分析影響苯乙烯裝置脫氫單元長周期運行的因素

張朔

摘要：分析苯乙烯裝置脫氫單元長周期運行的影響因素與苯乙烯裝置參數(shù)，總結(jié)影響苯乙烯裝置脫氫單元長周期運行的因素與解決建議，旨在提高脫氫單元長周期運行穩(wěn)定性，提高苯乙烯裝置運行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：苯乙烯裝置;脫氫單元;長周期運行;影響因素

生產(chǎn)苯乙烯一般會應(yīng)用乙苯負(fù)壓絕熱脫氫制苯乙烯工藝技術(shù)工藝。苯乙烯裝置在運行與生產(chǎn)過程中，因為生產(chǎn)比較特殊，所以必須要裝置需要長期運行才能夠保證生產(chǎn)穩(wěn)定性。但是苯乙烯裝置脫氫單元在長周期運行期間，經(jīng)常會面臨一些因素的影響，降低苯乙烯生產(chǎn)效果。所以，消除長周期運行影響因素是苯乙烯生產(chǎn)中非常重要的工作之一。

一、苯乙烯裝置脫氫單元長周期運行的影響因素

苯乙烯裝置中的脫氫反應(yīng)器溫度存在異常或者波動較大，三聯(lián)換熱器中第一級過熱器換熱管和管板之間連接的位置，很容易產(chǎn)生拉裂的現(xiàn)象。殼側(cè)部位乙苯原料發(fā)生泄漏，可能會導(dǎo)致全線停車，在苯乙烯生產(chǎn)過程中帶來嚴(yán)重的影響。三聯(lián)換熱器上方1.8米法蘭部位，是泄露問題比較常見的部位，除了會導(dǎo)致氧含量超標(biāo)外，還會直接干擾到熱爐運行，如果情節(jié)嚴(yán)重還會引發(fā)爆炸。

污水汽提處理之后，凝液便可以被當(dāng)做乙苯脫氫反應(yīng)用水，脫氫催化劑在生產(chǎn)中應(yīng)用，直至后期階段，凝液內(nèi)部催化劑粉塵量增加，在乙苯/水蒸發(fā)器內(nèi)會產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，增加單元加料負(fù)荷[1]。凝液內(nèi)包含大量催化劑脫粉，可能會增加精餾系統(tǒng)堵塞的幾率，爐油內(nèi)部催化劑脫粉可能會堵塞精餾單元中粗苯乙烯塔、精苯乙烯塔分布器。

三聯(lián)泄露和水質(zhì)這兩點干擾因素的存在，對于苯乙烯裝置的運行有非常直觀的影響，分析其原因如下：

第一，三聯(lián)泄露原因。三級組合換熱器中第一級乙苯過熱器設(shè)置條件比較嚴(yán)格，如果乙苯過熱器管程的平均壁溫已經(jīng)超過480℃，殼程的平均壁溫超過360℃，管程與殼程之間的溫差達到120℃，尤其是低溫端溫差超過210℃，會直接加大雙方熱膨脹量差。若管程、殼程膨脹差缺乏協(xié)調(diào)性，還有可能會引發(fā)換熱器拉裂現(xiàn)象，致使苯乙烯設(shè)備失去原有的效用。鑒于此，工業(yè)生產(chǎn)中比較常用滑動管板這一裝置，將熱膨脹均勻性差的問題解決，但該換熱器結(jié)構(gòu)面臨一些問題，一方面第一級換熱器滑動管板會受到換熱器管的管束影響，致使滑動管板下方和殼體圓筒產(chǎn)生接觸，期間在管板徑向膨脹這一作用力下，滑動管板下方與圓筒緊密貼合，影響到正常滑動。另一方面，苯乙烯的聚合性能好，換熱器殼體底部位置的聚合物、結(jié)垢，會在時間因素的影響下發(fā)生改變，這也是滑動管板自由滑動非常重要的影響因素。

第二，水質(zhì)原因。一方面，脫氫單元內(nèi)部的相關(guān)裝置已經(jīng)存在老化現(xiàn)象，乙苯脫氫單元冷卻設(shè)備內(nèi)漏，期間循環(huán)水滲透到凝液回收系統(tǒng)當(dāng)中，凝液當(dāng)中包含的氯離子與鈣鎂離子數(shù)量增多，導(dǎo)致工藝?yán)淠合到y(tǒng)內(nèi)部污染[2]。另一方面，脫氫單元中使用的污水汽提塔，受到不同因素影響導(dǎo)致工藝波動異常，從而產(chǎn)生苯系物、聚合物雜質(zhì)，導(dǎo)致結(jié)垢問題，干擾到脫氫單元長周期運行。

