摘要：某炼化600 kt/a 对二甲苯联合装置采用独立自主的技术建成。吸附分离单元采用模拟移动床技术，使用RAX-3000 吸附剂和对二乙苯解吸剂，单程收率和产品纯度，可以最大限度地利用原料多产PX，能耗水平较同类装置比取得了显著的节能效果。本文分析了二甲苯装置的设计优化和节能措施。
关键词：二甲苯装置；设计优化；节能措施；
对二甲苯（PX）是一种重要的基本有机化工原料，主要用于生产精对苯二甲酸（PTA），进而生产聚酯。如何通过新技术的应用，对现有PX生产装置进行节能与扩能改造，既满足PX市场需求又能提高企业经济效益，已成为一项重要的研究课题。
一、二甲苯装置的设计优化
1.二甲苯塔高度集成的热联合。对二甲苯装置在用能方面的重要特点是其分离换热系统网络的关联性较强。二甲苯塔塔底再沸加热炉为整个装置精馏塔塔底再沸系统的热联合中心。其中，以二甲苯塔顶汽相（1.37MPa，275℃）作为塔底再沸热源的塔有邻二甲苯塔、抽余液塔、抽出液塔和成品塔，以二甲苯塔底液相（1.52MPa，318 ℃）热交换供热的精馏塔有歧化汽提塔、重芳烃塔、抽出液塔、解吸剂再蒸馏塔、脱庚烷塔以及二甲苯单元白土塔的进料预热换热器。
2.0.45MPa低压蒸汽发电。吸附分离装置抽余液塔顶蒸汽发生器可产0.45MPa 的低压饱和蒸汽121 t/h，抽出液塔顶蒸汽发生器可产0.45MPa 的低压饱和蒸汽41 t/h。以上两个蒸汽发生器产的蒸汽和歧化装置甲苯塔顶送出的14.1 t/h 蒸汽共计176.1 t/h，一起送至二甲苯重热炉的对流段过热至185 ℃，过热后的蒸汽分别有163 t 用于低压蒸汽发电，设计发电量达20000 KW•h-1；5.9 t供给歧化循环压缩机透平驱动以及6.9 t 用于除氧器中给凝结水除氧产生除氧水供给蒸汽发生器产生低压饱和蒸汽。
3.设备及操作优化。装置设备主要有加热炉、塔器、反应器、换热器、机泵、压缩机等，通过采用单元强化手段提高单元设备的能量利用效率。加热炉，通过采用新型燃烧器、控制过剩空气系数、减少炉表面散热损失、加强烟气余热回收、降低排烟温度等措施提高能量利用效率。反应器，通过改进内构件，改善传热传质效率，降低反应压降，提高反应效率。换热器，运用新技术提高传热表面积，采用各种强化管，提高换热系数。机泵和压缩机设备按照工艺条件合理匹配，并应用各种调速技术和耦合技术减少负荷浪费。在本装置设计中，采用两段式空气预热器，低温烟气段采用抗露点腐蚀的高效空气预热器，可将排烟温度降至100℃以下，达到提高加热炉热效率、减少碳排放的目的；塔器设计中尽可能降低塔压力，选择适宜回流比和控制回路，减少操作波动；换热器采用高效的高通量管和板式换热器，提高换热效率。
二、对二甲苯装置的能耗构成
对二甲苯装置由歧化及烷基转移、吸附分离、异构化和二甲苯精馏4 个单元组成。对二甲苯装置的能耗有如下特点：一是燃料消耗在对二甲苯装置总能耗中所占比例最大，为90% 左右。二是蒸汽与电的消耗在能耗中所占的比例为19% 左右，仅次于燃气的消耗。三是低压蒸汽发电和热水发电对装置的节能降耗效果显著。四是燃料、蒸汽和电的消耗基本相当于整个对二甲苯装置的能耗，其余能耗基本可忽略不计。五是装置的单位能耗如果以对二甲苯和邻二甲苯一起计算能耗可以降低很多。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从以上的能耗比例分析可以看出，对二甲苯装置节能降耗的主要方法应该是通过优化工艺方案设计、充分利用装置的低温位潜热进行发电、优化设备选型及改造生产中能源不合理利用的流程工艺来有效降低装置的燃料、蒸汽和电消耗，从而达到大幅节能降耗的目的。
三、节能措施
