甲醇與苯烷基化生產裝置換熱網絡設計優化

徐勤保，胡 博

（華陽新材料科技集團有限公司，山西 陽泉 045008）

近年來，我國甲醇和苯的產能嚴重過剩，利用甲醇和苯進行烷基化反應得到混合芳烴可以延長甲醇和苯的產業鏈，是化解甲醇和苯過剩產能的有效途徑[1-2]。甲醇和苯烷基化是氣固催化反應，反應會放出大量熱量，為保證裝置穩定運行，需要消耗大量能量保證反應體系的熱平衡。

夾點技術以熱力學為基礎，與系統工程相結合，優化工程系統的能量配置，達到明顯節能和降低成本的效果[3]。本文利用夾點技術對1000t/a 甲醇與苯烷基化中試裝置換熱網絡進行優化設計，以能量最小為目標，優化烷基化反應系統能量配置，降低公用工程消耗，優化工藝流程，對工業生產裝置的節能方案進行檢驗，為今后生產裝置設計建設提供參考。

1 甲醇與苯烷基化工藝

1.1 甲醇與苯烷基化反應流程簡述

甲醇與苯烷基化反應系統復雜，發生的副反應較多，反應過程中可能發生的主、副反應如式（1）～式（15）所示[4]。

甲醇與苯烷基化反應初步設計的工藝流程為：甲醇和苯在25 ℃、常壓下按照物質的量比1∶1 進料，根據中試裝置1 000 t/a 混合芳烴的產量核算，甲醇和苯的進料摩爾流率為1.51 kmol/h[5]。甲醇和苯分別經過甲醇泵和苯泵輸送至甲醇氣化器E102 和苯氣化器E101，氣化壓力為0.2 MPa（G），氣化熱源采用1.3 MPa（G）飽和蒸汽。氣化后的甲醇和苯分別經苯換熱器E103 和甲醇換熱器E104 與反應器R101 出來的反應產物混合芳烴換熱升溫，再經過甲醇加熱器E106 和苯加熱器E105 加熱至380 ℃，其后……