两种对二甲苯装置新技术能耗分析
孙晓娟
（中石化广州工程有限公司，广东省广州市５１０６２０）
摘要：对二甲苯装置是能耗比较大的装置，目的产品对二甲苯主要是通过吸附分离技术或结晶分离技术生产的。吸附技术按采用解吸剂不同，有轻质解吸剂技术和重质解吸剂技术。介绍了轻质解吸剂吸附技术和结晶技术耗能情况，轻质解吸剂技术耗能主要用于物料加热升温，吸附单元耗能占比最大，消耗能源主要为燃料气；结晶分离技术耗能主要用于物料增压输送，能耗受压缩机驱动型式影响较大，消耗能源主要为燃料和蒸汽，蒸汽消耗相对较大。关于耗能设备，吸附技术主要耗能设备为抽余液塔重沸炉，结晶技术主要耗能设备为丙烯压缩机。
关键词：对二甲苯装置 轻质解吸剂 吸附 结晶 耗能
在对二甲苯装置中，目的产品ＰＸ（对二甲
１２］
苯）可通过吸附分离或结晶分离技术生产［。
．５％，二甲苯进料碳九芳烃质量分数不高于１
分馏塔分离精度要求高，热量消耗多；其次经吸附塔抽出后抽出液、抽余液也需通过加热分馏切割Ｘ和贫ＰＸ的二甲苯组分。得到目的产品Ｐ
（２）采用结晶分离技术时，冷却、加热负荷及低温热利用负荷均低于２００ＭＷ，装置内热联合，２９ＭＷ，但物料和输出热量负荷不大，分别为７输送消耗较大，消耗功率达７１６９４ｋＷ。这是由结晶分离技术自身技术特点决定的，结晶技术进．０％，二甲苯料碳九芳烃质量分数不高于３
分馏塔分离精度要求不高，热量消耗相对较低，同时产品分离是利用混合二甲苯同分异构体间凝固点不同的特点，而凝固点温度是通过压缩机输送的冷剂乙烯、丙烯控制的。
表１ 两种技术加热冷却负荷及输送功率Ｔａｂｌｅ１ Ｈｅａｔｉｎｇａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄａｎｄｃｏｎｖｅｙｉｎｇｐｏｗｅｒｏｆ
ｔｈｅｔｗｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
项 目冷却负荷／ＭＷ吸附分离７７５１０２６１８９３３２２３４１０５结晶分离１５２１９６７１６９４１０４７２９吸附分离技术按采用解吸剂不同，分为轻质解吸剂技术和重质解吸剂技术，目前国内在运行芳烃装置多采用重质解吸剂技术，每吨ＰＸ产品能耗７１１７～１００４８ＭＪ。
近几年ＵＯＰ公司推出以甲苯作为解吸剂的轻质解吸剂吸附分离技术，抽余液和抽出液自吸Ｘ及附塔抽出后，后续精馏分离主要为甲苯与Ｐ贫ＰＸ的二甲苯组分分离，甲苯沸点较低，相比二ＢＰ公甲苯汽化热更低，加热汽化耗能相对较少；司推出两段结晶技术，利用二甲苯同分异构体间凝
３］固点不同进行分离［，ＰＸ的熔化热１７．１２ｋＪ／ｍｏｌ，
低于汽化热（４５．０５ｋＪ／ｍｏｌ）。理论上采用这两种技术，ＰＸ装置能耗均较采用重质解吸剂的装置能耗低。以２．０Ｍｔ／ａＰＸ装置（包含二甲苯分馏、吸结晶分离、异构化３个单元）为例，对这两种附／
技术装置能耗进行分析。１ 物料加热冷却负荷及输送功率
表１为两种技术的物料加热冷却负荷及输送功率。
（１）采用轻质解吸剂吸附分离技术时，需消１０耗燃料、蒸汽能源的加热负荷比较大，达５ＭＷ，同时通过低温热利用和输出热量降低负荷也比较显著，达４３７ＭＷ，装置内热联合负荷为２３４ＭＷ，装置需冷却负荷较低，仅７７ＭＷ。这是由吸附分离技术自身技术特点决定的。首先吸附
加热负荷／ＭＷ物料输送功率／ｋＷ低温热利用／ＭＷ热联合（装置内）／ＭＷ热联合（输出热量）／ＭＷ收稿日期：２０２０－０５－２１；修改稿收到日期：２０２０－０８－１４。作者简介：孙晓娟，高级工程师，本科，２００１年毕业于四川大学化学工程专业，主要从事重整芳烃设计工作。联系电话：０２０－２２１９３４４９，Ｅｍａｉｌ：ｓｕｎｘｊ．ｌｐｅｃ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ。
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２ 能耗分析
２．１ 能耗及节能分析
吸附及结晶技术能耗及节能分析见图１。
压缩机驱动形式按异构化压缩机和乙烯压缩机采用４．０ＭＰａ蒸汽背压至１．０ＭＰａ透平驱动，丙烯压缩机按采用４．０ＭＰａ蒸汽凝汽透平驱动。
由图１可知，对于２．０Ｍｔ／ａＰＸ装置，吸附技术加热能耗最多，每吨ＰＸ产品超８５００ＭＪ，同时Ｘ产品节能流程优化节能效果也很显著，每吨Ｐ将近４２００ＭＪ，冷却和增压能耗相对较低。结晶技术能耗主要分布在加热和增压上，每吨ＰＸ产品约为３５００ＭＪ，每吨ＰＸ产品节能约１０５０ＭＪ，冷却耗能相对较低。
