粗苯加氫精制工藝質量分析

皇甫瑞娟

(寧夏工商職業技術學院，寧夏 銀川 750021)

苯是石油化工行業重要的基礎原料，被廣泛地應用于合成橡膠、合成樹脂、合成纖維等行業，同時還可用于生產醫藥、農藥、火藥和染料等多種化工產品，同時也是一種重要的化學溶劑。工業苯的主要來源有兩個方面：石油苯和焦化粗苯。石油苯產量較低，但其雜質含量少，品質比較純凈，是目前純苯生產的主要來源，占全球純苯生產的95%。焦化粗苯是煤焦化工業的副產品之一。粗苯原料經過物理、化學方法除去其中的硫化物、氮化物、水和其他烷烴及不飽和化合物等雜質，得到可以做為原料的高純度的苯、甲苯、二甲苯產品。由于石油苯成本高，與焦化苯差價在1000元/噸以上，因此焦化苯市場需求空間很大[1]。我國焦化產業發展迅速，產能在世界排名位于前列。但是我國焦化產業布局不合理，總體產能大但不集中，小規模企業較多，且焦炭行業整體裝備水平較低。雖然粗苯精制產品的市場前景很大，經濟效益好[2]。但是粗苯中雜質脫除的好壞直接影響精制產品的質量，特別是含硫、含氮、含氧等雜質的脫除。粗苯也因其供應量受制于焦炭的生產，存在粗苯的回收率低、來源不穩定、品質不一等諸多問題。目前，國外用于粗苯精制法有日本的Litoi高溫、高壓氣相加氫技術，德國的Uhde低溫氣相加氫技術(KK法)和美國的Axens低溫氣液兩相加氫法。國內粗苯精制廠一直比較分散，其規模始終處于中小型之列。所采用的工藝有傳統的酸洗工藝、加氫工藝和萃取精制工藝。

1 企業生產現狀分析

在對寧夏某企業苯加氫項目的調研發現，該企業苯加氫裝置工藝較為先進，技術成熟，投資少，污染小，生產原料粗苯和氫氣主要來源于企業內部，充分體現了其能源節約、循環利用的原則。目前苯加氫裝置已經運行一年多，生產工藝控制條件已經穩定，其加氫單元所用催化劑性能良好，硫等雜質原子脫除較好，從質量環保部檢測數據來看，其生產的純苯、甲苯、二甲苯成品質量合格。存在的問題是，由于生產原料來源不一，同時焦化廠回收的粗苯中總硫含量太高，制氫單元能耗不夠，從而限制了裝置的產能。同時產品的收率也不穩定，總液收率大多達不到96%(企業目標)。因此，我將對企業粗苯原料及三苯產品相關檢測數據進行采集，依據數據的特點和離散型，進行統計分析，利用軟件得到其統計學規律，從而找出裝置在生產中存在的問題。并通過優化可控的生產條件，找出其生產工藝的質量要求和控制方法，以達到穩定生產，確保產品收率，減少能耗的目的。為企業增加收益，成為一條可持續生產、環?？茖W的循環經濟道路。

2 產品質量數據采集分析

2.1 質量環保部檢測

苯加氫廠的檢測項目主要包括外購(進廠)粗苯各組分檢測、進裝置粗苯各組分檢測、輕苯組分檢測、加氫油檢測、苯產品質量檢測、甲苯產品質量檢測、二甲苯產品質量檢測、重苯組分檢測、非芳烴組分檢測、SPA制氫單元氫氣檢測等。主要檢測內容包括苯、甲苯、二甲苯、重苯、非芳烴等各組分定性定量分析測定、總硫、總氮、氧、水分等雜質含量的測定。

2.1.1 粗苯檢測

原料粗苯的檢測不僅有進入苯加氫裝置的粗苯檢測，還有外購粗苯的檢測。樣品中總硫含量的測定采用紫外熒光法測定。原料粗苯中各組分含量測定時，使用GC-589氣相色譜儀，主要測定粗苯中苯、甲苯、二甲苯等組分，依據各個組分的沸點不同及在色譜柱上的吸附-解析的時間不同，依次進行分離。儀器使用氫火焰離子化檢測器(FID)、毛細管色譜柱、手動分流/不分流進樣口，以氮氣為載氣，進樣口溫度250℃、柱箱使用程序升溫設置、檢測器溫度350℃。在氣相色譜儀符合檢測組分含量條件且基線平穩的狀態下，進已知名稱的樣品進行各個組分的時間定性，保存方法。再對樣品進行進樣測定。樣品結束后，在再處理中查找譜圖并查看結果，記錄檢測數據，并保存圖譜資料。采用峰面積歸一化法開展定性定量分析，求出各組分的百分含量。同一化驗室，手動進樣允許誤差范圍5%～10%。

