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摘要：伴随着市场经济的飞速发展，对焦化粗苯的使用需求也日益增加。本文主要对焦化粗苯加工工艺进行了分析。
关键词：焦化粗苯；组成；用途；加工工艺
中图分类号： TK416+.1 文献标识码： A 文章编号：
引言
焦化粗苯(粗苯),是炼焦煤气净化的副产品。工业炼焦时,将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热,煤热解后生成焦化粗苯、粗氨水、焦炉气、煤焦油和焦炭。故只有在高温下炼焦,且有煤气洗苯和苯蒸馏回收装置时,才能生产焦化粗苯。焦化粗苯的产量与炼焦煤种的挥发分组成、炼焦条件、洗苯吸收剂等相关。一般焦化粗苯的产量是装炉干煤的1%(质量分数)左右,我国粗苯的生产能力约为250万t/a。随着炼焦工业和钢铁工业的发展,国内对焦化粗苯的加工日益重视,很多企业都积极引进先进的粗苯加氢生产工艺。
一、焦化粗苯组成
粗苯的组成极其复杂,色谱分析结果表明,粗苯中可定性的组分有90余种,其中质量分数在0.1%以上的组分有30余种。粗苯中含量较多的组分有:苯族烃(如苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、茚满等),萘系组分(如萘、甲基萘等),非芳烃组分(如C4~9烷烃、环烷烃等),不饱和化合物(如1-戊烯、环戊烯、环戊二烯、二环戊二烯、苯乙烯、A-甲基苯乙烯、茚等),杂环化合物包括含氮化合物(如吡啶、甲基吡啶等),含硫化合物(如二硫化碳、噻吩、甲基噻吩、硫醇等)和含氧化合物(如苯酚、古马隆等)等。粗苯中含有苯乙烯、茚、苯酚及其他不饱和化合物等,故粗苯易氧化、易聚合、易发生加氢反应。同时由于其组分绝大部分为芳香烃化合物,故粗苯有剧毒。
二、苯类产品的用途
纯苯是重要的基本有机化工原料，广泛用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶，并是染料、医药、农药的原料，也是重要的有机溶剂。在炼油行业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。甲苯是最基本的有机化工原料和溶剂，可以生产苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等多种化工产品。这些化工产品是制造合成纤维、合成橡胶、炸药、塑料、医药、染料和油漆等的原料，也可用作溶剂和汽油添加剂。二甲苯也是最基本的有机化工原料。混合二甲苯主要用作溶剂和汽油添加剂，邻二甲苯用于制造苯酐、染料、农药和医药等化工产品，间二甲苯用于制造苯二甲酸、间甲基苯甲酸、间苯二甲腈等有机化工产品。这些产品是生产染料、医药和香料的原料，对二甲苯主要用于生产聚酯树脂和涤纶纤维的原料，也用作农药和染料的原料。
三、焦化粗苯加工工艺的探讨
焦化粗苯的加工技术有多种,主要技术有2种,即酸洗法和加氢法。但酸洗法由于在产品种类、材料选择、仪表操作维护以及投资与经济效益等方面存在诸多的不足之处,特别是其生产过程会带来严重的环境污染,因而在国外已趋向淘汰。因此,加氢法是国内外粗苯加氢技术的发展趋势。目前,根据反应过程的温度,将粗苯加氢工艺主要分为高温法(600~630℃)与低温法(320~380℃)2种。根据加氢工艺方法和加氢油精制方法的不同,可将粗苯加氢工艺分为鲁奇法(Lurgi)、莱托尔法(Litol)、环丁砜法与KK法。后3种方法最为普遍。其中,环丁砜法与KK法在加氢精制过程中都使用萃取剂,故又统称为溶剂法。
1、莱托尔法
该工艺是在20世纪60年代由美国胡德利(Houdry)空气产品公司开发成功的1种高温粗苯加氢精制法。该法的加氢条件为:预反应器温度为230℃,压力为5.7MPa,催化剂为Co-Mo催化剂;主反应器温度为610~630℃,压力为5.0MPa,催化剂为Cr系催化剂。该法除了加氢精制功能外,还能将粗苯中的苯、甲苯和二甲苯经催化脱烷基反应转化为苯,故只能得到一种产品——纯苯。该法的缺点是:反应条件苛刻、产品单一、设备结构复杂,且投资高、经济效益差。
