环保型粗苯萃取精制新工艺的设计开发
苯是重要的基本有机化工原料，从国际方面看，近年来由于受伊拉克战争等因素影响，全球石油价格一路飚升，包括焦化苯的石油苯价格创历史新高。从国内方面看，随着我国经济快速增长和产品结构的调整，对苯下游产品如顺酐、苯乙烯、不饱和聚酯树脂等需求量日益增加。
1 国内市场
据有关资料统计，2007年我国纯苯生产能力为5294kt／a，占世界纯苯总生产能力的9．93％，自给率为95．47％。预计，2010年我国纯苯生产能力将达7030kt／a，当量自给率为64．67％。2007～2010年期间，我国纯苯生产能力将以年均9．9％的速度递增。据国家海关统计，2007年我国进口纯苯249kt，以满足国内市场的需求。预计，2010年我国纯苯的当量消费量将达10880kt，2007—2010年期间，我国纯苯的当量消费量将以年均36．74％的速度增长。
2技术现状
目前，粗苯精制主要采用两种生产工艺：加氢工艺和酸洗工艺。发达国家由于工业基础较好，对环境要求严格，主要采用加氢工艺，而发展中国家则多采用酸洗工艺。随着全球化进程的加速，发达国家依仗科技和经济优势，转移污染源，陆续将焦化厂关闭，有的国家甚至全行业退出。这对发展中国家的焦化产业发展来说是一个新的机遇和挑战。加氢工艺产品质量虽好，但由于投资及加工成本过高，同时苯所含噻吩大多损失殆尽，一般企业难以承受。酸洗工艺由于净化深度不够，导致产品品质不高，设备腐蚀严重，苯烃也有一定程度损失，精制过程中产生大量酸渣和废酸对环境造成严重污染，正逐渐被淘汰。
噻吩是一种十分昂贵的化工原料，主要用于制药以及生产各种染料、香料、特种塑料、刺激素、杀虫剂、增亮剂、络合物、化妆品和生物活化物质等。我国焦化粗苯中噻吩含量普遍较高，一般为0．3％一0．7％，最高可达1．O％。资源虽十分丰富，但无论采用酸洗还是加氢工艺均无法回收噻吩。有人曾试图通过化学方法合成，但因工艺复杂，成本太高而放弃。目前噻吩市场售价高达9万形t，且主要依赖进口。国内粗苯加工厂家大多规模较小，能耗高，环境污染严重。随着社会发展和国家法规的完善，对环境治理力度不断加大，国家有关部门正在考虑立法，禁止新上装置采用酸洗工艺。为实现我国焦化苯加工行业的可持续发展，开发一种投资及加工成本适中，既可提高苯的质量，又能分离回收噻吩的环保型粗苯加工新技术是一项急待开发的重要课题，这对于改造我国焦化行业传统的酸洗工艺是非常必要的，有着巨大的市场需求。
3环保型粗苯精制新工艺
山西省化工设计院对环保型焦化苯精制工艺进展情况极为关注。自2005年以来，该院在为某公司进行160kt／a粗苯精制制顺酐工程设计中，采用某科研院所开发并已申报国家专利的环保型粗苯精制新工艺，并对其进行工程化开发设计。该工艺不仅可以得到合格的三苯产品，而且还可以回收价格昂贵的噻吩，真正实现提高经济效益，充分利用资源，达到环境友好的目的。这一新工艺的开发成功，不仅开国内粗苯加工的先河，也为粗苯Jjn-r业的规模发展提供坚实的技术保障。
3．1工艺技术方案
利用山西省丰富的焦化粗苯资源，加工生产出符合标准的纯苯、甲苯、二甲苯。焦化苯由于含有各种杂质，特别是如噻吩、二硫化碳等硫化物，从而限制了它的进一步深加工利用，因此必须先进行脱硫精制，主要是脱出噻吩。
目前已经工业化的脱硫技术有硫酸精制法(又称酸洗工艺)和催化加氢法。文献中还有萃取精馏法脱除并回收噻吩的报道。
(1)酸洗工艺由于净化深度不够，导致产品品质不高，设备腐蚀严重，苯烃也有一定程度的损失，精制过程中产生大量酸渣和废酸对环境造成严重污染，同时苯中所含噻吩大多损失殆尽。随着对清洁生产越来越高的要求，传统的酸洗法将面临淘汰。
(2)催化加氢法是一种先进的焦化苯净化技术。催化加氢的原理是利用氢将苯中的噻吩还原成硫化氢和相应的烷烃而脱除。提高反应温度和反应压力可以提高净化深度，因此催化加氢都是在高温、高压条件下操作的，典型的操作温度为300—4500C，压力为3—5MPa。该法的缺点是投资太大，操作条件非常苛刻，必须以相当规模的焦化厂为依托，能耗也相当可观。
(3)萃取精馏法生产纯苯、甲苯、二甲苯。苯和噻吩的沸点仅差4。C，相对挥发度仅约为1．13，故很难用一般蒸馏方法将它们分离。前苏联上世纪70年代所进行的一系列研究工作表明．对于深度净化苯中噻吩和饱和烃杂质的最有前途的方法是萃取精馏。萃取精馏的原理是通过加入萃取剂来增加各组分的相对挥发度，再以精馏手段达到深度分离的目的。这种方法的最大优点是不必采用化学方法，在获得合格苯的同时，可提取高纯度的噻吩。萃取精馏法在投资方面远低于催化加氢法，在操作上与一般蒸馏操作相当加上国内大型精密蒸馏设备的开发放大技术已日臻成熟，此方法在工程方面的优越性非常突出。项目采用萃取精馏法生产纯苯、甲苯、二甲苯并分离回收噻吩。
