CN108299143A - 乙苯气相烷基化反应器开、停车期间回收物料的方法 - Google Patents

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杜庆明
李海权
陈国军
史立春
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李九胜
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Abstract

本发明属于乙苯烷基化领域，具体涉及一种乙苯气相烷基化反应器开、停车期间回收物料的方法。乙苯烷基化反应器向尾气洗涤塔泄压至压力平衡；切断原烷基化反应器向尾气回收塔泄压流程，乙苯烷基化反应器内排放物料通过冷却系统的将烷基化反应器内排放物料经过冷凝器、回收罐进行第一阶段冷却，再依次通过泵、乙苯换热器将物料进行第二阶段冷却，最后进入乙苯储罐，可将乙苯烷基化反应器一级泄压后剩余全部物料通过两级冷却后打至乙苯储罐作为回炼，进行回收利用。本发明的方法既可以回收乙苯气相烷基化反应器开、停车期间排放的物料，同时也大大降低了因排放火炬燃烧造成的环境影响，起到了降本增效、低碳减排的效果。

Description

乙苯气相烷基化反应器开、停车期间回收物料的方法
技术领域
本发明属于乙苯烷基化领域，特别是苯和乙烯在分子筛催化剂中进行的气相烷基化反应生产乙苯的工艺，具体涉及一种乙苯气相烷基化反应器开、停车期间回收物料的方法。
背景技术
乙苯装置主要分为苯与乙烯的烷基化反应制粗乙苯单元和粗乙苯精馏制纯乙苯单元，而乙苯烷基化反应单元是乙苯装置中的最主要工段，由于烷基化反应是气相反应，所以为了保证反应器内催化剂的活性，每次装置的开、停车都需要对烷基化反应器进行吹扫、置换、氮气保压等方式处理。
针对乙苯烷基化反应器停车期间的物料回收，原始设计为三级泄压处理：即第一级为烷基化反应器向尾气洗涤塔(AS-107塔)泄压至压力平衡，此时烷基化反应器压力由2000KPa泄至670KPa，此段物料经过尾气洗涤塔进行回收利用；第二级为烷基化反应器向苯乙烯单元尾气吸收塔(AS-206塔)泄压至压力平衡，烷基化反应器压力由670KPa泄至108KPa，此段物料经过尾气吸收塔(AS-206塔)回收作为燃料气为苯乙烯装置炉子提供燃烧负荷；第三级是烷基化反应器向火炬泄压至压力平衡，烷基化反应器压力由108KPa泄至0KPa，此段物料没有被回收，全部排放至火炬烧掉(见图1)。
针对乙苯烷基化反应器开车期间的物料置换部分一直没有被回收利用。因为为了保证烷基化反应器内无惰性气体(氮气)参与反应，开车期间需要将反应器内保压的氮气排放至火炬，同时需要通过热苯预热的方式，置换烷基化反应器内的氮气并排放至火炬烧掉，经过多次置换后方能正常开车。乙苯装置经过多次的开、停车发现，以上物料的回收处理方式存在多项问题：
(1)由于苯目前市场价格在8500元/吨左右，所以乙苯烷基化反应器向AS-206塔泄压作为燃料气使用不经济；
(2)乙苯烷基化反应器每次向尾气吸收塔(AS-206塔)泄压会给燃料气系统压力带来很大波动，造成苯乙烯单元和乙苯单元的炉温出现飞温现象，对后系统的稳定操作带来很大的操作困难；
(3)乙苯烷基化反应器置换、吹扫至火炬烧掉的物料无法得到回收利用，即增加苯乙烯装置的物耗，同时又产生巨大浪费，不符合集团公司精益生产的企业宗旨。
(4)将苯系物排放至火炬燃烧，如果燃烧不充分不但会增加一氧化碳和炭黑等有毒有害物质的生成，危害职工身心健康，还违背了我厂大力提倡的“优质生产，节能环保”的生产宗旨。
发明内容
本发明的目的针对目前乙苯烷基化反应器每次开、停车期间向尾气吸收塔(AS-206塔)泄压会造成燃料气系统压力波动，致使苯乙烯装置炉温频繁波动，对后系统的稳定操作带来很大困难；同时，三级泄压过程中，物料排放至火炬燃烧，会增加一氧化碳和炭黑等有毒有害物质的生成，而且还造成了物料的严重浪费。提供一种乙苯气相烷基化反应器开、停车期间回收物料的方法，具体技术方案如下：
一种乙苯气相烷基化反应器开、停车期间回收物料的方法，包括如下步骤：：
1、乙苯烷基化反应器向尾气洗涤塔泄压至压力平衡；
2、切断原烷基化反应器向尾气回收塔泄压流程，建立一套冷却系统，所述的冷却系统包括依次连接的冷凝器，回收罐，泵，乙苯换热器和乙苯储罐，乙苯烷基化反应器内排放物料通过冷却系统的将烷基化反应器内排放物料经过冷凝器、回收罐进行第一阶段冷却，再依次通过泵、乙苯换热器将物料进行第二阶段冷却，最后进入乙苯储罐，可将乙苯烷基化反应器一级泄压后剩余全部物料通过两级冷却后打至乙苯储罐作为回炼，进行回收利用。
本发明的有益效果
本发明通过对乙苯单元烷基化反应器开、停车期间物料排放的计算可知，将烷基化反应器停车期间的物料从三级泄压排放改为二级泄压回收，既可以回收乙苯气相烷基化反应器开、停车期间排放的物料，同时也大大降低了因排放火炬燃烧造成的环境影响，起到了降本增效、低碳减排的效果。
