輕苯中氯離子含量超標原因分析及控制

李修立 宋英臣 劉運龍 郝學民 張 方

(安陽鋼鐵股份有限公司)

輕苯中氯離子含量超標原因分析及控制

李修立 宋英臣 劉運龍 郝學民 張 方

(安陽鋼鐵股份有限公司)

根據苯加氫工藝對輕苯中氯離子含量的要求，對輕苯中氯離子含量高的原因進行分析，提出控制輕苯中氯離子含量改進措施，，滿足客戶需求。

苯加氫 輕苯 氯離子 控制

0 前言

粗(輕)苯是煉焦煤化學產品回中最重要的產品之一，在煉焦荒煤氣中約占25 g/m3～40 g/m3，經過深加工，可得到純苯、甲苯、二甲苯等寶貴的基本有機化工原料，廣泛應用用制藥、精細化工、溶劑等領域，具有較高的經濟效益。

安鋼焦化廠生產的輕苯產品質量一直執行國標：粗苯(YB/T 5022-93)中的輕苯單元表1：

表1 粗(輕苯)執行標準(YB/T 5022-93)

但在以輕苯為原料的苯加氫工藝中，輕苯中氯離子要求在20 ppm以下，輕苯中氯離子超標會對苯加氫催化劑造成污染，使催化劑活性變差，催化效果降低，影響苯加氫生產、增加成本。

2016年9月以來，部分用于苯加氫生產的輕苯客戶反饋見表2，我廠生產的輕苯氯離子含量超標，平均在40 ppm ～50 ppm，最高達79 ppm，影響了我公司輕苯的外售，對焦化副產品創效造成一定影響。

1 安鋼焦化廠輕苯生產工藝

安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠煤氣凈化系統采用的是終冷洗苯+單塔蒸餾生產輕苯的工藝如圖1所示。

表2 2016年9月客戶反饋統計表

圖1 輕苯生產工藝簡圖

從橫管煤氣終冷器下部出來的煤氣進入輕瓷填料洗苯塔。由粗苯蒸餾裝置來的洗油(貧油)由上部進入洗苯塔噴灑，吸收煤氣中的苯，形成富油。洗苯塔底的富油用泵送至粗苯蒸餾裝置脫苯塔，用蒸汽進行蒸餾得到輕苯，蒸餾后的洗油(貧油)進行再生、循環使用。

2 輕苯中氯離子含量原因分析

2.1 輕苯中氯離子來源分析

安鋼焦化廠輕苯生產工藝中使用的洗油是由煤焦油深加工所得副產品之一。

煤焦油是煤在干餾和氣化過程中獲得的、由有多種組份組成的液體產品，其中含有大量的氨水，經過加熱、靜置分離后，焦油含水可降至2%～3%。焦油中所含的揮發性銨鹽在最終脫水階段中即被除去，而絕大部分的固定銨鹽仍留在脫水焦油中，其中氯化銨占80%左右。當焦油被加熱到220 ℃～250 ℃時，這些銨鹽將分解成游離酸和氨：

NH4CL=HCL+NH3

分解產生的酸將引起設備的嚴重腐蝕，因此，焦油在送入管式爐加熱工藝前，除了脫水還必須進行脫鹽。

焦油脫鹽是在焦油進入管式爐一段最終脫水前加入碳酸鈉溶液，使固定銨鹽轉化為穩定的鈉鹽：

2NH4CL+Na2CO3=2NH3+CO2+2NaCL+H2O

如果加入的碳酸鈉控制不好， NH4CL不能完全反應成穩定的鈉鹽，使部分NH4CL分解出的CL-進入洗油中，造成洗油中氯離子過多，最終使輕苯中氯離子超標。

所以，輕苯中的氯離子來源于洗油，最終來源是煤焦油中的固定銨鹽。

2.2 影響固定銨鹽轉化的因素分析

影響固定銨鹽轉化的因素主要是兩個方面：(1)加入碳酸鈉的濃度；(2)加入碳酸鈉的總量(相對于煤焦油量)。

碳酸鈉溶液濃度太高時，則加入溶液總量過少，不易和煤焦油混合均勻，使固定銨鹽不能完全除去；若碳酸鈉溶液濃度太低，則加入量要多，給煤焦油帶來大量水分，影響焦油生產。理論上，碳酸鈉溶液濃度8%～12%為最佳。

