300kt/a干氣制乙苯裝置運行分析及優化

陳 亮

（中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812）

隨著國民經濟的快速發展，我國石化行業得到了長足發展。利用催化干氣中的稀乙烯直接與苯烴化的技術，國外早在20世紀50年代末就開始了研究和探索[1]。國內在二十世紀八九十年代由中國科學院大連化學物理研究所、撫順石化公司等聯合開發了催化干氣制乙苯的系列技術[2]。以稀乙烯法生產乙苯，凈原料成本比純乙烯法低13%～15%[3]，具有明顯的利潤空間和成本競爭力。

300kt/a催化干氣制乙苯裝置，采用中國石化自主知識產權的氣相法干氣制乙苯技術(SGEB)，加工負荷彈性范圍為60%～110%，年操作時間為8400h。該裝置于2016年3月31日實現高標準中交，2016年6月投料試車取得一次性成功。

1 工藝原理及特點

稀乙烯制乙苯工藝原理是原料催化干氣中的乙烯與純苯在一定條件下于固定床分子篩催化劑上進行氣相烷基化反應同時伴隨副反應的發生，得到目標產物乙苯和副產物多乙苯。為了減少副產物進一步提高乙苯產率，將多乙苯與苯按一定比例均勻混合，返回烷基轉移反應器進行液相烷基轉移反應生成乙苯。整個過程主要發生了如下系列反應:

1） 主反應。

此反應是強放熱可逆反應，反應熱為1072.6kJ/kg，但在 0.8MPa，320～400℃條件下，正向反應（烷基化） 比反向反應（脫烷基）更為有利。

多乙苯和苯發生烷基轉移反應生產乙苯，烷基轉移反應進行的速率比烷基化反應慢，并且受化學平衡的限制，熱效應基本為零。

2） 副反應。

在烷基化反應過程中，主要副反應是苯與丙烯反應生產丙苯，乙苯與乙烯進一步反應生成二乙苯和三乙苯等。

2 工藝流程

乙苯裝置共分5個系統，即脫丙烯系統、反應系統、尾氣吸收系統、產品分離系統、熱載體系統，如圖1所示。

圖1 干氣制乙苯工藝流程圖

3 裝置運行情況

該裝置從2016年6月一次投料試車成功以后，裝置一直平穩運行，隨后對該裝置進行全面標定工作，本文收集標定期間運行數據對干氣制乙苯運行進行分析總結。

3.1 主要操作條件

催化干氣制乙苯操作條件見表1、表2所示。

3.3 產品質量

產品乙苯的組成見表3。由表3數據可知，乙苯純度達99.836%，乙苯質量達到國家優級品的水平。

表1 烷基化與烷基轉移操作條件

表2 乙苯單元分離部分操作條件

表3 乙苯產品的組成

3.4 能耗情況

乙苯裝置能耗數據表如表4所示。

從表4知道，乙苯單元能耗比設計值低15 kg/t，主要由于1.0MPa蒸汽和燃料氣優于設計值，同時進裝置干氣流量高達35000m3/h左右，生產負荷為設計負荷的119%左右，因此，乙苯裝置能耗低于設計指標。

表4 乙苯裝置能耗數據表

3.5 物料平衡

根據標定期間的實際運行數據所計算的物料平衡數據如表5所示。

從表5中數據可以看出，催化干氣量一天比

表5 乙苯裝置物料平衡表

設計值大100t，乙苯產量一天要高出168t，因此，乙苯裝置負荷大概在設計負荷的119%。富丙烯干氣和烷基化尾氣都優于設計指標，而丙苯和高沸物高出設計值，主要是脫丙烯后崔化干氣中丙烯含量較大，高于設計值300mg/kg，同時由于裝置負荷較大所致。苯與乙苯的質量比為0.747，乙烯與乙苯質量比為0.272，從數據分析可知本裝置苯和乙烯消耗均在國內同類裝置中最好。

4 乙苯裝置循環苯汽化升溫過程的優化

同類型裝置開工過程中在苯循環升溫階段，循環苯加熱爐爐管振動大，出口溫度波動大，系統升溫慢等問題。與設計院反復論證，在循環苯加熱爐前增置苯汽化器，提高進爐溫度，轉移苯汽化點，使苯純汽相進入加熱爐管，減少因汽液兩相攜帶造成爐管振動大，苯循環升溫期間操作平穩，縮短了裝置開工時間，消除開工階段安全隱患。

5 結語

1）該乙苯裝置是目前國內最大催化干氣制苯乙烯聯合裝置，裝置運行平穩，乙苯產品純度達99.836%，乙苯產品質量達到國家優級品指標。

2催化干氣中乙烯含量較高，同時氣量較大，乙苯裝置負荷高達119%左右，苯和乙烯單耗目前優于國內同類裝置。乙苯裝置的綜合能耗117.7kg/t優于國內其他同類裝置。

3）設計上進一步優化，乙苯裝置增設循環苯汽化器，避免液擊現象發生，開工期間操作平穩，提高裝置的穩定性，降低操作難度。