新技術(shù)、新工藝在氣體分餾裝置的應(yīng)用探討

盛健祥 蘇忠厚 魏永華

摘要：本文主要針對(duì)油田煉油廠600kt/a氣體分餾裝置在實(shí)際應(yīng)用熱泵流程、鋁多孔表面冷凝-蒸發(fā)器等相關(guān)節(jié)能措施后，使得煉油廠生產(chǎn)設(shè)備能耗得到了大幅度降低。與此同時(shí)還對(duì)該煉油廠使用的新工藝、新技術(shù)的特點(diǎn)以及相應(yīng)的實(shí)施效果進(jìn)行了介紹。在實(shí)際應(yīng)用基礎(chǔ)上充分證明了油田煉油廠應(yīng)用新技術(shù)、新工藝具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：煉油廠；蒸餾設(shè)備；應(yīng)用分析

引言

某油田煉油廠為了進(jìn)一步提升生產(chǎn)作業(yè)效率建設(shè)了600kt/a氣體分餾裝置，該裝置內(nèi)部的丙烯塔系統(tǒng)采用了節(jié)流膨脹開(kāi)式熱泵流程，該業(yè)務(wù)流程主要是以塔底丙烷為工質(zhì)，其余塔頂定期進(jìn)行熱交換主要是通過(guò)節(jié)流閥的降溫降壓來(lái)完成，與此同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)丙烯低溫?zé)崮艿幕厥眨ㄟ^(guò)使用壓縮機(jī)在系統(tǒng)中適當(dāng)?shù)氖羌恿烁咂肺粺崮芎笫蛊浞祷厮字匦伦鳛闊嵩词褂?。該裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)能源的合理利用，與常規(guī)的熱泵流程相比較，能耗得到了大幅度降低，目前在國(guó)內(nèi)同類裝置中處于領(lǐng)先水平。

1 新工藝新技術(shù)的應(yīng)用

1.1 熱泵流程在丙烯塔系統(tǒng)中的應(yīng)用

熱泵流程主要是針對(duì)塔頂以及塔底溫差相對(duì)較小的分餾系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，通過(guò)熱泵流程的應(yīng)用能夠降低溫位熱經(jīng)過(guò)熱變后轉(zhuǎn)化成高溫?zé)嵛唬麄€(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)較少能量消耗來(lái)獲取較多的可利用熱量。鑒于此，將熱泵流程應(yīng)用到丙烯塔上非常合理。目前，熱泵流程在我國(guó)氣體分餾裝置中的應(yīng)用多數(shù)都集中在丙烷-丙烯餾分分離，問(wèn)下都可以采用開(kāi)路壓縮式流程，在整個(gè)過(guò)程中塔頂以及塔底的產(chǎn)品都可以作為壓縮工質(zhì)。

該煉化廠主要是利用塔底丙烷為工質(zhì)，與此同時(shí)采用了開(kāi)式的熱泵流程，丙烯塔塔底處于高溫狀態(tài)的丙烷再經(jīng)過(guò)節(jié)流控制閥后產(chǎn)生絕熱膨脹，將自身能量吸收后使得溫度以及壓力降低，這樣就能實(shí)現(xiàn)與塔頂處于低溫位熱能的丙烯完成熱交換，而整個(gè)熱交換過(guò)程是在換熱器-冷凝蒸發(fā)器能進(jìn)行，丙烷通過(guò)吸收丙烯熱量從原來(lái)的液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，然后通過(guò)外界施加的高品位熱能作用返回到塔底重新作為加熱源進(jìn)行重復(fù)利用；而丙烯在完成換熱后從氣態(tài)逐漸冷凝為液態(tài)，然后通過(guò)回流泵輸送到塔頂來(lái)完成精餾過(guò)程。通過(guò)上述過(guò)程實(shí)現(xiàn)了充分利用低溫?zé)嵩礊楦邷匚镔|(zhì)進(jìn)行加熱的目的，與此同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了冷卻器與重沸器的結(jié)合，不僅節(jié)約了大量的投資成本，而且也使得整個(gè)裝置的能耗實(shí)現(xiàn)了大幅度下降，進(jìn)一步節(jié)約了煉油廠生產(chǎn)作業(yè)成本。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)該煉油廠在充分利用熱泵流程后是的冷卻水的消耗量減少到了原來(lái)的25%左右；實(shí)現(xiàn)了熱能節(jié)約80%，整個(gè)裝置的能耗下降了40%左右[1]。

1.2 微分浮閥塔板在裝置中的應(yīng)用

1.2.1 微分浮閥的特點(diǎn)

（1）在微分浮閥的塔頂位置開(kāi)一個(gè)小孔，這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)浮閥上傳質(zhì)空間的充分利用，從而能促進(jìn)具體實(shí)現(xiàn)更加均勻的分散，也進(jìn)一步促進(jìn)了氣液兩相進(jìn)行充分接觸。

