一种苯加氢反应系统中粗苯蒸发工艺及系统的制作方法

本发明涉及苯加氢精制技术领域，尤其涉及一种低压粗苯两段气相加氢反应系统中粗苯蒸发工艺及系统。

背景技术：

焦化行业的粗苯，主要成分是苯、甲苯和二甲苯，此外还含有5％～10％的不饱和化合物，这些不饱和化合物是带有一个或两个双键的环状烃和直链烯烃，容易发生聚合反应，并且某些不饱和化合物、硫化物及含氮化合物的沸点与相应的苯类产品之间的沸点温度相近，不能用精馏的方法把它们分开。加氢精制工艺的作用是将粗苯中以噻吩为主的各种杂质利用加氢全部除去，其中硫化物全部转化为h2s，氮化物转化为nh3，氧化物转化为h2o，不饱和烃加氢饱和，分离除去h2s、nh3和h2o之后剩下的加氢油很容易通过萃取精馏的方式生产出优质的苯、甲苯和二甲苯产品。

苯加氢精制工艺的生产污染小，且产品质量可以媲美石油苯，所以目前焦化行业粗苯精制基本上是以低压粗苯加氢精制为主。而粗苯加氢精制又分为先液相后气相加氢、两段气相加氢两种基本方式，且主要以两段气相加氢为主。

以下的粗苯加氢或粗苯气相加氢均指粗苯两段气相加氢的反应工艺。

粗苯的气相加氢工艺，最初由德国引进时为粗苯直接进行气化，经分段蒸发器脱重蒸发后加氢，后来有些国内企业在操作中认为脱重程度不够，对此工艺进行了改造，粗苯在进行气相加氢前，通过预分馏塔把粗苯中的高沸点馏分通过蒸馏的方法除去，得到轻苯，然后再将轻苯气化加氢。但其采用的粗苯原料全部进行预分馏工艺属于矫枉过正，苯加氢催化剂对粗苯精制的要求没有这么高，而且该工艺的能源消耗太大，另外，该工艺中分段蒸发器塔底还有蒸发加热产生的聚合物需要除去，不仅没有免除分段蒸发器脱重的作用，还需要排除粗苯残液；因此没有从根本上解决分段蒸发器塔底粗苯残液含苯量高的缺点，且经济性不好，下面对现有常规工艺及需要改进的地方进行进一步说明。

现有粗苯的气相加氢蒸发工艺，如图1所示，循环氢气高速通过预蒸发器喷射混合器106形成负压，使加氢原料泵102送来的粗苯液体在预蒸发器103内高速循环流动，利用加氢反应后的粗苯气体的热量，通过预蒸发器103把外来粗苯液体预热和大部分气化，将粗苯气液混合物高速通过分段蒸发器喷射混合器107形成的负压作为动力，使得分段蒸发器105塔底与再沸器104形成一个闭路循环，利用加氢反应后的粗苯气体的热量，通过再沸器104供热，分段蒸发器105顶部回流下来的粗苯在分段蒸发器105内全部气化，也就是通过保持塔底液面平衡不变来控制气化量。

分段蒸发器105有多层塔盘，底部有一个隔离板，使得分段蒸发器105被隔离为上下两部分；分段蒸发器喷射混合器107出来的气化的粗苯气液混合液，在下部分进行气液分离，液体落入底部容器，粗苯蒸气则通过粗苯气体出口，高速通过回流液喷射混合器108形成负压，使得顶部下来的落到隔离板上的粗苯回流液被吸入并与粗苯蒸气进行一次混合传质传热，进入分段蒸发器105上部空间进行气液分离，液体再回到隔离板上部，通过连通管满流进入分段蒸发器105的下部容器，气体向上，通过多层塔盘与顶部回流下来的粗苯液体进行传质传热，经顶部的捕雾器，送去加氢预反应器；分段蒸发器105底部连续的排出粗苯残液，由于含苯量高，送残液闪蒸槽109进行闪蒸，苯蒸气送到粗苯缓冲槽101鼓泡冷却，变为粗苯原料的一部分，闪蒸后的粗苯闪蒸残液送粗苯残液槽。

