PX芳烴聯(lián)合裝置余熱優(yōu)化利用與節(jié)能改造

李明發(fā)

摘 要：本文對PX芳烴聯(lián)合裝置工藝流程進行了介紹，提出了其中改造前主要存在的問題，提出了預(yù)熱優(yōu)化和節(jié)能改造方法，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：PX芳烴聯(lián)合裝置；余熱優(yōu)化利用；節(jié)能改造

中圖分類號： TQ202 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）25-231-2

0 引言

PX芳烴聯(lián)合裝置是公司的效益大小的關(guān)鍵點，其工作情況直接影響著企業(yè)的化工模塊的效益，另外PX芳烴聯(lián)合裝置也是企業(yè)的耗能很大的部分，具有能耗大、工藝流程復(fù)雜、換熱網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜以及具有較多的低溫無法利用的特點。

1 可優(yōu)化工藝設(shè)計

PX 裝置單體設(shè)備主要存在以下問題，并且可以進行優(yōu)化的方面有下面幾點：

①芳烴裝置大部分是用空氣冷卻，精餾塔大都采用熱回流的方式進行冷卻，水冷的輔助手段則是比較缺乏，在下雨的天氣下，溫度無法達到要求，操作不穩(wěn)定，不利于PX裝置的穩(wěn)定高效運行和反應(yīng)塔的節(jié)能。

②在工藝流程中脫庚烷塔進料中會存在外補混二甲苯，一些混二甲苯在運輸過程中缺乏氮封并且會混入部分的氧氣，混入的氧氣與脫庚烷塔進料中烯烴組分在殼程150～170℃下發(fā)生縮合結(jié)焦反應(yīng)，形成結(jié)焦塊，堵塞換熱管，影響換熱器的正常工作，造成外補混二甲苯的流量大大減小，換熱效果下降，會出現(xiàn)吸附進料的溫度偏高等情況，因為超聲波脈沖可以在金屬管道和液體臨界處的形成高速的漩渦，這樣很有效地阻礙了結(jié)塊污垢在管道表面的附著，并且可以清理金屬表面，達到防污除污的目的。

③主要是對一些重要設(shè)備的保溫措施需要加大完善力度，比如歧化反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)器出入口短節(jié)、法蘭裸露。所以，為了保證設(shè)備、閥門管件等設(shè)施的使用壽命和工作效率，必須采取措施進行保溫。

2 余熱優(yōu)化與節(jié)能改造

2.1 低溫熱利用優(yōu)化

芳烴聯(lián)合裝置是煉化生產(chǎn)中產(chǎn)生余熱最多的裝置環(huán)節(jié)，比如中國石化在7套芳烴裝置低溫在統(tǒng)計數(shù)據(jù)總量的三至四成，其中金陵石化芳烴裝置的抽出液和抽余液就占分公司總低溫熱近十分之一，所以PX芳烴聯(lián)合裝置的節(jié)能潛力是非常大的。低溫蒸汽、熱水發(fā)電效率目前比較低，目前，現(xiàn)有的技術(shù)研究得出，低壓蒸汽發(fā)電效率約為30%，低溫水發(fā)電效率約為5%，從這些數(shù)據(jù)就可以看出低溫熱的利用還是有很大的改進潛力的。

節(jié)能技術(shù)一直在生產(chǎn)中改進和驗證并且得到了實施，不少煉化企業(yè)低溫熱利用技術(shù)正在不斷的推廣并熟練應(yīng)用，低溫熱在芳烴聯(lián)合裝置的利用目標變得清晰。一些煉化企業(yè)把90℃-120℃的低溫熱水外輸給附近的化工氣體分餾乙二醇等需要低溫熱源供應(yīng)的裝置，一些石化企業(yè)芳烴裝置周邊距離具有低溫熱源需求的生產(chǎn)裝置比較遠，所以不能采取這種處理方式，但是離熱電運行部較近，可以設(shè)計兩個區(qū)域聯(lián)合，用于低溫余熱發(fā)電，低溫余熱量比較大并且來源穩(wěn)定，是一種很好的方式。

