为了保证混合馏分的质量，降低混合馏分中二硫化碳的含量，降低初馏分的含苯量，可采用提高进料层的方法。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 二、酸洗净化的主要化学反应二、酸洗净化的主要化学反应 轻苯初步精
18、馏得到的苯类混合馏分中含有沸点与苯族烃相近的不饱和化合物及硫化物,不能用精馏法将他们除去，为了制取合格产品，必须将他们预先除去，除去这些杂质的方法就是选用硫酸处理。用硫酸洗涤时，同时进行多种化学反应，其中主要反应有：1)清除不饱和化合物反应 2)清除硫化物的反应 3)副反应第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 1.清除不饱和化合物反应清除不饱和化合物反应 (1)不饱和化合物的聚合反应 不饱和化合物在浓硫酸的作用下很容易发生聚合作用，生成各种复杂的聚合物。聚合反应的第一阶段是生成酸式酯。聚合反应的第二阶段是酸式酯同不饱和化合物反应生成二聚物。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 此反应还可继续进行，生成深度聚合
19、物。深度聚合物的比重较大，可从已洗混合馏分中分离出来，聚合度低的产物溶于已洗混合馏分中，在下一步精馏时予以分离。呈游离状态的硫酸与混合馏分分离出来，加水稀释后，形成再生酸。例如：（CH3）2C=CH2（异丁烯）+HOSO3H（CH3）3COSO3H（酸式酯）（CH3）2C=CH2（异丁烯）+（CH3）3COSO3H（酸式酯）（CH3）2C=CHC（CH3）（异丁烯二聚物）+H2SO4第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 (2)不饱和化合物的加成反应 硫酸和不饱和化合物的加成反应能生成酸式酯和中式酯。酸式酯溶于硫酸和水中，从而与已洗混合馏分得到分离。中式酯不溶于硫酸和水中易溶于已洗混合馏分中，在最终精馏
20、时，中式酯分解为二硫化碳、硫化氢、三氧化硫、二氧化碳、某些不饱和化合物及其碳渣。其中二氧化硫等酸性气体会腐蚀设备，其他分解产物将使产品质量变坏。因此在轻苯初馏时应充分除去初馏分，在酸洗过程中要抑制深度聚合的产生，并使已洗混合馏分在中和后保持微碱性。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 例如：第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 2.清除硫化物的反应清除硫化物的反应 混合馏分中二硫化碳与硫酸不发生化学反应，其他硫化物的含量又极少，所以酸洗主要是清除噻吩及其同系物。(1)噻吩的磺化反应 噻吩及其同系物与硫酸发生磺化反应，生成噻吩磺酸。如下列反应：C4H4S(噻吩)+H2SO4C4H3SSO3H(噻吩磺酸)+H2O
21、 噻吩磺化的反应速度常数与酸的浓度和温度的关系见表75。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 表7-5 噻吩磺化的反应速度常数与酸的浓度、温度的关系酸的质量浓度/%反应速度常数K相对反应速度K30/K1515 3015 3088.70.0005 0.00120.25 0.42.493.00.002 0.0031.0 1.01.595.40.007 0.0143.5 4.62.096.50.013 0.0296.5 9.62.298.50.031 0.05615.5 18.61.8101.30.065 0.09832.5 32.61.5 由表7-5可见噻吩磺酸生成相当慢，酸