上述粗苯蒸发工艺的核心设备是分段蒸发器105，粗苯90％通过预蒸发器103气化，10％作为分段蒸发器105的回流，通过分段蒸发器105的精制，可以连续的分离出约5％的含有聚合物的重组分即粗苯残液，以改善堵塞再沸器104现象的频繁发生和气化后的粗苯蒸气组分过重对后续加氢反应催化剂的影响。

上述工艺及系统存在两个需要改进的地方；

1.采用粗苯回流的分段蒸发器，配备多层的塔盘，在对粗苯进行气化的同时，也起到一定的气液分离作用，这是该粗苯蒸发工艺的关键技术点，其缺点是因为回流液是粗苯，组分太重，气化后的粗苯蒸气中重组分去除的不彻底。

2.粗苯残液重组分低，含苯量高，按规定要求不能超过20％含苯量，而实现常超过30％甚至更高。该工艺仅通过残液闪蒸槽109的闪蒸回收少量的苯，闪蒸后的粗苯残液含苯量实际达到20％以上，以10万吨/年粗苯加氢的规模，年损失苯将近400吨左右，所以需要对残液闪蒸槽109进行改进，降低闪蒸后粗苯残液含苯量。

因此，需要对目前的粗苯蒸发工艺及系统进行改进，以减少气化后粗苯的重组分含量，降低粗苯残液的苯含量，提高经济效益。

技术实现要素：

本发明提供了一种苯加氢反应系统中粗苯蒸发工艺及系统，能够在提高粗苯蒸发的脱重效果的同时，减少能耗，降低采出粗苯残液中的苯含量，提高苯的收得率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种苯加氢反应系统中粗苯蒸发工艺，粗苯蒸发系统包括预分馏塔及分段蒸发器；所述分段蒸发器采用轻苯回流，回流用的轻苯采用外购轻苯产品，或者采用粗苯经预分馏塔分馏出的轻苯。

所述粗苯蒸发系统还包括残液蒸发器，残液蒸发器内设有多层塔盘，塔底设加热器。

所述粗苯蒸发系统包括预分馏塔、预分馏塔回流槽、分段蒸发器、残液蒸发器、粗苯缓冲槽；粗苯蒸发工艺具体包括如下步骤：

1)外来粗苯原料进入粗苯蒸发系统后分为两路，大部分的粗苯原料去粗苯缓冲槽，小部分的粗苯原料去预分馏塔；

2)在预分馏塔中，粗苯原料进行轻组分与重组分的预分离，塔顶轻苯油汽经过塔顶冷凝器冷凝冷却后进入预分馏塔回流槽；预分馏塔回流槽中的轻苯用预分馏塔回流泵抽出，一部分送回预分馏塔塔顶作为回流，另一部分作为轻苯回流液送至分段蒸发器；

3)预分馏塔塔底重组分由预分馏塔底泵抽出，一部分经预分馏塔重沸器循环加热后返回预分馏塔塔底，以提供预分馏所需热量；另一部分作为重苯产品经冷却后送出；

4)循环氢气高速通过预蒸发器喷射混合器形成负压，使加氢原料泵送来的粗苯液体在预蒸发器内高速循环流动，利用加氢反应后的粗苯气体的热量，通过预蒸发器把粗苯液体预热和大部分气化，形成粗苯气液混合物；

5)粗苯气液混合物高速通过分段蒸发器喷射混合器形成负压作为动力，使得分段蒸发器塔底与再沸器形成一个闭路循环，利用加氢反应后的粗苯气体的热量，通过再沸器供热，分段蒸发器顶部回流下来的轻苯在分段蒸发器内全部气化，通过保持塔底液面平衡稳定控制气化量；

