探索胺液再生系統(tǒng)的節(jié)能措施

孫傳亮，李寅鵬，崔同祥

探索胺液再生系統(tǒng)的節(jié)能措施

孫傳亮，李寅鵬，崔同祥

（大連西太平洋石油化工有限公司，遼寧 大連 116600）

探索胺液再生系統(tǒng)的節(jié)能措施，從節(jié)省蒸汽消耗、合理分配系統(tǒng)負(fù)荷、降低循環(huán)量、減少電耗等方面進(jìn)行研究，建立胺液再生系統(tǒng)的系列提質(zhì)增效管控方案。相比原運行方式，每年可降低蒸汽消耗53 874 t，降低電耗452 886 kW·h，節(jié)約生產(chǎn)成本約450萬元。

胺液再生；節(jié)省蒸汽；負(fù)荷分配；減少電耗

胺液再生系統(tǒng)作為煉廠加氫裝置脫H2S吸收劑供應(yīng)以及硫磺回收裝置H2S原料供應(yīng)之間的橋梁紐帶，在我國加大污染防治力度、持續(xù)改善生態(tài)環(huán)境、提高生態(tài)文明建設(shè)中發(fā)揮的作用愈加突出。然而，胺液再生系統(tǒng)是煉廠能耗的大戶，在煉廠開展提質(zhì)增效工作中，降低胺液再生系統(tǒng)能耗的研究，具有重要的現(xiàn)實意義。本文以對某煉廠胺液再生系統(tǒng)進(jìn)行系列節(jié)能調(diào)整為例，通過對節(jié)省蒸汽消耗、合理分配系統(tǒng)負(fù)荷、降低循環(huán)量、減少電耗等方面的嘗試，探索出胺液再生系統(tǒng)的節(jié)能措施，制定出胺液再生系統(tǒng)的提質(zhì)增效管控方案。通過系列調(diào)整管控，每年可以降低蒸汽消耗53 874 t，降低電耗452 886 kW·h，節(jié)約生產(chǎn)成本約450萬元[1]。

1 胺液再生系統(tǒng)質(zhì)量指標(biāo)與基本流程

1.1 質(zhì)量指標(biāo)

該煉廠加氫型胺液再生系統(tǒng)，由一套處理能力350 t·h-1大再生單元、兩套260 t·h-1小再生單元組成，采用三塔并聯(lián)工藝，根據(jù)胺液負(fù)荷可實行單塔、雙塔、三塔操作，胺液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%～30%的MDEA溶液，日常胺液循環(huán)量約550 t·h-1，采用“一套大再生單元+一套小再生單元”的運行方式。3套胺液再生單元共同處理由重油加氫等加氫裝置以及硫磺回收裝置尾氣吸收單元送來的富胺液，采用0.35 MPa蒸汽汽提再生的方式，脫除H2S后貧胺液再返回各用戶使用[1]。為確保該煉廠貧胺液用戶的吸收效果，常規(guī)貧胺液工藝指標(biāo)為貧液中H2S小于4 g·L-1；硫磺裝置尾氣吸收單元對精貧液質(zhì)量要求較高，工藝指標(biāo)為小于2 g·L-1，高于此指標(biāo)硫磺煙氣外排SO2將大幅上升，精貧液一般來自大再生單元底部抽出。

1.2 基本流程

胺液再生系統(tǒng)基本流程為：自上游胺液用戶來的富胺液，分別輸送至大再生單元（7800）和小再生單元（7000）。7800單元塔底抽出精貧液，經(jīng)過貧/富胺液換熱器、空冷器（A7801E/F）冷卻至45 ℃以下，由貧胺液泵送至硫磺裝置尾氣吸收單元，多余的部分并入常規(guī)貧液進(jìn)貧胺罐（V7003）。再生塔第21板側(cè)線抽出常規(guī)貧液，送入貧胺罐（V7003）。進(jìn)入7000單元的富胺液可至兩套互為備用的再生塔，再生塔I（T-7001）底貧胺液入貧/富胺換熱器、海水冷卻器冷卻至40 ℃，進(jìn)入貧胺罐（V7003）。再生塔Ⅱ（T-7002）流程與T7001相同僅位號不同。貧胺液從貧胺罐（V7003）經(jīng)貧胺液外送泵（P7002A-E），送至各用戶使用。胺液再生單元的流程見圖1。

圖1 胺液再生系統(tǒng)基本流程圖

2 胺液再生系統(tǒng)的能耗組成

胺液再生系統(tǒng)的能耗組成見圖2。由圖2可以看出，在胺液再生系統(tǒng)的能耗組成中，占比較大的依次為蒸汽（86%）（凝結(jié)水為蒸汽使用后的凝液）、電耗（4%）。由于能耗的高低與裝置負(fù)荷正相關(guān)，因此降低胺液再生系統(tǒng)的蒸汽消耗、電耗、裝置負(fù)荷即胺液的循環(huán)量，對于胺液再生系統(tǒng)的節(jié)能具有重要意義[2]。

