洪纯芬-苯乙烯生产装置精馏区节能流程开发

1、苯乙烯生产装置精馏区节能流程开发洪纯芬中国石化集团上海工程有限公司2011年5月前言前言 苯乙烯是重要的有机化工原料，它是合成橡胶和塑料工业的重要原料。 目前世界各国苯乙烯生产迅速发展，随着我国国民经济的快速发展，对苯乙烯及其衍生物需求量也在不断扩大。 预计2015年我国苯乙烯需求量将达到800万吨，产量与需求量缺口约125万吨。 当今世界上苯乙烯生产技术主要有：乙苯负压绝热脱氢、SM/PO联产法、SMART共氧化技术。其中乙苯负压绝热脱氢技术约占85。前言前言u 反应区能耗约为8311.3MJ/吨*苯乙烯，占总能耗的66.7，精馏区约占33.3。u 反应区能耗中主要的部份是稀释水蒸气消耗，占

2、反应区能耗59.6。例：当水比为1.15时 随着装置的大型化，能耗问题日益突出，开发低水比催化剂和节能型精馏流程是苯乙烯企业急待解决的课题。 乙苯负压绝热脱氢技术，是在水蒸气存在下，乙苯负压、绝热脱氢。需消耗大量水蒸气。1. 苯乙烯生产装置苯乙烯生产装置加热炉反应热回收冷凝冷却压缩机粗塔蒸发脱氢尾气工艺凝液EB回收塔精塔脱氢液油水分离乙苯水/蒸汽苯、甲苯循环乙苯焦油苯乙烯反应区 精馏区乙苯负压绝热脱氢典型流程简图0.400.550.700.851.001.151.3002000400060008000100001200014000Energy Consumption, MJ/t,smWater

3、/CH Ratio Reaction Section Distillation Section不同水比下装置能耗1. 苯乙烯生产装置苯乙烯生产装置1. 苯乙烯生产装置苯乙烯生产装置 近年来世界上很多苯乙烯生产厂商的专利均在优化精馏换热流程，降低能耗，以增强产品的竞争力。我国目前采用国产化技术的综合能耗与国外最新节能技术相比尚有较大差距。根据我国国情，开发一种低能耗的苯乙烯生产工艺已迫在眉睫。2.国外脱氢液精馏分离节能流程国外脱氢液精馏分离节能流程 A 公司技术A公司乙苯/苯乙烯分离塔恒沸热回收技术特点：粗苯乙烯塔顶气相不用水冷却冷凝，而是用它汽化液态乙苯/水，因而每吨苯乙烯可节约500大卡的低

4、压蒸汽。2.国外脱氢液精馏分离节能流程国外脱氢液精馏分离节能流程 B公司技术B公司 乙苯回收塔热集成的顺序分离流程特点：乙苯回收塔采用二效蒸馏（热集成），将乙苯回收塔分成高压乙苯回收塔和低压乙苯回收塔，将高压乙苯回收塔的气相作为低压乙苯回收塔再沸器的热源。3. ST开发的精馏分离节能流程开发的精馏分离节能流程 ST（SINO TECH）系中石化专有技术。 ST技术遵循热集成和恒沸热回收技术这两个方向，并结合苯乙烯分离技术特点和考虑各种经济因素，完成了新的节能流程的工程技术开发。3.1 一次脱轻组份粗苯乙烯塔变压热集成流程一次脱轻组份粗苯乙烯塔变压热集成流程 先在粗苯乙烯塔中进行苯、甲苯、乙苯与

5、苯乙烯分离，再在乙苯回收塔中分离苯、甲苯与乙苯，最后在精塔中进行苯乙烯分离。粗苯乙烯塔分为高、低压塔，将高压粗塔气相作为低压粗塔再沸器热源，以达到节能目的。粗苯乙烯塔热集成的一次脱轻流程3.2 苯乙烯顺序分离恒沸热回收流程苯乙烯顺序分离恒沸热回收流程 先在预分塔中进行苯、甲苯与乙苯、苯乙烯的分离，再在乙苯回收塔中进行乙苯与苯乙烯的分离，最后在苯乙烯成品塔中进行苯乙烯精制。乙苯/苯乙烯分离采用共沸精馏技术，塔顶冷凝器的热量用来蒸发乙 苯乙烯顺序分离的恒沸热回收流程苯和水的共沸物，提供反应器的气相进料，即可节省乙苯蒸发所需的蒸汽，又可节省塔顶冷凝用循环水，以达到节能目的。3.3 二种节能流程的主要

