粗苯加氢工艺路线的分析与比较

粗苯加氢工艺路线的分析与比较

摘 要：有机化学的快速发展和科学技术的不断进步为高新科技产品出现提供了基础。本文比较了各种蒸馏萃取等制造粗苯的工艺路线，从成本、成色、种类、效益等方面入手进行分析，对目前普遍运用于提取粗苯的方法进行研究，总结它们各自的优点与特性，同时将之进行了科学的对比。以加氢的工艺作为参考值，Axens气液低温两相加氢法、莱托尔法高温加氢工艺、国产气相低温加氢法和德国KK法低温加氢气相工艺是当前主流的四种粗苯加氢制作工艺。

关键词：粗苯加氢 工艺路线 集控自动化

顾名思义，在氢压环境条件下，通过催化作用，将种类众多的油品进行改质，就是对苯加氢精制的本质的最佳阐述。为了把含有氮、氧、硫这三种元素以及芳烃、烯烃、饱和烃等有机化合物从众多油品中提取出来，只有在氢气环境下，才能将粗苯经过一系列工艺过程，进行精制提纯。考虑到粗苯加氢设备的构建，从实验数据入手，仔细讨论了粗苯加氢的制作工艺路线。最后，综合实际制作过程中的各种制约条件因素，低温加氢制作工艺手段从众多工艺路线中脱颖而出，成为性价比最高的粗苯加氢工艺路线。

一、主要的苯加氢工艺路线

1.1美国气液低温两相加氢法

作为两相加氢技术的一种，通过自主研究开发的两相加氢技术，完成脱重处理的粗苯在经过高速泵的提压后，在预反应器中完成第一段液相加氢反应，在催化剂的作用下，苯乙烯、双烯烃等化学特性不稳定的物质加氢后改质生成单烯烃，而在此过程中，双烯烃的聚合被抑制。在此之后，经过加热后的预反应生成物进入主反应器，开始第二次气相加氢。

1.2高温莱托尔加氢精制法

由美国开发、改进于日本的莱托尔法属于轻苯高温加氢制作工艺。通过高压进入真空蒸发器后，粗苯得以分离为重苯和轻苯，真空环境下，粗苯原料中注入了阻聚剂，结焦反应被抑制。从粗苯中分离出来的轻苯借由高压泵与蒸发器中的氢气得以混合，在高压、高温条件下，轻苯中化学性质不稳定的不饱和物质被分离出来，接着在主反应器中，氧、氮、硫等元素从轻苯中脱离出来。

二、粗苯加氢工艺特点

2.1质量好

无论是上文介绍的低温加氢精制工艺还是高温加氢精制工艺，通过一系列制作流程后提取出来的苯质量和纯度都极高。

2.2产率高

就生产原料粗苯来说，不管是二甲苯、甲苯还是三甲苯，莱托尔加氢精制法都可以将它们转化成苯，同时可以达到115%的苯产率，而在低温两氢相加法中，三苯的转化率是最高的，苯产量与原料中的含量无限接近，然而，其中甲苯的转化率只有90%，苯的收率为99%，二甲苯的产率为97%。

2.3品种差异

在低温两氢相加法中，会产生多种苯，如高纯度甲苯、非芳烃与二甲苯的混合物，然而莱托尔加氢精制法的生成物却只有一种，那就是纯苯。

2.4设备要求

相比于低温两氢相加工艺，由于莱托尔加氢精制法工艺需要在高温、高压和纯氢气的环境下进行，所以该工艺的发生仪器对于材质具有很高的要求，它必须耐高温、耐压、耐氢腐蚀。然而，我国目前的现状是符合此要求的不锈钢少之又少。但是仪器中不同零件的型号种类多，无法成批生产，因此只能从国外引进。

2.5生产投入

相比于低温两氢相加法，莱托尔高温加氢工艺对于仪器的制作工艺及材质具有更高的要求，需要仪器能够承受反应过程中的高温、高压，同时可以耐氢腐蚀，这样一来，莱托尔高温加氢法的仪器势必结构更为精细，与之而来的是复杂的制作过程和高昂的零件消耗，生产投入必然增加。

2.6仪表精确度

鉴于莱托尔高温加氢工艺高温、高压情况下，极难对生产过程进行定量控制，因此灵敏、精确的仪表监控生产过程中的变化，以保证生产的安全性，这一切都使得其反应设备需全套从国外引进。而低温加氢工艺的仪器及零件大部分都可在国内制作完成。

2.7反应高危性

即使是相对于莱托尔高温加氢制作工艺比较安全的低温加氢法，由于其生产原料和生成物都是化学性质极不稳定的有机物，稍有差池，便会着火爆炸，操作过程都极具危险。

2.8盈利不同

虽然莱托尔高温加氢精制法相比与低温加氢法不需要另外提供氢气，极大程度上节约了原料成本，但由于其高温、高压的生产环境，使得整个生产过程投资

加大，同时在生产过程中产生的腐蚀性物质需要另外的设备才能转化成无害的化学物质，让莱托尔高温加氢法的生产成本投资更高了。低温低压的低温加氢法的设备投入资金少，同时产物不仅仅有苯，还有二甲苯、甲苯及非芳烃这三种化学物质，多样的产物更能适应市场经济需求，能带来更为客观的经济利益。而在反应过程总产生的循环气体相比于莱托尔高温加氢精制法产生的硫化氢，不具有腐蚀性，只需要在煤气管道中和煤气一起脱硫即可，这样一来，使得低温加氢法原本就比较低的投资费更加低了。

三、苯加氢工艺路线对比

从名字上就很容易判断出，相比于低温两氢相加精制工艺，高温两氢相加法对温度和压强都具有极高的要求，因此后者工艺的发生仪器对于材质水平具有极为严格的要求标准。就产生的物质而言，相对于可以产生三种物质的低温两氢相加法，高温两氢相加法只生产一种产品，即为苯，但是其转化率极高。由于低温两氢相加法只需在低温低压环境下进行，反应稳定且易控，这正是高温两氢相加法在生产过程中所缺乏的，所以，低温两氢相加法是技术工艺水平发展相对落后的发展中国家的最佳选择，其安全性更高，更易操作。

除了低温两氢相加法和高温两氢相加法，许多发展中国家中还流行着另外一种叫做“酸洗法”的粗苯精制工艺，它在这些国家中的运用往往大于低温两氢相加法和高温两氢相加法。不难理解，“酸洗法”就是用蒸馏过程将粗苯进行初步处理后，用硫酸洗涤其初产物并与其中的不饱和烃发生化学反应，从而被提纯。虽然这种制作工艺相对于低温两氢相加法和高温两氢相加法来说，操作起来更为简单、方便，但由于其制作水平落后、产品产率低、质量差、高污染等众多缺点，使用率势必逐渐降低。

四、总结

综上所述，本文在介绍粗苯加氢工艺路线的同时，从科学的角度，对比了莱托尔高温加氢精制工艺与低温加氢制作工艺的优缺点，为今后化工石油等行业的粗苯提纯工艺的技术路径提供了科学的选取方法。在提纯制作过程中，必须保证有安全性高、灵敏度好、可操作性强的反应仪器与操控技术，以保证反应过程的能稳定进行，反应数据具有较高的准确度，只有这样，才能将制作工艺生产出的产品质量和生产率大幅度提高。

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