關鍵詞 | 芳烴聯(lián)合裝置  設計  運行總結

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某公司2.4Mt/a芳烴聯(lián)合裝置是雙系列同規(guī)模芳烴聯(lián)合裝置中的一個系列，是目前由國內承擔設計、施工和開車的世界同類型裝置中規(guī)模最大的。選用先進的工藝和催化劑，通過精心設計，裝置經濟效益達到了國際先進水平。該裝置的建設完善了該公司從煉油到化纖的產業(yè)鏈，極大提高了其在國內外市場的競爭力。

該芳烴聯(lián)合裝置以C6+重整生成油、加氫乙烯裂解汽油和重整氫氣為原料，主要產品為對二甲苯，同時副產苯和甲苯等，包括芳烴抽提裝置、歧化裝置和對二甲苯裝置，按年開工8400h設計。其中，芳烴抽提裝置0.8Mt/a（公稱規(guī)模，下同），歧化裝置4.8Mt/a，對二甲苯裝置2.4Mt/a（以對二甲苯產品計）。

芳烴抽提裝置的進料相對于重整油分餾塔進料的比例最小，約為常規(guī)值的40%，有利于裝置間熱聯(lián)合，可以降低能耗和投資。

對二甲苯裝置包括3個主體工藝單元：吸附分離單元10.87Mt/a，異構化單元8.65Mt/a，二甲苯分餾單元13.65Mt/a。對二甲苯裝置是世界已投產同類裝置中單系列規(guī)模最大的，產量是之前最大裝置的1.2倍。

與其他采用雙系列設計達到降低工程設計難度的裝置不同，該芳烴聯(lián)合裝置所有單元均為單系列設計，減小了占地面積，簡化了操作，降低了能耗，真正體現(xiàn)了裝置規(guī)模化的優(yōu)勢。

該芳烴聯(lián)合裝置采用美國UOP公司的專利技術和工藝包。與國內大多數用對二乙苯作為解吸劑的對二甲苯裝置不同，該裝置采用了專利商最新的LD Parex工藝和ADS-50吸附劑及甲苯解吸劑，異構化單元采用Isomar工藝及I-500乙苯脫烷基型催化劑。歧化裝置采用Tatoray工藝和TA-32催化劑。芳烴抽提裝置采用ED Sulfo-lane抽提蒸餾工藝。

芳烴聯(lián)合裝置的全部工程設計（包括公用設施）由具有豐富的大型化芳烴裝置設計經驗的中石化洛陽（廣州）工程有限公司承擔。采用集散型控制系統(tǒng)，共用一個中心控制室，現(xiàn)場儀表信號直接進入中心控制室。采用同開同停設計，集約化布置，占地面積約991.8dam2（其中中間罐區(qū)占11.4%），是國內單位芳烴產品占地面積最小的。能耗比國內現(xiàn)有裝置的最好水平降低了約20%，達到國際先進水平。先進的工藝和精湛的設計是裝置經濟效益先進性的保證。

①二甲苯分餾單元

該單元是為歧化裝置和吸附分離單元提供原料的重要環(huán)節(jié)，由5臺蒸餾塔構成：重整油分餾塔、A8（C8芳烴）汽提塔、A8再蒸餾塔、重芳烴塔和穩(wěn)定塔。重整油分餾塔側線采出的甲苯餾分直接送歧化裝置作為原料，不再進芳烴抽提裝置，塔底設置ORP選擇性液相加氫脫烯烴流程，降低C8+芳烴的溴指數。A8汽提塔側線采出大部分C8芳烴，小部分由A8再蒸餾塔塔頂分出，大大降低了塔回流比。A8再蒸餾塔側線采出的C9/C10芳烴和重芳烴塔塔頂分出的少量C9/C10芳烴一起作為歧化裝置進料。

