苯乙烯裝置蒸汽用量受限時負荷調(diào)整方案及其經(jīng)濟性分析

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苯乙烯裝置蒸汽用量受限時負荷調(diào)整方案及其經(jīng)濟性分析

寧繼偉 王寧 楊繼偉

（天津大沽化工股份有限公司臨港分廠）

摘 要：國內(nèi)苯乙烯裝置一般包含三個運行單元，分別為乙苯單元、脫氫單元以及苯乙烯精餾單元，因各單元的生產(chǎn)目的及流程不同，故在能源消耗方面也存在差異，下面結(jié)合實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對各單元負荷與蒸汽用量的關(guān)系進行對比并對其經(jīng)濟性進行分析。

關(guān)鍵詞：苯乙烯；蒸汽；負荷調(diào)整；經(jīng)濟性；最佳方案。

引言

苯乙烯是乙烯下游的重要產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠和樹脂等生產(chǎn)。其中乙苯脫氫制苯乙烯法被廣泛應(yīng)用，其工藝成熟，生產(chǎn)自動化程度高的特點使其為工廠帶來的可觀的收益[1]。

近些年來，苯乙烯對能源的消耗成為各廠主要的奮斗方向，蒸汽等能耗的降低能夠使苯乙烯利潤有較大的提升。本文借助我公司臨港分廠苯乙烯裝置的實際生產(chǎn)經(jīng)驗，結(jié)合其蒸汽外購且波動頻繁的特點，總結(jié)出了一系列在蒸汽受限時負荷調(diào)整的方案以及各方案的經(jīng)濟性，在保證了裝置穩(wěn)定運行的前提下盡可能的擴大收入。

1　乙苯單元蒸汽用量與負荷關(guān)系

乙苯單元利用苯和乙烯反應(yīng)生成粗乙苯，粗乙苯進入后續(xù)乙苯精餾系統(tǒng)精餾得到乙苯產(chǎn)品及其他副產(chǎn)品。整個乙苯單元共有蒸汽消耗設(shè)備6臺，分別為烷基化進料加熱器TT-1101、烷基轉(zhuǎn)移進料加熱器TT-1102、苯塔再沸器TT-1105、乙苯塔再沸器TT-1109、多乙苯塔再沸器TT-1113、苯/甲苯分離塔再沸器TT-1118。乙苯單元使用蒸汽均為高壓蒸汽（4.2MPa），其凝液用于生產(chǎn)較低等級蒸汽。

因烷基化反應(yīng)屬放熱反應(yīng)，故設(shè)置中間冷卻器TT-1108吸收反應(yīng)熱同時生產(chǎn)蒸汽；另由于乙苯精餾系統(tǒng)操作溫度較高，故各塔塔頂冷凝器采用釜式換熱器，塔頂物質(zhì)與凝液換熱，同時生產(chǎn)低等級蒸汽。乙苯單元共有蒸汽產(chǎn)生設(shè)備5臺，分別為烷基化反應(yīng)器中間冷卻器TT-1108、苯塔冷凝器TT-1103、乙苯塔冷凝器TT-1110、多乙苯塔冷凝器TT-1114、苯/甲苯分離塔冷凝器TT-1119。

下附乙苯單元蒸汽消耗與產(chǎn)出關(guān)系曲線：

圖1　乙苯單元蒸汽消耗與產(chǎn)出關(guān)系曲線

由圖1可以看出，正常生產(chǎn)時乙苯單元蒸汽產(chǎn)生量大于消耗量，經(jīng)計算得出乙苯單元蒸汽凈產(chǎn)量并與乙苯單元負荷進行對比：

下附乙苯單元負荷與蒸汽消耗關(guān)系曲線：

圖2　乙苯單元負荷與蒸汽消耗關(guān)系曲線

由圖2可以看出，乙苯單元蒸汽凈產(chǎn)量與乙苯單元負荷成正比，故縮減乙苯單元負荷并不能達到縮減蒸汽用量的效果。

2　脫氫單元蒸汽用量與負荷關(guān)系

脫氫單元以乙苯為原料，利用過熱蒸汽為熱源進行脫氫反應(yīng)，生成粗苯乙烯及其他副產(chǎn)品。

脫氫單元共有蒸汽消耗用戶5臺，分別為脫氫稀釋蒸汽、脫氫霧化蒸汽、凝液汽提塔AS-1204、富油加熱器TP-1238以及尾氣解析塔AS-1207。

脫氫單元共有蒸汽產(chǎn)生設(shè)備1臺，為MS-1241。

經(jīng)計算得出脫氫單元蒸汽凈消耗量并與脫氫負荷進行對比，下附曲線：

圖3　脫氫單元負荷與蒸汽消耗關(guān)系曲線

由圖3可以看出，降低脫氫單元負荷能夠達到降低蒸汽消耗的目的。根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算得知每降低1噸乙苯進料可節(jié)省1.1噸蒸汽。