對苯加氫進裝置的粗苯檢測結果來看，其總硫含量變化較大，從6000ppm到25000ppm左右不等。也就是說進裝置粗苯原料品質有所不同。

2.1.2 產品的檢測

三苯產品組分含量分析分別均使用GC-589氣相色譜儀(FID檢測器)進行分析。

苯產品的檢測參照GB/T2283-2008標準，該標準規定了焦化苯的技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、運輸、貯存和安全注意事項。

甲苯產品的檢測參照GB/T2284-2009標準，該標準規定了焦化甲苯的技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸、貯存、質量證明書和安全注意事項。

二甲苯產品的檢測參照GB/T2285-1993標準，該標準規定了焦化二甲苯的技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝、標志、運輸與貯存。

根據質量環保部的檢測數據表明，其苯、甲苯、二甲苯產品的各項檢測發現其產品的質量基本均為合格。

2.2 檢測數據分析

在該企業質量環保部采集其苯加氫廠進裝置粗苯原料數據，包括：原料總硫含量、原料中苯含量、原料中甲苯含量、原料中二甲苯含量。

在該企業苯加氫廠生產技術部門，分別采集當日純苯產品、甲苯產品、二甲苯產品的產率并匯總。

本文數據分析均采用SPSS19.0軟件進行分析。首先通過繪制總硫含量與總液收率、苯產品收率、甲苯產品收率、二甲苯產品收率的散點圖(圖2-3、2-4、2-5、2-6)，通過散點圖可以直觀地顯示出它們的相關形式。

總硫含量-總液收率散點圖

總硫含量-苯產品收率散點圖

總硫含量-甲苯產品收率散點圖

總硫含量-二甲苯產品收率散點圖

從以上四個散點圖可以直觀的看出，原料中的總硫含量與甲苯產品的收率無明顯關系，但與總液收率、苯產品的收率、二甲苯產品的收率有一定的關系。

2.3 相關分析

為更進一步判斷原料中總硫含量與總液收率、苯產品的收率甲苯產品的收率、二甲苯產品的收率間的相關關系，測定其相關的密切程度本文采用SPSS軟件進行相關分析得到相關系數矩陣，如表所示。從表1中可以看出，原料中的總硫含量與產品總液收率、苯產品收率達到了極顯著負相關，相關系數分別為-0.914**和-0.676**；與二甲苯產品收率達到了極顯著正相關，相關系數為0.836**；與甲苯產品收率相關系數為-0.181，無相關關系。

表1 總硫含量與總液收率及三苯產品收率相關分析矩陣

**.Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed)；*.Correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed).；a.Listwise N=47

2.4分析結論

根據以上相關分析的結果可知，原料中總硫含量與產品收率的關系密切：

(1)原料中的總硫含量與產品的收率有著高度的負相關性，尤其是總硫含量與總液收率有著高度的負相關，說明原料中總硫含量越高，總液收率越低。

(2)原料中的總硫含量與苯產品的收率相關系數的絕對值雖然沒有總液收率大，但是根據相關系數的定義，其負相關性也是顯著的，說明原料中的總硫含量越高，苯產品的收率也是降低的。

(3)原料中的總硫含量與二甲苯產品的收率為顯著的正相關，說明隨著原料中總硫含量的增加，二甲苯產品的收率有所提高。

3 結論

寧夏某企業苯加氫裝置生產工藝先進，產工藝控制條件穩定，能源節約、循環利用且污染小，三苯產品質量合格。但是，生產原料來源不穩定且總硫含量太高，產能不夠，產品的收率也不穩定。利用SPSS19.0軟件在對企業原料及產品相關檢測數據進行相關分析得出原料總硫含量與總液收率、三苯產品收率的相關關系。

依據分析結果得出結論：在企業苯加氫工藝穩定的情況下，對粗苯原料進行優化控制，可以穩定生產。降低粗苯原料中的總硫含量可以提高產品總液收率和苯產品的收率，雖然二甲苯產品的收率會有所下降，但因其含量少，只有3%～4%(苯產品為70%左右)，且市場價格較苯產品每噸低1000元左右。近年來，原料粗苯中硫含量呈現逐年增高的趨勢，這對后續的粗苯精制的穩定性優化操作都造成了一定的影響。因此，降低原料中的總硫含量可以使企業確保產品收率，減少能耗，增加收益，是一條可持續生產、環保科學的循環經濟道路。