芳烴聯(lián)合裝置節(jié)能改造方案研究

李供法

摘要：芳烴裝置是苯和二甲苯等原料的加工裝置，對于化工行業(yè)下游的發(fā)展至關(guān)重要。芳烴聯(lián)合裝置是一個(gè)具有較大效益的裝置，同時(shí)也是產(chǎn)生高能耗的裝置，本文針對芳烴聯(lián)合裝置存在能耗高的問題原因，并結(jié)合某些企業(yè)的改造應(yīng)用對其改造方法進(jìn)行介紹，以便為相關(guān)企業(yè)改造提供參考。

關(guān)鍵詞：芳烴聯(lián)合裝置；節(jié)能；改造方案

1引言

芳烴聯(lián)合裝置可以分為五大部分：制氫裝置、芳烴抽提裝置、苯抽提裝置、對二甲苯裝置及中間原料、溶劑油罐區(qū)五大部分，主要將重整油、裂解油為原料，實(shí)現(xiàn)芳烴分離目的，生產(chǎn)苯、二甲苯等有機(jī)化學(xué)原料，芳烴聯(lián)合裝置是一個(gè)產(chǎn)生高效益的裝置，同時(shí)也是一個(gè)高耗能裝置，因此對該裝置進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)較大的收益，提升整體經(jīng)濟(jì)性。

2芳烴聯(lián)合裝置存在的主要問題

（1）分餾塔分離效率低

芳烴抽提塔是芳烴抽提裝置的核心設(shè)備，其分離效率直接影響這芳烴抽提的經(jīng)濟(jì)效益。另外，抽提過程中的溶劑使用量也對抽提效率、能耗有較大的影響。大量溶劑的使用容易在塔底形成重質(zhì)非芳烴成分，加大塔底液的分離難度。因此，可以采用新型的塔板結(jié)構(gòu)，提升分離效率。同時(shí)也能減小分離過程中溶劑的使用量，進(jìn)一步減少能耗。輕質(zhì)非芳烴可以在一定程度上起到置換重質(zhì)非芳烴的作用，因此可以在一定程度上使得輕質(zhì)非芳烴返回塔底，簡化分離難度。

（2）加熱爐的熱效率低、熱量損失大。

芳烴聯(lián)合裝置中有多種加熱爐，其中包括歧化進(jìn)料加熱爐、二甲苯重沸塔加熱爐、異構(gòu)化加熱爐等，在裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，這些加熱爐均處于正常開啟運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行統(tǒng)一的處理應(yīng)用，主要是通過管道將煙氣收集在一起，利用空氣預(yù)熱器對其余熱進(jìn)行利用，但實(shí)際運(yùn)行中，由于空氣預(yù)熱器遭受露點(diǎn)腐蝕較為嚴(yán)重，導(dǎo)致煙氣中的余熱不能完全被利用，經(jīng)過了二次利用后煙氣的溫度仍舊處于較高的程度，熱量損失偏多。

（3）煙氣排放能量較大

芳烴聯(lián)合裝置運(yùn)行中，對于煙氣中的余熱利用程度不足，容易造成排氣的溫度還處于較高的水平，造成熱量的浪費(fèi)。如果采取合適的方法對這些能量進(jìn)行二次利用，可以達(dá)到節(jié)能的目的。

3芳烴聯(lián)合裝置節(jié)能改造措施及預(yù)計(jì)效果

3.1 及時(shí)更換催化劑

催化劑是化學(xué)反應(yīng)的最終物質(zhì)，雖然催化劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但長時(shí)間使用勢必會造成其催化效果降低，進(jìn)而也就出現(xiàn)反應(yīng)程度低、不充分的情況出現(xiàn)，反饋出的就是產(chǎn)物中的目標(biāo)產(chǎn)物的收率低或原料的轉(zhuǎn)化率低。如果出現(xiàn)轉(zhuǎn)化率大幅度降低的情況，一般是催化劑的問題，需要及時(shí)更換。另外，時(shí)刻關(guān)注國內(nèi)國際上催化劑的新動(dòng)態(tài)，采用高效的催化劑是提升反應(yīng)效率的根本途徑。