22、浓度对反应速度的影响比温度显著。为了加快反应必须采用93%以上的浓硫酸。生成的噻吩磺酸溶于硫酸和水中，与已洗混合馏分分离。(2)噻吩与不饱和化合物生成共聚物 噻吩及其同系物与不饱和化合物、特别是与高沸点的不饱和化合物的聚合，在少量硫酸的催化作用下，进行得极为迅速而完全。例如：第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 除上述各类型反应外，在酸洗净化中，吡啶碱类也会与硫酸反应而被除去。所得共聚物一般均溶于已洗混合馏分中，在最终精馏时转入釜底残液。3.副反应副反应 上述四种主反应发生的同时，还进行着下述两种会造成苯类产品损失的副反应。(1)苯族烃与不饱和化合物的共聚反应 在浓硫酸的催化作用下，苯族烃与不饱和化合
23、物发生共聚反应，例如：第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 共聚反应的产物为高沸点化合物，多能溶于已洗混合馏分中，并在最终精馏时转入釜底残液。共聚反应不仅降低苯的产率，同时增加焦油残渣和酸焦油的产率。(2)苯族烃的磺化反应 当进行酸洗时，也发生苯族烃的磺化反应。例如：酸洗反应温度越高，洗涤时间越长，此类磺化反应进行的越剧烈，硫酸耗量也越大。为了减少此种反应的进行，要求洗涤操作在最短的时间内，酸耗量最少的情况下进行。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 三、酸洗净化的工艺要求和生产流程三、酸洗净化的工艺要求和生产流程 1 1.酸洗净化工艺要求酸洗净化工艺要求 酸洗净化操作不仅要求尽可能除去混合馏分中所含的不饱和
24、化合物及硫化物，而且要求硫酸的耗量低、苯族烃损失小、酸焦油生成量少，并使反应尽可能向生成能溶于已洗混合馏分中的聚合物方向进行。因此需要选择确定适宜的酸洗操作条件。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 (1)反应温度 适宜的反应温度为3545。温度过高，苯族烃的磺化反应及不饱和化合物的共聚反应加剧，苯族烃的损失加剧；温度过低净化反应不能进行。酸洗净化反应是放热反应，放出的热量取决于混合馏分中不饱和化合物的含量及组成。如混合馏分中含2%3%的不饱和化合物时，温度升高通常不超过46；当混合馏分中不饱和化合物含量达到4%5%以上，温度升高可达1220。考虑到酸洗过程的热效应，混合馏分酸洗前的预热温度一般取25
25、30。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 (2)硫酸的浓度 适宜的硫酸浓度93%95%耗量约为5%（对混合馏分）。浓度过高，磺化反应加剧，苯族烃的损失增加；浓度过低，达不到应有的净化效果。在实际生产中，应根据轻苯的组成后来确定硫酸的浓度。当轻苯中苯的含量较低、未洗混合馏分的溴价也较低时，用浓度为93%的硫酸即可得到良好的净化效果；当轻苯中苯含量高、未洗混合馏分的溴价也较高时，宜用浓度大于94%的硫酸。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 (3)反应时间 硫酸净化混合器各阶段的净化效果见表7-6表7-6 混合馏分在各阶段的净化效果项目净化前泵后球形混合器反应器过程进行时间/s0560300不饱合物3.270.