２．２ 装置各部分能耗构成及分析
装置各部分能耗分析见表２。
表２ 装置各部分能耗
Ｔａｂｌｅ２ Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｐａｒｔｏｆｔｈｅｕｎｉｔ
轻质解吸剂吸附技术二甲苯分馏１６４５２７１６４５２８吸附分离４０２９６７４０２９６８异构化３５７６２３８４合计６０３１１００５９１２１００二甲苯分馏２０３５３０２０３５４２结晶技术结晶分离３１８４４８１６４２３４异构化１４７８２２１１８７２４合计６６９７１００４８６４１００图１ 吸附及结晶技术能耗及节能分析
Ｆｉｇ．１ Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｏｆ
ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
项 目全凝气－１ 能耗／（ＭＪ·ｔ） 各部分能耗比例，％全背压－１ 能耗／（ＭＪ·ｔ） 各部分能耗比例，％ 注：受凝气、背压驱动型式影响，对于吸附分离技术为异构化循环氢压缩机耗能不同，对于结晶分离技术为异构化循环氢压缩机、乙烯
压缩机及丙烯压缩机耗能不同。
（１）采用吸附分离技术时，吸附分离单元能耗最高，占比约６７％，异构化单元能耗最低，占比低于６％。这是因为采用甲苯作为轻质解吸剂后，ＰＸ装置热联合热源中心在吸附分离单元抽余液塔，抽余液塔顶气给二甲苯分馏单元重整油分馏塔、Ａ８汽提塔及稳定塔提供热源。
（２）采用结晶分离技术时，各单元能耗占比受压缩机驱动型式影响较大。当压缩机采用全凝气时结晶单元能耗最高，占比为４８％；全背压时二甲苯分馏单元能耗最高，占比为４２％，此时结晶单元能耗比例降为３４％。这是因为结晶技术利用二甲苯异构体间结晶温度不同进行产物分离，使结晶温度较高的ＰＸ先结晶，进而得到ＰＸ产品。ＰＸ结晶温度是通过结晶单元内乙烯压缩机和丙烯压缩机输送冷剂乙烯、丙烯控制的。
３）两种技术异构化单元能耗占比在３个单（
元中都最低，但采用吸附技术时异构化单元能耗占比不到６％，采用结晶技术时异构化单元占比
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４％。这是因为采用吸附技术时ＰＸ单程回收达２
７％，抽余液量和抽余液中ＰＸ含量均相对较率９
低，而结晶分离ＰＸ单程回收率６６％，抽余液量和抽余液中ＰＸ含量均相对较高。同规模ＰＸ装置，吸附配套异构化单元处理量约为结晶配套异构化０％。单元的６
２．３ 各项能源能耗分析
吸附分离技术与结晶分离技术能耗构成见
［４］
表３。
表３ 吸附分离技术与结晶分离技术能耗构成Ｔａｂｌｅ３ Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ项 目各项能耗比例，％（全凝气） 吸附分离 结晶分离各项能耗比例，％（全背压） 吸附分离 结晶分离 吸附分离 结晶分离１１５４４１１５３６１６１９１６１６１６５７１６６５－４７－２０－４７－１７１１３３２１６１４１８６９－４６－１５燃料气电蒸汽其他各项能耗比例，％（部分凝气＋背压） （１）当采用吸附分离技术时，最大的能耗是燃料消耗，其比例超１００％；电耗占１６％，蒸汽能耗占１６％～１８％；其他消耗项汇总为负值，主要是通过热联合及低温热利用降低装置能耗，其他项能耗占比为－４６％～－４７％。
（２）当采用结晶分离技术时，最大的能耗是７％～６９％；其次是燃料能蒸汽消耗，其比例为５２％～４４％，电耗相对较低，占比１４％～耗，占比３１９％；其他消耗项汇总为负值，同样是通过热联合及低温热利用降低了装置能耗，其他项能耗占比为－１５％～－２０％。３ 主要耗能设备３．１ 吸附技术
采用轻质解吸剂吸附技术的ＰＸ装置主要耗能设备是抽余液塔重沸炉和Ａ８再蒸馏塔重沸炉，其中抽余液塔重沸炉热负荷约占整个装置热负荷的６０％，采用２台单辐射立式炉。３．２ 结晶技术
采用结晶技术的ＰＸ装置主要耗能设备是乙烯压缩机和丙烯压缩机，其中最大耗能设备丙烯
压缩机能耗约占全装置能耗的２４％～２９％。这两台压缩机采用不同驱动型式，对装置能耗影响显著。４ 小 结
（１）轻质解吸剂吸附分离技术耗能主要用于物料加热升温，消耗能源主要为燃料气。