1.优化热集成和热联合。对二甲苯装置由于单元多、流程长，采用热联合具有得天独厚的优势，是节能降耗必须设计的工艺，通常包括以下热联合方案。一是二甲苯塔加压操作，以提高塔顶和塔底物流温位。塔顶气相物流为4 个精馏塔提供重沸热源，全部回收该塔顶物流的潜热；塔底循环物流为5 个精馏塔提供重沸热源。这些热源由二甲苯塔重沸炉集中供热，不仅可节约占地和减少热损失，还设置烟气余热回收系统来提高此重沸炉的燃烧效率。二是重芳烃塔顶和甲苯塔顶加压操作以提高塔顶汽相物流温位，分别为重整油分离塔、苯塔提供重沸热源，全部回收塔顶物流的潜热。三是吸附分离进料分别用来预热来自异构化的C8芳烃的二甲苯塔进料、脱庚烷塔进料。四是循环解吸剂作为成品塔重沸器热源，上下游装置尽量采用热进料方式。
2.优化关键设备的选型。一是加热炉，通过采用新型高效燃烧器、优化炉管布置、采用变频鼓引风机、控制过剩空气系数、采用两段式空气预热器，低温烟气段采用铸铁双向翅片预热器，将排烟温度降至85~95 ℃之间、采用联合烟道等技术手段来提高加热炉热效率、减少燃料气的消耗。生产操作中应该实时监控炉膛氧含量和一氧化碳含量，并根据加热炉的实际操作情况，及时调整鼓引风机处挡板开度，保证加热炉的燃烧效率；做好“三门一板”的操作，减少烟气或空气内漏的发生。二是歧化烷基化转移反应和异构化反应的进料换热器都采用焊接板式换热器，大能幅增加了反应进出物料的换热深度，同时临氢系统的压力降低，从而降低反应炉和反应产物空冷器热负荷及循环氢压缩机功率，减少燃料、电力和蒸汽消耗。三是结合实际情况，并根据工艺要求及全厂蒸汽等级和凝结水平衡情况确定选择压缩机类型，压缩机的选择决定蒸汽的能耗和电耗，蒸汽透平采用背压式的能耗比采用凝汽式低很多。四是装置的二甲苯塔、抽出液塔、抽余液塔、脱庚烷塔等塔处理量都应尽量选用高性能塔盘，虽然投资费增多，但是从对装置的工艺要求和能耗来看是必要的。五是在热负荷大的部位，如抽余塔底重沸，抽余液塔顶和抽出液塔顶蒸汽发生器采用高通量换热器来增加换热深度，充分利用装置的潜热，提升换热的效率。
3.充分利用和回收低温热。对二甲苯装置内低温热特别是塔顶低温热较多充分利用抽余液塔顶和抽出液塔顶油气的低温热产0.45MPa 低压蒸汽给蒸汽轮机驱动发电机发电；充分利用脱庚烷塔顶、成品塔顶、邻二甲苯塔顶、歧化汽提塔顶等低温热进行热水发电。装置的低温位潜热得到充分有效的利用，使对二甲苯装置的能耗进一步降低。
4.优化生产中利用不合理的能耗。本装置的异构化反应单元采用冷高分流程设计，反应产物（348 t/h，116 ℃）经与原料换热后直接被5 台板式表面蒸发空冷冷却至40 ℃进入高分罐进行油气分离，油相经泵送加压并依次与脱庚烷塔进料、异构化单元白土塔进料、吸附分离进料换热器换热加热至179 ℃后进入脱庚烷塔。存在先冷却再加热的不合理用能现象，这部分具有一定的节能潜力，结合实际条件可以设计优化改造用热高分代替冷高分。
优化节能工艺的设计，不断完善高度集成的热联合设计，设计优化充分利用装置低温潜热的工艺。优化设备选型，广泛采用高效节能的机泵，换热器，塔盘等设备。改造装置生产中存在的能源利用不合理的生产工艺，进一步降低装置能耗。强化正常生产中的节能降耗操作意识。
参考文献：
［1］陈庆龄，孔德金，杨卫胜.对二甲苯增产技术发展趋向［J］.石油化工，2015，33（10）：909 - 915.
［2］陈亮，肖剑，谢在库，等.对二甲苯结晶分离技术进展［J］.现代化工，2015，29（2）：10 - 14.
［3］戴厚良.芳烃生产技术展望［J］.石油炼制与化工，2015，44（1）：1 - 10.
论文作者:王磊
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/10
标签：甲苯论文; 装置论文; 塔顶论文; 蒸汽论文; 进料论文; 加热炉论文; 潜热论文; 《基层建设》2017年第15期论文;