芳烴抽提裝置的節(jié)能優(yōu)化

【摘?要】苯、甲苯和二甲苯是生產(chǎn)各類化學(xué)品的重要原料，抽提精餾是廣泛應(yīng)用的芳烴生產(chǎn)工藝，但能耗較高，其節(jié)能優(yōu)化至關(guān)重要。通過(guò)實(shí)施各項(xiàng)節(jié)能措施，芳烴聯(lián)合裝置能效不斷提高，公司生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提升。對(duì)于其他芳烴裝置節(jié)能降耗有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】芳烴抽提裝置;節(jié)能優(yōu)化

引言

裂解汽油和重整油是生產(chǎn)芳烴的重要原料;芳烴抽提是主要生產(chǎn)工藝，按照分離原理不同主要分為液-液萃取和抽提精餾。液-液萃取是借助抽提溶劑對(duì)于各組分溶解度的差異分離組分;抽提精餾則利用烴類中的各組分相對(duì)揮發(fā)度不同提取高純度芳烴。抽提精餾工藝的抽提溶劑選擇性較高、原料普適性較強(qiáng)、溶劑損失更少。近年來(lái)，該工藝得到了更多化工企業(yè)的青睞。但由于該工藝需要多個(gè)塔才能完成分離，操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)均較高，因此，其節(jié)能優(yōu)化至關(guān)重要。

1芳烴抽提裝置

抽提系統(tǒng)的主要目的是從富含芳烴的C6～C8餾分中回收芳烴?；旌戏紵N（C6～C8組份）進(jìn)入抽提塔，與來(lái)自回收塔底的貧溶劑逆流接觸進(jìn)行液-液抽提。抽提塔塔頂?shù)拇蟛糠殖橛嘁海ǚ欠紵N）直接送到抽提塔的進(jìn)口，用于稀釋進(jìn)料中的芳烴以改善抽提效果;另一部分抽余液經(jīng)冷卻后送到抽余油水洗塔。塔底的富溶劑與來(lái)自回收塔底部的貧溶劑換熱后送入汽提塔塔頂。汽提塔再沸器用蒸汽加熱。含有非芳烴和部分芳烴的汽提塔塔頂蒸汽經(jīng)冷凝冷卻后進(jìn)入汽提塔頂罐分離;輕質(zhì)非芳烴和輕質(zhì)芳烴經(jīng)加壓后送入抽提塔，水送至水汽提塔塔頂;塔底液送至溶劑回收塔以分離出芳烴和回收溶劑?；厥账斦羝?jīng)冷凝后進(jìn)入回收塔回流罐分離凝水和混合芳烴，底部再沸器用蒸汽加熱;一部分混合芳烴回流到回收塔塔頂，另一部分作為合格料送至混合芳烴中間罐?；亓鞴拗械乃腿コ橛嘁核此鳛橄礈焖?塔底貧溶劑經(jīng)水汽提塔再沸器冷卻后，一部分去汽提塔作溶劑，另一部分經(jīng)貧富溶劑換熱器換熱后作抽提塔的溶劑。精餾系統(tǒng)的主要目的是從混合芳烴中分離苯、甲苯和混合二甲苯。混合芳烴經(jīng)苯塔進(jìn)料/甲苯產(chǎn)品換熱器、苯塔進(jìn)料/混合二甲苯產(chǎn)品換熱器及苯塔進(jìn)料換熱器預(yù)熱后進(jìn)入苯塔。苯塔全回流操作;塔底有兩個(gè)再沸器，一個(gè)由甲苯塔塔頂物料提供全部熱源，另一個(gè)的熱量由中壓蒸汽提供;塔中段采出苯;苯塔塔底產(chǎn)品送至甲苯塔。甲苯塔塔頂物料經(jīng)苯塔再沸器冷卻后，一部分作為塔頂回流返回甲苯塔，另一部分經(jīng)苯塔進(jìn)料/甲苯產(chǎn)品換熱器和甲苯產(chǎn)品冷卻器冷卻后送往甲苯產(chǎn)品罐。塔底的混合二甲苯經(jīng)與混合芳烴換熱后進(jìn)入儲(chǔ)罐。

2換熱網(wǎng)絡(luò)能耗分析現(xiàn)行裝

置中已考慮了冷熱物流之間的集成和能量回收，例如苯塔的進(jìn)料經(jīng)與甲苯和混合二甲苯換熱實(shí)現(xiàn)了兩股產(chǎn)品流熱量的回收，溶劑回收塔塔底的貧溶劑給水汽提塔再沸器提供能量。取最小傳熱溫差為10℃，對(duì)現(xiàn)行裝置的換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行夾點(diǎn)分析可知，該換熱網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)處熱物流溫度為138℃，冷物流溫度為128℃;所需最小加熱公用工程30650kW，所需最小冷卻公用工程28626kW?，F(xiàn)行換熱網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能潛力較小，理論節(jié)能量為1170kW，占加熱公用工程的3.8%，占冷卻公用工程的4.1%。由于其改造需調(diào)整和更換多臺(tái)換熱器、投資回收期較長(zhǎng)，未對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化改造。