②吸附分離單元

采用LD Parex工藝，并采用與之配套的新型吸附劑。用輕質解吸劑甲苯代替重質解吸劑對二乙苯，這是該工藝區(qū)別于其他吸附工藝的主要特點。吸附分離單元設置了2臺串聯(lián)操作的大型吸附塔和2個并聯(lián)的VI型旋轉閥；設置了部分解吸劑循環(huán)凈化流程；為滿足生產高純甲苯產品的需要，增設了甲苯塔。從吸附塔抽出的抽余液和抽出液分別送入抽余液塔和抽出液塔，將解吸劑甲苯從塔頂分出，循環(huán)回吸附系統(tǒng)；塔底分別為貧對二甲苯的C8芳烴和粗對二甲苯。對二甲苯塔用于分離粗對二甲苯中的C9+芳烴，以生產高純度對二甲苯產品。

③異構化單元

按照乙苯轉化劑設計，降低了C8芳烴循環(huán)量，反應產物中對二甲苯/二甲苯（質量比）可達24%。采用熱分離器和冷分離器串聯(lián)流程，降低反應產物冷卻負荷。

歧化反應采用高空速、低氫油比設計，反應進料的C10+芳烴質量分數可達11%。苯和甲苯的分餾采用一臺分壁式苯-甲苯塔代替?zhèn)鹘y(tǒng)的苯塔和甲苯塔。苯-甲苯塔采用塔釜及中間重沸兩段重沸方式，合理利用了不同溫位熱源；側線抽出苯產品和甲苯，甲苯用作歧化反應進料和解吸劑。

采用以環(huán)丁砜作為溶劑的抽提蒸餾工藝。設置抽提蒸餾塔和回收塔，將對二甲苯裝置來的輕重整油中的芳烴分離出來，送至歧化裝置的苯-甲苯塔。

設計過程中，除了選用先進的工藝和催化劑來降低能耗，還在換熱流程和節(jié)能措施上進行了革新。

抽余液塔是熱聯(lián)合中最重要的塔系，通過加壓提高塔頂溫度，塔頂氣作為6臺不同單元重沸器的熱源，塔側線采出氣相分別作為2個臺位重沸器的熱源。A8再蒸餾塔和2號抽出液塔也采用加壓操作，塔頂氣作為聯(lián)合裝置4臺重沸器熱源。通過深度熱聯(lián)合，提高了裝置的用能效率。

重整油分餾塔和苯-甲苯塔采用分壁塔，將傳統(tǒng)的二塔合一，簡化了流程，并采用側采工藝，得到了合格的產品。不僅減小了占地面積，還節(jié)省了能耗。

A8再蒸餾塔塔底物流分別作為4臺重沸器和換熱器熱源，熱量由A8再蒸餾塔重沸爐集中供熱。不僅可節(jié)約占地面積、減少熱損失，還可回收煙氣余熱從而提高加熱爐燃燒效率。

歧化裝置進料加熱爐和異構化單元進料加熱爐對流段分別給一股抽余液塔進料加熱。A8再蒸餾塔重沸爐對流段用來過熱裝置自產的1.5MPa飽和蒸汽。每臺加熱爐均設置獨立的煙氣余熱回收系統(tǒng)。加熱爐設計熱效率不低于92%。

重整油分餾塔的2臺重沸器熱源分別來自其他塔的塔底液和塔頂氣。A8汽提塔的2臺重沸器熱源分別來自其他2臺塔的塔頂氣。苯-甲苯塔塔底重沸器和中段重沸器熱源分別來自不同塔的塔頂氣。這些措施合理利用了不同溫位的物流熱量。

對于溫度較低、無法在裝置內進行有效熱聯(lián)合的物流，采用產蒸汽或產熱水的方法盡可能回收能量。對二甲苯塔采用加壓操作，塔頂產生1.5MPa蒸汽。重芳烴塔采用常壓操作，塔頂產生0.5MPa蒸汽。設置多臺位熱媒水換熱器，用熱媒水吸收反應產物和塔頂氣等7股物流的低溫位熱量，最大限度回收裝置低溫位熱量。高壓加熱設備凝結水分級閃蒸，回收低壓蒸汽和低低壓蒸汽。

