探索芳烃精馏塔系最小回流比操作降耗增效

探索芳烃精馏塔系最小回流比操作降耗增效

发表时间：2019-12-06T09:38:43.413Z 来源：《基层建设》2019年第25期作者：刘国有[导读] 摘要：芳烃组合工艺均为萃取或精馏形式的物理分离过程，而且以精馏塔为主。

中国石油化工股份有限公司天津分公司化工部天津 300270

摘要：芳烃组合工艺均为萃取或精馏形式的物理分离过程，而且以精馏塔为主。精馏塔能耗除受自身所采用设备、工艺技术影响外，还与进料负荷、组成，操作温度、压力及外界因素等条件有关。在保证生产稳定及产品合格的前提下，通过优化操作，探索装置各塔最小回流比，一直是装置实现降耗增效的最主要操作手段之一。

关键词：芳烃精馏塔系；最小回流比操作降耗增效；

在满足分离要求的前提下，探索石油化工精馏塔系最小回流比操作，是实现降低能耗最有效的操作途径之一。精馏塔在某一进料负荷、组成、温度以及一定的操作压力条件下，可通过逐步降低塔顶回流量来降低塔釜的加热蒸汽量，从而达到降耗增效的目的。

一、存在问题

装置在探索最小回流比阶段，因混炼重整油时有间断，致使负荷及原料组成无法维持稳定，造成回流比及各塔加热蒸汽量不稳定，在高负荷及停止混炼重整油条件下生产，能耗会更优化。虽然停止混炼重整油对降低装置能耗有利，但却造成装置原料不足，若装置长期处于低负荷下生产，能耗也将增大。探索最小回流比后，因部分压力、温度等参数低于工艺指标，未经变更，目前未完全实施，经济效益未显著。当进料中苯和二甲苯的体积分数逐渐下降，甲苯的体积分数逐渐升高时，塔顶采出苯和侧线采出甲苯的质量分数也随之增加，但当进料中甲苯的体积分数大于60 %时，再增加甲苯的体积分数，侧线产品甲苯和塔顶产品苯的质量分数反而下降。这是由于在分隔壁精馏塔内，物料进入进料段后，轻组分和重组分在进料点位置分别向上和向下移动，最终在塔顶和塔釜采出，而中间组分在隔板左右被二度分配，一部分沿隔板上升，一部分沿隔板下降，因此必须要有足够的进料量才能实现这一过程，同时大量的中间组分还使得整个塔内具有足够的气相和液相回流。但中间组分过多，又会给其它两个组分的分离带来不利影响。所以分隔壁精馏塔较适合用于分离中间组分占60 %～

70 %之间的三组分混合物。同时，通过试验发现，当苯和二甲苯体积分数相当时，能进一步提高分离效率。因此分离以上芳烃混合物。

二、芳烃精馏塔系最小回流比操作降耗增效

1.分析精馏塔系回流比及能耗情况，确定可调对象。精馏塔系的操作控制设计形式多种多样，如常见的常减压、汽提减压蒸馏以及抽提蒸馏、温差控制的芳烃等特殊精馏等。介质均有溶剂或助剂。生产中，若回流比继续下降，难以确保溶剂或助剂从塔顶挥发跑损。塔回流比有微量下调空间，操作上易调整。塔底重沸器采用中压蒸汽为热源，塔为馏分切割塔，将上游装置来的混合芳烃原料切割，分别作为抽提蒸馏、液液抽提、精馏系统的原料，塔顶压力控制指标压力低，物料的挥发度高，塔底温度可控制低些，对减少热载体耗量有利。压力波动影响塔操作稳定，调整回流比过程，应先将压力稳定在某一定值。温度的控制必须保证塔顶馏分同时合格，一般以塔顶温控制。探索最小回流比的目的在于降低塔底加热蒸汽量，故必须寻找塔底最低温点及塔最高温点的最佳控制点，塔顶最高温点。温度不但与塔底加热蒸汽量有直接关系，还与操作压力及进料组成等有关。，操作温度应随着原料组成的变化而变化，如当原料中重质组成含量较高时，塔底温可以比原来高。

