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      夾點(diǎn)技術(shù)在八鋼焦化粗苯蒸餾系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的應(yīng)用

      2020-07-25 09:58:22
      化工設(shè)計(jì)通訊 2020年8期
      關(guān)鍵詞:貧油富油洗油

      王 瑞

      (新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊頭屯河區(qū)寶鋼集團(tuán)八鋼公司,新疆烏魯木齊 830022)

      1 粗苯蒸餾系統(tǒng)介紹

      由焦?fàn)t煤氣洗苯裝置送來的富油(含苯高的洗油),經(jīng)油汽換熱器與脫苯塔頂部產(chǎn)出的苯氣換熱后,依次進(jìn)入貧富二段油換熱器,貧富油一段換熱器,使富油溫度升至115℃左右,然后進(jìn)入管式爐加熱爐升溫至180℃左右后進(jìn)入脫苯塔,同時(shí)洗油再生器來的蒸汽進(jìn)行蒸餾脫苯。脫苯后的貧油(含苯低的洗油)由貧油泵送至煤氣洗苯裝置,與煤氣逆向接觸進(jìn)行洗苯。

      脫苯塔塔頂產(chǎn)出的苯汽經(jīng)油汽換熱器、苯冷凝冷卻器后,進(jìn)入油水分離缸。分離出的粗苯流入粗苯回流缸,部分用粗苯回流泵送至塔頂作為回流使用,其余進(jìn)入粗苯中間槽,再由粗苯產(chǎn)品泵送至油庫的粗苯儲(chǔ)槽。脫苯塔上部設(shè)有撤水器,撤水器將脫苯塔上部積存的水引出,流入到撤水器,撤水器將水分離后,水自流進(jìn)入油水分離缸,油進(jìn)入下層塔板。脫苯塔底排出的180℃左右熱貧油依次經(jīng)過貧富油一段換熱器,貧富油二段換熱器后,冷卻至28℃左右后送回煤氣洗苯裝置。

      經(jīng)粗苯管式爐加熱后的富油切出1.5%左右進(jìn)入洗油再生器,同時(shí)用管式爐來的420℃左右過熱蒸汽直接蒸吹再生。洗油再生器頂部出來的汽體進(jìn)入脫苯塔下部,再生器底部排出的洗油殘?jiān)ㄆ谂胖翚堅(jiān)?,最終由殘?jiān)盟偷焦睦錂C(jī)械化澄清槽。

      粗苯蒸餾系統(tǒng)中需要冷卻降溫的熱物料有蒸餾塔頂部的175℃左右的貧油和蒸餾塔頂部的90℃的粗苯蒸氣,需要升溫的物料有焦?fàn)t煤氣洗苯工序送來的30℃左右的富油。

      粗苯蒸餾系統(tǒng)需要的能源介質(zhì)包括,400℃左右過熱蒸汽,管式爐的加熱燃料焦?fàn)t煤氣以及冷卻水。其中冷卻水又分為氨苯循環(huán)冷卻水和制冷水兩種。

      由于粗苯蒸餾系統(tǒng)存在大量冷熱物料,科學(xué)合理利用這些冷熱物料,優(yōu)化原有換熱網(wǎng)絡(luò)將為焦化廠節(jié)能減排工作做出有力支撐。

      2 夾點(diǎn)技術(shù)介紹

      夾點(diǎn)技術(shù)是以熱力學(xué)為基礎(chǔ),從宏觀角度分析過程系統(tǒng)中能量流沿溫度的分布,從中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)及其用能的“瓶頸”所在,并給以“解瓶頸”的一種方法。

      當(dāng)給出過程系統(tǒng)中各物料的壓力、組成、質(zhì)量流量、初始溫度、目標(biāo)溫度以及選定的最小允許傳熱溫差ΔTmin后,即可確定夾點(diǎn),常用的方法有三種,作圖法、問題表格算法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法。

      3 數(shù)據(jù)處理與分析

      本文中數(shù)據(jù)采集來自八鋼焦化分廠粗苯蒸餾裝置。其中根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測和物性表中數(shù)據(jù),得到表1數(shù)據(jù)。

      表1 冷熱物料數(shù)據(jù)

      其中,H1代表塔底出來貧油,H2代表塔頂出來的苯汽,C1代表進(jìn)出脫苯塔富油,用表中數(shù)據(jù)作圖,得圖1。

      圖1 冷熱物料“溫-焓”圖

      根據(jù)作圖法將 “溫-焓”圖中的熱物料曲線合并得到圖2

      圖2 熱物料組合“溫-焓“圖

      假設(shè)最小傳熱溫差ΔTmin為10℃,將溫焓圖中冷物料曲線沿h軸方向平移,得到圖3。

      圖3確定熱夾點(diǎn)溫度為83.27℃,冷夾點(diǎn)溫度為73.27℃,這就意味著溫度高于83.27℃的熱流股的熱量為可回收熱量,不可用冷卻器冷卻而要用溫度高于73.27℃的冷流股冷卻;溫度低于73.27℃冷流股不可用加熱器加熱,要用溫度低于83.27℃的熱流股加熱。由圖3還看出,熱公用工程最少消耗791.16MW,冷公用工程最少消耗743MW,最大可回收熱負(fù)荷為2 277.84MW。

      圖3 確定夾點(diǎn)溫度以及冷、熱公用工程負(fù)荷

      根據(jù)以上幾點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)粗苯蒸餾系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡(luò)存在以下兩點(diǎn)問題:

      1)粗苯的貧油經(jīng)油油換熱后的溫度在135℃左右,這意味著浪費(fèi)了1 100.13MW的能量,同時(shí)還要每小時(shí)消耗循環(huán)水和冷卻水大約共計(jì)8 731.2kg來給貧油降溫;

      2)富油進(jìn)過油氣換熱器后的溫度大概在64.2℃,這使其在進(jìn)入油油換熱器有跨越夾點(diǎn)傳熱的現(xiàn)象。

      對粗苯蒸餾系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的建議:

      建議通過增加油油換熱器,使油油換熱器后貧油溫度降到85℃左右;將油氣換熱后的富油再和油油換熱器后的貧油進(jìn)行換熱,使其升高到73.43℃左右。

      圖4為改造后的換熱網(wǎng)絡(luò)。

      4 結(jié)論

      圖4 改造后的換熱網(wǎng)絡(luò)(圖中的數(shù)據(jù)的單位為℃)

      根據(jù)夾點(diǎn)技術(shù)的作圖法,得到了粗苯蒸餾系統(tǒng)的最小公用工程加熱量、最小工程冷卻量,確定了夾點(diǎn)的位置?;緷M足了優(yōu)化計(jì)算的要求。

      依照夾點(diǎn)技術(shù)對現(xiàn)場進(jìn)行改造,通過增加油油換熱器,使油油換熱器后貧油溫度降到85℃左右;將油氣換熱后的富油再和油油換熱器后的貧油進(jìn)行換熱,使其升高到75℃左右,改造完成后每小時(shí)節(jié)約焦?fàn)t煤氣64.7m3/h,節(jié)約制冷水8m3/h。

      但是計(jì)算過程還有很多不足之處,如現(xiàn)場所測的數(shù)據(jù)有一定的誤差,有一部分?jǐn)?shù)據(jù)是根據(jù)理論計(jì)算推導(dǎo)而來,這些都有可能給最后的計(jì)算造成了誤差。

      最終目標(biāo)是根據(jù)理論計(jì)算能為粗苯蒸餾系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡(luò)改造以及將來焦化分廠整體換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化做支撐。

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