多數分餾塔采用熱回流，各單元間盡可能提供熱進料，避免因反復降溫升溫而耗費能量。采用上述措施后，芳烴聯(lián)合裝置每噸對二甲苯的設計能耗降至6981MJ。其中，對二甲苯裝置占65.4%，歧化裝置占29.8%，芳烴抽提裝置占4.8%，達到了國際先進水平。

表1為芳烴聯(lián)合裝置物料平衡。從表1可見，原料的利用率很高。主要芳烴產品的純度：對二甲苯不低于99.80%（質量分數），苯、甲苯均不低于99.90%（質量分數）。

芳烴聯(lián)合裝置的主要設備有624臺。其中，反應器類4臺，塔類16臺，換熱器類100臺，空冷器類99片，加熱爐類5臺，壓縮機和風機類4套，泵類142臺。部分設備的規(guī)格是目前世界最大的。除了特別說明的，均為國產設備。

（1）反應器類

歧化反應器和加氫脫烯烴反應器采用軸向反應器。異構化反應器采用低壓力降徑向反應器，內設中心管和扇形筒（約翰遜網結構）。

（2）塔類

吸附塔內設中心管和格柵，并裝填吸附劑，結構復雜，屬UOP專有技術設備，故采用中心管和格柵等內件進口、殼體國產的設計方案。

重整油分餾塔和苯-甲苯塔采用分壁設計，側線抽出產品；A8汽提塔、A8再蒸餾塔和抽余液塔處理量大，分離精度要求高，塔徑大。這5臺塔均選用UOP的MD或ECMD多降液塔盤，殼體國產。

其他塔均采用國產高效浮閥塔盤。

（3）換熱器和空冷器類

隨著裝置的大型化發(fā)展，換熱器的數量越來越多，單塔最多有4臺重沸器，直徑最大接近3m。為了降低成本、便于制造和安裝，除了選用常規(guī)的BES，BEU型光管換熱器外，還選用了高通量管、纏繞管等新型換熱設備，并在大型設備內部增加了防振動、防偏流等優(yōu)化措施。高通量管換熱器多達11臺位，均采用管束進口、殼體國產的設計方案。

歧化混合進料換熱器和異構化混合進料換熱器的熱負荷是國內同類設備最大的；抽余液塔進料/塔底換熱器和加氫脫烯烴進料/產物換熱器的換熱深度要求高。這4臺位選用國產纏繞管式換熱器各1臺，減小了占地面積，避免了物流分配不均勻，提高了換熱深度，降低了泄漏風險。進口板式換熱器雖然在國內已經有較多的業(yè)績，但由于其造價昂貴、泄漏率高，近年來有被國產纏繞管式換熱器取代的趨勢。

采用普通干空冷器和高效復合蒸發(fā)空冷器相結合的方案，每片高效復合蒸發(fā)空冷器可代替3~4片干空冷器。優(yōu)化后，空冷器片數最多的臺位僅16片，減小了占地面積，降低了投資。

（4）加熱爐類

異構化進料加熱爐采用倒U型爐管輻射-對流門式爐，歧化進料加熱爐為輻射-對流立管方箱爐，這2臺加熱爐對流段分別加熱一股抽余液塔進料。A8再蒸餾塔重沸爐采用單輻射室方箱爐。抽余液塔重沸爐采用2臺完全相同的輻射-對流立管方箱爐。所有加熱爐共用一個高150m的煙囪。

（5）壓縮機類

異構化循環(huán)氫壓縮機和歧化循環(huán)氫壓縮機為4.2MPa蒸汽背壓透平驅動的離心式壓縮機，背壓蒸汽壓力為0.6MPa。A8汽提塔放空氣壓縮機選用4.2MPa蒸汽背壓透平驅動的離心式壓縮機，背壓蒸汽壓力為1.3MPa。歧化補充氫壓縮機由增安型異步電機驅動。背壓透平和電機驅動均有利于降低能耗。