26、520.130.11噻吩1.320.280.130.11釜渣6.44.1酸焦油产率/%2.05.07苯族烃损失/%8.13.73第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 延长反应时间，可改善洗涤效果，使已洗混合馏分的比色和溴价均有显著降低。但反应时间过长，同样会加剧磺化反应，导致苯族烃的损失。反应时间不足，只靠加酸来提高反应效果，不仅酸耗量大，而且酸焦油量增加，致使中和困难，酸油分离困难。一般反应时间为10分钟左右。在酸洗净化过程中所消耗的酸量不多，大部分还可用加水洗涤再生的方法回收。再生酸的回收率根据洗涤条件及混合馏分的组成波动于65%80%，再生酸质量浓度为40%50%。酸焦油的生成量越少，则酸的回收
27、率越高。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 酸焦油的生成量和稠度同未洗混合馏分的性质和操作条件有关，当混合馏分中二硫化碳含量高时，黏稠的酸焦油生成量增加；反之，生成易于分离的稀酸焦油。对于不同组成的原料所生成的酸焦油数量一般为0.5%6%（占原料馏分质量）。酸焦油组成的质量浓度为：硫酸15%30%；苯族烃15%30%；聚合物40%60%。2 2.酸洗净化工艺流程酸洗净化工艺流程 除小型焦化厂精苯装置采用间歇式洗涤外，大、中型焦化厂均采用连续洗涤系统，生产流程如图7-3。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 1加热套管；2连洗泵；3混合球；4酸洗反应器；5加水混合器；6酸油分离器；7 碱油混合器；8碱油分离器
28、；9 再生酸沉淀槽；10再生酸泵；11酸焦油蒸吹釜12蒸吹苯冷凝冷却器；13油水分离器；14硫酸槽；15酸泵；16硫酸高位槽；17配碱槽；18碱泵；19碱高位槽；20再生酸储槽；21视镜；22放料槽；23酸过滤器；24流量自动调节；25流量变送指示；26流量指示；27温度指示 图7-3未洗混合馏分连续洗涤工艺流程第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 轻苯经初馏得到的未洗混合馏分经加热套管1预热至2530，与连洗泵2前连续加入浓度为93%95%的浓硫酸经初步混合后送往混合球3，进行主要的酸洗反应，混合球是由两个内衬防酸层的钢制或铸铁制的半球，用法兰盘连接形成。各个混合球之间用短细管连接，彼此互成90，流
29、体在球内可达到充分的湍动状态。由于液体在球内仅停留约1分钟，酸洗过程进行得还不完全，需在酸洗反应器4中进一步进行酸洗净化反应。液体在反应器内停留10分钟，以使净化反应进行完全。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 出酸洗反应器的混合馏分及硫酸进入加水混合器5，连续加入占未洗混合馏分3%4%的水以停止反应和再生硫酸。然后，进入酸油分离器中停留一小时进行澄清分离，再生酸和酸焦油沉淀下来，混合馏分由酸油分离器上部排出至碱油混合器7，在碱油混合器前连续加入浓度为12%16%的碱进行混合均匀，使已洗混合馏分呈弱碱性，其中的酚类也转化为酚盐，送入碱油分离器静置分离，分离时间为11.5小时。分离出碱液的油送入已洗混
30、合馏分中间槽，静置分离出残留碱液后作为吹苯塔的原料。从碱油分离器下部排出的碱液用于中和酸焦油。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 从酸油分离器底部排出的再生酸进入再生酸沉淀槽，待进一步分出酸焦油后，泵往再生酸贮槽。来自酸油分离器6及再生酸沉淀槽的酸焦油排入酸焦油蒸吹釜11，用由碱油分离器8底部排出的碱液进行中和，根据需要进一步加碱中和，用直接蒸汽将其中所含的苯族烃蒸吹出来。蒸吹出来的苯蒸汽经冷凝冷却器12、油水分离器13分离，送入已洗或未洗混合馏分中间槽，釜内残渣排放到沉淀池。最后集中送往配煤。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 硫酸由酸泵15送入硫酸高位槽16，经酸过滤器23、酸油配比调节装置24，加入
