脫氫反應器加熱器及管線材質升級技術效益分析

王彥斌（大慶石化公司化工三廠， 黑龍江 大慶 163714）

脫氫反應器加熱器及管線材質升級技術效益分析

王彥斌（大慶石化公司化工三廠， 黑龍江 大慶 163714）

本文通過核算對升級中間加熱器和管線的可能性和效益指標進行分析對比，為消除生產瓶頸提供依據。

乙苯脫氫反應；轉化率；溫度倒掛

1　工藝簡介

苯乙烯裝置脫氫反應器一直存在溫度倒掛的問題，這是由于脫氫反應器所裝填的是同一活性的催化劑，第一反應器的乙苯轉化率較高，反應器出口溫度低。要想將第一反應器的低溫出料加熱到第二級脫氫反應所需要的溫度，全靠加中間加熱器提供大量的熱量。這樣就需增加蒸汽過熱爐的負荷，提高進入中間加熱器殼程的加熱蒸汽的溫度。由于蒸汽過熱爐出口材質等級低及中間加熱器面積小的限制，過熱爐出口蒸汽無法提高到需要的溫度就已經達到聯鎖值；所以第二級脫氫反應所需要的溫度根本無法達到，使第二級反應器內的催化劑作用不能完全發揮出來，此反應器的乙苯轉化率達不到設計的要求。

2　過程核算

⑴根據上表中設計值計算，將第二反應器入口溫度加熱到619℃，所需的熱量計算如下：

通過以上的計算可知，在設計上，主稀釋蒸汽經過加熱爐后得到的熱量大于MR-201B入口溫度達到設計值所需要的熱量。

TT-229傳熱能力為：

根據上表中實際值計算（計算過程省略），所得結果與用設計值計算所得結果相同，即

通過上式可知，蒸汽過熱爐出口溫度和中間加熱器的換熱面積是夠用的。

⑵在中間加熱器換熱面積不變的情況下，如果將第二反應器入口溫度加熱到期望值635℃，則蒸汽過熱爐出口蒸汽所要達到的溫度為：

根據Q=KAΔt公式可知，要想提高換熱量只有兩個途徑：一是提高換熱面積，二是提高換熱器出入口溫差。

3　效益評估

（1）降低蒸汽消耗 為克服溫度倒掛的影響，大幅度提高主蒸汽流量，實際進入中間加熱器的蒸汽流量比設計值高3.44噸。因此，多消耗1.0MPa蒸汽2.65萬噸，折合人民幣145.75萬元。

（2）降低蒸汽過熱爐負荷 更換之后，蒸汽流量可以降低到設計值，蒸汽過熱爐的負荷降低，燃料消耗大幅度降低。根據目前操作條件計算，更換后每年可以節約燃料油854噸，折合人民幣183.76萬元。

（3）發揮第二反應器催化劑的性能 更換后的中間加熱器完全有能力將物料加熱到第二級脫氫反應所需要的溫度，不必通過一味地提高第一級脫氫反應器入口溫度來維持總乙苯轉化率。提高了整批催化劑的使用壽命，則一次性節約投資660萬元。

（4）提高總乙苯轉化率，增加苯乙烯產量 由于入口溫度提高不到設計值，乙苯轉化率只能達到18%～20%，導致總乙苯轉化率低于設計值將近3%。按照裝置滿負荷生產，將損失4616t苯乙烯，損失461.6萬元。

（5）降低蒸汽過熱爐的出口溫度 為維持第二脫氫反應器的入口溫度，目前蒸汽過熱爐的出口操作溫度為797℃，距離聯鎖溫度只有18℃，操作難度很大，不利于裝置的平穩運行。改造之后，蒸汽過熱爐出口管線材質提高，聯鎖溫度提高，操作溫度空間增加。

4　結語

根據更換后效益評估可知，累計效益1451.11萬元，更換TT-229或HS-201出口管線材質等級對苯乙烯裝置降低能耗、物耗及單位成本是非常有利的。

TT-229及過熱爐出口管線更換數據表