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[摘 要]本文主要针对某丙烯腈装置在70%～100%各种负荷下的操作参数进行优化，以达到最佳状态，通过对反应系统和精制系统的参数调整及公用工程用量的调整，使各种负荷下装置的经济指标最优。
[关键词]丙烯腈装置;各种负荷;经济性
中图分类号：TE357.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0010-01
1 前言
某丙烯腈（AN）装置采用美国BP化学公司的专利技术，原设计产能为5万t/a，装置经过扩能技术改造后产能达到8万t/a，目前反应器催化剂为营口市向阳催化剂有限责任公司生产的XYA-5催化剂。
AN装置经济指标主要包括装置物耗和能耗两个部分，本文针对DQHE 8万t/a的AN装置在低负荷生产状况下的工艺参数调整及公用工程调整情况进行研究，通过参数调整和优化，达到最佳装置物耗和能耗的目的。
2 经济性影响因素分析及调整
2.1 物耗影响因素
AN装置物耗包括丙烯单耗和氨单耗。AN单程收率（AN单收）和装置精制回收率是影响装置物耗的直接因素，下面分别就这两个因素进行研究。
2.1.1 AN单收
AN单收主要由催化剂的性能决定，在不更换催化剂前提下，从操作角度来研究影响AN单收的参数包括：原料配比、反应温度、操作线速、重量空速（WWH）、反应器温度分布。
1）原料配比
适宜的原料配比既能保证良好的AN单收，又避免能源浪费。原料配比主要包括空烯比和氨烯比，空烯比过低会导致催化剂活性下降，过高会导致反应物深度氧化增加，选择性下降。氨烯比过低则丙烯醛副产物过多，过高将增加氨及后续硫酸的用量，显得不经济。
2）反应温度
反应温度不仅影响反应速度也影响反应选择性。低于350℃时，几乎没有氨氧化反应发生;温度过高时，AN收率和副产物乙腈（ACN）、氢氰酸（HCN）的收率都要下降，表明在高温时连串副反应加速（主要是深度氧化反应）。适宜的反应温度与催化剂的活性有关，图1为实验装置得出的反应温度对AN单收、转化率和选择性的曲线图，XYA-5催化剂适宜的反应温度为430～440℃。
3）操作线速
操作线速直接影响到反应停留时间，大部分催化剂的适宜停留时间为5～10s。在投料负荷不变的情况下，可通过调整催化剂床层高度和反应器压力的方法改变操作线速。该装置的停留时间一直高于10s，大部分介于10.7～11.6s，说明在条件允许的情况下，尽量降低反应器压力，提高操作线速对提高AN单收是有益的。
4）WWH
重量空速的大小直接影响到反应效果，重量空速过大将导致反应不完全，过低将导致副反应增加，均不利于AN生产。根据低负荷期间各重量空速下的反应气体分析数据得出图2，可见该装置反应器重量空速在0.065～0.073h-1时，随重量空速的增加AN单收效果逐渐变好。至于重量空速大于0.073h-1后AN单收是否仍然呈现出上涨趋势，需要在以后的生产中继续进行摸索。
5）反应器温度分布
反应器截面温差应控制10℃以内，理想的截面温差为5℃以内，反应器内局部反应温度最低点不应低于420℃。在实际运行中当反应器截面温度有低于422℃时，就开始表现出反应效果不好，AN单收下降的趋势。该装置反应器内分布撤热水管和过热水管共32组，过热水管全部投用，撤热水管根据生产负荷投用相应数量。因此反應器内温度分布就会出现差异，最佳调整状态下截面温差最大在3℃以内。
2.1.2 精制回收率
表1为2015年装置标定数据，可见反应器产出的AN在急冷塔损失最多，其次是回收塔，还包括外送乙腈和吸收塔放空中夹带的AN损失。
为保证装置精制回收率，在日常操作中主要抓好四个方面：1）控制好大循环系统pH值，稳定在6.9～7.3;2）向急冷塔下段加酸，控制pH值在7.0，精制回收率可提高0.5%左右;3）稳定控制回收塔灵敏点温度，减少AN从回收塔侧线损失;4）稳定吸收塔操作，减少塔顶AN损失。