二、苯乙烯裝置脫氫單元長周期運行優(yōu)化建議

（一）三聯(lián)換熱器泄露的優(yōu)化建議

技術(shù)人員解決三聯(lián)換熱器泄露這一問題，建議應(yīng)用“L”型組合式換熱器，替換臥式“一”字型組合換熱器，可以杜絕乙苯過熱器泄漏現(xiàn)象，期間還可以將反應(yīng)出料高溫顯熱全部回收。三級組合式換熱器中運用到的乙苯過熱器，在原本臥式的基礎(chǔ)上創(chuàng)新為立式，第一級換熱器、第二級換熱器的中間部位設(shè)置膨脹節(jié)，所有換熱器組成“L”型。

對比新舊兩種方案，發(fā)現(xiàn)“L”型組合式換熱器的優(yōu)勢如下：第一，乙苯換熱器更改成為立式放置的方式，換熱管管束熱膨脹、換熱器自重兩個方向相同，換熱管管束質(zhì)量不再影響乙苯過熱器中滑動管板的運行，滑動管板、殼體圓筒之間也不會產(chǎn)生直接接觸;第二，位于換熱器殼體底部的聚合物、結(jié)垢，均勻的分布在殼側(cè)周圍，不會對滑動管板自由滑動造成干擾;第三，換熱器殼體周圍的受力均勻性提升，換熱器殼體圓度不會面臨非常嚴(yán)格的要求，換熱器在制造與加工環(huán)節(jié)效率更高;第四，將傳統(tǒng)工藝具有的高熱量回收率保留，流程占地面積縮小。

在苯乙烯生產(chǎn)中，“L”型組合式換熱器的應(yīng)用，將以往反應(yīng)出料顯熱回收方法存在的泄漏問題解決，并且“L”型換熱器組也體現(xiàn)出良好的運行效果。

（二）水質(zhì)問題的優(yōu)化建議

對于水質(zhì)因素的影響，可以采用潔凈度高的工藝蒸汽凝水加脫鹽水，代替污水處理凝液。作為加熱爐對流段的上水，并作為高、低壓廢熱鍋爐的上水。作為急冷水對加入空冷器入口進行降溫、作為汽輪機乏汽的降溫水。保證這些系統(tǒng)水質(zhì)，防止催化劑粉末的結(jié)垢。保證苯乙烯裝置的長周期運行。

以上方案在苯乙烯生產(chǎn)中應(yīng)用，乙苯脫氫催化劑與氯離子相遇之后發(fā)生脫粉的現(xiàn)象，控制原料乙苯中的氯含量≤1.0mg/kg十分重要，將催化劑使用期限延長。不同類型的換熱器管壁出現(xiàn)高溫結(jié)垢問題的幾率降低，爐油、凝液內(nèi)部帶粉問題得到控制，苯乙烯精餾塔分布器的堵塞問題解決。除此之外，定點加入阻聚劑后系統(tǒng)聚合物數(shù)量減少，機泵過濾網(wǎng)發(fā)生堵塞現(xiàn)象也得到合理控制，切實保證了苯乙烯裝置脫氫單元長周期運行效果。

三、結(jié)語

綜上所述，苯乙烯生產(chǎn)過程中，脫氫單元長周期運行面臨諸多影響因素，其中三聯(lián)泄露和水質(zhì)最為常見。需要結(jié)合苯乙烯生產(chǎn)現(xiàn)狀總結(jié)根本原因，并且提出切實可行的優(yōu)化建議，一方面要提高苯乙烯生產(chǎn)效率，另一方面則要保證脫氫裝置長周期運行目標(biāo)的實現(xiàn)，為今后苯乙烯生產(chǎn)提供有價值的參考。

參考文獻：

[1]姜慧.可發(fā)性苯乙烯化工裝置HAZID分析方法應(yīng)用與創(chuàng)新[J].化工設(shè)計通訊，2020，46（06）：91-92.

[2]康強利.苯乙烯裝置腐蝕分析及腐蝕監(jiān)測設(shè)置[J].石油化工設(shè)備，2017，46（04）：39-45.

[3]杜建文.新一代節(jié)能型乙苯催化脫氫制苯乙烯技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用[J].石油石化綠色低碳，2016，1（01）：21-25.