31、未洗混合馏分中。配好的碱液由碱泵18送入碱高位槽19，经计量装置加入酸洗后的混合馏分中。按100%浓度计算，硫酸的耗量为未洗混合馏分的45%；按100%浓度计算，氢氧化钠的耗量低于未洗混合馏分的0.5%；对每公斤100%的硫酸，可回收40%的再生酸1.7公斤。已洗混合馏分的质量指标为：比色0.5；溴价0.2g/100mg；具有微碱性。第二节 轻苯的初馏及酸洗净化 已洗混合馏分微带碱性，首先进行吹苯（简单吹苯），然后对吹出的苯（苯族烃混合物）进行最终精馏。根据精苯车间的生产规模有全连续精馏系统和半连续精馏系统。一、已洗混合馏分的吹苯一、已洗混合馏分的吹苯 已洗混合馏分送入吹苯塔进行连续蒸吹是一次
32、闪蒸分离过程，其目的是：1、使溶解于混合馏分的中式酯在高温条件分解为二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、碳渣而分离出去。2、使溶解于混合馏分中的各种聚合物作为吹苯残渣排出，以免影响精馏产品的质量和防止设备的堵塞，吹苯残渣可作为生产古马隆树脂的原料。为了防止吹苯时逸出的酸性气体腐蚀精馏设备，吹出的苯蒸汽需用碱液洗涤中和。连续吹苯工艺流程见图7-4第三节 已洗混合馏分的精馏 图7-4 已洗混合馏分连续吹苯工艺流程 1吹苯塔；2中和塔；3冷凝冷却器；4油水分离器；5碱油分离器；6原料泵；7备用泵；8循环碱泵；9加热器；10吹苯残渣槽；11汽泵；12视镜；13套管冷却器第三节 已洗混合馏分的精馏 已洗混合馏
33、分在中间槽静止分离碱液后，由原料泵送入吹苯塔加热器9，加热至105110，以气液混合物状态进入吹苯塔1上部的闪蒸段，轻馏分被吹出。从塔顶逸出温度与大气压强有关，当大气压在101.3kPa左右时，该温度为100105的吹出苯蒸汽进入中和器2的底部，与顶部喷洒的浓度为12%16%的氢氧化钠溶液进行接触，吹出苯蒸汽中的酸性气体进行中和反应。中和后的苯蒸汽经冷凝冷却器3冷却至2530，再经油水分离器4分离后，流入吹出苯中间槽。吹出苯的质量指标为：比色0.5，反应为中性。第三节 已洗混合馏分的精馏 从中和器2底部排出的碱液，经套管冷却器13冷却，进入碱油分离器5，分离出来的油送至吹出苯或已洗混合馏分中间
34、槽，碱液由循环碱泵连续送至中和器循环使用。中和器喷洒的碱液浓度不得低于4%，以免碱类和苯类产品不易分离。碱液温度要高于70，减少苯类蒸汽和水汽在碱液中的冷凝，使碱液浓度不致降低过快，保持较高的碱液温度，还有利于中和反应的进行。废碱液间歇地从中和器中排出，新碱液则同时补充。第三节 已洗混合馏分的精馏 吹苯塔底温度为130140，聚合物以残渣形式自塔底排入吹苯残渣槽10。为使吹出苯的残渣合格（含油、水），塔底除通入直接蒸汽外还设有间接蒸汽加热器。残渣作为生产古马隆树脂的原料。已洗混合馏分的吹出苯产率为97.5%，残渣产率为2.5%。二、吹出苯的半连续精馏二、吹出苯的半连续精馏 半连续精馏是以吹出苯
35、为原料，先将吹出苯连续送入纯苯塔提取纯苯，再用半连续精馏的方法从纯苯残油中提取其他产品。半连续精馏系统按纯苯残油的进料方式不同，主要有间歇釜式精馏和间断连续精馏两种工艺流程。1 1.间歇釜式精馏间歇釜式精馏 纯苯残油采用间歇釜连续精馏，工艺流程如图7-5第三节 已洗混合馏分的精馏 图7-5 间歇釜式精馏工艺流程 1-原料泵；2-精制釜；3-精制塔；4-冷凝冷却器；5-油水分离器；6-计量槽；7-精制回流泵；8-视镜第三节 已洗混合馏分的精馏 纯苯残油由贮槽用原料泵1一次装入间歇精馏釜2内，用蒸汽加热进行全回流。当釜温达到124125时，开始切取前馏分（苯-甲苯馏分），当塔顶温度达110时，开始