2.2 能耗影响因素
将2015年装置的累计能耗列表对比，见表2。
1）装置外送4.0MPa蒸汽所占能耗比重最大，为装置综合能耗的-135.7%。虽然4.0MPa蒸汽占能耗比重最大，但装置外送4.0MPa蒸汽稳定，产汽量与装置负荷有关，因此影响能耗的4.0MPa蒸汽因素不作为降低能耗的调整参数考虑。
2）燃料气占能耗比重为装置综合能耗的91.16%，是除4.0MPa蒸汽之外影响能耗最大的因素，且通过装置参数优化，可以达到降低燃料气用量的目的。因此，把节约燃料气用量作为降低装置能耗的主要对象来研究。在低负荷状态下，降低系统水量，通过减少废水的焚烧量节约燃料气用量。
3）1.0MPa蒸汽占能耗比重46.16%，主要为降压后补充进入低压蒸汽管网供装置使用，少量用于密封蒸汽冷凝器和冬季高点物料线伴热。0.3MPa蒸汽，为外装置富裕蒸汽供给AN装置使用，占能耗比重的14.3%。根据不同负荷及时调整系统水量，可以达到节约装置1.0MPa蒸汽和0.3MPa蒸汽的用量。在低负荷状态下，相应降低吸收水量和溶剂水量可以达到减少蒸汽用量的目的。
4）装置用电占能耗比重较大，为综合能耗的35.73%，但用电管理已严格按规章制度执行，没有太大的节能余地，因此不作为调整对象考虑。
5）装置循环水占能耗比重的37.22%，可根据环境温度变化，对循环水用量进行相应调整。
6）脱盐水为装置撤热水系统补水和封水系统、三剂配置等用水，调整余地小;氮气和新鲜水的用量调整余地也很小，所以这三项因素不作为降耗的考虑对象。
从以上分析得出，低负荷下能耗调整重点考虑调整燃料气用量、1.0MPa和0.3MPa蒸汽用量这三项内容。
3 结论
3.1 AN装置低负荷状态下，相应调整反应器操作线速、重量空速和温度分布可以得到较好的反应效果，保证物耗水平。
3.2 AN装置低负荷状态下，通过优化装置水量降低蒸汽用量，减少废水少量节约燃料气，适时调节公用工程用量，可以保证装置能耗水平。
[关键词]丙烯腈装置;各种负荷;经济性
中图分类号：TE357.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0010-01
1 前言
某丙烯腈（AN）装置采用美国BP化学公司的专利技术，原设计产能为5万t/a，装置经过扩能技术改造后产能达到8万t/a，目前反应器催化剂为营口市向阳催化剂有限责任公司生产的XYA-5催化剂。
AN装置经济指标主要包括装置物耗和能耗两个部分，本文针对DQHE 8万t/a的AN装置在低负荷生产状况下的工艺参数调整及公用工程调整情况进行研究，通过参数调整和优化，达到最佳装置物耗和能耗的目的。
2 经济性影响因素分析及调整
2.1 物耗影响因素
AN装置物耗包括丙烯单耗和氨单耗。AN单程收率（AN单收）和装置精制回收率是影响装置物耗的直接因素，下面分别就这两个因素进行研究。
2.1.1 AN单收
AN单收主要由催化剂的性能决定，在不更换催化剂前提下，从操作角度来研究影响AN单收的参数包括：原料配比、反应温度、操作线速、重量空速（WWH）、反应器温度分布。
1）原料配比
适宜的原料配比既能保证良好的AN单收，又避免能源浪费。原料配比主要包括空烯比和氨烯比，空烯比过低会导致催化剂活性下降，过高会导致反应物深度氧化增加，选择性下降。氨烯比过低则丙烯醛副产物过多，过高将增加氨及后续硫酸的用量，显得不经济。
2）反应温度
反应温度不仅影响反应速度也影响反应选择性。低于350℃时，几乎没有氨氧化反应发生;温度过高时，AN收率和副产物乙腈（ACN）、氢氰酸（HCN）的收率都要下降，表明在高温时连串副反应加速（主要是深度氧化反应）。适宜的反应温度与催化剂的活性有关，图1为实验装置得出的反应温度对AN单收、转化率和选择性的曲线图，XYA-5催化剂适宜的反应温度为430～440℃。
