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燃料型重整装置改造新增二甲苯产品分离方案研究易建彬（中国石化工程建设有限公司，北京市 ）摘要：针对已运行的燃料型重整装置进行增产混合二甲苯改造，提出了几种改造方案并对其进行了流程模拟和比较研究。着重对比了“两塔热联合流程”“分壁塔流程”“分壁塔 两塔热联合流程”个方案的重沸器热负荷、蒸汽及燃料消耗，对比发现 个方案的综合能耗分别较基础方案低 、。集成了两塔热联合技术、分壁塔技术二者优点的“分壁塔 两塔热联合流程”方案节能效果最佳。分析了分壁塔工业应用的两个案例，其重沸器负荷均较常规两塔重沸器负荷之和降低 以上，体现了分壁塔的节能效果。二甲苯塔加压操作，塔顶物料用作脱 塔重沸器热源的两塔热联合流程相较于分壁塔节能 ，类似工况不建议采用分壁塔。研究结论可为同类装置实施“减油增化”改造提供借鉴。关键词：连续重整装置二甲苯产品分离分壁塔两塔热联合重沸器热负荷热集成能耗近年来，分壁塔（隔壁塔）替代传统两塔流程实现三组分分离，具有节能、节省占地等显著优点，已逐步被国内所认识和接受 ，并从早期的模拟研究 逐步开始工业化应用。中国石化工程建设有限公司（）为国内某 重整装置设计了一座分壁塔，用于替代脱 塔和脱 塔，年 月投运，重沸器负荷降低 ，证实了分壁塔的节能效果。以某 燃料型重整装置增产混合二甲苯产品改造为研究对象，综合应用分壁塔、两塔热联合等技术，对几种可行的重整生成油分离改造方案进行比较分析，研究结果可供同类装置参考。装置现状某 燃料型重整装置脱 塔已建成投用，塔顶抽出富含苯的 组分送至抽提装置，塔底 组分作为汽油调合组分送出装置。该重整装置脱戊烷油的进料流量为 ，进料温度为 ，组成见表 。表 脱戊烷油组成 ，项目链烷烃（）环烷烃（）芳烃（）合计 约束条件受抽提装置生产能力限制，维持现有送抽提装置的 组分流量不变，在此基础上增产混合二甲苯产品，脱除的 组分和 组分仍作为汽油调合组分。规定以下分离要求：抽提原料（组分）中甲苯质量分数不高于 ；组分中苯的质量分数不高于 ，芳烃质量分数不高于 ；混合二甲苯满足 石油混合二甲苯 中“混合二甲苯”的质量指标；二甲苯回收率 。此外，还有以下要求或规定：各方案均优化换热网络；塔板效率 ；不能用于与工艺物流换热的塔顶物流均采用空气冷却器（空冷器）冷却至 ，塔顶采出物料通过水冷冷却；重沸器优先蒸汽加热，高压蒸汽不满足温位要求时，选择加热炉加热；温度低于 的产品直接水冷冷却。方案简述对比研究了 种工艺方案，方案原则流程如图 所示。方案一、二、三利旧现有脱 塔；方案四停用脱 塔，全部新建。各方案的特征收稿日期：。作者简介：易建彬，高级工程师，主要从事芳烃抽提、精密分馏、塔内件等工艺技术开发及工程设计工作。联系电话：，：。基金项目：开发课题（）。概述如下。（）方案一：个塔均为常压操作塔，作为比较研究的基础，不具有实施价值（简称基础方案）。（）方案二：与方案一的区别在于二甲苯塔加压操作、塔顶物料用作脱 塔重沸器热源（简称两塔热联合流程）。（）方案三：与方案一的区别在于采用一座分壁塔替代脱 塔和二甲苯塔（简称分壁塔流程）。（）方案四：综合方案二和方案三，设置一座分壁塔替代方案一中的脱 塔和脱 塔，二甲苯塔加压操作，塔顶物料用作分壁塔重沸器热源（简称分壁塔 两塔热联合流程）。