3．2工艺技术水平及产品的先进性
产品及技术先进性主要体现在粗苯加工中采用国家科技攻关项目中萃取蒸馏新工艺，据最新科技资料显示，这是世界上第一套焦化苯精制的全新工艺，在生产出符合国家标准的三苯产品的同时，还可以回收高纯度商品级噻吩。技术先进性还体现在顺酐生产与粗苯加工相结合，顺酐生产过程副产的蒸汽用于粗苯加工，既节约能源，又减少投资，保护环境，该技术对促进煤化工发展将起到重要的示范和推进作用。
4工艺简介
苯萃取精制流程包括苯精制与噻吩回收精制，整个工艺由以下几部分组成：①预处理系
统；②苯精制与噻吩回收精制系统；③甲苯、二甲苯精制系统；④废水处理系统。工艺流程框图见图l。
4．1预处理系统
预处理系统主要由预分馏塔、吹苯塔及两苯塔组成。其中预分馏塔主要用于脱除原料中的二硫化碳、环戊二烯等轻组分；吹苯塔主要将原料中易挥发组分与古马隆、萘、茚等重组分分离；两苯塔则将由吹苯塔塔顶得到的易挥发组分进一步分割为苯组分与甲苯、二甲苯组分，而其中的苯组分将进入苯精制与噻吩回收精制系统，甲苯、二甲苯组分将进入甲苯、二甲苯精制系统。4．2苯精制与噻吩回收精制系统苯精制与噻吩回收精制系统主要由苯萃取
塔、苯精制塔、萃取剂回收塔、噻吩回收塔、噻吩精制塔组成。
(1)苯萃取塔为高精密萃取分馏塔，通过萃取剂的作用将苯馏分中与苯沸点相近或与苯形成共沸物的烷烃及大部分烯烃从塔顶馏出。由于苯与噻吩较烷烃更易溶于萃取剂，因而苯与噻吩将随萃取剂从塔底馏出去苯精制塔。
(2)苯精制塔为萃取塔，萃取剂同苯萃取塔，将进料中的苯与噻吩有效分离，该塔上部仍有萃取剂输人。通过萃取精馏，纯苯产品将从塔顶馏出，而噻吩与萃取剂将从塔底馏出送萃取剂回收塔，将噻吩和剩余的苯与萃取剂分离。
(3)萃取剂回收塔装有高效填料。萃取剂将在萃取剂回收塔中回收。苯精制塔塔底馏出物中大部分为萃剂以及绝大部分噻吩和少量的苯，这股物料进人塔中部，经过精馏分离，塔顶馏出轻组分噻吩和苯，塔底则馏出可循环使用的萃取剂。由于塔底馏出物料的温度较高，且在循环再用时，还需将其冷却到指定温度，再按比例分配到苯萃取塔和苯精制塔。塔顶馏出的噻吩与苯去噻吩萃取塔。
(4)噻吩萃取塔利用萃取精馏的方法将噻吩与苯分离，其中绝大部分苯从塔顶馏出，而噻吩与萃取剂从塔底馏出。塔顶馏出物主要为苯及少量噻吩，这部分物料返回到苯精制塔。塔底馏出物去噻吩精制塔。
(5)噻吩精制塔将萃取剂与噻吩分离。萃取剂从塔底馏出，经冷却回到塔上部循环使用。塔顶馏出纯度≥99％的噻吩产品。
4．3甲苯、二甲苯精制系统
甲苯、二甲苯精制系统主要由甲苯精馏塔、二甲苯精馏塔组成。其处理的物料为两苯塔塔底馏出物。
4．4废水处理系统
废水处理系统主要由废水处理塔组成。此系统主要功能是将各分馏系统分出的水相进行处理，一方面可回收少量苯、甲苯、噻吩等有用组分，同时处理后的水可循环利用。
5装置规模及投资
160kt／a粗苯／jn-r_装置工程分为两期，该项目为一期工程，装置规模为80kt／a。项目于2006年底动工建设，2007年底完成工程安装工作，目前已完成调试工作，生产出合格产品。装置建设投资约为6000万元。
6环境效益和经济效益
(1)以500kt／a粗苯酸洗工艺为例，每年产生含高硫聚合物的工业酸渣就达到30kt，损失苯烃25kt，噻吩2kt，仅此造成工业损失高达2亿多元。
(2)以60kt／a粗苯加氢工艺为例，该工艺不仅投资估算高达2．2亿元，一般中小企业难望其项背，而且对生产条件要求十分苛刻。
(3)采用环保型新工艺加工160kt／a粗苯装置，建设投资约为6000万元，而且工艺过程也比较简单，苯烃损失较少，不产生酸渣和废酸污染，可以回收噻吩，具有明显的经济效益和环境效益。这一项目为我国煤焦化工业发展提供了一种全新模式，为改善环境现状和促进苯精制的可持续发展将起到促进作用。
7 结语
(1)苯萃取精制工艺为全新的苯精制工艺，不仅能得到合格的三苯产品，而且还可以回收价格昂贵的噻吩，真正实现提高经济效益，充分利用资源，达到环境友好的目的。
(2)苯萃取精制工艺设计的成功开发，适合中国国情，具有建设投资少，建设周期短，效益明显的特点。为焦化企业粗苯精制提供一条新的思路。
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