3.2 熱量集成利用。

對于芳烴聯(lián)合裝置無熱集成處理，耗能肯定處于高狀態(tài)。可以采用熱集成的方式，從整體角度考慮熱量的流轉(zhuǎn)模式，可以更大限度的利用熱量。以某企業(yè)為例進(jìn)行改造說明。通過熱集成處理，根據(jù)溫位匹配，充分利用各分餾塔的塔頂冷源和塔底熱源。具體見表1。為了有效利用吸附分離塔的塔頂熱量，抽余塔和抽出液塔均采取加壓操作，塔頂?shù)臒崃坑糜诎l(fā)生0.4Mpa蒸汽和作重沸熱源，共回收54.194MW，異構(gòu)化裝置單元采用部分C8環(huán)烷烴循環(huán)流程，脫庚烷塔頂溫度達(dá)到183℃，可用于發(fā)生0.4Mpa蒸汽，回收7.775MW熱量。

表1 熱集成應(yīng)用情況

3.3 采用高效燃燒器

針對芳烴聯(lián)合裝置的現(xiàn)況，可對燃燒器進(jìn)行改造，使用高效燃燒器，如COM-D-FN低壓燃燒器，新型燃燒器采用旋流風(fēng)、平流風(fēng)和斜交風(fēng)相結(jié)合的方式，保證燃料的充分燃燒性能，另外燃油的噴嘴采用多級霧化結(jié)構(gòu)，更能充分利用燃料，降低能耗。

3.4 異構(gòu)化C8環(huán)烷烴部分循環(huán)流程

異構(gòu)化分餾部分的流程主要有兩種：脫庚烷塔后接一個(gè)汽提塔，環(huán)烷烴基本全在脫庚烷塔的塔底液中，脫庚烷塔的塔底液連接到二甲苯塔，汽提塔的塔底液連接芳烴抽提設(shè)備；另外一種流程是脫庚烷塔后接一個(gè)循環(huán)塔，部分環(huán)烷烴在脫庚烷塔的塔底液中，脫庚烷塔的塔底液連接到二甲苯塔，部分環(huán)烷烴在循環(huán)塔的塔底液中，循環(huán)塔的塔底液連接異構(gòu)化反映設(shè)備。上述兩種流程的主要區(qū)別為前一個(gè)流程中，環(huán)烷烴在異構(gòu)化、二甲苯分餾設(shè)備及吸附分離設(shè)備中進(jìn)行循環(huán)，而后一個(gè)流程中，部分環(huán)烷烴在上述三個(gè)裝置中進(jìn)行循環(huán)，部分環(huán)烷烴在異構(gòu)化設(shè)備中循環(huán)。前者流程中，脫庚烷塔的塔板數(shù)較少，只有40多層，塔底的重沸器需要的熱源能量較小，塔底液中的對二甲苯含量少。而后者流程中，脫庚烷塔的塔板數(shù)較多，只有100多層，塔底的重沸器需要的熱源能量較大，塔底液中的對二甲苯含量大。環(huán)烷烴的循環(huán)比例取決與投資、操作費(fèi)用和業(yè)主需求的平衡。某企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況，采用40%循環(huán)比例，表2為5%循環(huán)比例和40%循環(huán)比例的數(shù)據(jù)對比。

表2 環(huán)烷烴不同循環(huán)比例數(shù)據(jù)對比

3.5 優(yōu)化裝置負(fù)荷

芳烴聯(lián)合裝置主要是對原油進(jìn)行分離加工，因此原油種類和特性的不同也會對裝置的運(yùn)行情況帶來影響。不同類型的原油進(jìn)行加工時(shí)，如果原油的品質(zhì)特性數(shù)據(jù)相差較大，需要對裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整以保證裝置運(yùn)行的效率。頻繁地調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)不僅加大設(shè)備的損害程度，調(diào)整過程中產(chǎn)生的能耗費(fèi)用也是巨大的。因此，可以增加一個(gè)調(diào)和系統(tǒng)，根據(jù)原油的特性數(shù)據(jù)將其與汽柴煤油進(jìn)行在線調(diào)和，這樣可以保證油品的特性參數(shù)不會出現(xiàn)較大波動(dòng)，保證運(yùn)行穩(wěn)定性。

4結(jié)語

芳烴的加熱爐是一個(gè)高耗能設(shè)備，通過本文對芳烴高能耗原因進(jìn)行分析，可以更好地了解改造的方向。同時(shí)對催化劑更換、熱量集成改造處理、裝置負(fù)荷優(yōu)化等方面進(jìn)行詳細(xì)介紹，可以明顯提升裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，降低能耗。

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（作者單位：中海石油寧波大榭石化有限公司）