方案一方案一流程如图 所示。脱 塔（）利旧，新建脱 塔（）和二甲苯塔（），均设置 层塔盘、低压操作。热量利用方案：脱 塔底物料与脱 塔进料换热；二甲苯塔底物料与脱 塔进料换热。脱 塔采用 中压蒸汽（）作 热 源，脱 塔 和 二 甲 苯 塔 采 用 高压蒸汽（）作热源。图 方案一流程示意 方案二方案二流程如图 所示。脱 塔（）利旧，新建脱 塔（）和二甲苯塔（）。脱 塔配置与方案一相同。二甲苯塔设置 层塔盘，加压操作。热量利用方案：二甲苯塔塔顶物料部分作为脱 塔重沸器热源，富余部分发生 蒸汽；二甲苯塔塔顶抽出产品与脱 塔进料换热；二甲苯塔塔底采出物依次与二甲苯塔进料、脱 塔进料换热。脱 塔采用 蒸汽作热源，二甲苯塔采用重沸炉供热。图 方案二流程示意 方案三方案三流程如图 所示。脱 塔（）利旧，新建脱 塔（），设置 层塔盘，低压操作。脱 塔采用分壁塔，塔顶抽出 组分、侧线抽出二甲苯产品，塔底抽出 组分。热量利用方案：脱 塔侧线抽出、塔底抽出依次与脱 塔进料换热。脱 塔采用 蒸汽作热源，二甲苯塔采用 蒸汽作热源。图 方案三流程示意 方案四方案四流程如图 所示。新建脱 塔（）和二甲苯塔（）。脱 塔采用分壁塔，设置 层塔盘，低压操作，塔顶抽出 组分，侧线抽出 组分。二甲苯塔配置与方案二相同。热量利用方案：脱 塔设置两台重沸器，其中一台采用二甲苯塔塔顶物料作为热源，另一台采用 蒸汽作为补充热源；脱 塔侧线抽出与脱 进料换热；二甲苯塔顶抽出与脱 塔进料换热；二甲苯塔底抽出依次与二甲苯塔进料、脱 塔进料换热。脱 塔采用 蒸汽作补充热源，二甲苯塔采用重沸炉供热。图 方案四流程示意 方案比较分析采用 软件对上述 种方案进行流程模拟，根据计算结果着重对重沸器热负荷和能源消耗进行对比分析，为改造方案的选择提供定量数据支撑。物料流量及关键组分组成种方案物料流量及关键组分组成见表 。重沸器热负荷忽略重沸器热源等级，各方案重沸器热负荷统计见表 。表 物料流量及关键组分含量 项目组分流量（）（苯），组分流量（）（甲苯），组分流量（）（芳烃），组分流量（）（芳烃），方案一 方案二 方案三 方案四 表 重沸器热负荷统计 项目重沸器负荷 合计两塔热联合负荷 扣除热联合后重沸器负荷 方案一 方案二 方案三 方案四 根据表 中数据可以得出如下结论。（）扣除两塔热联合负荷，方案四重沸器热负荷最低。即方案四的“分壁塔 两塔热联合流程”优于方案二的“两塔热联合流程”。（）方案三中 （脱 塔）为分壁塔，较方案一中两塔（和 ）重沸器负荷之和降低约 。方案四中 （脱 塔）为分壁塔，较方案一中两塔（和 ）重沸器热负荷之和降低约 ，显现了分壁塔的节能效果。（）方案二和方案三均利旧脱 塔。方案二中 重沸器实际由 塔顶气供热，两塔实际需外部输入的热量较方案三中 低 ，由此可见：方案二的两塔热联合流程节能效果优于方案三的分壁塔流程。因各方案塔底温位不同，实际使用的热源不同，按 石油化工设计能耗计算标准 计算各方案外部输入重沸器消耗折合的综合能耗，具体数据见表 。根据表 中数据可以得到与表 一致的结论：方案四节能效果显著。表 重沸器热源消耗 项目塔底温度 热负荷 两塔热联合负荷 中压蒸汽（）高压蒸汽（）燃料气（）折合标准油（）方案一 合计 方案二 合计 方案三 续表 项目塔底温度 热负荷 两塔热联合负荷 中压蒸汽（）高压蒸汽（）燃料气（）折合标准油（）合计 方案四 合计 塔顶总热负荷 ，供 塔 ，富余 发生蒸汽。