6)分段蒸发器内设有多层塔盘，底部设隔离板将分段蒸发器内部隔断为上部空间和下部空间；分段蒸发器喷射混合器出来的气化后的粗苯气液混合物，在下部空间内进行气液分离，分离出的液体落入底部贮液槽中；分离出的粗苯蒸气则通过粗苯气体出口引出并高速通过回流液喷射混合器形成负压，使得自分段蒸发器顶部下落到隔离板上的轻苯回流液被吸入；轻苯回流液与粗苯蒸气进行一次混合传质传热后，进入分段蒸发器的上部空间进行气液分离，分离出的液体再回落到隔离板上，通过连通管满流进入分段蒸发器的下部空间，并落入底部贮液槽中；分离出的气体向上流动，通过多层塔盘与顶部回流下来的轻苯液体进行传质传热，最后经分段蒸发器塔顶的捕雾器除去雾滴后，送去加氢预反应器；

7)分段蒸发器底部连续排出的粗苯残液送残液蒸发器进行闪蒸，闪蒸后的苯蒸气送到粗苯缓冲槽鼓泡冷却，作为粗苯原料的一部分；闪蒸后的液体落到最上层塔盘上，作为回流液向下流动，流到残液蒸发器底部的粗苯残液，在加热器的加热作用下蒸发；蒸发出苯蒸气向上流动，对回流液进行气提精制，轻组分随粗苯残液蒸气送到粗苯缓冲槽中鼓泡冷却，重组分即粗苯闪蒸残液自残液蒸发器的底部连续排出。

所述外来粗苯原料中，70％～90％的粗苯原料去粗苯缓冲槽，另外10％～30％的粗苯原料去预分馏塔。

所述预分馏塔采用减压操作，塔顶压力45～55kpa，其真空度由预分馏塔真空机组产生；预分馏塔重沸器采用导热油作为热源。

所述分段蒸发器为高压操作，操作压力为2.5～3.5mpa；所述残液蒸发器为低压操作，操作压力为0.1～0.3mpa。

用于实现所述工艺的苯加氢反应系统中粗苯蒸发系统，包括粗苯缓冲槽、加氢原料泵、预蒸发器、分段蒸发器、预蒸发器喷射混合器、分段蒸发器喷射混合器、回流液喷射混合器、残液蒸发器、预分馏塔、预分馏塔回流槽、预分馏塔回流泵及预分馏塔底泵；所述预分馏塔内设多层塔盘，顶部设轻苯油汽出口，上部设轻苯回流液入口，中部设粗苯液体入口，下部设循环液入口，底部设重苯出口；所述粗苯液体入口连接粗苯原料输送管道；所述循环液入口与重苯出口通过预分馏塔循环管路相连，预分馏塔循环管路上沿液体流动方向依次设有预分馏塔底泵、重苯液体送出口及预分馏塔重沸器，重苯液体送出口连接重苯产品管道；所述预分馏塔设有塔顶冷却器，轻苯油汽出口通过塔顶冷却器连接预分馏塔回流槽上的轻苯油汽冷凝液入口；预分馏塔回流槽的顶部设尾气出口，底部设轻苯出口，尾气出口通过尾气管道连接真空机组，轻苯出口通过轻苯回流液管道分别连接预分馏塔的轻苯回流液入口及分段蒸发器的轻苯回流液入口，轻苯回流液管道上设预分馏塔回流泵；所述分段蒸发器内自上至下依次设有除雾器、多层塔盘及隔离板，其中隔离板设于分段蒸发器的下部，将分段蒸发器的内部空间隔断为上部空间及下部空间，上部空间与下部空间通过隔离板上设置的连通管连通；分段蒸发器的顶部设粗苯气体出口，最上层塔盘上方的分段蒸发器一侧设轻苯回流液入口，最下层塔盘与隔离板之间的分段蒸发器一侧设气液混合物入口及轻苯回流液出口，隔离板下方的分段蒸发器同一侧设粗苯气体出口，所述气液混合物入口、轻苯回流液出口及粗苯气体出口分别连接回流液喷射混合器；隔离板下方的分段蒸发器另一侧设循环液入口，分段蒸发器的底部设粗苯残液出口及循环液出口，粗苯残液出口通过粗苯残液管道连接残液蒸发器上部的粗苯残液入口；循环液出口通过循环液管道连接循环液入口，循环液管道上沿液体流动方向依次设有再沸器及分段蒸发器喷射混合器；预蒸发器分别与分段蒸发器喷射混合器、再沸器、预蒸发器喷射混合器相连，，预蒸发器喷射混合器上设循环氢气入口及加氢后粗苯气液混合物出口；所述残液蒸发器的顶部设粗苯残液蒸气出口与粗苯缓冲槽上的粗苯残液蒸气入口相连，残液蒸发器内设有多层塔盘，下部设加热器，底部设粗苯闪蒸残液出口连接粗苯闪蒸残液输出管道；所述粗苯缓冲槽顶部设粗苯原料入口连接粗苯原料输送管道，底部设粗苯出口通过粗苯输送管道连接预蒸发器，粗苯输送管道上设加氢原料泵。

