酮苯脫油裝置能耗分析及節(jié)能降耗措施 呂忠 南遠(yuǎn)方 王巖 等

呂忠 南遠(yuǎn)方 王巖 孫皓 陳娟

摘 ?????要：針對中石油某酮苯脫油裝置的能耗較高，導(dǎo)致資源浪費、裝置生產(chǎn)成本過高的實際情況下進(jìn)行研究的。闡述了裝置的能耗情況，通過與能耗最低水平的撫順在運60酮苯脫油裝置對比、分析，找出蠟收率、操作條件、設(shè)備數(shù)量等幾大造成電耗較高的因素，并進(jìn)行了影響能耗因素分析，找出了裝置耗能較高的設(shè)備，最后提出了降低溶劑加入量、采用濾液循環(huán)、五塔三效等技術(shù)降低蒸汽消耗量、降低電耗和其它降低裝置能耗的措施。

關(guān) ?鍵 ?詞：酮苯脫油;能耗;蒸汽;電;措施

中圖分類號：TQ 612 ??????文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）04-0863-04

Abstract： Aiming at the problem of high energy consumption of partial Mek-Tol units in PetroChina， which led to waste of resources and high production cost， the energy consumption of a certain Mek-Tol unit was described， and it was compared with Fushun 60 Mek-Tol unit with the lowest energy consumption level， the factors causing high power consumption were found out， such as wax yield， operating conditions and so on. And the factors affecting energy consumption were analyzed， and the device with high energy consumption was found out. Finally， measures to reduce steam consumption， reduce power consumption and reduce energy consumption of the plant were put forward， such as reducing solvent addition， filtrating liquid circulation and so on.

Key words： Deoiling with Mek-Tol unit; Energy consumption; Steam; Electric; Measures

1 ?概 述

1.1 ?酮苯裝置概述

溶劑脫蠟工藝自上世紀(jì)20年代發(fā)展至今，經(jīng)過幾十年的探索與研究，已經(jīng)逐步成熟，在運的溶劑脫蠟裝置基本都是采用甲乙酮和甲苯混合溶劑，裝置也稱為酮苯裝置。近些年酮苯技術(shù)進(jìn)展主要是通過采用一些新技術(shù)，以達(dá)到降本增效、提高產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定裝置生產(chǎn)等目的。

酮苯裝置曾經(jīng)作為生產(chǎn)Ⅰ類潤滑油基礎(chǔ)油重要裝置之一，主要是用來脫除原料中的高凝點直鏈烷烴即固體石蠟組分，以滿足潤滑油基礎(chǔ)油的低溫流動性和凝點方面的要求，同時得到石蠟產(chǎn)品，主要用于生產(chǎn)基礎(chǔ)油的酮苯裝置稱為酮苯脫蠟裝置，同時兼顧石蠟生產(chǎn)的稱為酮苯脫蠟脫油裝置。

隨著潤滑油加氫工藝在全球的普遍推廣，其產(chǎn)品Ⅱ、Ⅲ類潤滑油基礎(chǔ)油性質(zhì)尤其是Ⅲ類潤滑油基礎(chǔ)油性質(zhì)遠(yuǎn)超Ⅰ類潤滑油基礎(chǔ)油，導(dǎo)致一部分用于生產(chǎn)基礎(chǔ)油的酮苯裝置關(guān)停或改造，且近些年石蠟需求量逐漸增大，石蠟產(chǎn)品價格較高等原因，導(dǎo)致主要用于生產(chǎn)基礎(chǔ)油的酮苯脫蠟裝置僅用于脫油生產(chǎn)石蠟產(chǎn)品，稱為酮苯脫油裝置[1]。

