论苯加氢装置换热系统的改造

【摘  要】本文首先介绍了以苯和氢作为原料，在液态催化剂作用下生产环己烷的工艺流程，然后对工艺流程进行了改造，并根据苯加氢反应的特点，对苯加氢装置中换热系统的物料走向和热量交换进行了分析，最后对比了改造前后的工艺流程。旨在为苯加氢装置换热系统的改造提供一定的参考价值，进而使苯加氢这一技术工艺更好地为人们服务。

【关键词】苯加氢;环乙烷;改造;苯加氫装置换热系统;

引言

苯加氢项目包括生产设施和生产辅助设施，主要为：制氢、加氢、预蒸馏、萃取、油库、装卸台等。生产高纯苯、硝化级甲苯、二甲苯、非芳烃、溶剂油等。在苯加氢反应装置中，换热系统占据重要地位，因此对其进行改造十分必要。对其换热系统改造之后，减少冷却水的同时，会明显增加副产蒸汽量，并且有着显著平衡反应热的效果。

一、苯加氢工艺流程

苯加氢工艺装置的流程中，需要苯与氢气根据一定的比例混合后进入到放映器当中，从而形成物料的内部循环，随后生产的环己烷会通过气态进入到新的反应器当中进行进一步的反应，实现物料的充分混合与反应，随后冷却器降低温度实现冷凝分离，再次经过换热器冷凝处理进入到气液的分离环节当中。在不凝气的情况下，氢气可以进入到循环压缩机当中，压缩处理后送到反应器，即可进入到燃料气管网进行使用。在经过冷凝器分离后，不凝气氢气进入到燃气管网，随后经过换热器降温处理进入到贮藏环节，随后产生的副产蒸汽则被用于管网当中。

二、工艺改造与说明

在高压反应系统当中，苯加氢装置属于最为重要的环节。氢气、苯反应后可以形成环己烷，同时氢气的纯度达到一定比例时，苯的温度随即得到确定。根据上述工艺流程的特征与内容来进行分析，可以对其设备进行改造，改造的主要参数与流程内容包括如下方面。

1.改造之后的工艺流程

改造之后的工艺流程图依然包括主反应器、低压蒸汽锅炉、副反应器以及分离器和稳定塔等设备，不同之处在于添加了氢气压缩装置，通过收集分离器中的氢气再次进入到主反应器进行充分混合反应，实现剩余苯物料的反应，以此来提升反应的速率，同时也有助于改善流程控制，确保整体经济效益。

2.对改造之后工艺流程的说明

对比改造前的原料苯反应温度来看，改造后主反应器的初期反应温度需要控制在190℃，而改造前具有150℃的温差，这显然不符合设计的基本要求。在经过副反应器的同时，水预热处理后的环己烷温度约为130℃，此时借助于冷却水进行冷却处理可以降低到50℃，此时会导致大量的冷却水被浪费掉。根据相关统计结果对比后发现，在预热器、冷却器之间增加预热器，通过这样的方式来实现原料苯能够得到提前预热，这样在进入到主反应器的时候就不会再出现温差变化较大的问题。除此之外，在改造完成后，原料苯可以经过进一步的冷却处理来实现主反应器的合理反应，反应放热以及原料苯都可以带入大量的热量使得蒸汽的产量增加，冷却器当中的环己烷则经过预热器处理后降低了整体温度，所以此时的冷却水用量也会相应的减少。

三、改造前后对比分析

1.数据比较

在预热器投入使用一段时间后，等待计量表校准并整体稳定，压力、温度均显示正常，设备的运行平稳。对参数进行记录对比，并与改造之前设备的相关参数进行统计对比，可以得到相应的数据对比结果。结合改造前后主反应器的温度变化、副反应器的温度变化以及成本的苯含量来看，变化不明显，可以显示产品的质量没有发生变化，整体运行稳定，改造效果良好，能够节约大量的成本。

2.效果分析

2.1 增加副产蒸汽量

对预热器使用后的改造成本进行测量，发现副产蒸汽量显著增加，将其送入到蒸汽管网中进行二次使用。分别对同等生产条件下的产量数据进行对比分析，发现预热器投入使用后的整体增效十分明显，年降低成本约60万元人民币。

2.2 减少冷却水的使用

在完成苯加氢工艺装置改造工作后，对物料苯的温度进行测量，发现其从原来的40℃提升到了120℃，同时也减少了副反应器的反应压力，根据标定的锅炉水换热情况来看，对于冷却水的循环用量需求明显缩减。从循环水使用率角度上来看，由于降低了反应压力，所以安全性也得到了保障，不在需要持续输入大量的循环水，导致部分循环水可以持续使用，总量得到了很好的控制，对于高峰时段的用水压力也就相应减少了。结合投入使用后平均计量循环水的数据情况来看，苯预热器的使用冷却水用量减少了10%左右，年均节约成本超过2.5万元。

2.3平衡反应热

在苯加氢工艺装置改造后，平衡反应热具有一定的变化，这是由于反应的周期中涉及到了催化剂、氢气以及苯等原材料，而反应热移除后会出现整体反应温度的改变。根据后期统计的数据来看，设备完成改造后的主反应器温度提升，而副产蒸汽全开后温度也不会下降，所以换热的效率降低，反应热量无法及时移除，这是一个弊端需要及时解决。为了确保生产技术的应用效果以及生产安全，需要降低生产负荷，此时可能会导致一系列的问题。在具体生产中添加苯预热器，对其进行系统改造升级，降低了进料温度，同时也就降低了主反应器携带的热量总数，这样一来反应压力就会显著减少，同时操作过程中苯加氢装置的检修概率也变得很低，大多数情况下都可以通过简单的检修来解决各种问题，不再需要集中大规模的检修，有效提升了苯加氢工艺装置的运行效率以及经济效益，提升了投资回报率。

总结

综上所述，我们不难发现，增加苯预热器对苯加氢反应及产品质量没有任何的影响，相比改造之前，在很大程度上减少了冷却水的使用，节约了水资源与生产成本，并且副产蒸汽量有所增加，带来了可观的经济效益，因此我们应该投入到苯加氢装置换热系统的研究改造之中，在保证产品合格的前提下，节约资源与成本，创造更多的效益。

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（作者单位：唐山华熠实业股份有限公司）

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