2、环丁砜法
环丁砜法即美国开发的Shell-UOP(液/液萃取蒸馏)工艺。因其在加氢精制过程中使用环丁砜萃取剂而得名。该法加氢的工艺条件为:预反应器温度为220~230℃,压力为3.5MPa,催化剂为Ni-Mo催化剂;主反应器温度为320~380℃,压力为3.4MPa,催化剂为Co-Mo催化剂。该法是1种典型的低温、低压加氢蒸馏工艺,其产品为苯、甲苯、二甲苯、非芳烃。
该工艺的优点主要有:（1）采用轻苯加氢,可节省重苯和初馏分加氢的氢气耗量;（2）预反应器内为液相加氢,可避免管道堵塞现象发生;（3）经一次萃取精馏过程即可得到纯度很高的苯、甲苯和混合二甲苯等粗产品,故萃取精馏操作相对简单;（4）加氢装置对原料适用性强,除可用于粗苯加氢外,还可用于裂解汽油重整油或混合油的加氢;（5）产品品种多,市场适应性强;（6）投资低、经济效益好,生产过程“三废”排放量几乎为零。
3、KK法
KK法由德国BASF公司开发,经德国KK公司改进的BASF/VEBA加氢和莫菲兰(morphylane)萃取蒸馏工艺。该法加氢工艺条件:预反应器温度为220~230℃,压力为3.5MPa,催化剂为Ni-Mo催化剂;主反应器温度为340~380℃,压力为3.4MPa,催化剂为Co-Mo催化剂。
该法与环丁砜法的主要工艺基本相同,都属于典型的低温低压加氢蒸馏工艺,其产品品种都为苯、甲苯、二甲苯、非芳烃。区别仅精馏萃取过程所使用的萃取剂不同。该工艺使用的萃取剂为N-甲酰吗啉。该工艺的优点主要有:（1）加氢装置对原料的适用性强,原料焦化粗苯无需进行预处理,既可处理轻苯,也可处理重苯;（2）加氢和操作压力低,设备和材料问题易解决、投资低;（3）采用导热油作热载体,同时采用换热的方法回收利用产品及中间产品的热量,热效率高;（4）N-甲酰吗啉萃取剂的选择性高,热稳定性和化学稳定性好且无毒;（5）产品品种多、市场适应性强、经济效益好且生产过程几乎无污染。
在上述4种加氢精制工艺中,环丁砜法和KK法投资低、经济效益好、生产过程“三废”排放几乎为零,二者优劣互补,构成粗苯加氢工艺发展的主流。显然这2种方法无论在投资还是运行、环保等各方面都具有很大的优势,比较适合我国国情。尤其是KK法在我国已有成功投产的示范厂。但是值得注意的是,部分关键技术,如加氢催化剂、连续蒸发塔等相关专利技术,还需从国外引进,因此开发和建立具有自主知识产权的加氢工艺和装置还任重道远。
四、对我國未来进行焦化粗苯生产的相关建议
可以说在近二十年内，无论在国内还是国际上苯都会持续紧缺，相比石油来进行苯提炼，焦化粗苯的加工更加具有竞争力，也可以极大的提高经济效益。所以，企业在现有的粗苯市场背景下如何来提高及改进粗苯的生产工艺？我们认为可以从以下四方面着手。
（1）在上世纪的七十年代我国已有一套具有自主知识产权加氢技术的开发并进行了投产，然而此套装备最终却未进行正常生产，所以还需要进一步开发与完善更加成熟的加氢装置。
（2）虽然一般来说效益与生产规模成正比，但是由于此种项目中原材料是关键，所以首要问题是原材料数量的获得是否可以得到保证。
（3）我国的加氢技术尚不成熟，所以从国外进行技术引进必不可少，所以我公司在设计时同国外公司进行紧密的结合在工程协议中，将重要的专利设备及专利技术引进，而我们自己制造及设计其他部分。这也是国内设计、生产在控制投资上的一个方向。
（4）处于保护环境与保护有限资源的需要，我们建议不要再建设酸洗法及规模在5万t/a以下的工艺。
结束语
综合上述，我国的焦化粗苯加工工艺还不够成熟，所以必须加大对焦化粗苯资源加工利用的研究与开发力度,以先进的环保、节能、经济的技术改造我国的炼焦工业具有重要的现实和战略意义。
参考文献
[1]吕国志,叶煌.国内焦化粗苯加工发展趋势[J].燃料与化工,2006.
[2]邹育青.炼焦化学产品回收与精制[M].北京:中国工人出版社,2004.
[3]耿源,张双进,李同军.焦化粗苯加氢精制前进一步预处理的探讨[J].河北冶金,2000.