1.2 ?酮苯脫油裝置工藝過程

除結(jié)晶、過濾部分流程調(diào)整、操作條件改變外，酮苯脫油裝置流程沒有較大變化。

原料在多次、按一定比例加入溶劑稀釋的條件下，經(jīng)結(jié)晶系統(tǒng)降溫析出石蠟結(jié)晶，后進(jìn)入過濾系統(tǒng)，通過真空轉(zhuǎn)股過濾機(jī)過濾將蠟下油、脫油蠟分離，含溶劑的油、蠟分別進(jìn)入相應(yīng)的溶劑回收系統(tǒng)，通過蒸汽加熱將油、蠟與混合的溶劑分離，溶劑經(jīng)干燥脫水、溶劑調(diào)配處理后循環(huán)利用，脫除溶劑后的蠟進(jìn)入石蠟加氫裝置，經(jīng)過精制后作為全精煉石蠟產(chǎn)品出廠，蠟下油進(jìn)入加氫裂化或催化裂化裝置生產(chǎn)燃料油等產(chǎn)品。氮氣循環(huán)系統(tǒng)為過濾系統(tǒng)的過濾機(jī)抽真空和提供密閉氣，冷凍系統(tǒng)為結(jié)晶系統(tǒng)提供冷量。

但由于不再需求基礎(chǔ)油產(chǎn)品，過濾段操作條件變化較大，過濾溫度一般由-25 ℃左右降低到-5 ℃左右，同時溶劑加入比例及密閉氣、冷凍系統(tǒng)操作條件都有所調(diào)整，導(dǎo)致裝置能耗從雙脫的70～90 kgEO/t原料降低至45～65 kgEO/t原料，裝置生產(chǎn)成本大大降低。

2 ?能耗概況

根據(jù)2015年中石油在運4套酮苯脫油裝置數(shù)據(jù)顯示，酮苯裝置能耗最高為76 kgEO/t原料，最低為中石油撫順石化在運60酮苯脫油裝置43 kgEO/t原料，平均為63 kgEO/t原料。2014年中石化在運酮苯脫油裝置相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，能耗平均為65 kgEO/t原料。

同最低能耗43 kgEO/t原料相比，多數(shù)酮苯裝置存在能耗較高的情況，造成能源浪費、生產(chǎn)成本增加，以中石油某廠酮苯脫油裝置為例進(jìn)行能耗分析，同時對比、分析國內(nèi)先進(jìn)水平，找出公用工程消耗量高的問題，并提出解決措施是十分必要的。

3 ?能耗分析

裝置按照GB/T 50441-2016《石油化工設(shè)計能耗計算標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進(jìn)行裝置能耗計算，其計算結(jié)果見表1。

合計 53.09

3.1 ?能耗對比及分析

3.1.1 ?能耗對比

本裝置能耗為53.09 kgEO/t原料，其中電消耗為101.28 kW·h/t原料、中壓蒸汽消耗為0.319 t/t原料;撫順60酮苯脫油裝置能耗為43 kgEO/t原料，其中電消耗為77.17 kW·h/t原料、中壓蒸汽消耗為0.3 t/t原料。

3.1.2 ?能耗分析

兩套裝置能耗相差較大主要體現(xiàn)在電耗方面，本裝置電消耗較高有多重因素：

（1）蠟收率

本裝置加工減三線油的蠟收率為38.81%，相比撫順在運60萬t/t酮苯裝置加工減四線油的蠟收率27.71%高出11.1%，含蠟量高導(dǎo)致需要加入的溶劑量較大，降溫結(jié)晶時需要的冷量較多，導(dǎo)致氨壓機(jī)用電負(fù)荷增加，流量的增大也導(dǎo)致大部分泵的用電量增加。

（2）操作條件

撫順在運60酮苯裝置過濾機(jī)進(jìn)料溫度為5 ℃，而本裝置過濾機(jī)進(jìn)料溫度為-1 ℃，兩者溫差達(dá)到6℃，需要冷凍系統(tǒng)提供的冷量增大，導(dǎo)致用電量大大增加。

（3）設(shè)備數(shù)量

裝置設(shè)備數(shù)量為270臺，撫順在運60酮苯設(shè)備數(shù)量僅為238臺，其中用電設(shè)備多于撫順在運60酮苯裝置18臺，導(dǎo)致裝置用電量增加。

（4）設(shè)備運行情況

本裝置大量利舊使用舊有設(shè)備，如泵、套管結(jié)晶機(jī)等，部分利舊用電設(shè)備不在性能曲線的高效區(qū)運行，用電設(shè)備效率不高，導(dǎo)致用電量增加。