２）结晶分离技术耗能主要用于物料增压输（
送，能耗受压缩机驱动型式影响较大，消耗能源主要为燃料和蒸汽，蒸汽消耗相对较大。
（３）吸附技术主要耗能设备为加热炉，结晶技术主要耗能设备为压缩机。
参考文献
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（编辑 彭 扬）
Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｗｏｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｐａｒａｘｙｌｅｎｅｕｎｉｔ
ＳｕｎＸｉａｏｊｕａｎ
（ＳＩＮＯＰＥＣＧｕａｎｇｚｈｏｕＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１０６２０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐａｒａｘｙｌｅｎｅｕｎｉｔｉｓａｕｎｉｔｗｉｔｈｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌａｒｇｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．ＴｈｅｔａｒｇｅｔｐｒｏｄｕｃｔＰＸｉｓｍａｉｎｌｙｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｒｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｕｓｅｏｆｄｅｓｏｒｂｅｎｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｌｉｇｈｔｄｅｓｏｒｂｅｎｔａｎｄｈｅａｖｙｄｅｓｏｒｂｅｎｔ．Ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔｄｅｓｏｒｂｅｎｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔｄｅｓｏｒｂｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｍａｔｅｒｉａｌｈｅａｔｉｎｇ．Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｕｎｉｔｃｏｎｓｕｍｅｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｅｎｅｒｇｙ，ａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓｍａｉｎｌｙｆｕｅｌｇａｓ．Ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｍａｔｅｒｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓｇｒｅａｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｄｒｉｖｅｔｙｐｅ．Ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓｍａｉｎｌｙｆｕｅｌａｎｄｓｔｅａｍ，ａｎｄｔｈｅｓｔｅａｍｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌａｒｇｅ．Ｒｅｇａｒｄｉｎｇｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｅｍａｉｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｒｅｂｏｉｌｉｎｇｆｕｒｎａｃｅｏｆｒａｆｆｉｎａｔｅｔｏｗｅｒ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｐｒｏｐｙｌｅｎｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ．
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