所述残液蒸发器为立式蒸发器，其中设有3～5层塔盘。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)分段蒸发器由常规的粗苯回流改为轻苯回流，分段蒸发器中由现在的提馏蒸馏改为精制蒸馏，极大的提高了分段蒸发器的精制效果，提高了粗苯蒸发的脱重效果；

2)轻苯回流量仅占粗苯原料总蒸发量的10％～30％，与常规的粗苯全部预分馏获取轻苯后再蒸发的方式相比，能耗显著降低；

3)将常规的残液闪蒸槽(空槽)改为带有加热器和塔盘的残液蒸发器，对粗苯残液由普通的闪蒸改为气提精馏，最大程度减少了粗苯残液闪蒸后粗苯闪蒸残液的苯含量，提高了苯的收得率。

附图说明

图1是常规粗苯蒸发系统的结构示意图。

图2是本发明所述粗苯蒸发工艺及系统的结构示意图。

图1中：101.粗苯缓冲槽102.加氢原料泵103.预蒸发器104.再沸器105.分段蒸发器106.预蒸发器喷射混合器107.分段蒸发器喷射混合器108.回流液喷射混合器109.残液闪蒸槽

图2中：1.粗苯缓冲槽2.加氢原料泵3.预蒸发器4.再沸器5.分段蒸发器51.除雾器52.隔离板53.连通管6.预蒸发器喷射混合器7.分段蒸发器喷射混合器8.回流液喷射混合器9.残液蒸发器10.加热器11.预分馏塔12.塔顶冷凝器13.预分馏塔回流槽14.预分馏塔回流泵15.预分馏塔底泵16.预分馏塔重沸器17.最下层塔盘18.最上层塔盘

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图2所示，本发明所述一种苯加氢反应系统中粗苯蒸发工艺，粗苯蒸发系统包括预分馏塔11及分段蒸发器5，所述分段蒸发器5采用轻苯回流，回流用的轻苯采用外购轻苯产品，或者采用粗苯经预分馏塔分馏出的轻苯。

所述粗苯蒸发系统还包括残液蒸发器9，残液蒸发器9内设有多层塔盘，塔底设加热器10。

所述粗苯蒸发系统包括预分馏塔11、预分馏塔回流槽13、分段蒸发器5、残液蒸发器9、粗苯缓冲槽1；粗苯蒸发工艺具体包括如下步骤：

1)外来粗苯原料进入粗苯蒸发系统后分为两路，大部分的粗苯原料去粗苯缓冲槽1，小部分的粗苯原料去预分馏塔11；

2)在预分馏塔11中，粗苯原料进行轻组分与重组分的预分离，塔顶轻苯油汽经过塔顶冷凝器12冷凝冷却后进入预分馏塔回流槽13；预分馏塔回流槽13中的轻苯用预分馏塔回流泵14抽出，一部分送回预分馏塔11塔顶作为回流，另一部分作为轻苯回流液送至分段蒸发器5；