2.回流比及蒸汽用量调整。在一定的操作压力、进料负荷、组成条件下，缓慢降低回流量，降量原则：回流比越低，降量速度宜越慢越细，一般控制每降一次回流量，塔顶温度有上升趋势时，相应降低塔底加热蒸汽量，再根据分析结果，反复调整。降低回流量过程，若发生塔顶温飞溅，应尽快提回流，在操作参数和分析结果都正常的情况下，继续进行下一步的调整。当原料轻质组份含量较高时，则塔顶拔出量增大，即使相同的回流量，苯塔采用中压蒸汽为热源，耗量设计是将液- 液抽提系统来的混芳分离出高纯度的苯产品，塔底物料送往再进行分离，苯塔生产中必须保证侧线苯产品不含塔底组份，塔底物料不含苯组分，采用灵敏塔盘温度与回流串级调节的方法，而塔操作压力等其它参数对生产影响不大，但调整回流比过程，应先将压力稳定在某一定值。回流比及蒸汽用量调整苯塔回流比原控制指标因装置改扩建后，其原料中苯含量由原料的50% 降至10% 以下，调整回流比前值控制在塔底蒸汽用量调整后可降至以下。在保持所有参数不变的情况下，先将灵敏塔盘温度调至稍高限，再将塔底蒸汽用量以速度下降，因灵敏塔盘温度最先随蒸汽下降而下降，因回流与灵敏塔盘温度串级调节，回流比也就随之降低了，待回流量稳定后，再进行下一步调整。调整蒸汽过程，始终将压力稳定在某一定值，塔底温不能低于下限140℃，若塔底温低于下限值，应待指标变更后再行。甲苯塔均以高压蒸汽为热源，此两塔为并联操作，分离出苯塔底物料中的甲苯产品，塔底物料作为二甲苯塔的原料，甲苯塔不设侧线抽出，甲苯塔均采用灵敏塔盘温度与回流串级调节的方法，生产中只要进料含非芳不超标，控制好灵敏板与塔底温度，就能保证甲苯产品合格。

3.回流比及蒸汽用量调整。甲苯塔调整过程与苯塔相似，因两塔回流与灵敏塔盘温度均设计为串级调节，在降低塔底蒸汽用量前，先将灵敏塔盘温度稍提高，在缓慢降低蒸汽用量时，因自动串级调节，回流比自动降低，当釜温接近下限值时，根据对甲塔底物料分析结果，验证是否接近最低回流比。注意在调整过程中，始终将压力稳定在某一定值，若塔底温低于下限值，因塔底加热蒸汽降低后，釜温已接近指标下限值，再无下调空间。实际生产中，当精馏系统进料泵达到满载时，此两塔仍无法达到设计负荷生产，相同的进料量甲苯塔蒸汽耗量比甲苯塔高，若物料以约1︰2 比例作为甲苯塔进料，则两塔蒸汽耗量达到最低，故日常生产中，应平衡好甲苯塔进料量。装置在生产负荷低于90% 时间较长时，也可以采用间歇停开甲苯塔的方法，以更大降低能耗。生产中只要求塔顶二甲苯产品质量符合国标，塔底副产品重芳无质量要求，但必须保证二甲苯产品的收率。根据混二甲苯产品质量要求优化生产芳烃车间混二甲苯产品执行国家优等品标准，即：馏程酸洗比色、外观均合格等。但二甲苯产品质量标准中没有纯度指标要求，而据二甲苯用户反映，茂名乙烯二甲苯纯度达不到生产高瑞油漆的要求，则二甲苯塔生产按设计指标执行，基本可以达到客户要求，但回流比无下调空间，能耗较大，二甲苯收率低。因塔底副产品重芳无质量要求，降低回流量时，控制好塔顶温不超标，并保证塔项产品合格前提下，即可达到降低塔底加热蒸汽量的目的。设计上为微正压生产，靠不间断补入氮气来维持正压生产，否则塔顶会形成负压。因塔顶挥发气体流入空冷器时，由于急冷，液相以较高流速下流，使塔顶形成一定的负压，压力低，物料的挥发度高，操作温度可控制低些，对减少热载体耗量有利，二甲苯塔调整前后工艺控制指标情况。

芳烃源自炼油厂催化重整装置，是产量和生产规模巨大的重要有机化学原料。我国工业大规模芳烃混合物分离主要使用常规两塔精馏，但传统精馏过程耗能巨大，因此改进传统精馏过程对减少芳烃分离单元耗能意义重大。间壁式精馏塔集成精馏过程的能量与设备，提高了热力学效率，降低了能耗，还节省设备投资和维修费用，同时减少了装置的占地面积。