圖2 胺液再生系統(tǒng)能耗組成圖

3 胺液再生系統(tǒng)的節(jié)能措施

3.1 節(jié)省胺液再生蒸汽消耗

胺液再生單元蒸汽優(yōu)化瓶頸在于貧胺液的質(zhì)量，隨著蒸汽用量的減少，貧胺液中硫化氫含量會持續(xù)升高，因此在摸排過程中要確保硫磺裝置外排煙氣達(dá)標(biāo)、各貧胺液用戶吸收效果良好。采用逐步降低噸汽比（每噸胺液的耗蒸汽量）、定時對貧胺液化驗分析并持續(xù)跟蹤硫磺煙氣和下游用戶反饋情況的方式，對蒸汽用量極限值進(jìn)行摸排，結(jié)果見表1、表2。

表1 大再生單元不同噸汽比與胺液品質(zhì)明細(xì)表

表2 小再生單元不同噸汽比與胺液品質(zhì)明細(xì)表

由表1可以看出，在保持塔頂壓力80 kPa不變的條件下，大再生單元當(dāng)塔底溫度小于121.5 ℃時，再繼續(xù)降低蒸汽，貧胺液中H2S質(zhì)量濃度會大幅度上升，此時塔底精貧液中H2S質(zhì)量濃度為1.99 g·L-1，中部抽出貧液為5.06 g·L-1。以大再生單元循環(huán)量320 t·h-1計算，優(yōu)化后每年可節(jié)省蒸汽14 016 t。

由表2可以看出，在保持塔頂壓力80 kPa不變的條件下，小再生單元當(dāng)塔頂溫度小于100 ℃時，再繼續(xù)降低蒸汽，貧胺液中H2S質(zhì)量濃度會大幅度上升，此時塔底貧液中H2S質(zhì)量濃度為2.44 g·L-1，混合后外送貧胺液用戶中H2S為3.56 g·L-1。以小再生單元循環(huán)量230 t·h-1計算[3]，優(yōu)化后每年可節(jié)省蒸汽10 512 t。

3.2 合理分配胺液再生系統(tǒng)負(fù)荷

為探究大再生單元中部抽出、底部抽出各自的耗汽量，將大再生單元全部改為底部抽出，耗汽量與正常生產(chǎn)期間的對比見表3。為探究由小再生單元供硫磺裝置尾氣吸收用貧胺液的耗汽量，由于兩套小再生單元沒有由塔底出料直供硫磺裝置尾氣單元的流程，需采取“兩套小再生運行、停運大再生單元”的運行方式，將大再生單元停工并將系統(tǒng)內(nèi)貧胺液全部提高品質(zhì)至尾氣吸收使用的最低要求，耗汽量與正常生產(chǎn)期間的對比見表4。

表3 大再生單元不同運行方式與胺液品質(zhì)明細(xì)表

由表3可以看出，大再生單元停用中部抽出、全部底部抽出時，滿足胺液用戶吸收效果的最小噸汽比約131 kg·t-1。由此可以分析出，在中部抽出和底部抽出量相同的工況，底部抽出用噸汽比約為131 kg·t-1，中部抽出用噸汽比約51 kg·t-1。

表4 小再生單元不同運行方式與胺液品質(zhì)明細(xì)表

由表4可以得知，小再生單元的最小噸汽比約61 kg·t-1。由于兩套小再生單元沒有由塔底出料直供硫磺裝置尾氣單元的流程，若采取“兩套小再生運行、停運大再生單元”的運行方式，需將噸汽比提升至107 kg·t-1。

因此，采取“大再生單元最小底部抽出、最大中部抽出，其余胺液送至小再生單元”的運行方式方式，為該煉廠加氫型胺液再生系統(tǒng)最節(jié)能的運行方式[4]。大再生單元底部、中部抽出單列設(shè)計最大能力均為200 t·h-1，硫磺回收裝置尾氣吸收單元的精貧液最小用量為100 t·h-1，以當(dāng)前胺液再生系統(tǒng)循環(huán)量550 t·h-1為例，分配方式為大再生單元 320 t·h-1（中部抽出200 t·h-1，底部抽出120 t·h-1），小再生單元230 t·h-1。此方式相比大再生單元滿負(fù)荷運行、小再生單元滿負(fù)荷運行的方式，每年蒸汽消耗可分別降低18 396、2 628 t[5]。

3.3 降低胺液系統(tǒng)循環(huán)量

硫磺裝置尾氣吸收單元產(chǎn)生的半貧液約為 100 t·h-1，經(jīng)化驗分析后其中H2S質(zhì)量濃度約為 6 g·L-1，與貧胺液混合后滿足重油加氫裝置貧胺液質(zhì)量要求。因此將此半貧液直接由硫磺裝置尾氣吸收單元送往重油加氫裝置[6]，與胺液再生系統(tǒng)來的貧胺液混合后進(jìn)入高壓脫硫塔（C-01）使用，可將胺液再生系統(tǒng)的循環(huán)量由550 t·h-1降至500 t·h-1以下，每年可節(jié)省蒸汽26 718 t[7]。