3苯塔和甲苯塔的集成優(yōu)化

除換熱網(wǎng)絡(luò)外，以能量為分離劑的精餾塔是耗能大戶，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化也有顯著的節(jié)能效果;最簡(jiǎn)單的方案是優(yōu)化回流比/回流量。在該裝置中，抽提塔和水洗塔塔底再沸器均通過(guò)熱物流加熱，而苯塔和甲苯塔還需消耗大量蒸汽。因此，可考慮對(duì)這兩個(gè)精餾塔進(jìn)行優(yōu)化。苯塔為全回流操作，苯從側(cè)線采出?，F(xiàn)行生產(chǎn)中回流量為71.5t/h，塔底總熱負(fù)荷為9856kW，由中壓蒸汽和甲苯塔塔頂熱物流共同加熱，中壓蒸汽用量為2.34t/h，提供1360kW的熱量。塔頂空冷器和水冷器熱負(fù)荷為9920kW。維持其它操作條件不變的情況下，在模擬得到苯塔塔頂回流量、側(cè)線產(chǎn)品苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、甲苯塔甲苯產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和苯塔塔底再沸器熱負(fù)荷隨塔頂循環(huán)量的變化。在其他操作條件不變的情況下，只有當(dāng)苯塔回流量大于43.7t/h時(shí)，才能同時(shí)滿足苯產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99.9%、甲苯產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99.8%的生產(chǎn)要求?？紤]到操作彈性，回流量取為56.0t/h，對(duì)應(yīng)的再沸器負(fù)荷為8190kW，可在原基礎(chǔ)上減少熱負(fù)荷1666kW。苯塔塔底再沸器可不用中壓蒸汽進(jìn)行供熱，節(jié)約中壓蒸汽2.34t/h。流經(jīng)苯塔再沸器的甲苯塔塔頂熱物流的流量可減小為67.74t/h。同時(shí)，循環(huán)量下，空冷器冷凝負(fù)荷為7150kW，在原基礎(chǔ)上減小2120kW，按每冷卻1000kW的熱量耗電40kW計(jì)算，可減少耗電84.8kW，冷凝器E-211冷凝負(fù)荷為520kW，可在原基礎(chǔ)上減少熱負(fù)荷130kW，冷卻水用量可節(jié)省23.0t/h?，F(xiàn)行系統(tǒng)中，甲苯塔的回流比為3.44，塔頂總出料量為81.38t/h，回流量為63.08t/h，塔底熱負(fù)荷為9370.64kW。在苯塔優(yōu)化的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步優(yōu)化甲苯塔的回流量。設(shè)置回流量在34～82t/h（回流比1.9～4.5）變化時(shí)，利用AspenPlus對(duì)甲苯塔進(jìn)行靈敏度分析，可得塔頂出料量、甲苯產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)、甲苯塔塔底再沸器熱負(fù)荷、塔頂物流供熱量隨之變化。在其他操作條件不變的情況下，只有當(dāng)回流量大于36.3t/h（回流比>2）時(shí)，才能滿足甲苯塔甲苯產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)>99.8%的生產(chǎn)要求。同時(shí)，當(dāng)回流量大于50.08t/h（回流比>2.76），即該塔塔頂?shù)目偭髁看笥?0.2t/h，其塔頂物流可用于為苯塔的再沸器提供所需的全部熱負(fù)荷（8190kW）?？紤]到操作彈性，選擇甲苯塔的回流量為53.4t/h（回流比2.92），此塔頂流量為71.9t/h，苯塔塔底不需要額外的中壓蒸汽供熱，甲苯塔塔底熱負(fù)荷為9092kW，節(jié)能278.64kW，減少高壓蒸汽用量為0.6t/h。優(yōu)化后，苯塔節(jié)約中壓蒸汽2.34t/h，甲苯塔節(jié)約高壓蒸汽0.6t/h，空冷能耗減小2120kW，減少耗電84.8kW（按每冷卻1000kW的熱量耗電40kW估算），節(jié)約冷卻水22.75t/h。高壓蒸汽、中壓蒸汽、水、電的價(jià)格分別按150元/t、120元/t、2元/t、0.5元/（kW·h）計(jì)算，每年開(kāi)工時(shí)間8000h，每年可節(jié)省費(fèi)用366.96萬(wàn)元，無(wú)需進(jìn)行管路改造和增加投資。

4在芳烴抽提裝置中，有多臺(tái)以能量為分離劑的精餾塔，多個(gè)需要加熱和冷卻的流股組成換熱網(wǎng)絡(luò)。換熱網(wǎng)絡(luò)集成可通過(guò)有效地分析物流間的換熱、設(shè)計(jì)具有最佳熱回收效果和最低設(shè)備投資費(fèi)用的換熱器網(wǎng)絡(luò)。精餾塔節(jié)能主要集中在以下兩個(gè)方面（1）采用精餾節(jié)能技術(shù)，如中間再沸器和冷凝器技術(shù)、側(cè)線精餾技術(shù)、熱泵技術(shù)、多效精餾、熱耦合精餾技術(shù)等，從單個(gè)設(shè)備的角度降低能耗。（2）將精餾塔與換熱網(wǎng)絡(luò)集成以達(dá)到節(jié)能的目的，從系統(tǒng)整體的角度優(yōu)化用能。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)不斷從裝置用能現(xiàn)狀開(kāi)展技術(shù)分析并有序進(jìn)行各項(xiàng)新型節(jié)能降耗手段的研究、實(shí)踐，同時(shí)有效控制生產(chǎn)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。芳烴聯(lián)合裝置節(jié)能降耗取得了一定成果，同時(shí)也促進(jìn)了分公司經(jīng)濟(jì)效益的提升。

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作者簡(jiǎn)介：康劭玲，助理工程師、技師，本科。

（作者單位：重慶科技學(xué)院?機(jī)械工程學(xué)院）