即脫氫單元：節(jié)省1噸蒸汽 = 降低0.91噸乙苯進料[2]

3　苯乙烯精餾單元蒸汽用量與負荷關(guān)系

苯乙烯精餾單元以脫氫液為原料，經(jīng)過一系列精餾過程最終得到苯乙烯產(chǎn)品及焦油等副產(chǎn)品。

苯乙烯精餾單元共有蒸汽消耗設(shè)備4臺，分別為：苯/甲苯塔再沸器TT-1208、高壓乙苯回收塔再沸器TT-1213、精苯乙烯塔再沸器TT-1217、焦油再沸器TT-1223。

經(jīng)計算得出苯乙烯精餾單元蒸汽消耗量并與其負荷進行對比，下附曲線：

圖4　精餾單元負荷與蒸汽消耗關(guān)系曲線

由圖4可以看出，降低精餾單元負荷能夠達到節(jié)省蒸汽的目的。根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算得知，每降低1噸粗苯乙烯進料可節(jié)省0.4噸蒸汽。即精餾單元：節(jié)省1噸蒸汽 = 降低2.5噸粗苯乙烯進料

4　經(jīng)濟性計算

因負荷調(diào)整會對脫氫膨脹節(jié)、催化劑等消耗品造成損耗，且影響苯乙烯產(chǎn)量進而影響利潤，故對負荷調(diào)整造成的損失進行粗略計算，作為負荷調(diào)整的參考。

4.1 乙苯單元

因降低乙苯單元負荷會造成乙苯單元蒸汽凈產(chǎn)量減少，增加了裝置蒸汽總用量，故節(jié)省蒸汽方案中不考慮降低乙苯單元負荷。

4.2 脫氫單元

脫氫單元存在熱力管線膨脹節(jié)、彈簧、吊架以及催化劑等消耗品，每次負荷調(diào)整會對上述物品造成損耗，按脫氫消耗品總計200000000元，每降低并恢復(fù)1噸負荷損耗0.01‰計算[3]，

每節(jié)省1噸蒸汽損失人民幣：200000000×0.01‰×0.91=1820元。

4.3 苯乙烯精餾單元

精餾單元因涉及苯乙烯產(chǎn)品，故每次負荷調(diào)整會直接影響利潤，按每噸粗苯乙烯產(chǎn)出0.6噸本一次產(chǎn)品，產(chǎn)品利潤200元/噸，每次降負荷恢復(fù)需5小時計算，每節(jié)省1噸蒸汽損失人民幣：2.5×0.6×200×5=1500元。

4.4 經(jīng)濟性總結(jié)

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，列出每節(jié)省一噸蒸汽，脫氫、精餾單元的節(jié)省分配方案：

表1　一噸蒸汽對應(yīng)各單元負荷調(diào)整分配方案

由表1可以看出，單獨由精餾單元節(jié)省蒸汽會造成較少的損失，但由于精餾單元負荷降低空間有限，為平衡整個裝置的生產(chǎn)負荷，又避免脫氫消耗品的較大損失，故建議選取方案7進行控制，即每節(jié)省1噸蒸汽中，脫氫單元占0.6噸，精餾單元占0.4噸，據(jù)此推算出下表：

表2　降低蒸汽用量建議調(diào)整方案

5　小結(jié)

基于苯乙烯裝置對蒸汽的需求量大，結(jié)合實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)簡要分析了各生產(chǎn)單元負荷調(diào)整對蒸汽用量的影響，得出結(jié)論乙苯單元負荷降低會增加蒸汽的消耗，脫氫和精餾單元負荷降低可以降低蒸汽消耗但會造成其他損失。結(jié)合生產(chǎn)中其他經(jīng)濟性元素對適合的蒸汽用量調(diào)整方案進行了評定，最終得出：在蒸汽用量受限時，乙苯單元不做調(diào)整，脫氫單元與精餾單元以6：4的比例關(guān)系進行統(tǒng)一調(diào)整，在節(jié)省蒸汽的同時將可能存在的損失降至最低。

參考文獻

[1]馬殿濤編. 導(dǎo)致苯乙烯裝置物耗高的因素及解決途徑[J]. 齊魯石化,1997.

[2]劉格宏，謝士華，寧繼偉. 苯乙烯裝置脫氫催化劑性能分析[J].天津化工. 2013(6):28-32.

[3]劉國柱. 乙苯脫氫催化劑性能對比. 天津科技[J]. 2013(5):107-108.

作者簡介：寧繼偉（男），1988年出生，2010年7月畢業(yè)于沈陽化工大學化學工程與工藝專業(yè)，本科學歷，助理工程師?，F(xiàn)就任于天津大沽化工股份有限公司臨港分廠，主要從事苯乙烯生產(chǎn)與技術(shù)管理工作。