某煉廠芳烴抽提裝置節(jié)能降耗措施的探討

＊董志飛

（中海石油舟山石化有限公司 浙江 316015）

1.前言

節(jié)能降耗是國(guó)內(nèi)外煉廠永恒的主題。通過降低煉油能耗不僅可以提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，還有利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。2019年以來，受國(guó)內(nèi)恒力石化、浙江石化等大型煉化項(xiàng)目的相繼投產(chǎn)，以及國(guó)際油價(jià)下跌的影響，產(chǎn)能過剩，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)形勢(shì)嚴(yán)峻。在此背景下，某煉廠芳烴抽提裝置展開了節(jié)能降耗措施的探索。

2.裝置概況

3.裝置能耗分析

從裝置的工藝特點(diǎn)來看，圓筒爐和3.5MPa蒸汽分別為原料分離單元、精餾單元提供了主要的動(dòng)力來源。此外還利用二甲苯蒸汽作為熱源產(chǎn)生1.0MPa過熱蒸汽。

按照《石油化工設(shè)計(jì)能量消耗計(jì)算方法SH/T3110-2001》，能耗計(jì)算以抽提進(jìn)料31.25t/h（25×104t/a）為基準(zhǔn)，裝置能耗為97.12kg標(biāo)油/t，其中原料分餾部分的能耗為33.94kg標(biāo)油/t，抽提部分的能耗為35.76kg標(biāo)油/t，芳烴分離部分的能耗為37.42kg標(biāo)油/t。而重芳烴分離單元能耗折算為1.1kg標(biāo)油/t。按照物料消耗來分類，循環(huán)冷卻水為0.6kg標(biāo)油/t，3.5MPa蒸汽為15.12kg標(biāo)油/t，瓦斯為25.63kg標(biāo)油/t，電量為3.38kg標(biāo)油/t，除鹽水為0.42kg標(biāo)油/t?？梢钥闯鐾咚埂?.5MPa蒸汽所占比例較大，其次是電量，這些是可以通過優(yōu)化工藝參數(shù)來降低的，是節(jié)能降耗的關(guān)鍵之處。電量基本上是固定的，調(diào)整起來較為困難，但是通過流程改動(dòng)、操作調(diào)整，應(yīng)該有節(jié)約空間。循環(huán)冷卻水、除鹽水、氮?dú)?、凈化風(fēng)所占比例較小，調(diào)節(jié)空間有限。

(1)降低裝置瓦斯用量分析

瓦斯主要消耗在原料分離單元，用于實(shí)現(xiàn)餾分切割，并為苯塔、甲苯塔提供熱量實(shí)現(xiàn)苯、甲苯分離。塔系統(tǒng)有三大平衡狀態(tài)，分別是熱量平衡、汽液相平衡、物料平衡。塔系統(tǒng)所需要的熱量不僅與進(jìn)料大小、組成有關(guān)，與回流量也有密切的關(guān)系。一定程度上來說，回流量越大，塔底再沸熱量越大；反之亦然。但回流量太小，分餾效果變差，塔頂餾分可能不合格；回流量太大，易使輕組分帶到塔底。由此，在保證塔系統(tǒng)正常分餾的情況下，將回流比控制接近下限，并根據(jù)進(jìn)料量來調(diào)整，理論上可以達(dá)到降低瓦斯消耗的目的，同時(shí)回流量降低也會(huì)使得各回流泵電耗降低。

對(duì)于精餾單元，降低回流量會(huì)降低塔底二甲苯蒸汽耗量，使系統(tǒng)多產(chǎn)1.0MPa蒸汽。但隨著二甲苯塔回流量的降低，加熱爐負(fù)荷降低，1.0MPa蒸汽產(chǎn)量可能會(huì)下降。

按照行業(yè)加熱爐通用管理制度，氧含量一般控制在2%-4%。而過?？諝庀禂?shù)也影響著加熱爐的熱效率。過?？諝庀禂?shù)大，煙氣帶走的熱量也多，熱效率下降；過?？諝庀禂?shù)過小會(huì)導(dǎo)致燃燒不完全，熱效率也會(huì)下降。因而控制氧含量接近低限有利于提高加熱爐熱效率。

(2)降低裝置3.5MPa蒸汽耗量分析

抽提蒸餾單元是利用溶劑對(duì)原料中各組分相對(duì)揮發(fā)度影響的不同，通過蒸餾實(shí)現(xiàn)芳烴與非芳烴分離。系統(tǒng)來的3.5MPa蒸汽減溫減壓而成的2.2MPa蒸汽，分別為抽提塔、回收塔、再生塔氣相上升提供動(dòng)力。

對(duì)于抽提蒸餾塔，塔底再沸量與進(jìn)料量、進(jìn)料組成、溶劑比都有關(guān)系。溶劑比較大時(shí)芳烴收率相對(duì)增大，但能耗較大；溶劑較小時(shí)雖節(jié)能但是芳烴收率降低，還易導(dǎo)致非芳烴產(chǎn)品不合格。因而在保證混芳、非芳產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，適當(dāng)降低溶劑比會(huì)使得塔底再沸蒸汽量減少。