2.2 蒸汽動力系統(tǒng)優(yōu)化

PX裝置蒸汽主要有中壓蒸汽和低壓蒸汽，主要是供給歧化、異構(gòu)化循環(huán)氫壓縮機系統(tǒng)使用，如圖1所示，其余的蒸汽供給工藝管路加熱和管線的伴熱，現(xiàn)在對動力系統(tǒng)優(yōu)化方面進行分析。

C101/C301均為蒸汽離心式壓縮機，臨氫反應(yīng)系統(tǒng)在滿足催化劑氫烴比和機組本身密封需求的前提下，主要通過降低汽輪機轉(zhuǎn)速和開大壓縮機出口閥限位開度以減少蒸汽消耗，收集壓縮機在不同負荷工況下的數(shù)據(jù)，并且建立最優(yōu)狀況數(shù)據(jù)庫，并且對設(shè)備進行調(diào)整[1]，保證滿足氫油比和密封需求的情況下實現(xiàn)最小的蒸汽消耗，對于電力驅(qū)動的往復(fù)機如歧化新氫增壓機C102A/B 可以考慮增加無級氣量調(diào)節(jié)手段進行優(yōu)化，以減少返回量進而節(jié)電。

在改造設(shè)計中，蒸汽需要多次梯次利用并且利用汽電轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)蒸汽發(fā)電，從而實現(xiàn)蒸汽能合理利用。整個煉化廠的蒸汽來自不同裝置，當然，進入蒸汽系統(tǒng)的壓力也就不相同，不同裝置對蒸汽壓力的需要不一樣，所以需要引入的壓力等級就不一樣了，但是，在整個煉化廠的范圍內(nèi)需要做到蒸汽壓力和數(shù)量的平衡。

2.3 降液管的優(yōu)化改造

蒸汽和液體的混合物成為泡沫層，所含的蒸汽量很大，流入降液管即可進行汽相和液相的分離。塔盤上的汽相和液相所形成混合物垂直進入降液管之后便呈現(xiàn)自由落體狀態(tài)，動能大，在降液管底部容易形成水渦旋[2]，渦旋的形成阻礙了汽液相的分離，汽相無法離開液相，導(dǎo)致液相無法澄清，在液相中仍然夾帶不少的汽相，在進入下一項工藝流程的時候氣相與液相形成相反方向的流動，從而降低了精餾塔的分離效率。

采用合適的改造設(shè)計，使降液管塔盤上的汽液相混合物傾斜，這樣，避免汽液相在降液管內(nèi)形成動能高的液體渦旋，讓汽相向上流動離開液相，液體則是留在了降液管底部，進行了完全的澄清，降液管的流通能力不受影響，提高了精餾塔的分離效率和整個系統(tǒng)的生產(chǎn)運行能力。具體的改造方法是將降液管下部挖去一部分，降液管上部不做修改（見圖2左）。并將折彎的降液管直接焊接在保留的降液管之上（見圖2右）。這樣就形成了一種多折邊傾斜降液管，這樣的設(shè)計不僅解決了普通降液管的液體流動不穩(wěn)定的問題，消除具有高性能的渦旋，節(jié)約投資成本的同時，保證了整個塔的生產(chǎn)效率。

3 改造效果總結(jié)

PX芳烴聯(lián)合裝置的改造方案，在最大程度利用原有裝備基礎(chǔ)上采用新型的改造技術(shù)，充分發(fā)現(xiàn)并挖掘裝置的潛力，合理分配熱能，科學利用低溫熱，優(yōu)化了設(shè)計流程，很大幅度降低了裝置的能耗，具有安全性和經(jīng)濟性，對同類裝置的改造和優(yōu)化具有一定的借鑒意義。

參 考 文 獻

[1] 周俊杰.芳烴聯(lián)合裝置節(jié)能優(yōu)化探討[J].石油石化節(jié)能與減排，2015，5（3）：7-12.

[2] 伍寶洲，李艷.芳烴聯(lián)合裝置節(jié)能改造效果分析[J].中外能源，2010，12：（15）：47-49.