6、技术指标比较二种节能流程的主要技术指标比较 脱氢反应器布置简图3.3 二种节能流程的主要技术指标比较二种节能流程的主要技术指标比较 主要工艺参数项 目粗塔变压热集成流程顺序分离恒沸热回收流程（1）（2）（3）水烃比 (重量比)1.019(初期)1.30(后期)1.15(初期)1.30(后期)1.30(初期)1.45(后期)1.15(初期)1.30(后期)反应系统压降 / Kpa16 13乙苯总转化率 / 基本相同苯乙烯选择性 / mol中间换热器进口/出口 /845/570885/578840/592850/575过热器温度进口/出口 /96.4/50096.4/50096.4/50096.4

7、/510 节能效果比较表注：以传统流程为基准，“”为增加；“”为 节约。项 目换算系数/MJ节约/ 增加量(吨*苯乙烯)能耗(MJ/吨*苯乙烯)变压热集成恒沸热回收 (1)(2)(3)变压热集成恒沸热回收(2)恒沸热回收(1) (3)精馏区循环水4.19-36-52-150.84-217.88-217.880.25MPaG蒸汽2763-0.44-0.58-1215.72-1662.54-16662.54电11.84+4(kW)+6(kW)+47.36+71.04+71.04小 计-1319.2-1749.38-1749.38反应区水烃比1.0191.31.15+1000合 计-1319.2-7

8、49.38-1749.383.3 二种节能流程的主要技术指标比较二种节能流程的主要技术指标比较 节能效益比较表序 号项 目单 价(元/吨)节能效益 (元/吨*苯乙烯)备 注变压热集成恒沸热回收1循环水0.1/0.3-3.6/-10.8-5.2/-15.6公用工程单价取A石化公司 / B石化公司实际价格；苯乙烯价格取04-08年总部财务预算价20.25MpaG蒸汽100/134-44/-58.6-58/-77.723电 /kW0.518/0.65+2.072/+0.26+3.108/+3.94小 计-45.528/-67.16-60.092/-89.425聚合损失(聚合损失按焦油增加量估算)84

9、82+2.44510-38482=+20.74+5.010-38482=+42.416合 计-24.788-17.6827若以20万吨/年苯乙烯装置计-495.76/-928.4万元/年-353.64/-940.2万元/年 注：以传统流程为基准，“”为增加；“”为节约。二个流程中都有最高达120左右的塔底温度，恒沸流程中全部粗苯乙烯都经过120左右的高温，聚合损失5kg/吨苯乙烯（调研数据），而热集成流程只有48.9的粗苯乙烯是经过此高温，因此聚合损失取2.445kg/吨苯乙烯。3.3 二种节能流程的主要技术指标比较二种节能流程的主要技术指标比较3.4 精馏区节能流程的技术关键精馏区节能流程的

10、技术关键 u恒沸热回收的关键设备是恒沸换热器。u热集成技术的关键设备为降膜再沸器。u精馏塔本身应该采用低压降的塔内件及塔填料，才能充分获得节能效果。u节能流程中高压粗塔和乙苯塔的塔釜温度均较高，因此开发高性能阻聚剂也是技术关键之一。4. 结论结论 恒沸热回收技术水烃比为1.15时，中间换热器的过热蒸汽进口温度已超过Incoly材料许用应力所对的温度上限，材质产生蠕变，因此必须妥善解决材质问题；热集成技术较适合于低水比催化剂。恒沸热回收技术对设备的投资需相应增加，仅反应器、换热器和泵等投资就比热集成高5.5。4. 结论结论 变压热集成的苯乙烯聚合损失比恒沸技术减少51.2，在低公用工程价格体系时节能效益优于恒沸