經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療是冠心病的重要治療手段[8-11]。阿司匹林和氯吡格雷的雙聯(lián)抗血小板療法是經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療術(shù)后預(yù)防支架內(nèi)血栓形成的有效手段，在治療過程中，消化道不良反應(yīng)是最常見的并發(fā)癥之一[3，12]。質(zhì)子泵抑制劑是預(yù)防和治療術(shù)后消化道不良反應(yīng)的首選藥物。CYP2C19是氯吡格雷轉(zhuǎn)化為活體形式的重要酶類，而質(zhì)子泵抑制劑對(duì)氯吡格雷抗血小板功能的減弱作用可能是通過對(duì)CYP2C19的競(jìng)爭(zhēng)性抑制而實(shí)現(xiàn)的[13]。

對(duì)于溶劑回收塔，實(shí)際上是一減壓蒸餾塔。同其他分餾塔一樣，降低回流比會(huì)達(dá)到節(jié)能效果，但會(huì)影響到混芳與環(huán)丁砜的分離效果。

溶劑再生塔是依靠熱量、真空度、汽提氣三者結(jié)合實(shí)現(xiàn)溶劑再生的。汽提氣量大，一般上溶劑再生效果相對(duì)會(huì)改善，但同時(shí)也會(huì)增加底部再沸蒸汽量。因而通過監(jiān)控貧溶劑質(zhì)量，優(yōu)化汽提水量，可降低塔底再沸蒸汽耗量。

(3)降低裝置電耗分析

一般上，裝置的電耗量是相對(duì)固定的，調(diào)節(jié)起來比較困難。抽提裝置的主要電耗量集中在新氫壓縮機(jī)、脫庚烷塔塔底重沸爐泵、二甲苯塔塔底重沸爐泵。而根據(jù)電機(jī)功率的定義，對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)，其功率可簡(jiǎn)約計(jì)算為P=1.732IUcosψ。根據(jù)該公式，要想降低電耗量，要設(shè)法降低其率。目前，對(duì)于電機(jī)常用的方法是增加變頻器根據(jù)工藝需求來改變轉(zhuǎn)速來從而降低輸出功率；對(duì)于泵，裝置存在部分泵偏離高效工況點(diǎn)的情形，通過葉輪切割的方式使其性能曲線下移，其功率也會(huì)相應(yīng)下降。

在生成油加氫單元，新氫壓縮機(jī)設(shè)置有0%、50%、75%、100%四擋，出口流量通過旁路調(diào)節(jié)閥返回量來控制，日常該調(diào)節(jié)閥閥位開度較大（60%-100%）。在保證生成油加氫效果的前提下，降低壓縮機(jī)負(fù)荷，控制出口返回閥開度在10%左右，可以降低新氫壓縮機(jī)的電耗。

4.節(jié)能降耗措施實(shí)效及其效果

(1)降低裝置瓦斯耗量

針對(duì)降低瓦斯耗量，裝置對(duì)回流比及加熱爐氧含量設(shè)定了控制下限，由操作人員進(jìn)行實(shí)際操作調(diào)整。具體參數(shù)控制指標(biāo)如表1所示。

表1 控制指標(biāo)

2019年5月至6月（裝置進(jìn)料量70t/h）逐步調(diào)整操作參數(shù)，下面以此期間部分調(diào)整數(shù)據(jù)來觀察預(yù)期效果。

①降低脫庚烷塔回流量

圖1、圖2是2019年6月加熱爐F4101瓦斯耗量與回流量、氧含量的變化趨勢(shì)。裝置逐步將脫庚烷塔回流量從43.5t/h降至39t/h，回流比從1.45降至1.2，并同步調(diào)整氧含量。期間脫庚烷塔回流化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)如表2。可以看出在降低T4101回流量、氧含量的同時(shí)，F(xiàn)4101瓦斯耗量從980Nm3/h降至930Nm3/h。但T4101回流中二甲苯含量有所上升，意味著該塔分餾效果變差，但仍在接受范圍內(nèi)。

圖1 F4101瓦斯量與回流量

圖2 F4101瓦斯量與氧含量

表2 T4101回流化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

②降低二甲苯塔回流量

二甲苯塔采用加壓工藝，其主要能量均得到了利用。此次調(diào)整將回流比從5.15降至4.75（回流量由84t/h調(diào)整至81t/h）。調(diào)整期間二甲苯產(chǎn)品純度保持在98.9%以上，由此可知二甲苯塔分餾效果并未變差，產(chǎn)品質(zhì)量未受影響，而加熱爐瓦斯耗量降低60Nm3/h。