3.2 ?能源品種分析

酮苯裝置年開工時數(shù)為8 400 h，能耗主要體現(xiàn)在蒸汽和電上，因此減少蒸汽和電的消耗量是本裝置節(jié)能的重點。蒸汽主要用于油、蠟溶劑回收系統(tǒng)三次塔進(jìn)料加熱及汽提塔汽提，電主要用于冷凍系統(tǒng)和裝置泵的驅(qū)動。

3.3 ?影響能耗因素分析

本裝置原料進(jìn)裝置后加入溶劑稀釋，冷卻的同時再加入溶劑稀釋，冷卻到過濾溫度時進(jìn)行油蠟分離，同時還需要補充一定量的溶劑進(jìn)行洗滌和稀釋，冷凍機(jī)需要同時對原料及加入的溶劑提供冷量使溫度降低到油蠟分離的溫度，保證油蠟分離完全。分離后的油、蠟分別進(jìn)入相應(yīng)的回收系統(tǒng)進(jìn)行溶劑回收操作，經(jīng)過蒸汽加熱器加熱并通過蒸餾的方式回收溶劑，經(jīng)干燥脫水和調(diào)配后循環(huán)使用。

溶劑的加入量和結(jié)晶過濾系統(tǒng)的過濾溫度決定了裝置的能耗水平，而溶劑的加入量主要取決于原料的含蠟量，含蠟量越高需要加入的溶劑量越大，溶劑降溫過濾以及蒸餾回收消耗的電和蒸汽量越大，過濾溫度取決于產(chǎn)品的需求，要求的產(chǎn)品牌號越高，過濾溫度越低，冷凍系統(tǒng)耗電量越高，同時得到的蠟產(chǎn)品量較小。因此影響本裝置能耗的最主要的因素有原料性質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量和業(yè)主對不同牌號產(chǎn)品的要求[2，3]。

3.4 ?主要耗能設(shè)備分析

本裝置輸入能量58.54 kgEO/h，能量輸出2.22 kgEO/h。裝置主要耗能設(shè)備有氨壓機(jī)、真空泵、泵、蠟液三次塔進(jìn)料加熱器、濾液三次塔進(jìn)料預(yù)熱器及濾液三次塔進(jìn)料加熱器等，主要設(shè)備能量消耗情況見表2。

4 ?節(jié)能措施綜述

4.1 ?降低蒸汽消耗

蒸汽消耗約占酮苯裝置能耗的60%，因此降低蒸汽的使用量是節(jié)能的主要措施，而溶劑的加入量、循環(huán)量和回收系統(tǒng)換熱流程直接影響著蒸汽的消耗量。

4.1.1 ?降低溶劑加入量

參照撫順在運60酮苯裝置，并根據(jù)原料及生產(chǎn)情況降低加入的溶劑比例，使總?cè)軇┍冉档停瑥亩档土搜b置回收系統(tǒng)的加熱蒸汽使用量，大大的降低了蒸汽的使用量。

4.1.2 ?濾液循環(huán)

結(jié)晶過濾系統(tǒng)采用濾液全循環(huán)技術(shù)。80%的新鮮溶劑使用在三段脫油上，三段脫油的濾液（含油0.24%）全部循環(huán)到二段脫油二次使用，二段脫油的濾液（含油1.6%）全部循環(huán)到一段脫油作稀釋溶劑。新鮮溶劑經(jīng)過三次使用后再到溶劑回收，減少了溶劑的循環(huán)量，降低了裝置能耗[4]。

4.1.3 ?五塔三效

回收系統(tǒng)采取的五塔三效流程，使一塔總?cè)軇饣蔬_(dá)到約為30%，二塔總?cè)軇饣蔬_(dá)到32%，三塔總?cè)軇饣蔬_(dá)到35%，前三個塔總?cè)軇饣蔬_(dá)到97%以上，并優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到采用三塔塔頂?shù)臒崃孔鳛槎M(jìn)料加熱熱量，二塔塔頂?shù)臒崃孔鳛橐凰M(jìn)料加熱熱量，即整個回收系統(tǒng)只對三塔進(jìn)料采用蒸汽加熱，最大限度降低蒸汽消耗[5]。