3.4 減少胺液再生系統(tǒng)電耗

可視外送貧胺液溫度、環(huán)境溫度變化，及時調(diào)整貧胺液循環(huán)水換熱器（E7804C/D）、硫磺裝置尾氣吸收單元貧胺液循環(huán)水換熱器（E7203/E7910）及貧胺液海水冷卻器（E7205/E7913）的水流量，將大再生單元空冷器（A7801E/F）控制為“冬季停運、春秋季開一臺、夏季開兩臺”的運行方式。相比原運行方式，每年可降低電耗216 000 kW·h[8]。

胺液再生系統(tǒng)外送貧胺液泵（P7002A/B/C/D/E）共5臺，其中P7002A/B/C設(shè)計流量為330 t·h-1、功率為110 kW，P7002D/E設(shè)計流量為385 t·h-1、功率為132 kW。因此，可視胺液系統(tǒng)的循環(huán)量，選擇不同的運行方式。當(dāng)循環(huán)量高于650 t·h-1時，采用P7002A/B/C一臺+P7002D/E一臺的運行方式；當(dāng)?shù)陀?50 t·h-1時，采用P7002 A/B/C運轉(zhuǎn)兩臺的方式[9]。相比原運行方式，每年可降低電耗192 720 kW·h。

富液進(jìn)料泵（P7006A/B）額定出口流量 650 t·h-1，通過最小回流閥（FIC7018）控制出口流量，原設(shè)定出口流量600 t·h-1，回流閥開度較大；鑒于目前循環(huán)量為550 t·h-1，機泵設(shè)計最小出口流量為350 t·h-1，改設(shè)定出口流量400 t·h-1，回流閥全關(guān)，年度可節(jié)省電耗約44 166 kW·h。

4 結(jié) 論

經(jīng)過對胺液再生系統(tǒng)的節(jié)能措施探索，形成胺液再生系統(tǒng)提質(zhì)增效管控方案，具體如下：

1）日常生產(chǎn)時胺液再生系統(tǒng)的蒸汽使用，以“大再生單元塔底溫度大于121.5 ℃、小再生單元塔頂溫度大于100 ℃”的下限控制，及時根據(jù)貧富胺液化驗結(jié)果調(diào)整蒸汽用量。

2）根據(jù)胺液系統(tǒng)循環(huán)量，采取“大再生單元最小底部抽出、最大中部抽出，其余胺液送至小再生單元”的運行方式，即以“大再生單元負(fù)荷320 t·h-1（底部出料120 t·h-1），其余送至小再生單元”為原則進(jìn)行負(fù)荷分配。

3）硫磺裝置尾氣吸收單元半貧液送至重油加氫裝置使用后，可將胺液系統(tǒng)循環(huán)量由550 t·h-1降低至500 t·h-1以下[10]。

4）視胺液系統(tǒng)循環(huán)量，當(dāng)高于650 t·h-1時，采用P7002A/B/C一臺+P7002D/E一臺的方式運行；當(dāng)?shù)陀?50 t·h-1時，采用P7002 A/B/C運轉(zhuǎn)兩臺的方式。

5）及時調(diào)整貧胺液冷卻用的循環(huán)水及海水流量，將大再生單元空冷器（A7801E/F）控制為“冬季停運、春秋季開一臺、夏季開兩臺”的運行方式。

6）綜合以上措施，胺液系統(tǒng)優(yōu)化后每年可以降低蒸汽53 874 t，降低電耗452 886 kW·h，節(jié)約生產(chǎn)成本約450萬元。

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Study on the Energy-saving methods for the Methyldiethanolamine Solution Regeneration System

,,,

（Dalian West Pacific Petrochemical Co., Ltd., Dalian Liaoning 116600, China）

The energy-saving methods for the methyldiethanolamine solution regeneration system was studied from saving steam consumption, rationally distributing system load, decreasing circulation volume, reducing power consumption and other perspectives, a management plan with high quality and efficiency for the methyldiethanolamine solution regeneration system was established. Compared to the original operating mode, annual steam consumption, annual power consumption and annual production cost were reduced by 53 874 t, 452 886 kW·h and 4.5 million Yuan, respectively.

Methyldiethanolamine solution regeneration; Steam saving; Distributing load; Power consumption reduction

2021-05-17

孫傳亮（1993-），男，蒙古族，遼寧省朝陽市人，初級工程師，2016年畢業(yè)于大連理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，從事硫磺回收裝置生產(chǎn)管理工作。

TQ050.7

A

1004-0935（2021）12-1908-04