脫庚烷塔的節(jié)能優(yōu)化

李宏光，劉志壯，衣桂娟，宮秀平，佟伯峰

(1 中國石油吉林石化公司 煉油廠，吉林 吉林 132022；2中國石油吉林石化公司 污水處理廠，吉林 吉林 132022)

中國石油吉林石化公司煉油廠聯(lián)合芳烴裝置是生產芳烴類產品的大型聯(lián)合裝置，于1996年投產，設計加工能力為40萬t/a，裝置由8個單元組成，其中500#二甲苯異構化單元以二甲苯塔頂的混二甲苯為原料，經反應增產鄰二甲苯后，在脫庚烷塔內切割出C6以下組分后，送回二甲苯塔。鑒于節(jié)能是目前致力于研究的方向性問題，以脫庚烷塔為獨立單元按蒸餾裝置的節(jié)能方法對能量進行了具體的剖析，完成了降塔壓、降回流比等優(yōu)化工作，并提出了進一步優(yōu)化的可行方法。

1 異構化單元分餾系統(tǒng)的工藝流程與原理簡述

脫庚烷塔塔頂氣相依次經脫庚烷塔冷凝器、水冷器、冷卻后，進入脫庚烷塔受槽，在這里不凝氣和液體分離，氣體從受槽頂部排入燃料氣系統(tǒng)；液體由靈敏板溫度控制器和流量控制器組成的串級系統(tǒng)控制，送到脫庚烷塔頂作回流；另一部分液體由脫庚烷塔塔頂餾分泵抽出，送往鉑重整單元DA-201塔，受槽水包排出的廢水送往酸性水罐，脫庚烷塔流程見圖1。

脫庚烷塔塔底液相，經脫庚烷塔塔底液泵抽出后，進入脫庚烷塔進料/塔底換熱器換熱后，經白土處理脫去微量烯烴后，由脫庚烷塔的液位控制器和流量控制器組成的串級系統(tǒng)控制，送往二甲苯分離單元。

圖1 脫庚烷塔流程圖

脫庚烷塔塔底熱源由2路提供，一路經脫庚烷塔塔底液泵抽出的部分塔底液，分2路進入反應加熱爐對流段取熱后返回塔底來提供；另一路由用二甲苯分離單元的二甲苯分離塔底液作為熱源的脫庚烷塔再沸器提供。

2 運行中的問題及原因分析

2.1 運行過程中的問題

聯(lián)合芳烴裝置的燃料消耗一直是煉油廠的能耗大戶，為降低聯(lián)合裝置的能耗，只有從各個單元下手，逐一摸索研究，才能從最根本的降低聯(lián)合裝置的能耗。

本單元的分餾系統(tǒng)在日常操作中，產品質量合格率一直都在百分之百，在出現(xiàn)生產波動時也沒有出現(xiàn)過質量事件，說明塔的操作彈性很大，有很大的優(yōu)化潛能。

2.2 原因分析

蒸餾裝置節(jié)能形式基本上可以分為熱能回收類型和熱能節(jié)減類型2類[1]。所謂熱能回收類型并不是減少蒸餾操作消耗的能量，而是回收帶出系統(tǒng)外的熱能(即冷凝器中撤除的熱量、餾出液和塔釜液的顯熱)，許多情況下作為其它過程的熱源加以利用。另一方面，與熱能回收類型不同，熱能節(jié)減方式是減少蒸餾操作所消耗的熱能(主要是再沸器熱源熱量的消耗量)，即節(jié)省向蒸餾系統(tǒng)供應的熱流量，脫庚烷塔設計數據見表1。

表1 脫庚烷塔設計數據

從表1可看出，脫庚烷塔從再沸器輸入的熱流量為9.43 MW，進料中帶入的熱流量為5.02 MW，塔頂空冷器冷凝熱流量為7.43 MW，塔釜液帶出熱流量為5.44 MW。

熱能回收類型的顯熱利用方面分析，塔頂液帶出熱流量只有0.03 MW，可不考慮優(yōu)化，而塔釜液帶出熱流量較高達到5.44 MW，但其熱流量可直接帶入二甲苯塔，此股物料也不考慮優(yōu)化。從潛熱利用方面分析，塔頂空冷器冷凝熱流量為7.43 MW且溫度達到156 ℃，可采用低溫熱回收技術回收其熱流量。目前在用的低溫熱回收方法有2類，一類是直接作一般加熱用熱源，加熱裝置低溫物流或加熱生活用水；另一類是升級利用，采用熱泵技術做重沸器熱源，采用制冷技術制備低溫冷水用于生產和生活，采用裝置大規(guī)模統(tǒng)一回收低溫度用作發(fā)電，采用變熱器技術獲得高品位熱源[2]。