4.2 ?減少電消耗

電的消耗在能耗中約占40%，可以通過如下方式降低電耗：

（1）降低溶劑加入量，減小冷凍系統(tǒng)用電負(fù)荷;

（2）通過增加變頻器降低機(jī)泵電耗。過濾機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)，部分泵、空冷器電機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)，節(jié)約裝置用電;

（3）裝置共有機(jī)泵70臺，其中新增機(jī)泵31臺，選用節(jié)能高效的機(jī)泵，在正常負(fù)荷下，機(jī)泵運行工況處于性能曲線的高效區(qū)，并采用合理的調(diào)節(jié)方式予以保證。電機(jī)選用高效節(jié)能型電機(jī)。利舊使用的機(jī)泵經(jīng)過核算后，通過合理匹配，用于最適合的位置，處于性能曲線的高效區(qū);

（4）在新建變電所的低壓380 V側(cè)采用無功功率補償，使其功率因數(shù)達(dá)到0.9以上，以減少無功功率損失;

（5）合理規(guī)劃，縮短電纜線路的長度，減少線損。

4.3 ?管道及設(shè)備采用的隔熱措施

管道的隔熱設(shè)計，以滿足工藝要求、減少管道及其組成件熱量或冷量的損失、節(jié)約能源、保持生產(chǎn)能力、提高經(jīng)濟(jì)效益、改善工作環(huán)境和防止?fàn)C傷為原則。對不同的操作條件及操作位置分別進(jìn)行保溫、保冷、防燙等措施降低熱量及冷量損失。

4.4 ?其它部分節(jié)能措施

裝置主要用水有新鮮水、生活水、循環(huán)水、消防水、軟化水等。

4.4.1 ?節(jié)水基本原則

（1）堅持“節(jié)流優(yōu)先，治污為本，提高用水效率”的方針，工業(yè)節(jié)水設(shè)施與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入生產(chǎn)和使用;

（2）采用節(jié)水新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備;

（3）通過實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，排水嚴(yán)格執(zhí)行清污分流、一水多用、污水回用的原則，促進(jìn)廢水循環(huán)利用和綜合利用，減少裝置污水排放量，實現(xiàn)廢水資源化。

4.4.2 ?主要節(jié)水措施

（1）生產(chǎn)給水在進(jìn)裝置后加計量表計量，并設(shè)置相應(yīng)的切斷閥嚴(yán)格控制裝置的一次用水量，杜絕長流水現(xiàn)象發(fā)生;

（2）在循環(huán)水進(jìn)裝置的總管道上設(shè)置儀表計量，并設(shè)置相應(yīng)的切斷閥，為加強(qiáng)用水管理提供可靠的手段;

（3）在供水系統(tǒng)中運用變頻控制技術(shù)，降低管網(wǎng)壓力冗余，降低管網(wǎng)滲漏量;

（4）生產(chǎn)冷卻水采用循環(huán)水，并提高循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，減少循環(huán)水排污;

（5）盡量采用干式空冷器替代水冷器，節(jié)約循環(huán)水用量。

5 ?結(jié) 論

通過對能耗的幾點分析，制定出對應(yīng)的解決措施，可以降低公用工程消耗，在保證裝置平穩(wěn)運行的同時節(jié)省了裝置運行成本，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，增加了裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]苗全峰.酮苯脫蠟脫油裝置節(jié)能改造[J].石油與天然氣化工：2002， 31（3）.

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[3]吳瓊，李賀等.酮苯裝置溶劑組成研究[J].當(dāng)代化工，2018， 3 （47）.

[4]梁朝林，梁文雄.煉油工業(yè)技術(shù)知識叢書-溶劑脫蠟[M].北京：中國石化出版社，2011：158-163

[5]江澤政.潤滑油溶劑脫蠟[M].北京：中國石化出版社，1994：220.