3)预分馏塔11塔底重组分由预分馏塔底泵15抽出，一部分经预分馏塔重沸器16循环加热后返回预分馏塔11塔底，以提供预分馏所需热量；另一部分作为重苯产品经冷却后送出；

4)循环氢气高速通过预蒸发器喷射混合器6形成负压，使加氢原料泵2送来的粗苯液体在预蒸发器3内高速循环流动，利用加氢反应后的粗苯气体的热量，通过预蒸发器3把粗苯液体预热和大部分气化，形成粗苯气液混合物；

5)粗苯气液混合物高速通过分段蒸发器喷射混合器7形成负压作为动力，使得分段蒸发器5塔底与再沸器4形成一个闭路循环，利用加氢反应后的粗苯气体的热量，通过再沸器4供热，分段蒸发器5顶部回流下来的轻苯在分段蒸发器5内全部气化，通过保持塔底液面平衡稳定控制气化量；

6)分段蒸发器5内设有多层塔盘，底部设隔离板52将分段蒸发器内部隔断为上部空间和下部空间；分段蒸发器喷射混合器7出来的气化后的粗苯气液混合物，在下部空间内进行气液分离，分离出的液体落入底部贮液槽中；分离出的粗苯蒸气则通过粗苯气体出口引出并高速通过回流液喷射混合器8形成负压，使得自分段蒸发器5顶部下落到隔离板52上的轻苯回流液被吸入；轻苯回流液与粗苯蒸气进行一次混合传质传热后，进入分段蒸发器5的上部空间进行气液分离，分离出的液体再回落到隔离板52上，通过连通管53满流进入分段蒸发器5的下部空间，并落入底部贮液槽中；分离出的气体向上流动，通过多层塔盘与顶部回流下来的轻苯液体进行传质传热，最后经分段蒸发器5塔顶的捕雾器51除去雾滴后，送去加氢预反应器；

7)分段蒸发器5底部连续排出的粗苯残液送残液蒸发器9进行闪蒸，闪蒸后的苯蒸气送到粗苯缓冲槽1鼓泡冷却，作为粗苯原料的一部分；闪蒸后的液体落到最上层塔盘上，作为回流液向下流动，流到残液蒸发器9底部的粗苯残液，在加热器10的加热作用下蒸发；蒸发出苯蒸气向上流动，对回流液进行气提精制，轻组分随粗苯残液蒸气送到粗苯缓冲槽1中鼓泡冷却，重组分即粗苯闪蒸残液自残液蒸发器9的底部连续排出。