36、切取纯甲苯。当釜内液面下降了1/3时，开始向精制塔3连续泵送纯苯残油（进料位置在1523层之间），并连续切取甲苯。直到釜内高沸点组分富集到一定程度，釜温达到约145时停止进料，再相继切取甲苯-二甲苯馏分、二甲苯、轻溶剂油。各产品经计量槽6自流入各自的贮槽。釜底排出的精制残油用汽泵经套管冷却器送入贮槽。当大气压强为101.3kPa时，间歇釜精馏操作制度见表77。第三节 已洗混合馏分的精馏 表7-7 间歇釜精馏操作制度 项目切取甲苯切取二甲苯（水蒸汽蒸馏）回流比(对馏出液)2323塔顶温度/1100.590100塔底/145154145160塔压/Mpa（表压）0.030.03注：塔内各温度指标随
37、当地大气压强，设备管路阻力不同而异，表列温度指标是沿海地区焦化厂的操作指标。第三节 已洗混合馏分的精馏 切取二甲苯、溶剂油时，向精制釜通入适量直接蒸汽进行水蒸气蒸馏，也可用蒸汽喷射器造成一定的真空度，从而降低精馏温度和减少直接水蒸气耗量。间歇加料方式，操作灵活性较大，但调节频繁，不便采用自动控制，中间馏分含蒸汽量较高，一般约占纯苯残油的20%。第三节 已洗混合馏分的精馏 2.间断连续精馏间断连续精馏 在间断连续精馏系统中，采用同一连续精馏塔分阶段处理纯苯残油及甲苯残油。吹出苯用泵由贮槽连续送入纯苯塔。纯苯塔是具有3035层塔板的浮阀塔，进料板一般在1721层之间。纯苯塔顶蒸汽温度控制在80。在
38、此温度下逸出的蒸汽经冷凝冷却和油水分离后，所得纯苯的一部分送往塔顶作回流，回流比控制在1.01.5，其余部分作为产品采出。塔底纯苯残油温度为124128，连续由塔底排出，经套管冷却器冷却后送入纯苯残油槽。第三节 已洗混合馏分的精馏 纯苯残油积累到一定量后，用原料泵连续送入精制塔，进料板一般选在1319层之间。精制塔底用间接蒸汽加热，从塔顶连续提取纯甲苯。甲苯蒸汽经冷凝冷却、油水分离后，一部分送往塔顶作回流，其余部分作为产品采出。塔底排出的甲苯残油，经残油冷却器冷却后，送入甲苯残油贮槽。甲苯残油要求不含甲苯，初馏点大于138。待甲苯残油积存一定数量后，停止处理纯苯残油，改为处理甲苯残油。同样用原
39、料泵连续抽送甲苯残油入精制塔，塔底以间接蒸汽加热，同时送入直接蒸汽。由塔顶逸出的二甲苯蒸汽经冷凝冷却、油水分离后，一部分二甲苯作为回流，其余部分作为产品采出。间断连续精馏操作制度见表7-8第三节 已洗混合馏分的精馏 表7-8 间断连续精馏操作制度项目切取甲苯切取二甲苯（水蒸汽蒸馏）回流比(对原料)11.51.52.5塔顶温度/1100.58996塔底/150155140150塔压/MPa0.0350.035注：塔内温度随大气压强及设备管路阻力而异，表中所列温度是沿海地区焦化厂的操作指标。第三节 已洗混合馏分的精馏 为了切取轻溶剂油或重溶剂油以及其他规格的馏分，在精制塔进料层上、下各设一组侧线，
40、所切取的馏分经油水分离后送往油库。由塔底排出的精制残油冷却后进入精制残油槽。当处理完甲苯残油时，又改为处理纯苯残油以提取甲苯。该方法操作简便，便于自控，中间馏分含蒸汽量约5%。可纯产品的产率提高，并降低动力消耗，但其操作灵活性不如间歇釜连续精馏系统。第三节 已洗混合馏分的精馏 三、吹出苯的全连续精馏三、吹出苯的全连续精馏1 1.热油连料全连续精馏流程热油连料全连续精馏流程 (1)工艺流程 热油连料全连续精馏是将未经冷却的纯苯残油和甲苯残油直接用热油泵送到下一精馏塔作精馏原料，其工艺流程见图7-6。图7-6热油连料全连续精馏工艺流程 1-纯苯塔开停工槽；2纯苯塔原料泵；3纯苯塔；4纯苯塔重沸器；