关键词：焦化粗苯；组成；用途；加工工艺
中图分类号： TK416+.1 文献标识码： A 文章编号：
引言
焦化粗苯(粗苯),是炼焦煤气净化的副产品。工业炼焦时,将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热,煤热解后生成焦化粗苯、粗氨水、焦炉气、煤焦油和焦炭。故只有在高温下炼焦,且有煤气洗苯和苯蒸馏回收装置时,才能生产焦化粗苯。焦化粗苯的产量与炼焦煤种的挥发分组成、炼焦条件、洗苯吸收剂等相关。一般焦化粗苯的产量是装炉干煤的1%(质量分数)左右,我国粗苯的生产能力约为250万t/a。随着炼焦工业和钢铁工业的发展,国内对焦化粗苯的加工日益重视,很多企业都积极引进先进的粗苯加氢生产工艺。
一、焦化粗苯组成
粗苯的组成极其复杂,色谱分析结果表明,粗苯中可定性的组分有90余种,其中质量分数在0.1%以上的组分有30余种。粗苯中含量较多的组分有:苯族烃(如苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、茚满等),萘系组分(如萘、甲基萘等),非芳烃组分(如C4~9烷烃、环烷烃等),不饱和化合物(如1-戊烯、环戊烯、环戊二烯、二环戊二烯、苯乙烯、A-甲基苯乙烯、茚等),杂环化合物包括含氮化合物(如吡啶、甲基吡啶等),含硫化合物(如二硫化碳、噻吩、甲基噻吩、硫醇等)和含氧化合物(如苯酚、古马隆等)等。粗苯中含有苯乙烯、茚、苯酚及其他不饱和化合物等,故粗苯易氧化、易聚合、易发生加氢反应。同时由于其组分绝大部分为芳香烃化合物,故粗苯有剧毒。
二、苯类产品的用途
纯苯是重要的基本有机化工原料，广泛用于合成树脂、合成纤维、合成橡胶，并是染料、医药、农药的原料，也是重要的有机溶剂。在炼油行业中用作提高汽油辛烷值的掺和剂。甲苯是最基本的有机化工原料和溶剂，可以生产苯甲酸、甲苯二异氰酸脂、氯化甲苯、甲酚和对甲苯磺酸等多种化工产品。这些化工产品是制造合成纤维、合成橡胶、炸药、塑料、医药、染料和油漆等的原料，也可用作溶剂和汽油添加剂。二甲苯也是最基本的有机化工原料。混合二甲苯主要用作溶剂和汽油添加剂，邻二甲苯用于制造苯酐、染料、农药和医药等化工产品，间二甲苯用于制造苯二甲酸、间甲基苯甲酸、间苯二甲腈等有机化工产品。这些产品是生产染料、医药和香料的原料，对二甲苯主要用于生产聚酯树脂和涤纶纤维的原料，也用作农药和染料的原料。
三、焦化粗苯加工工艺的探讨
焦化粗苯的加工技术有多种,主要技术有2种,即酸洗法和加氢法。但酸洗法由于在产品种类、材料选择、仪表操作维护以及投资与经济效益等方面存在诸多的不足之处,特别是其生产过程会带来严重的环境污染,因而在国外已趋向淘汰。因此,加氢法是国内外粗苯加氢技术的发展趋势。目前,根据反应过程的温度,将粗苯加氢工艺主要分为高温法(600~630℃)与低温法(320~380℃)2种。根据加氢工艺方法和加氢油精制方法的不同,可将粗苯加氢工艺分为鲁奇法(Lurgi)、莱托尔法(Litol)、环丁砜法与KK法。后3种方法最为普遍。其中,环丁砜法与KK法在加氢精制过程中都使用萃取剂,故又统称为溶剂法。
1、莱托尔法
该工艺是在20世纪60年代由美国胡德利(Houdry)空气产品公司开发成功的1种高温粗苯加氢精制法。该法的加氢条件为:预反应器温度为230℃,压力为5.7MPa,催化剂为Co-Mo催化剂;主反应器温度为610~630℃,压力为5.0MPa,催化剂为Cr系催化剂。该法除了加氢精制功能外,还能将粗苯中的苯、甲苯和二甲苯经催化脱烷基反应转化为苯,故只能得到一种产品——纯苯。该法的缺点是:反应条件苛刻、产品单一、设备结构复杂,且投资高、经济效益差。
2、环丁砜法