所述外来粗苯原料中，70％～90％的粗苯原料去粗苯缓冲槽1，另外10％～30％的粗苯原料去预分馏塔11。

所述预分馏塔11采用减压操作，塔顶压力45～55kpa，其真空度由预分馏塔真空机组产生；预分馏塔重沸器16采用导热油作为热源。

所述分段蒸发器5为高压操作，操作压力为2.5～3.5mpa；所述残液蒸发器9为低压操作，操作压力为0.1～0.3mpa。

用于实现所述工艺的苯加氢反应系统中粗苯蒸发系统，包括粗苯缓冲槽1、加氢原料泵2、预蒸发器3、分段蒸发器5、预蒸发器喷射混合器6、分段蒸发器喷射混合器7、回流液喷射混合器8、残液蒸发器9、预分馏塔11、预分馏塔回流槽13、预分馏塔回流泵14及预分馏塔底泵15；所述预分馏塔11内设多层塔盘，顶部设轻苯油汽出口，上部设轻苯回流液入口，中部设粗苯液体入口，下部设循环液入口，底部设重苯出口；所述粗苯液体入口连接粗苯原料输送管道；所述循环液入口与重苯出口通过预分馏塔循环管路相连，预分馏塔循环管路上沿液体流动方向依次设有预分馏塔底泵15、重苯液体送出口及预分馏塔重沸器16，重苯液体送出口连接重苯产品管道；所述预分馏塔11设有塔顶冷却器12，轻苯油汽出口通过塔顶冷却器12连接预分馏塔回流槽13上的轻苯油汽冷凝液入口；预分馏塔回流槽13的顶部设尾气出口，底部设轻苯出口，尾气出口通过尾气管道连接真空机组，轻苯出口通过轻苯回流液管道分别连接预分馏塔11的轻苯回流液入口及分段蒸发器5的轻苯回流液入口，轻苯回流液管道上设预分馏塔回流泵14；所述分段蒸发器5内自上至下依次设有除雾器51、多层塔盘及隔离板52，其中隔离板52设于分段蒸发器5的下部，将分段蒸发器5的内部空间隔断为上部空间及下部空间，上部空间与下部空间通过隔离板52上设置的连通管53连通；分段蒸发器5的顶部设粗苯气体出口，最上层塔盘18上方的分段蒸发器5一侧设轻苯回流液入口，最下层塔盘17与隔离板52之间的分段蒸发器5一侧设气液混合物入口及轻苯回流液出口，隔离板52下方的分段蒸发器5同一侧设粗苯气体出口，所述气液混合物入口、轻苯回流液出口及粗苯气体出口分别连接回流液喷射混合器8；隔离板52下方的分段蒸发器5另一侧设循环液入口，分段蒸发器5的底部设粗苯残液出口及循环液出口，粗苯残液出口通过粗苯残液管道连接残液蒸发器9上部的粗苯残液入口；循环液出口通过循环液管道连接循环液入口，循环液管道上沿液体流动方向依次设有再沸器4及分段蒸发器喷射混合器7；预蒸发器3分别与分段蒸发器喷射混合器7、再沸器4、预蒸发器喷射混合器6相连，预蒸发器喷射混合器6上设循环氢气入口及加氢后粗苯气液混合物出口；所述残液蒸发器9的顶部设粗苯残液蒸气出口与粗苯缓冲槽1上的粗苯残液蒸气入口相连，残液蒸发器9内设有多层塔盘，下部设加热器10，底部设粗苯闪蒸残液出口连接粗苯闪蒸残液输出管道；所述粗苯缓冲槽1顶部设粗苯原料入口连接粗苯原料输送管道，底部设粗苯出口通过粗苯输送管道连接预蒸发器3，粗苯输送管道上设加氢原料泵2。

所述残液蒸发器9为立式蒸发器，其中设有3～5层塔盘。

本发明所述一种苯加氢反应系统中粗苯蒸发工艺及系统的设计原理是：为了提高粗苯蒸发的脱重效果，同时减少能耗，对粗苯蒸发系统中的分段蒸发器5由粗苯回流改为轻苯回流，其工作方式由提馏蒸馏改为精制蒸馏，极大的提高了分段蒸发器5的精制效果。轻苯采用粗苯预分馏的方式获取时，其回流量仅占粗苯原料总蒸发量的10％～30％，与常规粗苯蒸发工艺中粗苯全部预分馏获取轻苯后再蒸发的方式相比，显著降低了能耗。为了最大程度减少粗苯残液闪蒸后粗苯闪蒸残液中的苯含量，将残液闪蒸槽空槽改为带有加热器10和多层塔盘的残液蒸发器9，粗苯残液由现有的闪蒸方式改为气提精馏。

本发明所述粗苯蒸发系统是基于轻苯由粗苯预分馏方式获取，如果采用外购轻苯产品，则可以直接省去预分馏塔11的操作。

残液蒸发器9的加热器10可以采用导热油作为加热介质，也可以采用其它满足条件的介质加热。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。