芳烴分離裝置生產工藝參數優化

黃凱

摘 要：芳烴分離裝置在作為石油化工生產過程中的關鍵設備，優化其生產工藝參數，可以切實提高其使用性能，降低加工成本，減少消耗。因此，本文針對芳烴分離裝置生產工藝參數進行研究，從生產工藝入手，明確需要優化的生產內容后，對參數進行優化，并根據實際案例，明確優化結果，以供參考。

關鍵詞：芳烴分離裝置;生產工藝;參數優化;工藝流程

1 芳烴分離裝置生產工藝

芳烴原料不中含有多種不同的苯元素，包括：苯、甲苯、二甲苯、三甲苯等，這些元素在一定壓力下為液態，而且沸點各不相同，因此，需要采用分餾的方法進行分離。精餾塔在整個分離過程中占據著至關重要的地位，通過多次汽化和冷凝等環節，讓氣液兩相進行接觸，從而實現高程度的分離。而芳烴分離裝置主要應用到的原理就是蒸發和冷凝同時進行時的氣液之間熱質交換過程，最終可以在精餾塔的塔頂得到輕組分，重組分則在塔底。本文研究的芳烴分離裝置采用了雙塔流程，以CSPC加氫裂解汽油為主要原料，將其分離成四種元素，分別為：輕組分、粗甲苯、石油混合二甲苯、4號燃料油，分別用作汽油調和原料、工業溶劑、炸藥和染料的中間體、油漆和雙氧水等。

2 芳烴分離裝置生產優化的主要內容

根據芳烴分離裝置的生產工藝原理來看，生產過程中較為復雜，根據過往實踐經驗分析，原料一共經過以下幾個環節：第一，預熱并進入脫甲苯塔，輕組分會被分為兩個部分，一部分回流，另一部分外送，此時產生的是C7和C7以下餾分。第二，粗甲苯從脫甲苯塔的側線抽出，塔底的C8-C9餾分會進入脫重芳烴塔中。第三，脫重芳烴塔就會產生石油混合二甲苯，經過冷凝、回流、加壓后，一部分回流，另一部分外送。第四，脫重芳烴塔通過再沸器，會產生4號燃料油。但是在實際操作過程中，受到裝置和原料等各方面客觀因素的影響，經常會出現實際操作工況和設計數據存在較大差別的情況。以某石油化工企業為例，自該企業的芳烴分離裝置投產后，蒸汽消耗極大，雖然已經對其進行了大量的改造工作，但是消耗量并沒有得到大幅度降低。根據過往經歷來看，可以從提高處理量、蒸汽、凝結水壓力等方面入手，挖掘芳烴分離裝置的潛在效力，以此進一步提高裝置的操作水平。

3 芳烴分離裝置生產工藝的參數優化

根據前文研究情況來看，芳烴分離裝置可以分為三個方面，分別為：操作壓力參數優化、蒸汽和凝液系統壓力參數優化、裝置處理能力與蒸汽耗量的參數優化。第一，操作壓力參數優化。這一參數的優化，在提高空塔線速、閥孔動能因素以及精餾效率上具有重要作用，還能夠降低蒸汽消耗。但在實際優化的過程中，也不能過多的降低壓力，否則會引發安全隱患。可以通過力學計算，繪制操作負荷圖，將操作負荷變化轉變為壓力變化，從而找到最佳操作壓力。通過現場情況來看，當壓力降至0.010MPa時，蒸汽消耗量出現上升趨勢，最佳操作壓力為0.01MPa。第二，蒸汽和凝液系統壓力參數優化。想要降低回流量，減少熱負荷，還要會進一步降低蒸汽壓力、凝液壓力，根據生產原理來看，當蒸汽壓力和凝液壓力之間相差較大時，蒸汽消耗量越小。但在實際優化過程中，還要根據具體合同數據進行優化，以熱水190℃為例，凝液系統壓力控制在0.8MPa，蒸汽壓力則控制在2.06MPa處最優[1]。第三，裝置處理能力與蒸汽耗量的參數優化。除了上述兩個方面之外，裝置處理量增加，蒸汽單耗量也會逐漸下降，原料加工成本也會隨之減少，由此可知，在優化參數過程中，裝置處理量為45t·h-1時，整體效果最優，超過這一參數，會導致成本增加，安全隱患出現，因此，不能夠無限度提高裝置。

具體的優化過程如下：第一，改變操作壓力，以此降低回流比;第二，裝置高處理量進行生產，加工完璧后，停工。第三，提高蒸汽和凝液系統壓差，利用蒸汽本身的顯潛熱和顯熱，以此能有效提高傳熱效果。第四，經過芳烴分離裝置實現再沸騰，并且實現綜合利用，分離相應的汽油原材料。

4 芳烴分離裝置生產工藝的優化結果

通過上述幾個方面的優化后，芳烴分離裝置生產工藝的優化如下：第一，操作壓力為0.01MPa、回流量為33.5t·h-1、裝置處理量為45t·h-1、蒸汽系統壓力為2.06MPa、蒸汽系統壓力為2.06MPa。以某石油化工企業為例，該企業在對芳烴分離裝置生產工藝進行實際優化后，單臺芳烴分離裝置的蒸汽消耗降低到0.52t·t-1，一年內可以創造出1200萬元價值，從上述芳烴分離裝置生產工藝的優化結果可以看出，參數優化在提高設備工作效率上具有重要作用，必須要得到重視。但是，在優化過程中也要意識到優化所帶來的負面影響，主要表現為在原料供給增加、物料不平衡等方面，嚴重的情況下會對設備造成損壞。因此，在優化生產工藝的同時，還要對設備進行全面的維護保養，以此保證設備性能的穩定，全面解決原料供給問題[2]。

5 總結

綜上所述，傳統的芳烴分離裝置在實際應用過程中，存在能耗過大、成本較高等問題，非常不利于還是有化工行業實現可持續發展。因此，對芳烴分離裝置生產工藝闡述進行優化，并且將其應用實際生產環節中，是現階段非常重要的內容，但在優化的過程中也要加強設備的維護保養工作，以此延長設備使用壽命。

參考文獻：

[1]武芹，王登.芳烴分離裝置中二甲苯塔的流程模擬優化研究[J].化工技術與開發，2019，48（09）：46-51.

[2]楊仁建，李愿來.芳烴吸附分離裝置吸附塔控制系統的仿真培訓系統開發[J].石油化工自動化，2019，55（04）：32-35+44.