环丁砜法即美国开发的Shell-UOP(液/液萃取蒸馏)工艺。因其在加氢精制过程中使用环丁砜萃取剂而得名。该法加氢的工艺条件为:预反应器温度为220~230℃,压力为3.5MPa,催化剂为Ni-Mo催化剂;主反应器温度为320~380℃,压力为3.4MPa,催化剂为Co-Mo催化剂。该法是1种典型的低温、低压加氢蒸馏工艺,其产品为苯、甲苯、二甲苯、非芳烃。
该工艺的优点主要有:（1）采用轻苯加氢,可节省重苯和初馏分加氢的氢气耗量;（2）预反应器内为液相加氢,可避免管道堵塞现象发生;（3）经一次萃取精馏过程即可得到纯度很高的苯、甲苯和混合二甲苯等粗产品,故萃取精馏操作相对简单;（4）加氢装置对原料适用性强,除可用于粗苯加氢外,还可用于裂解汽油重整油或混合油的加氢;（5）产品品种多,市场适应性强;（6）投资低、经济效益好,生产过程“三废”排放量几乎为零。
3、KK法
KK法由德国BASF公司开发,经德国KK公司改进的BASF/VEBA加氢和莫菲兰(morphylane)萃取蒸馏工艺。该法加氢工艺条件:预反应器温度为220~230℃,压力为3.5MPa,催化剂为Ni-Mo催化剂;主反应器温度为340~380℃,压力为3.4MPa,催化剂为Co-Mo催化剂。
该法与环丁砜法的主要工艺基本相同,都属于典型的低温低压加氢蒸馏工艺,其产品品种都为苯、甲苯、二甲苯、非芳烃。区别仅精馏萃取过程所使用的萃取剂不同。该工艺使用的萃取剂为N-甲酰吗啉。该工艺的优点主要有:（1）加氢装置对原料的适用性强,原料焦化粗苯无需进行预处理,既可处理轻苯,也可处理重苯;（2）加氢和操作压力低,设备和材料问题易解决、投资低;（3）采用导热油作热载体,同时采用换热的方法回收利用产品及中间产品的热量,热效率高;（4）N-甲酰吗啉萃取剂的选择性高,热稳定性和化学稳定性好且无毒;（5）产品品种多、市场适应性强、经济效益好且生产过程几乎无污染。
在上述4种加氢精制工艺中,环丁砜法和KK法投资低、经济效益好、生产过程“三废”排放几乎为零,二者优劣互补,构成粗苯加氢工艺发展的主流。显然这2种方法无论在投资还是运行、环保等各方面都具有很大的优势,比较适合我国国情。尤其是KK法在我国已有成功投产的示范厂。但是值得注意的是,部分关键技术,如加氢催化剂、连续蒸发塔等相关专利技术,还需从国外引进,因此开发和建立具有自主知识产权的加氢工艺和装置还任重道远。
四、对我國未来进行焦化粗苯生产的相关建议
可以说在近二十年内，无论在国内还是国际上苯都会持续紧缺，相比石油来进行苯提炼，焦化粗苯的加工更加具有竞争力，也可以极大的提高经济效益。所以，企业在现有的粗苯市场背景下如何来提高及改进粗苯的生产工艺？我们认为可以从以下四方面着手。
（1）在上世纪的七十年代我国已有一套具有自主知识产权加氢技术的开发并进行了投产，然而此套装备最终却未进行正常生产，所以还需要进一步开发与完善更加成熟的加氢装置。
（2）虽然一般来说效益与生产规模成正比，但是由于此种项目中原材料是关键，所以首要问题是原材料数量的获得是否可以得到保证。
（3）我国的加氢技术尚不成熟，所以从国外进行技术引进必不可少，所以我公司在设计时同国外公司进行紧密的结合在工程协议中，将重要的专利设备及专利技术引进，而我们自己制造及设计其他部分。这也是国内设计、生产在控制投资上的一个方向。
（4）处于保护环境与保护有限资源的需要，我们建议不要再建设酸洗法及规模在5万t/a以下的工艺。
结束语
综合上述，我国的焦化粗苯加工工艺还不够成熟，所以必须加大对焦化粗苯资源加工利用的研究与开发力度,以先进的环保、节能、经济的技术改造我国的炼焦工业具有重要的现实和战略意义。
参考文献
[1]吕国志,叶煌.国内焦化粗苯加工发展趋势[J].燃料与化工,2006.
[2]邹育青.炼焦化学产品回收与精制[M].北京:中国工人出版社,2004.
[3]耿源,张双进,李同军.焦化粗苯加氢精制前进一步预处理的探讨[J].河北冶金,2000.