苯加氫貧溶劑的余熱利用

李建國，梁春花，陳戰省，張　龍

苯加氫貧溶劑的余熱利用

李建國1，梁春花2，陳戰省2，張龍2

（1.邢臺旭陽煤化工有限公司，河北邢臺 054000；2.邢臺旭陽科技有限公司，河北邢臺 054000）

在苯加氫裝置萃取蒸餾的300單元中，為了充分利用貧溶劑（N-甲酰嗎啉）余熱，有針對性地對裝置進行技術改造，并對改造可行性進行分析，對投資和效益進行核算，為相關企業做參考。

苯加氫；技術改造；N-甲酰嗎啉；萃取蒸餾

粗苯精制是以粗苯為原料，經過物理和化學方法去除其中的硫化物、氮化物、碳氫化合物和水等有害雜質，得到可做原料使用的高純度的苯、甲苯和二甲苯產品。該公司苯加氫裝置主要采用德國Uhde低溫氣相加氫及N-甲酰基嗎啉（NFM）萃取蒸餾技術。

1　苯加氫工藝改造

1.1萃取蒸餾300單元工藝流程

圖1　粗苯精制工藝流程圖

從200單元來的（BT餾分）物料經過預熱器E-301與熱貧溶劑換熱大約105℃，然后物料經流量控制直接送到T-301的中部。在汽提塔T-302，芳香烴（苯和甲苯）在真空條件下通過蒸發從溶劑中分離出來。加熱底部大約210℃所需要的熱量由汽提塔重沸器E-308（280℃熱油供熱）提供。以大約60℃從汽提塔頂部出來的芳香烴蒸氣在汽提塔冷凝器E-310冷凝，收集到汽提塔回流罐V-302。頂部的部分純芳香烴（苯和甲苯）產品將送到BT塔T-303。

汽提塔回流槽V-302的BT餾分被送到BT塔T-303。從BT塔T-303頂部出來的純苯蒸氣在BT塔冷凝器E-313冷凝，液體收集在BT塔的回流槽V-304中。塔底甲苯在約136℃下回收。進過BT塔底部泵P-305A/B、甲苯冷卻器E-314冷卻后送到粘土處理器R-301A/B。BT塔T-303蒸餾所需的能量由BT塔重沸器E-312（200℃熱油供熱）和BT塔重沸器E-317（貧溶劑供熱）提供。

1.2工藝改造

如圖1所示：在E-301和E-302中間引出一管道到T-303BT物料管道上，再加一個規格和E-301（DN=400mm，F=10.7m2）一樣的換熱器E-318，接著回到E-302。

使從E-301出來的貧溶劑與T-303BT進口物料進行熱交換，提高BT進口物料溫度，減少底部換熱器E-312導熱油能量傳遞，降低煤氣量的燃燒；換熱后貧溶劑溫度降低，回到E-302進行冷卻，降低循環水用量。

2　項目建設的必要性和條件

2.1建設的必要性分析

在萃取蒸餾的300單元中，貧溶劑在E-301的出口溫度為148℃，具有很大的熱量，為了充分利用貧溶劑余熱，提高T-303物料入塔溫度，減少200℃導熱油供熱量，節省煤氣，節約能源。

2.2建設條件分析

在苯加氫裝置中，裝置區300單元中的E-302距離T-303芳香烴原料進口管道比較近，改造方便。

2.3該項技改的可行性

2.3.1從工藝流程分析

由工藝流程可以看出，貧溶劑回到E-301前溫度為152℃，和T-301物料換熱后，貧溶劑溫度為148℃，貧溶劑降低4℃。溶劑進入T-301的溫度規定為120℃，生產是要求≤125℃，因而設置冷卻器E-302，將貧溶劑從148℃冷卻到120℃，浪費了大量熱量。

T-303塔BT物料的進塔溫度為50℃，在T-303塔所需的能量除了靠E-317（貧溶劑供熱）外，還需要E-312（200℃熱油供熱），要燃燒大量煤氣，耗費資源。

2.3.2從物料組成分析

由于T-301物料組成和T-303物料組成基本相同，只差非芳香烴，而非芳香烴的含量僅僅為1%～2%。

2.3.3從溫差分析

在E-301中，貧溶劑和物料交換，貧溶劑進溫度為152℃，物料溫度80℃，溫差為72℃。在BT物料加的換熱器中，貧溶劑進口溫度為148℃，物料為50℃，溫差為98℃

2.3.4從換熱角度分析

在換熱器E-301中，貧溶劑換熱后降低4℃。生產中T-303塔進料溫度為50℃，考慮到物料中苯的沸點為80℃，為了不改變進料狀態，所以設計經過換熱器E-318后，物料溫度從45℃升到＜80℃，由于設定E-318和E-301型號一樣，溶劑進料速度和物料進料速度的基本和E-301相同，經計算得出溶劑大約降低4℃，即預計從148℃降到144℃，再回到E-302進行冷卻，不影響正常生產。

2.3.5從壓力方面分析

從T-302底部出來的貧溶劑經過P-303輸送到各個管道，該泵的壓力為1.5MPa，足以提供整個溶劑循環的輸送動力。

3　效益分析（針對苯加氫20萬t/a裝置）

3.1投資

設備：E-301（DN=400mm F=10.7m2）；管道和閥門：DN200不銹鋼管，約30m；DN80不銹鋼管，約40m：

不銹鋼閥門：DN200 3臺，DN80 3臺；

設備總共15.5萬元；安裝費用為3萬元；其它不可預見費用1.5萬元；

總投資約為20萬元。

3.2年效益

經過換熱器E-318換熱后物料吸收的熱量：

物料流量為24.4t/h；物料比熱容=1.85kJ/kg·k；

物料t溫差=80℃-50℃=30℃

每小時熱量Q物料=1.85×24.4×103×30=1.35×106kJ

根據能量守恒、熱平衡，由于T-303（BT塔）物料進料溫度提高，則減少E-312導熱油的熱量供應，導熱油的熱量是由導熱爐燃燒煤氣提供的，即是節省煤氣，設定導熱爐的熱效率為80%，焦爐煤氣的熱值約為167 472kJ：

導熱油減少的熱量等于換熱器E-318換熱后物料吸收的熱量，即=1.35×106kJ。

節省的煤氣：

節省的煤氣=1.35×106kJ÷（4 000×0.8×4.18）=101m3（標）

一年節省的煤氣=101×24×333=8.49×105m3（標）=80.7萬m3（標）

經過調研：煤氣平均價格為1m3（標）單價=0.6元

1年節省投資為=0.6×8.07×105=48.4萬元

4　結束語

該項目以20萬t/a苯加氫裝置進行計算，投資大約20萬元，節省投資大約為48.4萬元/a，從理論上計算需要5個月的投資回收期，以后將保證裝置投資節省，間接創造長期穩定的利潤。

Benzene Hydrogenation Lean Solvent Waste Heat Utilization

Li Jian-guo，Liang Chun-hua，Chen Zhan-sheng，Zhang Long

Benzene hydrogenation unit extractive distillation unit 300，in order to take full advantage of the lean solvent（N-Formylmorpholine）heat，targeted to equipment for technological transformation，and transformation of feasibility analysis，investment and benefit accounting，concluded that the relevant enterprise reference.

benzene hydrogenation；technological innovation；N-Formylmorpholine；extractive distillation

TQ522.62

A

1003-6490（2016）06-0006-02

2016-05-19

李建國（1984—），男，河北威縣人，助理工程師，主要從事中控工作。