附图说明
图1为目前烷基化反应器三级泄压流程示意图；
图中1-乙苯烷基化反应器；2-尾气洗涤塔；3-尾气吸收塔；4-火炬
图2为本发明烷基化反应器二级泄压流程示意图；
5-冷凝器，6-回收罐，7-泵，8-乙苯换热器，9-乙苯储罐；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种乙苯气相烷基化反应器开、停车期间回收物料的方法，包括如下步骤：：
1、乙苯烷基化反应器1向尾气洗涤塔2泄压至压力平衡；
2、切断原烷基化反应器1向尾气回收塔3和火炬4的泄压流程，建立一套冷却系统，所述的冷却系统包括依次连接的冷凝器5，回收罐6，泵7，乙苯换热器8和乙苯储罐9，乙苯烷基化反应器1内排放物料通过冷却系统的将烷基化反应器1内排放物料经过冷凝器5、回收罐6从260℃冷却到80℃后，再依次通过泵7、乙苯换热器8将物料从80℃冷却到40℃，最后进入乙苯储罐9，可将乙苯烷基化反应器一级泄压后剩余全部物料通过两级冷却后打至乙苯储罐9作为回炼，进行回收利用。见图2。
针对乙苯烷基化反应器2011年至2013年在一个催化周期内停车次数进行统计，如下表。
从上表可以看出，在催化剂的一个使用周期内，乙苯烷基化反应器共经历了11次开、停车，而其中计划性的开、停车共6次，事故性的开停车共5次，由于乙苯装置1996年2月建成投产，截止2017年2月已经连续运行21年，导致装置的设备、管线已经达到衰老期，随着时间的推移，装置停车次数会因设备、管线的损坏频率逐年增加，所以此次统计的数据算是一个保守值。而乙苯烷基化反应器的每次开、停车期间都需要排放掉一部分物料，经统计，排放物料计算公式如下：
由于乙苯烷基化反应为封闭容器中的气相反应，所以可以按照理想气体方程——克拉伯龙方程式计算：PV＝nRT，其中P表示压强、V表示气体体积、n表示物质的量、T表示绝对温度、R表示气体常数8.314Pa·m3/mol·K。
由原始设计数据可知：乙苯烷基化反应器内径：1.2m，高：11.65m。
所以乙苯烷基化反应器体积为：V＝Πr2xh＝3.14x(1.2/2)2x11.65＝13.17m3
而烷基化反应器一级泄压之后压力还剩670KPa，泄压温度为260℃，
所以绝对温度T＝273+260＝533K,
由PV＝nRT可知：
n＝PV/RT
＝670x1000x13.17x2/8.314x533＝3983g/mol
而苯分子式为C6H12，分子量为84；乙苯分子式为C6H5-C2H5，分子量为106。
由于烷基化反应器内苯占82％，乙苯占18％，
所以M平＝84x82％+106x18％＝87.96
由n＝m/M可知m＝nxM＝3983x87.96＝355284g≈0.35t
(1)烷基化反应器一个催化周期内，共停车11次，所以停车期间排放物料：
m停＝11x0.35＝3.85t。
(2)开车期间的物料置换为憋压试吹扫，需将烷基化反应器用热苯充压至100KPa憋压试吹扫、置换，原始设计为烷基化反应器共四段床层中的每段床层管线都需吹扫、置换3次，反应器本体也需要吹扫3次方能正常开车，所以共需排放15次，由此可计算：
由PV＝nRT可知：
n＝PV/RT
＝100x1000x13.17x2/8.314x533＝595g/mol
m＝595x87.96≈0.052t
由于每次开车期间烷基化反应器需吹扫15次：所以m＝15x0.052＝0.78t
所以在一个催化周期内，烷基化反应器通过开车吹扫置换所排放的物料为：：
m开＝11x0.78＝8.6t
m总＝m开+m停＝8.6+3.85＝12.45t
所以，乙苯烷基化反应器在催化剂一个循环周期内开、停车期间共可回收苯和乙苯12.45t，苯按市场价8500元/t计算，可创效10.6万余元。

Claims (1)

1.一种乙苯气相烷基化反应器开、停车期间回收物料的方法，包括如下步骤：
Ⅰ、乙苯烷基化反应器(1)向尾气洗涤塔(2)泄压至压力平衡；
Ⅱ、切断原乙苯原烷基化反应器(1)向尾气回收塔(3)和火炬(4)的泄压路线，将乙苯烷基化反应器(1)内的排放物料通过冷却系统，将烷基化反应器(1)内排放物料经过冷凝器(5)、回收罐(6)进行第一阶段冷却，再依次通过泵(7)、乙苯换热器(8)将物料进行第二阶段冷却，最后进入乙苯储罐(9)，即将乙苯烷基化反应器(1)一级泄压后剩余全部物料通过两级冷却后打至乙苯储罐(9)作为回炼，进行回收利用；所述的冷却系统包括依次连接的冷凝器(5)，回收罐(6)，泵(7)，乙苯换热器(8)和乙苯储罐(9)，其中乙苯烷基化反应器(1)与冷凝器(5)连接。
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