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(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國石化行業(yè)得到了長足發(fā)展。利用催化干氣中的稀乙烯直接與苯烴化的技術(shù)，國外早在20世紀(jì)50年代末就開始了研究和探索[1]。國內(nèi)在二十世紀(jì)八九十年代由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、撫順石化公司等聯(lián)合開發(fā)了催化干氣制乙苯的系列技術(shù)[2]。以稀乙烯法生產(chǎn)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(chǎn)權(quán)的氣相法干氣制乙苯技術(shù)(SGEB)，加工負(fù)荷彈性范圍為60%～110%，年操作時(shí)間為8400h。該裝置于2016年3月31日實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)

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(jìn)行氣相烷基化反應(yīng)同時(shí)伴隨副反應(yīng)的發(fā)生，得到目標(biāo)產(chǎn)物乙苯和副產(chǎn)物多乙苯。為了減少副產(chǎn)物進(jìn)一步提高乙苯產(chǎn)率，將多乙苯與苯按一定比例均勻混合，返回烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)器進(jìn)行液相烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成乙苯。整個(gè)過程主要發(fā)生了如下系列反應(yīng):

1） 主反應(yīng)。

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

多乙苯和苯發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)生產(chǎn)乙苯，烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)進(jìn)行的速率比烷基化反應(yīng)慢，并且受化學(xué)平衡的限制，熱效應(yīng)基本為零。

2） 副反應(yīng)。

在烷基化反應(yīng)過程中，主要副反應(yīng)是苯與丙烯反應(yīng)生產(chǎn)丙苯，乙苯與乙烯進(jìn)一步反應(yīng)生成二乙苯和三乙苯等。

2 工藝流程

乙苯裝置共分5個(gè)系統(tǒng)，即脫丙烯系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、尾氣吸收系統(tǒng)、產(chǎn)品分離系統(tǒng)、熱載體系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 干氣制乙苯工藝流程圖

3 裝置運(yùn)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(wěn)運(yùn)行，隨后對該裝置進(jìn)行全面標(biāo)定工作，本文收集標(biāo)定期間運(yùn)行數(shù)據(jù)對干氣制乙苯運(yùn)行進(jìn)行分析總結(jié)。

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(chǎn)品質(zhì)量

產(chǎn)品乙苯的組成見表3。由表3數(shù)據(jù)可知，乙苯純度達(dá)99.836%，乙苯質(zhì)量達(dá)到國家優(yōu)級品的水平。

表1 烷基化與烷基轉(zhuǎn)移操作條件

表2 乙苯單元分離部分操作條件

表3 乙苯產(chǎn)品的組成

3.4 能耗情況

乙苯裝置能耗數(shù)據(jù)表如表4所示。

從表4知道，乙苯單元能耗比設(shè)計(jì)值低15 kg/t，主要由于1.0MPa蒸汽和燃料氣優(yōu)于設(shè)計(jì)值，同時(shí)進(jìn)裝置干氣流量高達(dá)35000m3/h左右，生產(chǎn)負(fù)荷為設(shè)計(jì)負(fù)荷的119%左右，因此，乙苯裝置能耗低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

表4 乙苯裝置能耗數(shù)據(jù)表

3.5 物料平衡

根據(jù)標(biāo)定期間的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)所計(jì)算的物料平衡數(shù)據(jù)如表5所示。

從表5中數(shù)據(jù)可以看出，催化干氣量一天比

表5 乙苯裝置物料平衡表

設(shè)計(jì)值大100t，乙苯產(chǎn)量一天要高出168t，因此，乙苯裝置負(fù)荷大概在設(shè)計(jì)負(fù)荷的119%。富丙烯干氣和烷基化尾氣都優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，而丙苯和高沸物高出設(shè)計(jì)值，主要是脫丙烯后崔化干氣中丙烯含量較大，高于設(shè)計(jì)值300mg/kg，同時(shí)由于裝置負(fù)荷較大所致。苯與乙苯的質(zhì)量比為0.747，乙烯與乙苯質(zhì)量比為0.272，從數(shù)據(jù)分析可知本裝置苯和乙烯消耗均在國內(nèi)同類裝置中最好。

4 乙苯裝置循環(huán)苯汽化升溫過程的優(yōu)化

同類型裝置開工過程中在苯循環(huán)升溫階段，循環(huán)苯加熱爐爐管振動大，出口溫度波動大，系統(tǒng)升溫慢等問題。與設(shè)計(jì)院反復(fù)論證，在循環(huán)苯加熱爐前增置苯汽化器，提高進(jìn)爐溫度，轉(zhuǎn)移苯汽化點(diǎn)，使苯純汽相進(jìn)入加熱爐管，減少因汽液兩相攜帶造成爐管振動大，苯循環(huán)升溫期間操作平穩(wěn)，縮短了裝置開工時(shí)間，消除開工階段安全隱患。

5 結(jié)語

1）該乙苯裝置是目前國內(nèi)最大催化干氣制苯乙烯聯(lián)合裝置，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，乙苯產(chǎn)品純度達(dá)99.836%，乙苯產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家優(yōu)級品指標(biāo)。

2催化干氣中乙烯含量較高，同時(shí)氣量較大，乙苯裝置負(fù)荷高達(dá)119%左右，苯和乙烯單耗目前優(yōu)于國內(nèi)同類裝置。乙苯裝置的綜合能耗117.7kg/t優(yōu)于國內(nèi)其他同類裝置。

3）設(shè)計(jì)上進(jìn)一步優(yōu)化，乙苯裝置增設(shè)循環(huán)苯汽化器，避免液擊現(xiàn)象發(fā)生，開工期間操作平穩(wěn)，提高裝置的穩(wěn)定性，降低操作難度。