（2）針對(duì)系統(tǒng)局部同步應(yīng)用具有導(dǎo)向作用的微分浮閥能夠使塔板上的液面梯度以及液體滯止區(qū)得到有效減少，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)消除，由此就能進(jìn)一步提升鼓泡的均分度以及實(shí)際的分類效果，有效提升了裝置的處理能力。

（3）為了進(jìn)一步提升鼓泡的均勻度充分利用了鼓泡促進(jìn)器，由此也使得氣體的分布更加均勻，使得塔板的處理能力得到了有效提升，也進(jìn)一步提升了傳質(zhì)效率。

（4）針對(duì)進(jìn)降液管進(jìn)行了合理的改進(jìn)，從而使得鼓泡區(qū)的面積得到了進(jìn)一步增加。

1.2.2 微分浮閥的應(yīng)用

該煉油廠在建設(shè)分流裝置的時(shí)候在其丙烯塔上應(yīng)用了微分浮閥、四溢流塔板以及特殊的降液管，從而使得整個(gè)丙烯塔同樣得到了有效提升，與原有的普通F1浮閥相比較高度降低了0.8米左右，但是塔板效率提升了10%左右；而且總塔板數(shù)也降低了十層，使得整體設(shè)備投資成本實(shí)現(xiàn)了大幅降低。

2 熱泵流程精餾與常規(guī)流程操作操作、能耗比較

2.1 操作條件比較

該煉油廠目前共有兩套氣體分餾裝置，在上世紀(jì)90年代末投產(chǎn)建成了第1套氣體分餾裝置，該裝置主要采用的是常規(guī)流程，主要使用的原料為催化裂化裝置、催化裂解裝置在生產(chǎn)過(guò)程中脫硫后產(chǎn)生的液態(tài)烴產(chǎn)品，該氣體分餾裝置設(shè)計(jì)能力達(dá)到了150kt/a；而第2套設(shè)備與本世紀(jì)初投產(chǎn)建成，主要采用的是熱泵流程，請(qǐng)注意原料主要來(lái)自于常壓重油裂解中日生產(chǎn)的異丁烯然后，再經(jīng)過(guò)精餾裝置脫硫后產(chǎn)生的液態(tài)氫，該氣體分餾裝置設(shè)計(jì)能力達(dá)到了600kt/a；第2套投產(chǎn)設(shè)備采用的是新工藝、新技術(shù)，整套分流裝置工藝操作以及相關(guān)的設(shè)備規(guī)格參數(shù)都發(fā)生了巨大改變[2]。

2.2 能耗比較

由于設(shè)計(jì)能力600kt/a的氣體分餾裝置采用的是新技術(shù)新工藝，而且還使用了多項(xiàng)節(jié)能措施。首先，該氣體分餾裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)蒸汽的逐級(jí)利用，從而達(dá)到了利用低溫位熱能位高位氣體加熱的目的，從而極大的削減了高品位蒸汽而使用量。另外，主要使用了蒸汽背壓透平帶動(dòng)壓縮機(jī)，這樣就能在復(fù)合但實(shí)際變化變化可以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的合理調(diào)整，針對(duì)裝置負(fù)荷低的狀況，可以適當(dāng)降低汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)真氣消耗的有效節(jié)約；此外，針對(duì)空冷器使用了變頻調(diào)速電機(jī)，這樣就能隨著氣候的不斷變化來(lái)對(duì)空冷器的風(fēng)機(jī)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)約電能消耗的目的。通過(guò)上述幾種節(jié)能措施的應(yīng)用使得氣體分餾裝置整體的能耗實(shí)現(xiàn)了大幅度降低。與第1套投產(chǎn)的設(shè)計(jì)能力為150kt/a氣體分餾裝置相比較整體能耗下降了12%左右，節(jié)能效果非常明顯。

3 結(jié)論

（1）與常規(guī)流程丙烯塔系統(tǒng)比較，熱泵流程新工藝實(shí)施效果非常明顯。使得整套裝置冷卻水的消耗量減少了75%。

（2）在熱泵流程丙烯塔中應(yīng)用了微分浮閥，從而使著丙烯塔的塔徑縮小了0.8米，實(shí)現(xiàn)了整體設(shè)備投資成本的削減，而且由于新丙烯塔通量得到有效提升，使得整個(gè)裝置的處置能力得到了極大的提升。

（3）新投產(chǎn)氣體分餾裝置實(shí)現(xiàn)了蒸汽的逐級(jí)利用，對(duì)低位熱量進(jìn)行了有效利用，從而使得高品位蒸汽的使用量得到了有效控制，實(shí)現(xiàn)了較好的節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣云龍. 解決氣體分餾裝置脫碳五塔塔底再沸器結(jié)焦的一種可行的方法[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（12）：145-146.

[2]錢(qián)伯章. 煉油技術(shù)發(fā)展新趨向（下）——1993年NPRA年會(huì)論文綜述[J]. 當(dāng)代石油石化，1993（12）：12-20.

作者簡(jiǎn)介：盛健祥，男，漢，山東省掖縣，1974年5月，本科，助理工程師，大慶煉化公司煉油二廠，研究方向：煉油廠二套氣體分餾裝置、MTBE裝置 生產(chǎn).