3）操作线速
操作线速直接影响到反应停留时间，大部分催化剂的适宜停留时间为5～10s。在投料负荷不变的情况下，可通过调整催化剂床层高度和反应器压力的方法改变操作线速。该装置的停留时间一直高于10s，大部分介于10.7～11.6s，说明在条件允许的情况下，尽量降低反应器压力，提高操作线速对提高AN单收是有益的。
4）WWH
重量空速的大小直接影响到反应效果，重量空速过大将导致反应不完全，过低将导致副反应增加，均不利于AN生产。根据低负荷期间各重量空速下的反应气体分析数据得出图2，可见该装置反应器重量空速在0.065～0.073h-1时，随重量空速的增加AN单收效果逐渐变好。至于重量空速大于0.073h-1后AN单收是否仍然呈现出上涨趋势，需要在以后的生产中继续进行摸索。
5）反应器温度分布
反应器截面温差应控制10℃以内，理想的截面温差为5℃以内，反应器内局部反应温度最低点不应低于420℃。在实际运行中当反应器截面温度有低于422℃时，就开始表现出反应效果不好，AN单收下降的趋势。该装置反应器内分布撤热水管和过热水管共32组，过热水管全部投用，撤热水管根据生产负荷投用相应数量。因此反應器内温度分布就会出现差异，最佳调整状态下截面温差最大在3℃以内。
2.1.2 精制回收率
表1为2015年装置标定数据，可见反应器产出的AN在急冷塔损失最多，其次是回收塔，还包括外送乙腈和吸收塔放空中夹带的AN损失。
为保证装置精制回收率，在日常操作中主要抓好四个方面：1）控制好大循环系统pH值，稳定在6.9～7.3;2）向急冷塔下段加酸，控制pH值在7.0，精制回收率可提高0.5%左右;3）稳定控制回收塔灵敏点温度，减少AN从回收塔侧线损失;4）稳定吸收塔操作，减少塔顶AN损失。
2.2 能耗影响因素
将2015年装置的累计能耗列表对比，见表2。
1）装置外送4.0MPa蒸汽所占能耗比重最大，为装置综合能耗的-135.7%。虽然4.0MPa蒸汽占能耗比重最大，但装置外送4.0MPa蒸汽稳定，产汽量与装置负荷有关，因此影响能耗的4.0MPa蒸汽因素不作为降低能耗的调整参数考虑。
2）燃料气占能耗比重为装置综合能耗的91.16%，是除4.0MPa蒸汽之外影响能耗最大的因素，且通过装置参数优化，可以达到降低燃料气用量的目的。因此，把节约燃料气用量作为降低装置能耗的主要对象来研究。在低负荷状态下，降低系统水量，通过减少废水的焚烧量节约燃料气用量。
3）1.0MPa蒸汽占能耗比重46.16%，主要为降压后补充进入低压蒸汽管网供装置使用，少量用于密封蒸汽冷凝器和冬季高点物料线伴热。0.3MPa蒸汽，为外装置富裕蒸汽供给AN装置使用，占能耗比重的14.3%。根据不同负荷及时调整系统水量，可以达到节约装置1.0MPa蒸汽和0.3MPa蒸汽的用量。在低负荷状态下，相应降低吸收水量和溶剂水量可以达到减少蒸汽用量的目的。
4）装置用电占能耗比重较大，为综合能耗的35.73%，但用电管理已严格按规章制度执行，没有太大的节能余地，因此不作为调整对象考虑。
5）装置循环水占能耗比重的37.22%，可根据环境温度变化，对循环水用量进行相应调整。
6）脱盐水为装置撤热水系统补水和封水系统、三剂配置等用水，调整余地小;氮气和新鲜水的用量调整余地也很小，所以这三项因素不作为降耗的考虑对象。
从以上分析得出，低负荷下能耗调整重点考虑调整燃料气用量、1.0MPa和0.3MPa蒸汽用量这三项内容。
3 结论
3.1 AN装置低负荷状态下，相应调整反应器操作线速、重量空速和温度分布可以得到较好的反应效果，保证物耗水平。
3.2 AN装置低负荷状态下，通过优化装置水量降低蒸汽用量，减少废水少量节约燃料气，适时调节公用工程用量，可以保证装置能耗水平。