41、5纯苯塔冷凝冷却器；6纯苯油水分离器；7纯苯回流泵；8甲苯塔开停工槽；9甲苯塔热油原料泵；10甲苯塔 11甲苯塔重沸器；12甲苯冷凝冷却器；13甲苯油水分离器；14甲苯回流泵；15二甲苯开停工槽；16二甲苯塔热油原料泵；17二甲苯塔；18二甲苯塔重沸器；19二甲苯冷凝冷却器；20二甲苯油水分离器 21二甲苯回流泵；22二甲苯残油槽；23二甲苯残油泵；24冷却套管；25视镜第三节 已洗混合馏分的精馏 吹出苯经纯苯塔储槽1用泵2连续送入纯苯塔3，塔顶纯苯蒸汽经冷凝冷却器5冷却、油水分离器6分离后，一部分用泵7送至塔顶作回流，其余做产品。纯苯残油不经冷却直接送入甲苯塔10，塔顶甲苯蒸汽经冷凝冷却、油
42、水分离后，一部分用泵送至塔顶作回流，其余作产品采出。塔底甲苯残油同样直接送入二甲苯塔17，塔顶二甲苯蒸汽经蒸汽冷凝冷却、油水分离后，一部分用泵送至塔顶作回流，其余作产品采出。塔底二甲苯残油经套管冷却器冷却19后入二甲苯残油储槽22。各塔均采用重沸器加热。第三节 已洗混合馏分的精馏 热油连续工艺要求各塔的原料组成、进料量、回流比、蒸汽压力、塔顶温度及塔底液面相对稳定。若三塔中出现一个产品不合格时，须进行大循环重蒸，同时适当减少吹苯塔进料量或停塔，以免造成物料不平衡。(2)工艺操作制度 热油连料全连续精馏的操作制度,在吹苯系统及以前与半连续精馏基本相同，纯苯塔及以后的操作制度见表7-9。第三节 已
43、洗混合馏分的精馏 表7-9 热油连料全连续精馏的操作制度项目纯苯塔甲苯塔二甲苯塔（水蒸汽蒸馏）塔顶温度/800.51100.58996塔底温度/124128150155140150塔压/MPa0.0350.0350.035回流比(对原料)11.51.52.00.81冷凝冷却器油出口温度/203020302030冷凝冷却器水出口温度/4545113；比色138；不含甲苯。二甲苯残油初馏点168；不含二甲苯。第三节 已洗混合馏分的精馏 2.2.气相连料连续精馏气相连料连续精馏 目前，国内一些焦化厂实现了吹苯塔和纯苯塔之间的气相连料生产，从吹苯塔出来的吹苯蒸汽直接进入纯苯塔作为精馏原料，纯苯塔以后仍
44、按热油连料进行连续精馏。气相串联连续精馏的优点是操作稳定简单，增大处理能力，减少设备，节省水、电、蒸汽耗量。但纯苯塔易积水，国外有采用管式炉加热塔底残油或用热载体代替蒸汽加热塔底残油，以减少蒸汽用量。第三节 已洗混合馏分的精馏 1.球形混合器球形混合器 球形混合器结构如图7-7a，它是由两片内衬防酸层钢板或铸铁制的半球用法兰盘连接而成。内径有150mm、200mm和250mm等多种规格。一组球形混合器根据所要求的生产能力、混合时间及球的大小通常由812个球组成，其间可以串联或并联组合。实际应用是将混合球按图7-7b所示方式连接在一起。混合物料在连接短管中的流速为34m/s，通过一个球的压力降为
45、98KPa，在一个球中的平均滞留时间为2030s。混合物料通过混合器时，由于流速反复地突变，接触面的不断更新，从而达到均匀混合。第四节 酸洗精制主要设备 一、一、混合器混合器 图7-7 a球形混合 1铸造半球；2连接管法兰 图7-7 b球形混合 第四节 酸洗精制主要设备 2.锐孔板混合器锐孔板混合器 锐孔板混合器是由锐孔板及混合管组成的，锐孔板数可根据所需的总压力降及通过每块板的压力降计算确定。对于酸、碱与油的混合，可选用总压力降为=0.080.1MPa，每一锐孔板的压力降可取为=0.0070.014MPa。锐孔板的板孔直径可按下式计算：式中 G混合液的流量，m3/h；d混合液的相对密度，kg
