李修立 宋英臣 劉運(yùn)龍 郝學(xué)民 張 方

(安陽鋼鐵股份有限公司)

輕苯中氯離子含量超標(biāo)原因分析及控制

李修立 宋英臣 劉運(yùn)龍 郝學(xué)民 張 方

(安陽鋼鐵股份有限公司)

根據(jù)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(jìn)行分析，提出控制輕苯中氯離子含量改進(jìn)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(xué)產(chǎn)品回中最重要的產(chǎn)品之一，在煉焦荒煤氣中約占25 g/m3～40 g/m3，經(jīng)過深加工，可得到純苯、甲苯、二甲苯等寶貴的基本有機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用用制藥、精細(xì)化工、溶劑等領(lǐng)域，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

安鋼焦化廠生產(chǎn)的輕苯產(chǎn)品質(zhì)量一直執(zhí)行國標(biāo)：粗苯(YB/T 5022-93)中的輕苯單元表1：

表1 粗(輕苯)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)(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(biāo)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(chǎn)、增加成本。

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

1 安鋼焦化廠輕苯生產(chǎn)工藝

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

表2 2016年9月客戶反饋統(tǒng)計(jì)表

圖1 輕苯生產(chǎn)工藝簡圖

從橫管煤氣終冷器下部出來的煤氣進(jìn)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(jìn)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(jìn)行蒸餾得到輕苯，蒸餾后的洗油(貧油)進(jìn)行再生、循環(huán)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(chǎn)工藝中使用的洗油是由煤焦油深加工所得副產(chǎn)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(chǎn)品，其中含有大量的氨水，經(jīng)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(fā)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(dāng)焦油被加熱到220 ℃～250 ℃時(shí)，這些銨鹽將分解成游離酸和氨：

NH4CL=HCL+NH3

分解產(chǎn)生的酸將引起設(shè)備的嚴(yán)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(jìn)行脫鹽。

焦油脫鹽是在焦油進(jìn)入管式爐一段最終脫水前加入碳酸鈉溶液，使固定銨鹽轉(zhuǎn)化為穩(wěn)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(yīng)成穩(wěn)定的鈉鹽，使部分NH4CL分解出的CL-進(jìn)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(biāo)。

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(zhuǎn)化的因素分析

影響固定銨鹽轉(zhuǎn)化的因素主要是兩個(gè)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(shí)，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(chǎn)。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(yīng)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(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)生的副產(chǎn)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(zhì)和碳酸鈉在塔底分離器內(nèi)靜置分離，下層的碳酸鈉自流進(jìn)入碳酸鈉槽，該碳酸鈉濃度為20%左右，經(jīng)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(chǎn)，濃度不能穩(wěn)定。流入堿槽后，加入稀釋水又沒有混勻裝置，槽內(nèi)濃度不均勻，在實(shí)際生產(chǎn)中，我們多次分層取樣化驗(yàn)，各層濃度均有差別，不能正確掌握堿槽內(nèi)實(shí)際濃度。

同時(shí)，用泵直接抽取堿槽堿液往焦油泵后管道內(nèi)輸送，由于兩泵的壓力波動(dòng)，造成加入量不夠均勻，使焦油內(nèi)反應(yīng)不能穩(wěn)定進(jìn)行。

3 降低洗油中氯離子含量的改進(jìn)措施

針對生產(chǎn)中存在的問題，經(jīng)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(nèi)濃度均勻，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，經(jīng)過討論、研究，我們自行設(shè)計(jì)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(zhì)DN50的不銹鋼管、彎成圓形，在圓形管道兩側(cè)呈45°角均勻布置吹氣孔，安裝在堿槽底部；用DN50管道與小區(qū)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(jìn)行噴射，讓堿槽內(nèi)物料產(chǎn)生湍動(dòng)，達(dá)到堿槽內(nèi)攪拌均勻的目的。

改造完成后，使槽內(nèi)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(shè)計(jì)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(jìn)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(shè)置一個(gè)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(shí)觀察加堿狀況。

加堿時(shí)，首先用送堿泵抽取堿中間槽內(nèi)堿液，送至堿高置槽內(nèi)，再由高置槽出口管道自流到原料焦油泵泵前管道，根據(jù)焦油加工量，調(diào)節(jié)自流閥門來控制加堿量，通過窺鏡更加直觀的監(jiān)控加堿的即時(shí)情況，使加料量穩(wěn)定，可控性強(qiáng)。

措施實(shí)施后，使碳酸鈉濃度得到穩(wěn)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(tǒng)計(jì)見表3。

表3 2016年11月客戶反饋統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)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(chǎn)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(chǎn)工藝的客戶要求，擴(kuò)大了輕苯銷售渠道，提高了公司化產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。

(3)通過改進(jìn)工藝能達(dá)到控制輕苯中氯離子的含量，在同類的生產(chǎn)企業(yè)具有推廣和應(yīng)用意義。

[1] 肖瑞華.煤焦油化學(xué)工學(xué)[M].冶金工業(yè)出版社.2006:39-40.

[2] 何建平.煤焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工[M].化學(xué)工業(yè)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(lián)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(shù)質(zhì)量科；