從熱能節(jié)減類型分析，需要減少塔底熱流量的輸入。脫庚烷塔塔底熱流量，一股來自爐進入反應爐對流段的物料，占塔底加熱量的20%且是熱源為反應爐廢熱，取熱越多，越有利于節(jié)能，較低的塔底溫度和塔釜泵允許的前提下的最高流量可獲得最大熱流量；另一股來自二甲苯塔的塔釜液，占塔底加熱流量的80%，此熱流量最終來源于二甲苯塔塔底再沸爐，減少用量可間接節(jié)省燃料氣。

蒸餾裝置所需熱能取決于塔壓和回流比。設計裝置時，塔壓取決于輕組分能否在塔頂順利冷凝和塔頂干氣能否順利外送，所以裝置運行正常后，根據實際情況，采用試探法降低塔壓是塔節(jié)能的基本要求。

蒸餾裝置所需熱能一半以上取決于回流比，再沸器加熱所需最少熱能在很多情況下由最小回流比決定。而實際操作中，蒸餾塔應在分離純度達到目標值的最佳回流比狀態(tài)運行。設計裝置時，設計回流比取決于根據塔盤分離效果及設計時的產品質量指標的高于最低回流比的初步給定回流比。裝置實際運行時，產品的最低純度不一定是設計的純度，而需要實際生產中根據實際情況摸索出一個真正必要的純度值，不能出現(xiàn)質量過剩。因設計余地問題設計上給出的回流比不一定代表裝置運行所需的最低回流比。實際優(yōu)化過程中，下調回流比中可能引起板效率下降，引起分離效果突然下降，這樣需要采用試探的方法，在與分離純度達到目標值時即確定為最佳回流比。

3 采取的措施

蒸餾塔的節(jié)能，可從2個方面著手。熱能節(jié)減方面，蒸餾塔的塔壓、產品質量指標和回流比的設計值多數留有余地，在生產步入正常后，從塔壓開始，采用試探式優(yōu)化方法進行優(yōu)化，摸索出略有彈性的最佳值，使之處于最低能耗狀態(tài)。熱能回收方面，蒸餾塔的顯熱、潛熱方面利用不足，應在新設計裝置和改造裝置中使用低溫熱回收技術，進一步完成蒸餾塔的節(jié)能。

最終單元脫庚烷塔，采取了盡可能降低塔頂操作壓力，降低回流比的優(yōu)化操作方法，減少塔底熱源的熱流量輸入，從而減少了二甲苯塔塔底再沸爐燃料消耗，間接的節(jié)省了聯(lián)合裝置的燃料消耗。

通過采用監(jiān)控塔頂塔底產品質量的同時逐天降低脫庚烷塔塔壓的試探式優(yōu)化方法，在保證塔操作平穩(wěn)和產品質量合格的前提下，最終將塔壓從設計值的0.79 MPa逐漸優(yōu)化至目前的0.55 MPa，回流比從設計值的1.0降至0.4。脫庚烷塔優(yōu)化后數據見表2，從表2可以看出進料溫度較設計值低23 ℃，而塔釜液溫度則較設計值降了5 ℃，簡單從優(yōu)化后和設計值間進料和塔釜液間熱流量差比較，塔再沸器需要熱流量就增加了0.8 MW；而塔底再沸器熱源輸入量則降至4.6 MW，較原設計降了3.33 MW。

表2 脫庚烷塔優(yōu)化后數據表

4 結 論

此次節(jié)能優(yōu)化，在塔負荷達到了設計值的120%情況下，共節(jié)省熱流量4.13 MW，并且再沸器只達到了設計輸入熱流量的52%，產品質量完全合格。通過這次節(jié)能優(yōu)化，保證了裝置的穩(wěn)定運行，取得了很好的經濟效益，同時也為今后其它分餾塔的高效運行，攻關調優(yōu)積累了經驗。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 梁源修,宋宗義.蒸餾操作的節(jié)能技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，1988：83-158.

[2] 廖家祺，等.煉油廠低溫熱回收利用的途徑及技術[J].煉油設計，2000(9)：60-63.