第三代稀乙烯制乙苯装置苯耗高的原因分析及对策

王熙宇

摘要：分析了影响中国石化海南炼油化工有限公司炼油二部干气制乙苯装置苯耗高的原因，包括催化干气中丙烯含量过高，烃化反应干气进料杂质，烃化尾气带液及反应产物分离系统中二乙苯损失等。针对装置存在的问题进行了改善脱丙烯效果，采用新型烃化催化剂，减少烃化尾气带液，丙苯塔改造及优化多乙苯塔操作等措施，有效的降低装置苯耗。通过对比第三代稀乙烯制乙苯两种脱丙烯工艺苯耗情况，提出采用二次解析脱丙烯工艺，进一步降低装置苯耗，提高装置经济效益。

关键字：干气制乙苯 苯耗 原因分析 措施

1前言

中国石化海南炼油化工有限公司炼油二部80kt/a催化干气制乙苯装置采用第三代生产技术。催化干气经过脱丙烯系统后，进入烃化反应器与过量的苯反应生成烃化液。烃化液一部分通过换热冷却后进入苯塔，一部分进入尾气吸收塔。尾气吸收塔吸收烃化尾气中携带的苯后，塔顶尾气进入VPSA装置;塔底物料进入精馏分离系统，通过苯塔、乙苯塔、丙苯塔、多乙苯塔，分离出苯、乙苯、丙苯、二乙苯及高沸物。其中二乙苯通过与苯混合进入反烃化反应器生成乙苯，进入苯塔分离。

苯是生产乙苯的原料，生产过程中单位乙苯产品耗苯（下称“苯耗”）会直接影响装置生产成本。当苯耗高时，生产乙苯的单位成本增加，同时还会导致副产物增加，加大精馏分离系统负荷，装置能耗上升。因此，降低苯耗是减少生成成本的主要手段之一。

2乙苯装置苯耗情况

从表1中可以看出，2012年（除2016年二乙苯产量大幅增加以外）以来，装置苯耗在基本在0. 8373-0. 8022 t（苯）/t（乙苯），总体呈逐渐减低趋势。但是仍然高于国内采用脱丙烯工艺二次解析技术装置的0.75-0.76t（苯）/t（乙苯）的水平。

3.影响苯耗的原因分析

3.1原料催化干气中丙烯含量远远高于设计值

表2中催化干气中的丙烯含量1.44%，远远大于设计要求中的0.7%，并且脱后干气中丙烯含量0.45%也是大于设计要求中的0.03%。在烃化反应过程中，干气中丙烯的存在，使得在生成乙苯的同时必然伴随正丙苯、异丙苯等副产物的生成，造成苯耗大幅上升。

3.2烃化反应干气进料杂质

3.2.1催化干气中携带少量的乙醇胺

乙醇胺是催化干气在精制过程中的脱硫剂，乙醇胺是碱性物质会与催化剂酸性中心反应，造成催化剂不可逆失活，使烃化反应中乙烯转化率下降，乙苯选择性降低，副产物增加，增加装置苯耗。

3.2.2脱丙烯干气中带液

催化干气在脱丙烯后携带部分吸收剂（主要为二乙苯）进入烃化反应器，高温下二乙苯在干气进料分布器以及催化剂的表面形成积炭，催化剂活性和选择性下降，导致烃化反应产物中杂质增加，反应产物中乙苯浓度下降，苯耗上升。

3.2.3催化干气中带水

水含量在500 ppm以下时对反应性能影响不大，随催化干气中水烯含量继续提高，催化剂的反应活性和选择性都逐渐降低，生成的二甲苯及杂质含量明显增加。[1]

3.3烃化尾气带液

催化干气参与反应的只是不到 15%的烯烃组分， 另有 85%左右的惰性组分随部分烃化液一起进入尾气吸收塔;烃化尾气吸收塔顶除沫器自开工以来从未更换，除沫器腐蚀严重，滤除悬浮于气体中的液末的效果变差;塔盘结垢比较严重，部分阀片与塔盘粘连，操作过程中有时会发生阀片脱落或者卡死等现象，使塔盘的效率和操作弹性下降。以上原因导致烃化尾气带液严重，苯的损耗增加，增加了装置的苯耗。

3.4反应产物分离系统二乙苯的损失

3.4.1丙苯塔塔顶物料二乙苯含量高[2]

实际操作过程中，丙苯塔进料量、进料丙苯含量远高于设计值，丙苯塔塔顶物料组成中二乙苯含量一般都会在20%（wt）左右，超出丙苯塔顶物料组成中二乙苯的含量为10%（wt）的设计要求，使得部分二乙苯随着塔顶物料丙苯送出装置，造成二乙苯的损失。损失的二乙苯未进入反烃化反应器与苯反应生成乙苯，影响乙苯产量，造成装置苯耗升高。