46、/m3；K流量系数，一般取K=0.65；通过一块锐孔板的压力降，可取=0.014MPa。第四节 酸洗精制主要设备 锐孔板数：n=s/式中，s 为混合器的总压力降。锐孔板混合器立管直径可取为孔板孔径的210倍，相邻两孔板的间距可按立管内径的3倍左右选取。对易混合物料混合接触时间可取1030s对难混合物料可取50s，对酸、碱与苯类的混合物料可取2030s。图7-8锐孔板混合器1锐孔板；2混合管第四节 酸洗精制主要设备 3.静态混合器静态混合器 静态混合器的构造见图7-9。在两端带有法兰的管段内设置分割、导流元件，使流经的物料反复分割、叠加、翻转、改变流向，物料接触界面不断更新而达到混合。在管段内设
47、置的元件有两端互为90的导板、扭转180的叶片和互为120的三条螺旋叶片等。管内的内截面积由流体力学计算决定。图7-9 静态混合器第四节 酸洗精制主要设备 依物料性质和混合要求的不同，选取不同的雷诺准数范围。每一段内，一般设置48个元件(单元)。静态混合器便于安装，占地少，适用范围广。管段的材质，根据物料特性可以选用碳钢、铸铁、不锈钢和衬以耐腐蚀材料的复合层碳钢管等。元件的材质多选用不锈钢、聚氯乙烯、聚四氟乙烯和陶瓷等。静态混合器与喷射混合器组合使用，混合效果更好。第四节 酸洗精制主要设备 二、精馏塔二、精馏塔 粗苯精制的精馏塔通常采用泡罩塔或浮阀塔。初馏塔、纯苯塔、甲苯塔和二甲苯塔的塔板数一
48、般为3035层。从二甲苯残油提取三甲苯的精馏塔塔板数约为85层。吹苯塔为铸铁栅板塔，塔板数一般为2022层。各个精馏塔塔板数的确定可按多组分理想溶液的精馏计算方法来确定。由于这些精馏塔均无侧线产品，故可用比较简单的“关键组分法”（芬克斯-吉利兰法）计算。第四节 酸洗精制主要设备 下面以精馏塔的热平衡计算（以纯苯塔为例）来确定间接加热水蒸气的耗量。已知某焦化厂轻苯连续精馏实际生产数据及有关参考如下：轻苯处理量，kg/h 3000 纯苯塔顶温度，80 纯苯塔底温度，125 回流比（对产品）1.5 回流液温度，30第四节 酸洗精制主要设备 轻苯各组分的产率如下：（%）初馏分纯苯甲苯二甲苯轻溶剂油吹苯
49、残渣精制残渣洗涤净化损失精制损失共计174.513.93.30.92.40.921.1100 选0为基准 030轻苯和纯苯的平均比热容，kJ/（kg）1.80 080苯的平均比热容，kJ/（kg）1.84 0130残油的平均比热容，kJ/（kg）2.01 苯的蒸发潜热，kJ/kg（在80汽化）396 水蒸气冷凝热，kJ/kg 2030第四节 酸洗精制主要设备 计算纯苯塔间接蒸汽消耗量 纯苯塔的间接蒸汽耗量是通过纯苯的热平衡计算确的。入方热量Q入 （1）由原料带入塔内热量Q1 入塔原料量为：3000（74.5+13.9+3.3+0.9+0.9+1.1）0.01=2838/h Q1=28381.8
50、030=153250 kJ/h （2）回流液带入塔内热量Q2 假定原料中苯全部蒸出，则塔顶逸出料量为：300074.5%=2235 kg/h Q2=22351.51.8030=181040 kJ/h第四节 酸洗精制主要设备 （3）间接蒸汽带入塔内热量Q3（待求）出方热量Q出 （4）蒸汽从塔顶带入热量Q1料液加热：2235（1.5+1）1.8480=822480 kJ/h 料液蒸发：2235（1.5+1）396=2212700 kJ/h Q1=822480+2212700=3035180 kJ/h （5）残油从塔底带出热量Q2 Q2=（2838-2235）2.01125=151500 kJ/h第