内部热集成和冷却负荷除上述塔顶 塔底热联合外，各方案内部其他热集成及冷却负荷情况汇总见表 。方案二和方案四有加压操作，换热网络相对复杂，换热器台位数相对多。方案二和方案四存在塔顶物流作为塔底热源的情况，空冷器负荷小。方案四水冷器负荷相对较大，是因 组分和二甲苯产品换热至 后直接水冷冷却，其他方案均采取先空冷至，再水冷冷却的方案，所以循环水冷却负荷相同。表 内部换热及冷却负荷 项目工艺物流间换热器台位数总负荷 空冷器台位数总负荷 水冷器台位数总负荷 方案一 方案二 方案三 方案四 能耗按 计算，各方案总能耗见表 。根据表 数据可以得到与表 一致的结论：方案四节能效果显著，方案二、三、四的综合能耗分别较基础方案低 、。循环水和电量合计占总能耗比例不足 ，因此分离过程节能的关键是优化精馏塔重沸器热源消耗。表 总能耗比较 项目中压蒸汽（）高压蒸汽（）燃料气（）循环水（）电（）折合标准油（）方案一 方案二 方案三 方案四 设备情况方案一、二、三脱 塔为利旧，方案四全部新建，各方案利旧和新建设备台位数汇总见表 。方案三、四均设置一座常规塔和一座分壁塔，设备总台数较方案一、二少，主要是由于分壁塔合并了常规两塔重沸器和塔顶冷却设备。表 设备台位数汇总 项目塔利旧新建重沸炉新建换热器利旧新建空冷器利旧新建罐利旧新建泵利旧新建汇总设备台位数利旧新建合计方案一 方案二 方案三 方案四 该文侧重于量化研究对比各方案的能耗，为改造方案提供量化参考。总体来看，方案四投资最大，方案三投资最少，两者相差约 万元，方案四投资与方案二投资相差不大。结束语对燃料型重整装置增产二甲苯产品改造进行了多方案对比研究，通过量化评估两塔热联合流程、分壁塔流程、分壁塔 两塔热联合流程的节能效果，得到如下结论。（）方案四所示的“分壁塔 两塔热联合流程”为最优节能方案，投资相对最高，总体而言经济效益好。建议燃料型重整装置在进行“减油增化”改造时，首选“分壁塔 两塔热联合流程”方案；对新建的同类生产装置也是优选流程方案。（）方案二所示的“两塔热联合流程”节能效果优于方案三所示的“分壁塔流程”，占地大小与方案一相当，能利旧脱 塔塔系，可降低投资，在占地允许情况下为次选方案。适合采用热联合工艺的两塔不建议采用分壁塔替代，此时采用分壁塔没有节能优势。（）方案三所示的“分壁塔流程”新增设备少、投资相对少、占地少、能利旧脱 塔塔系，但节能效果较“分壁塔 两塔热联合流程”“分壁塔流程”都差，仅建议在就地改造、占地受限时采用。参考文献 裘兆蓉，叶青，李成益 国内外分隔壁精馏塔现状与发展趋势 江苏工业学院学报，（）：孙兰义，李军，李青松 隔壁塔技术进展 现代化工，（）：，刘传强，邵文，李小娜，等 分壁塔与常规重整生成油分离工艺流程模拟比较 石油炼制与化工，（）：陈建娟，丛山，杨祖杰，等 石脑油分离隔壁塔综合性能模拟研究 现代化工，（）：高景山，杨剑，张英，等 分壁精馏塔分离石脑油芳烃抽提原料的模拟研究 石油炼制与化工，（）：魏劲松 芳烃联合装置中分壁精馏塔技术模拟分析 山东化工，（）：，张宪忠 分壁精馏技术的工业化应用探讨 广州化工，（）：（编辑彭扬）（，）：，（），：，