③降低精餾單元回流量

裝置精餾系統(tǒng)為了獲得較好的分離效果，保證一定的操作彈性，塔底溫度控制偏高，有較大節(jié)能空間。同時(shí)降低精餾單元雙塔再沸量在一定程度上會(huì)使抽提汽包1.0MPa蒸汽增產(chǎn)。從2019年5月起，裝置逐步將苯塔再沸量從43.5t/h降至42.5t/h，甲苯塔再沸量從24.5t/h降至21.5t/h，回流比都相應(yīng)下降，抽提汽包產(chǎn)1.0MPa蒸汽增產(chǎn)約0.5t/h。調(diào)整期間苯、甲苯產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到99.99%以上。

圖3 F4102瓦斯量與T4102回流量

圖4 F4102瓦斯量與氧含量

(2)降低裝置蒸汽耗量

降低3.5MPa蒸汽耗量，主要是對(duì)抽提蒸餾系統(tǒng)溶劑比、回收塔回流比、汽提水量進(jìn)行調(diào)整?？刂浦笜?biāo)分別為溶劑比不小于3.6（總?cè)軇┝俊?10t/h），T4303回流比0.6（回流量≥11.5t/h）。

溶劑比的大小與芳烴收率有著重要的關(guān)系。溶劑比受進(jìn)料量大小的影響極大，且隨著非芳烴產(chǎn)品中苯含量的要求變高（≯0.1%），溶劑比長(zhǎng)時(shí)間沒能控制至低限，故其蒸汽用量未見明顯變化。

在保證混芳質(zhì)量的前提下，溶劑回收塔回流比也可適當(dāng)下調(diào)，從而減少蒸汽耗量。從2019年8月起，裝置逐步將回流量從12.5t/h降至11.5t/h，塔底蒸汽耗量下降0.3t/h。針對(duì)溶劑再生塔，裝置將汽提水量從2.7t/h降至2.2t/h，使得塔底蒸汽耗量從1.6t/h降至0.7t/h。調(diào)整后混芳產(chǎn)品質(zhì)量及貧溶劑質(zhì)量正常，未發(fā)生明顯變化。

經(jīng)過對(duì)溶劑比、回流比、汽提水量的調(diào)整，抽提蒸餾單元2.2MPa蒸汽耗量降低1.3t/h，按照蒸汽市場(chǎng)價(jià)格來計(jì)算，全年可節(jié)省200萬(wàn)元成本。

(3)降低電耗

對(duì)于電耗，裝置對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行了全面的摸排，進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。針對(duì)空冷風(fēng)機(jī)，提高空冷器與水冷器的結(jié)合使用效率，停用了二甲苯產(chǎn)品空冷器；對(duì)溶劑回收塔塔頂空冷AC4302A/C增設(shè)變頻器。針對(duì)離心泵，裝置對(duì)脫庚烷塔塔底泵、后加氫進(jìn)料泵、甲苯塔回流泵進(jìn)行了葉輪切割優(yōu)化，分別降低電流4A、3A、2A。

針對(duì)新氫壓縮機(jī)，從2019年起，分別兩次將壓縮機(jī)負(fù)荷從100%降至75%，75%降至50%，壓縮機(jī)出口流量旁路閥閥位降至2%，減少了壓縮機(jī)所作無為功，使得電流依次降低3A，2A。后加氫單元循環(huán)氫氣量從15000Nm3/h依次降至12500Nm3/h、11000Nm3/h。表3為壓縮機(jī)負(fù)荷從75%調(diào)整至50%時(shí)的數(shù)據(jù)，可見并未對(duì)后加氫生成油質(zhì)量造成影響。

表3 機(jī)組負(fù)荷調(diào)整前后參數(shù)對(duì)比

5.結(jié)論及存在的問題

通過綜合考慮了塔系統(tǒng)的分離效果、產(chǎn)品質(zhì)量、加氫反應(yīng)效果，對(duì)芳烴抽提裝置各塔回流比、溶劑比、汽提比、電機(jī)負(fù)荷逐步進(jìn)行優(yōu)化，瓦斯耗量、蒸汽耗量、電耗量都有所下降，節(jié)能降耗效果明顯，充分證明措施是可行的。但在調(diào)整過程中還存在一些問題。

（1）按照往復(fù)式壓縮機(jī)的工作原理，新氫壓縮機(jī)50%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)只有內(nèi)側(cè)氣缸在工作，對(duì)于氣缸及缸套受熱變形不一致，活塞桿受力情況發(fā)生了變化，相應(yīng)氣閥壽命可能縮短。

（2）降低脫庚烷塔回流會(huì)使得塔頂餾分中二甲苯含量增加，導(dǎo)致甲苯塔液位處于高位，有時(shí)需要開雙泵運(yùn)行，增減了電耗，同時(shí)也增加了回?zé)挸杀尽?/p>

（3）汽提水量降低對(duì)溶劑再生塔運(yùn)行有影響。對(duì)于溶劑再生塔，汽提水起到降低溶劑分壓的作用，有利于汽提效果。但隨著汽提水的減少，汽提效果變差。雖然能節(jié)約蒸汽耗量，但溶劑再生塔液位波動(dòng)幅度變大且頻次增加。