摘要：乙苯进出料换热器是立式三级串联换热器中最后一个为固定管板形式，管程为脱氢反应器出料（实际运行参数：35.5t/h，60kpa，245℃），壳程为新鲜乙苯与蒸发蒸汽的混合物（实际运行参数：18.2t/h，195kpaG，75℃）。该换热器的作用就是预热反应器的乙苯进料和冷却反应器出料，回收热能提高效率。该换热器的材质为普通碳钢制造而成，在连续的运行过程汇总出现内部的泄漏，在压差的作用下乙苯进料直接进入反应器出料，造成了苯乙烯产量的降低和装置能耗的增加。
关键词：乙苯进出料换热器 内部泄漏 苯乙烯产量 能源消耗
1、产生的危害
乙苯进出料换热器是苯乙烯单元脱氢反应器MR-201A/B的进出料换热器中的第三个。该换热器壳程设计温度343℃设计压力280kpa到全真空；出口管程的设计温度300℃，设计压力乙170kpa到全真空。该换热器的壳体、换热管和管板都是由碳钢制造而成。在运行中管程泄漏已经出现过多次，管程的819根换热管，已经堵死55根，换热面积已减少6.7%。 其主要表现为以下几方面：
1.1高的乙苯转化率低的苯乙烯日产量
在脱氢反应器入口温度不变的前提下，催化剂的乙苯总转化率一直呈上升的趋势，而苯乙烯日产量则不断的下降，这说明实际进入脱氢催化剂床层的乙苯流量远低于乙苯总进料流量表的指示。高的入口温度、巨大的热量与低的乙苯进料量，导致热的副反应增加，使乙苯脱烷基生成苯和甲苯，降低了苯乙烯的产量，增大了装置物耗。
1.2尾气压缩机的负荷大幅增加
乙苯进出料换热器泄漏之后，由于实际进入脱氢催化剂床层的乙苯流量减少，乙苯脱氢所需要的反应热减少，使催化剂床层出现过热现象，将穿过催化剂床的物料加热到很高的温度。使脱氢反应器的出料温度升高，下游的粗苯乙烯冷却器无法将其冷却到操作要求的范围之内，导致粗苯乙烯沉降罐的温度超过正常操作温度。过高的操作温度使MR-202罐中的易挥发组分随着脱氢尾气进入尾气压缩机，增大了压缩机的负荷，使脱氢反应器的操作压力升高。由于粗苯乙烯沉降罐时常在高温下操作，使尾气压缩机从罐中吸入的苯乙烯含量超过正常的26.7wt%。大量的苯乙烯在压缩机出口的单向阀、仪表电偶、冷却器换热管和工艺管线的表面形成聚合物。经过长时间的积累，使单向阀、换热器堵塞，使管线流通量减小；导致压缩机负荷增大，透平高压蒸汽流量大幅度增加。逐渐升高的系统压力使苯乙烯的选择性下降，副产物甲苯产量将增加，装置的物耗、能耗增加。
1.3脱氢精馏系统不堪重负
为保证苯乙烯的日产量，脱氢反应器乙苯进料不断提高，这也使脱氢精馏的粗苯乙烯进料随之提高，加大了脱氢精馏系统乙苯塔的分离负荷。由于泄漏，部分乙苯旁通脱氢反应器与第一位换热器来的粗苯乙烯直接混合进入粗苯乙烯沉降罐中，使粗苯乙烯中的乙苯含量增加，苯乙烯含量降低。
粗苯乙烯中各组分的比例发生变化，严重影响了脱氢精馏各塔的操作；使甲苯塔顶乙苯含量超高，塔底的甲苯含量超高，增大了精馏各塔的操作费用，使装置的能耗增加。
2、采取的应对措施
2.1乙苯进料量
现在脱氢反应器的乙苯进料量，通过对循环乙苯量增加的估算，可以大致判断出泄漏的程度。随着苯乙烯产量的不断下降和循环乙苯量的逐渐增加，使用提高乙苯进料量来弥补苯乙烯损失的方法是最为有效的。每次提高乙苯进料的流量和频次要视系统的工况而定。一定要注意脱氢反应器的系统压力，如果压力过高将导致苯乙烯的选择性下降，使苯、甲苯量增加。如果系统压力波动，容易使防爆膜破裂，对装置安全运行构成威胁。根据对以往泄漏数据的分析，乙苯进料的提高还有一定的空间。根据苯乙烯量下降的的情况，提高乙苯进料的流量以每次0.2m3为宜。然后观察系统压力变化，24小时后统计苯乙烯产量变化情况。
2.2蒸发蒸汽流量和汽烃比
合理的提高蒸发蒸汽用量，在维持汽烃比8.4：1的情况下，降低稀释蒸汽用量提高蒸发蒸汽用量，增大脱氢反应器进料中蒸发蒸汽的比例，稀释进入中的乙苯，起到减小乙苯泄漏量的作用。这种措施在每次泄漏时，都起到明显作用。提高蒸发蒸汽的量为每次100kg，然后观察系统压力增长情况，并统计24小时后苯乙烯产量的变化。提高汽烃比有利于苯乙烯的选择性，但会使系统压力升高，同时加大反应器的出料量，增大其他换热器的负荷，增加装置的能耗、物耗。
2.3脱氢反应器入口温度
该换热器泄漏时进入反应器的物料会减少，乙苯转化率比平时高出2%。现在，蒸汽过热炉出口温度已经达到801℃，A反应器的入口温度提高的空间已经不大。如果蒸汽过热炉的出口温度超过805℃，将会限制B反应器入口温度的提高，此时可以通过调整汽烃比来缓解这种情况。合理的提高反应器入口温度，可以保证反应的转化率，如温度提高的过快、过高将使催化剂表面结焦更加严重，使催化剂的失活速度加快。同时，增加了床层的压降，降低了生产能力。提高反应器入口温度，A反应器按照1.5℃/月的失活速度操作，B反应器按照0.75/月的失活速度操作。同时加强对蒸汽过热炉的维护，保证加热炉出口温度的平稳。
2.4转化率和选择性
加强对转化率和选择性的监测力度，每周对脱氢催化剂取样两次，标定催化剂的转化率和选择性，并根据所收集的数据对脱氢催化剂的操作参数进行及时的调整。保证脱氢反应器的总转化率在65～66%之间，总选择性在96.5～97%之间。
3、结论
通过对乙苯进出料换热器内部泄漏所产生的影响和不利因素的分析，制订出行而有效的技术措施，通过对以上措施的执行和优化调整，延缓了的泄漏速度，从而尽最大程度的挽回了经济损失，避免直接停车检修所产生的巨大费用。