加入總量(相對于煤焦油量)過少，會使反應不完全，固定銨鹽不能完全去除；加入量過多，則會增加堿耗、增加其他產品的灰分，理論堿耗量為焦油量的0.05%～0.06%。

2.3 焦油加工固定銨鹽轉化加堿工藝及存在問題

安鋼焦化廠采用的碳酸鈉是焦油洗滌工序產生的副產品。焦油加堿工藝如圖2所示，凈酚鹽與二次分解塔頂來的煙道氣生成的酚類物質和碳酸鈉在塔底分離器內靜置分離，下層的碳酸鈉自流進入碳酸鈉槽，該碳酸鈉濃度為20%左右，經兌水稀釋后，濃度降至8%～12%，由碳酸鈉泵輸送去焦油工序的焦油原料泵后管道。

圖2 焦油加堿工藝簡圖

由于我們利用的是凈酚鹽與二次分解塔頂來的煙道氣生成碳酸鈉，屬于間歇性生產，濃度不能穩定。流入堿槽后，加入稀釋水又沒有混勻裝置，槽內濃度不均勻，在實際生產中，我們多次分層取樣化驗，各層濃度均有差別，不能正確掌握堿槽內實際濃度。

同時，用泵直接抽取堿槽堿液往焦油泵后管道內輸送，由于兩泵的壓力波動，造成加入量不夠均勻，使焦油內反應不能穩定進行。

3 降低洗油中氯離子含量的改進措施

針對生產中存在的問題，經過研究論證，采用了以下措施：

3．1 在堿槽底部增加混均攪拌裝置

為保證堿槽內濃度均勻，根據生產實際情況，經過討論、研究，我們自行設計了堿槽混勻裝置如圖3所示。

圖3 堿槽混勻裝置改造示意圖

具體做法：選用304材質DN50的不銹鋼管、彎成圓形，在圓形管道兩側呈45°角均勻布置吹氣孔，安裝在堿槽底部；用DN50管道與小區壓縮空氣主管道連接，使壓縮空氣在堿槽底部向不同方向進行噴射，讓堿槽內物料產生湍動，達到堿槽內攪拌均勻的目的。

改造完成后，使槽內堿液得到充分混合，濃度均勻，基本控制在8%～12%。

3．2 改變加堿的方式設計原堿槽堿液用泵抽取直接送到焦油泵后管道的加料方式改進為高位槽自流加料，如圖4所示。

圖4 加堿方式改造示意圖(虛線部分所示)

具體做法：在焦油蒸餾三層框架設置一個加堿高置槽，把原送堿泵的出口管道引到加堿高置槽上，高置槽底部出口管接到焦油泵泵前管道，并在管道上安裝一窺鏡，方便隨時觀察加堿狀況。

加堿時，首先用送堿泵抽取堿中間槽內堿液，送至堿高置槽內，再由高置槽出口管道自流到原料焦油泵泵前管道，根據焦油加工量，調節自流閥門來控制加堿量，通過窺鏡更加直觀的監控加堿的即時情況，使加料量穩定，可控性強。

措施實施后，使碳酸鈉濃度得到穩定，輕苯中氯離子含量得到控制，2016年11月，客戶反饋基本上都在15 ppm以下，客戶反饋統計見表3。

表3 2016年11月客戶反饋統計表

4 結論

(1)通過研究分析，找到輕苯中的氯離子最終來源于煤焦油深加工副產品--洗油；安鋼焦化廠在加堿工藝中使用的堿源及加堿方式影響了洗油中氯離子含量。

(2)輕苯中氯離子含量降低到15 ppm以下，滿足了苯加氫生產工藝的客戶要求，擴大了輕苯銷售渠道，提高了公司化產品經濟效益。

(3)通過改進工藝能達到控制輕苯中氯離子的含量，在同類的生產企業具有推廣和應用意義。

[1] 肖瑞華.煤焦油化學工學[M].冶金工業出版社.2006:39-40.

[2] 何建平.煤焦化學產品回收與加工[M].化學工業出版社.2005:202-203.

CAUSE ANALYSIS AND CONTROL OF HIGH CHLORIDE ION CONTEN IN LIGHT BENZENE

Li xiuli Song yingchen Liu yunlong Hao Xuemin Zhang fang

(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd )

According to the requirements of chloride ion content in light benzene based on hydrogenation process, the causes analysis of high chloride ion content in light benzene were carried out, The solution which reduced chloride content proposed to meet customer demands.

Benzene hydrogenation Benzene Chloride ion Control

2017-1-12

聯系人：李修立，工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司焦化分公司技術質量科；