3.4.2多乙苯塔塔釜高沸物二乙苯含量高

催化干气中杂质含量高，造成烃化液中重组分过多，多乙苯塔进料量一般为2000-2500Kg/h，远高于设计值。多乙苯塔负荷过高，塔底采出高沸物中二乙苯含量一般在不低于40%，造成二乙苯的损失。

4.降低苯耗的对策

4.1改善脱丙烯效果

利用立体传质塔盘（CTST）改造脱丙烯塔，提高气液相接触，减少脱丙烯干气带液;在脱丙烯干气至烃化反应器的管路上增设一台旋风分离器，进一步消除烃化干气进料带液，减少烃化干气进料中杂质，避免催化剂中毒失活;在吸收剂深冷前，增加一台循环水冷却器，使吸收剂的温度由18℃降至15℃，丙烯脱除率由60%提高到67%。改善脱丙烯效果，降低脱后干气中丙烯含量，减少烃化反应中丙苯等副产物，降低了反应过程中苯的消耗。

4.2减少烃化尾气带液

烃化尾气吸收塔的吸收剂是乙苯精馏塔塔釜液，控制操作流量3.6t/h，吸收剂温度不高于15℃，塔顶压力0.56MPa，控制合适烃化尾气吸收塔液气比，使塔盘表面润湿完全，气液两项接触充分，减少尾气中夹带苯。

设备方面检修时清理塔盘结垢，更换除沫器，增设烃化尾气吸收塔分液罐，避免塔顶压力大幅波动，回收烃化尾气管线中液体，减少烃化尾气因雾沫夹带造成的苯损失。

4.3采用新型烃化催化剂SEB-12

烃化催化剂是稀乙烯制乙苯的核心，是提高乙苯收率，减少副产物生成，降低装置苯耗的关键。在2014年10月中国石化海南炼油化工有限公司炼油二部使用中国石化上海石院化工研究院研发的低苯烯比烃化催化剂SEB-12，从表3可以看出SEB-12与SEB-08相比，具有轉化率高、乙基选择性好，有利于乙苯以及二乙苯的生成，有利于降低装置苯耗。

4.4丙苯塔改造及优化多乙苯塔操作

4.4.1丙苯塔改造

采用苏尔寿MVG固阀塔盘进行改造，提高气液相负荷。在再沸器气相返回口增加防冲罩，减少气相对塔釜液位的冲击，避免加热蒸汽量的波动，保证丙苯塔的平稳运行。改造后丙苯采出流量下降了50Kg/h，从图2可以看出改造前丙苯中二乙苯含量20%左右，改造后二乙苯含量下降到10%。回收丙苯中的二乙苯，在反烃化反应器与苯反应生成乙苯，提高乙苯产量。

4.4.2优化多乙苯操作

针对多乙苯塔进料量高于设计值，在实际生产过程中，多乙苯塔塔顶压力由40KPaA调整为22KPaA左右，回流量由6722 Kg/h调整到8000 Kg/h左右，塔釜温度由170℃提高到180℃。调整后多乙苯塔釜高沸物流量由200-300Kg/h下降至200Kg/h以下。从表4可以看出高沸物中二乙苯含量由45 %左右降至15%左右;降低了二乙苯的损失。

5.两种脱丙烯工艺苯耗对比

第三代稀乙烯制乙苯技术在实际生产中又有不同的脱丙烯工艺，目前采用的主要有两种：“一次解析法”和“二次解析法”。一次解析与二次解析主要是指在脱丙烯系统中富液的加热次数，富液只被加热一次的称为一次解析，被加热两次的称为二次解析。以中国石化海南炼油化工有限公司炼油二部采用“一次解析法”，中国石化青岛炼油化工有限责任公司采用“二次解析法”在两套装置在丙烯吸收塔进出料组成、乙苯装置苯耗情况进行对比[3]。

从表5可以计算出一次解析的脱丙烯率是60.63%，二次解析的脱丙烯率高达99.01%。二次解析工艺有效的脱除干气中丙烯、丁烯等重烯烃，减少烃化反应中丙苯、丁苯的生成，有利于反应产物的精馏分离。表6中可以看出，青岛炼化苯耗0.75 t/t低于海南炼化的0.82 t/t。由此可以看出，采用二次解析是降低装置的苯耗主要措施。

6.结论

中国石化海南炼油化工有限公司炼油二部通过脱丙烯系统改造、使用新型催化剂，增加烃化尾气分液罐，丙苯塔改造等措施，装置苯耗由0. 8373 t/t下降到0. 8022 t/t。虽然通过优化和改造苯耗有明显的降低，但实际苯耗仍高于设计值，必须通过降低催化干气中丙烯含量，或者采用二次解析技术降低脱后干气中丙烯含量，从根本上降低稀乙烯装置的苯耗。

参考文献：

[1]马献波.工艺杂质对稀乙烯制乙苯烷基化反应的影响.工业催化.2014.08

[2]王建建.丙苯塔存在的问题分析与对策.化工技术与开发.2014.05

[3]隋春磊.第三代稀乙烯制乙苯技术中两种脱丙烯工艺對比.炼油技术与工程.2013.