脫氫反應(yīng)器加熱器及管線材質(zhì)升級(jí)技術(shù)效益分析

王彥斌（大慶石化公司化工三廠， 黑龍江 大慶 163714）

脫氫反應(yīng)器加熱器及管線材質(zhì)升級(jí)技術(shù)效益分析

王彥斌（大慶石化公司化工三廠， 黑龍江 大慶 163714）

本文通過(guò)核算對(duì)升級(jí)中間加熱器和管線的可能性和效益指標(biāo)進(jìn)行分析對(duì)比，為消除生產(chǎn)瓶頸提供依據(jù)。

乙苯脫氫反應(yīng)；轉(zhuǎn)化率；溫度倒掛

1　工藝簡(jiǎn)介

苯乙烯裝置脫氫反應(yīng)器一直存在溫度倒掛的問(wèn)題，這是由于脫氫反應(yīng)器所裝填的是同一活性的催化劑，第一反應(yīng)器的乙苯轉(zhuǎn)化率較高，反應(yīng)器出口溫度低。要想將第一反應(yīng)器的低溫出料加熱到第二級(jí)脫氫反應(yīng)所需要的溫度，全靠加中間加熱器提供大量的熱量。這樣就需增加蒸汽過(guò)熱爐的負(fù)荷，提高進(jìn)入中間加熱器殼程的加熱蒸汽的溫度。由于蒸汽過(guò)熱爐出口材質(zhì)等級(jí)低及中間加熱器面積小的限制，過(guò)熱爐出口蒸汽無(wú)法提高到需要的溫度就已經(jīng)達(dá)到聯(lián)鎖值；所以第二級(jí)脫氫反應(yīng)所需要的溫度根本無(wú)法達(dá)到，使第二級(jí)反應(yīng)器內(nèi)的催化劑作用不能完全發(fā)揮出來(lái)，此反應(yīng)器的乙苯轉(zhuǎn)化率達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。

2　過(guò)程核算

⑴根據(jù)上表中設(shè)計(jì)值計(jì)算，將第二反應(yīng)器入口溫度加熱到619℃，所需的熱量計(jì)算如下：

通過(guò)以上的計(jì)算可知，在設(shè)計(jì)上，主稀釋蒸汽經(jīng)過(guò)加熱爐后得到的熱量大于MR-201B入口溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值所需要的熱量。

TT-229傳熱能力為：

根據(jù)上表中實(shí)際值計(jì)算（計(jì)算過(guò)程省略），所得結(jié)果與用設(shè)計(jì)值計(jì)算所得結(jié)果相同，即

通過(guò)上式可知，蒸汽過(guò)熱爐出口溫度和中間加熱器的換熱面積是夠用的。

⑵在中間加熱器換熱面積不變的情況下，如果將第二反應(yīng)器入口溫度加熱到期望值635℃，則蒸汽過(guò)熱爐出口蒸汽所要達(dá)到的溫度為：

根據(jù)Q=KAΔt公式可知，要想提高換熱量只有兩個(gè)途徑：一是提高換熱面積，二是提高換熱器出入口溫差。

3　效益評(píng)估

（1）降低蒸汽消耗 為克服溫度倒掛的影響，大幅度提高主蒸汽流量，實(shí)際進(jìn)入中間加熱器的蒸汽流量比設(shè)計(jì)值高3.44噸。因此，多消耗1.0MPa蒸汽2.65萬(wàn)噸，折合人民幣145.75萬(wàn)元。

（2）降低蒸汽過(guò)熱爐負(fù)荷 更換之后，蒸汽流量可以降低到設(shè)計(jì)值，蒸汽過(guò)熱爐的負(fù)荷降低，燃料消耗大幅度降低。根據(jù)目前操作條件計(jì)算，更換后每年可以節(jié)約燃料油854噸，折合人民幣183.76萬(wàn)元。

（3）發(fā)揮第二反應(yīng)器催化劑的性能 更換后的中間加熱器完全有能力將物料加熱到第二級(jí)脫氫反應(yīng)所需要的溫度，不必通過(guò)一味地提高第一級(jí)脫氫反應(yīng)器入口溫度來(lái)維持總乙苯轉(zhuǎn)化率。提高了整批催化劑的使用壽命，則一次性節(jié)約投資660萬(wàn)元。

（4）提高總乙苯轉(zhuǎn)化率，增加苯乙烯產(chǎn)量 由于入口溫度提高不到設(shè)計(jì)值，乙苯轉(zhuǎn)化率只能達(dá)到18%～20%，導(dǎo)致總乙苯轉(zhuǎn)化率低于設(shè)計(jì)值將近3%。按照裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)，將損失4616t苯乙烯，損失461.6萬(wàn)元。

（5）降低蒸汽過(guò)熱爐的出口溫度 為維持第二脫氫反應(yīng)器的入口溫度，目前蒸汽過(guò)熱爐的出口操作溫度為797℃，距離聯(lián)鎖溫度只有18℃，操作難度很大，不利于裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。改造之后，蒸汽過(guò)熱爐出口管線材質(zhì)提高，聯(lián)鎖溫度提高，操作溫度空間增加。

4　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)更換后效益評(píng)估可知，累計(jì)效益1451.11萬(wàn)元，更換TT-229或HS-201出口管線材質(zhì)等級(jí)對(duì)苯乙烯裝置降低能耗、物耗及單位成本是非常有利的。

TT-229及過(guò)熱爐出口管線更換數(shù)據(jù)表