甲苯歧化装置节能工艺开发

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1、万方数据2009年5月炼油技术与工程PETROLEUMREFINERYENGINEERING第39卷第5期甲苯歧化装置节能工艺开发杨卫胜贺来宾中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院(上海市201208)摘要：分析了甲苯歧化装置能耗较高的原因。通过开发低氢烃比高效催化剂，采用高效板壳式换热器进行反应进出料换热以及开发苯一甲苯分馏系统热集成精馏工艺，甲苯歧化装置的能耗明显降低，循环氢压缩机的蒸汽消耗降低了50％，装置综合能耗降低了约35％。关键词：对二甲苯甲苯歧化装置节能热集成上海石油化工研究院多年来致力于甲苯歧化催化剂和成套工艺技术(S-TDT)的开

2、发。到目前为止，已成功转让7套装置，其中的三套已经建成投产。打破了国外公司在该技术领域内的垄断地位。在开发成套技术过程中，充分重视节能降耗，针对已投产的引进装置生产现状，从技术分析人手，采用模拟分析、工艺优化、开发高效催化剂、选用高效设备等手段多途径的优化装置整体设计，使得S-TDT甲苯歧化成套技术的能耗比同规模的实际装置降低了30％以上。田芳1工艺流程及能耗分析典型的甲苯歧化装置流程如图1所示。歧化反应原料需从较低的温度加热至340～460℃，同时反应产物却要冷却到常温进行气液分离；另外氢气需要循环，循环氢压缩机消耗了大量的能量。因此，甲苯歧化反应部

3、分的能耗主要集中在反应进料加热炉和循环氢压缩机上，约占反应单元全部能耗的80％以上。后续的苯．甲苯分馏单元的能耗主要集中在苯塔重沸器和甲苯塔重沸炉。图1甲苯歧化工艺流程Fig．1Processflowdiagramoftoluenedisproportionationunit因此，为降低甲苯歧化装置的能耗，可从以下几个方面进行开发和优化工作：对于甲苯歧化反应单元，一方面通过研发高效催化剂，降低反应温度和氢烃比；另一方面采用高效换热器提高反应热的回收率以及降低物料在该换热器中的压力收稿日期：2009—02—06。作者简介：杨卫胜，高级工程师，1996年毕

4、业于华东理工大学化学工程专业，获硕士学位。现从事石油化工工艺与工程开发设计等工作。联系电话：021—68466280，E-mail：yws@sript．com．cn万方数据第5期杨卫胜等．甲苯歧化装置节能工艺开发降，这样既可以降低反应进料加热炉的燃料消耗，又可以降低循环氢压缩机的负荷以及压缩比，从而降低蒸汽轮机蒸汽消耗。对于苯一甲苯分馏部分，可以通过优化甲苯塔的操作条件对苯塔和甲苯塔实行热集成操作，以回收甲苯塔顶的大量冷凝热。2节能措施以某0．6Mt／aPX芳烃联合装置中的1．1Mt／a的甲苯歧化装置作为讨论对象，提出其节能措施。2．1开发应用新型高效

5、催化剂上海石油化工研究院多年从事甲苯歧化催化剂的研究开发，其中特别注重低氢烃比催化剂的研发¨]。研发成功的新一代催化剂(HLD-001)所要求的氢烃比可以从上一代催化剂(HAT-096)的6降低至3。由此产生的效应如表1所示。表l氢烃比对蒸汽消耗的影响Table1Effectsofhydrogen／hydrocarbonratioonsteamconsumption项目HAT-096催化剂HLD-001催化剂由表1可见，采用新型催化剂后，循环氢流量下降50％，循环氢压缩机功率大大降低，驱动压缩机的蒸汽轮机消耗的1．0MPa蒸汽减少50％，折合71．1k

6、t／a。蒸汽价格若以120RMB￥／t计，每年节约的蒸汽费用达800×104RMB￥。2．2采用高效换热设备国内20世纪引进的甲苯歧化装置都采用了立式管壳式换热器设计，存在着换热效率偏低和压力降偏大的缺点。表现为：热端温差较高，一般在50～70oC；加热炉的加热温升较高，普遍在40～50℃；该换热器冷热物料两侧的压力降很高，合计达到0．2～0．3MPa。换热效率低造成反应进料加热炉和反应产物空冷器的负荷偏高；压力降大造成循环氢压缩机的压缩比较大，导致能耗增加。为了降低装置能耗，可选用全焊接板壳式换热器。它的核心是一个由不锈钢波纹板焊接而成的板束状换热元

7、件，该板束置于承压的圆筒形外壳之中，较好地解决了高效传热与承受压力之间的矛盾。该换热器具有换热面积大、传热系数高、冷／热两侧温差小、波纹板表面光滑、流动阻力小、压力降低、结构紧凑等诸多特点。与立式管壳式换热器相比，传热系数增加1倍以上，热端温差降低50％以上，两侧总压力降只有其1／3，约0．1～0．15MPa。表2是采用管壳式换热器和板壳式换热器进行设计的能耗比较。表2不同进出料换热器型式性能比较Table2Performancecomparisonofdifferenttypeheatexchangers根据表2，采用板壳式换热器后，由于换热能力提高

8、，热端温差从60℃下降为36℃，换热器冷热物流两侧总压力降下降了0．1MPa。产生了明显的节能