(山东济炼石化工程有限公司 济南 250101)
摘要:偏三甲苯装置实际运行中,为了保证产品质量合格,往往损失产品收率,装置没有在最佳点运行。本文采用流程模拟软件对工业运行装置进行拟合,模拟结果和实际操作数据比较接近,可以作为工况分析的基础,根据偏三甲苯收率不同,可计算出装置主要操作指标及理论生产成本,为装置操作提供参考。
关键字: 偏三甲苯装置 回流比 产品收率 流程模拟
目前,国内偏三甲苯装置目的产品偏三甲苯收率一般在80~90%之间,由于偏三甲苯和轻关键组分(1-甲基-2-乙基苯)沸点差4.2℃,偏三甲苯和轻组分的分离难度较大,在热耦合工艺下,偏三甲苯收率受脱轻塔顶偏三甲苯含量影响,偏三甲苯纯度受脱轻塔底轻组分含量影响,因此脱轻塔的操作对该装置影响较大偏。而该装置热源大部分来自偏三甲苯精馏塔底重沸器,两塔的热耦合对操作带来互相影响。
1. 生产工艺
目前,国内生产偏三甲苯主要以两塔流程、热耦合、精密分馏的技术生产[1],以下以该技术为基准进行说明。
2. 质量标准
本文按偏三甲苯纯度≥99w%为理论控制值[2]。
3.1偏三甲苯精馏塔
由于偏三甲苯纯度较高,在热耦合工艺下,偏三甲苯精馏塔的回流比是偏大的(只有当偏三甲苯收率小于70%,回流比才会相应升高,偏三甲苯收率大于75%以后回流比基本不变)。实际操作偏三甲苯中只要轻组分含量合格,重组分含量也是合格的。所以该塔的主要控制点有两个,一个是控制该塔的物料平衡,二个是控制该塔底的热量输入。
塔的物料平衡的控制:建议采用固定偏三甲苯精馏塔的回流比,根据原料组成及要求的偏三甲苯收率,计算出偏三甲苯精馏塔顶外送的产品量。
塔底的热量控制:由于偏三甲苯精馏塔的回流比和塔顶产品外送量、塔顶冷后温度都已确定,则塔底重沸器热负荷也就确定。因此偏三甲苯精馏塔底重沸器热源建议采用流量控制。
由于偏三甲苯精馏塔的回流比是偏大的,理论计算表明,采用固定回流比操作比固定回流量更利于节能。
3.2 脱轻塔
在热耦合工艺下,为了保证目的产品的轻组分合格,脱轻塔的回流比必然是变化的。因为大部分偏三甲苯的损失存在于脱轻塔顶的外送物料中,偏三甲苯产品收率越高,为达到分离精度,要求脱轻塔回流比越大,同时脱轻塔顶外送量需要减少,所以回流比会升高很多。
在热耦合工艺下,当偏三甲苯收率给定后,脱轻塔顶外送量及回流量也就确定了。
3.3产品损失
偏三甲苯的损失多少取决于脱轻塔的操作,脱轻塔顶偏三甲苯含量越高,偏三甲苯损失越大。当脱轻塔顶偏三甲苯含量高,则需加大脱轻塔回流量,加大偏三甲苯塔回流量,增加重沸器给热量(如增加重沸器加热蒸汽流量)。
偏三收率 | 70% | 75% | 80% | 85% | 90% | 95% | 98% | |
偏三甲苯纯度 | 99.906% | 99.905% | 99.909% | 99.914% | 99.916% | 99.913% | 99.869% | w% |
T1顶含偏三甲苯 | 22.235% | 19.138% | 15.776% | 12.117% | 8.201% | 3.837% | 1.059% | w% |
T1底含轻组分 | 0.015% | 0.015% | 0.014% | 0.013% | 0.013% | 0.016% | 0.039% | w% |
T2底含偏三甲苯 | 1.136% | 1.113% | 1.093% | 1.077% | 1.065% | 1.054% | 1.049% | w% |
3.4温度
2台精馏塔顶、底温度随偏三甲苯收率的变化不敏感,实际操作不用太关注该温度。
收率 | 70% | 75% | 80% | 85% | 90% | 95% | 98% | 单位 |
T1顶温 | 0.797 | 0.555 | 0.290 | 基准 | -0.313 | -0.665 | -0.892 | ℃ |
T1底温 | 0.671 | 0.432 | 0.209 | 基准 | -0.192 | -0.377 | -0.483 | ℃ |
T2顶温 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 基准 | 0.000 | 0.000 | -0.002 | ℃ |
T2底温 | -0.005 | -0.003 | -0.001 | 基准 | 0.001 | 0.002 | 0.002 | ℃ |
3.5能耗及操作费用
理论计算表明,随着偏三甲苯收率提高,单位产品能耗及操作费用逐渐降低,所以在满足产品质量的情况下,应尽可能的提高收率。
从单位原料生产成本来看,偏三甲苯收率越高,能耗及操作费用缓慢增加,但增加不明显。
偏三收率 | 70% | 75% | 80% | 85% | 90% | 95% | 98% | 单位 |
1 | -11.36 | -8.18 | -4.09 | 基准 | 4.01 | 8.10 | 10.54 | kgbo/t原料 |
2 | 9.31 | 3.46 | 1.61 | 基准 | -1.43 | -2.73 | -3.44 | kgbo/t产品 |
3 | -29.43 | -21.17 | -10.59 | 基准 | 10.38 | 20.96 | 27.30 | 元/t原料 |
4 | 27.53 | 11.09 | 5.17 | 基准 | -4.58 | -8.74 | -11.02 | 元/t产品 |
当原料组成和(或)偏三甲苯收率发生变化,建议先通过流程模拟软件计算出理论的热量消耗(如塔底蒸汽用量)、两塔的回流量及外送量,用于指导操作,有利于做到在满足产品质量和收率的情况下能耗最低。
由于脱轻塔的操作对偏三甲苯质量及收率影响较大,脱轻塔顶偏三甲苯含量直接影响偏三甲苯收率,脱轻塔底轻组分含量直接影响偏三甲苯纯度。如果条件运行,建议在脱轻塔顶、脱轻塔底、偏三甲苯精馏塔顶设置在线分析仪,实时监控三路物料组成,以期达到收率高、质量优、能耗低的目的。
参考文献
1. 鲁奇林[1],杨佐民[1],左成惠[1],李萍[1].偏三甲苯的分离和利用[J].化学与粘合,1997(3):165-167.
2. 王崇智[1].偏三甲苯分离装置的工艺流程模拟[J].石油化工设计,1999,16(2):48-51.