（6）泵類

吸附塔循環(huán)泵、抽余液塔重沸爐泵等大流量、高揚程以及關鍵部位的機泵采用進口方案。為減少單臺泵流量，抽余液塔重沸爐泵采用3開1備的設計。

根據設備操作條件和工藝排放需求，設計了三級火炬排放系統(tǒng)。其中，高壓火炬系統(tǒng)的背壓高達0.45MPa。對二甲苯裝置是火炬排放的大戶，根據圣泰（北京）工程軟件有限公司對裝置進行的動態(tài)泄放分析，采取了一系列減排措施。比如，抽余液塔側線泵、塔頂回流泵和產品泵采用不同電源，提高塔超壓保護系統(tǒng)的安全完整性等級等。這些措施既提高了裝置的安全性，又使高壓火炬最大泄放量得到了大幅消減，降低了全廠火炬系統(tǒng)的投資。

在熱媒水換熱器處并聯(lián)或串聯(lián)設置空冷器?？绽淦髫摵砂凑照＠鋮s負荷的60%設計。當熱媒水系統(tǒng)發(fā)生事故時，仍可實現(xiàn)低負荷操作，避免裝置停車，增加了操作的靈活性。

設置了生產高純度甲苯產品的甲苯塔。甲苯塔作為一個獨立的塔系，可根據甲苯市場需要選擇開或不開。當甲苯塔停運時，多余的甲苯可送入歧化裝置，生產C8芳烴，最終轉化為對二甲苯產品。

檢查罐、新鮮溶劑罐和濕溶劑罐等14臺儲罐全部布置在中間罐區(qū)，便于集中管理。最大的單罐容積達12dam3，采用帶氮封的內浮頂罐，避免介質被氧化。罐頂設置單呼閥，閥后排放氣集中送至油氣回收系統(tǒng)回收烴類，減少含芳烴氣體對大氣的污染。

從工藝包完成到聯(lián)合裝置開汽成功，僅用了27個月。裝置開汽期間，正遇超強臺風來襲。在該公司的精心安排和努力下，趕在臺風眼到達前夜生產出了合格的芳烴產品。在臺風經過的數天里，狂風暴雨，海水倒灌，裝置仍然能維持平穩(wěn)運行，經受住了極端災害天氣的考驗。

在開汽過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，值得在之后設計和操作時注意。

（1）ORP加氫量僅為設計值的25%時，反應器上部即有氣體聚集，表明氫油混合器的混氫效果不佳。這種現(xiàn)象在其他煉油廠同類裝置的同一部位也出現(xiàn)過。建議將該混合器作為重點設備，由專利商提供設計或者由有合格業(yè)績的廠家供貨。初期烯烴脫除率僅為85%左右時，反應器出口C8+芳烴經過分餾后得到的混合二甲苯溴指數高，不能直接進吸附塔。必須使用歧化裝置和異構化單元生產的二甲苯稀釋，才能滿足吸附塔進料對溴指數的要求。

（2）由于歧化進料加熱爐對流段加熱一股抽余液塔進料，為了避免爐管干燒，必須有物流經過，才能點爐。但是轉閥未落座前，無抽余液產出，沒有進對流段的工藝物料，導致歧化反應單元遲遲不能投入運行。因此，該流程不適用于歧化裝置需要先開工的工況?？梢钥紤]用蒸汽或其他工藝介質代替這股物流。

（3）裝置內最大的塔頂管線直徑接近2m，熱聯(lián)合繁多，塔和換熱器距離遠，管線布置不可避免地需要采用Ｕ型設計。開汽初期，塔頂氣管線積液，氣流不暢，管路發(fā)生振動現(xiàn)象。之后及時開大與低點相通的熱聯(lián)合換熱器的凝液閥，排除積液，振動現(xiàn)象消除。