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苯抽提装置节能降耗分析

1前言

面对原油市场价格下滑带来的影响,需要我们在生产过程中积极探索新的操作方式,改进与优化装置工艺,降低总体成本,使公司能够在节约中增效和创收。其中苯抽提装置通过采取调整溶剂循环量、降低回流比、加装新系统新设备等措施,取得了较好的节能降耗效果。

2装置概况

苯抽提装置为催化重整配套装置,以连续重整装置生产的脱戊烷汽油为原料,主要产品为苯、甲苯和高辛烷值汽油调和组份。抽提溶剂为环丁砜。自重整来的脱戊烷油先经脱辛烷塔进行分离,塔底分离出重汽油,塔顶组分作为抽提原料。抽提原料从抽提塔下部进入,与塔顶贫溶剂逆向接触,含有芳烃的富溶剂从塔底流出后进入汽提塔,塔顶抽余油则流入水洗塔,水洗后送出装置,水洗水经汽提除去轻质非芳烃后循环使用。汽提塔顶回流芳烃回到抽提塔作为返洗,用以置换富溶剂中含有的重质非芳烃。在汽提塔内除去非芳烃的塔底富溶剂,流入回收塔利用减压和水蒸气汽提的方法将其中所含的芳烃和溶剂分离,回收塔塔底部溶剂返回抽提塔循环使用,顶部芳烃进入精馏系统,在苯塔中分离出苯、甲苯。

3能耗分析

苯抽提装置加工能耗及费用数据见表,由表可见其中导热油、中压蒸汽、电的能耗及费用所占比例很大,是节能降耗的关键;而其它加工能耗所占比例比较小而且消耗基本是固定的,即使适当降低消耗也对总能耗几乎没有太大影响。因此要降低装置的能耗,主要是设法降低导热油、中压蒸汽和电的消耗。装置使用导热油的部分有脱辛烷塔重沸器、苯塔重沸器和白土塔进料加热器,其中白土塔进料温度相对固定,要降低这部分的导热油消耗难度大,而脱辛烷塔在装置开工初期的设计能耗较高,是节能降耗的关键部分。脱辛烷塔的分离效果好坏与最终产品质量无关,只影响二甲苯的产率,回流比较高,分馏效果较好,但能耗大。装置现阶段并未将二甲苯作为产品,而塔底重汽油含二甲苯并不会造成经济效益的损失,因此脱辛烷塔的分离效果应控制适当。苯抽提装置除以上三部分的热源使用导热油外,其它部分的热源则由中压蒸汽提供,它们分别是汽提塔重沸器、回收塔重沸器和溶剂再生塔重沸器,这部分能耗主要取决于溶剂比,溶剂比过大会造成一部分非芳烃也溶解到溶剂当中,影响混合芳烃的精度,同时过多溶剂在装置内循环,消耗过多的热量,反之则会使芳烃的收率降低。因此,应适当调整饲料中的芳烃含量,以减少不必要的能耗。当高压冷凝水减压时,由于凝结水小而可保持饱和水的焓,蒸汽冷凝液中的部分越多成为闪蒸蒸汽,因此对中压蒸汽凝结水的再利用也是很好的节能增效措施。空气冷却器在苯抽提装置被广泛应用,通常风机长期处于恒速运行状态,风量无法随冷却介质、环境状况动态调节,造成电能和人力白白浪费。尤其在冬季生产时,脱辛烷塔、苯塔顶空冷后温度不易调节,当停用一台风机,两片管束出口介质混合时温差较大,会引起出口管线水击现象。当启用一台风机由于被冷却介质含有水分或者为苯组分,在低温时结晶,冷后温度过低,容易发生偏流而冻坏管束,届时脱辛烷塔压力波动,系统平衡状态不能保持稳定,甚至导致苯塔空冷漏苯。因此空气冷却器加装变频调节可以在达到了节能降耗效果的同时,还有效降低了装置安全风险。

4节能优化措施

4.1降低脱辛烷塔的回流比。在满足脱辛烷塔各项操作参数稳定,并保持适当的操作弹性的前提下,将脱辛烷塔回流比由1.1降低至0.7,回流量每小时降了10吨左右,并且控制塔底重汽油组分中甲苯的含量不大于0.5%。4.2降低溶剂比。装置设计溶剂比为3.0~3.8,可根据抽提进料中芳烃含量来选择不同的溶剂比,目前实际生产中抽提进料的芳烃含量仅有20%左右,远远小于设计值,所以根据化验的数据对溶剂比做出调整,溶剂比由最初的3.0调整为2.0,即可满足生产需要。4.3降低苯塔回流比。苯塔的回流比大小,对能耗影响较大。因此应在保证产品指标合格的前提下降低苯塔回流量,去年苯塔进料量为10t/h左右,冷回流量为30t/h左右,回流比为3.0。而目前苯塔进料量仅为6t/h左右,冷回流量调整为8t/h左右,回流比为1.3。降低回流比后,苯和甲苯的产品纯度仍满足产品标准。4.4加装低温热利用系统。对于高温凝结水再利用,其中一个重要办法就是将中压蒸汽凝结水降压后产生二次蒸汽,由于闪蒸汽会从凝结水中带走大量热量,所以闪蒸汽具有很高的利用价值。蒸汽凝结水闪蒸设备未投用前,这部分高温凝结水直接送出装置,而投用后,分别在重沸器凝结水排出管线上设置旁路,使部分高温凝结水回到闪蒸设备中。如图所示闪蒸设备实际上为一凝结水膨胀分离装置。凝结水进入后,压力降低产生闪蒸蒸汽再进行汽水分离。蒸汽向上出罐进入苯抽提装置低压用汽系统,而降压后的凝结水通过疏水阀组进入凝结水出装置管线。图1闪蒸罐示意图1-闪蒸罐;2-浮球疏水阀;3-截止阀;4-过滤器;5-止回阀;6-安全阀;7-压力表。4.5空气冷却器增加变频调节。在脱辛烷塔和苯塔空冷器上加装变频器,变频器是根据DCS系统调节器给出的模拟电流信号的大小,控制变频器的输出电压和频率,来控制电动机转速,从而达到控制风机的通风量,从而达到控制塔顶馏出物温度的目的。并且通过空冷变频器结合改变风机扇叶的角度来改变通风量的大小,能使调节风机通风量更加准确,快速。

5节能效果

脱辛烷塔回流比降低后,塔底重沸器导热油的用量大幅下降,由原来的100t/h降至了80t/h,降幅达到20%,溶剂比降低后汽提塔、回收塔和溶剂再生塔重沸器的中压蒸汽用量有了不同程度的降低,苯塔回流比降低后,塔底重沸器导热油的用量下降了29%。装置中压蒸汽减温减压后为2.0MPa,在该压力下,饱和水焓为919.8kJ/kg,而在1.0MPa压力下仅为781.6kJ/kg。所以当饱和凝结水压力由2.0MPa下降至1.0MPa压力时,将有138.2kJ/kg的热量释放出可以用于加热水并使之变成蒸汽。而1.0MPa压力下的蒸汽比饱和水多出2020.5kJ/kg的潜热量。这部分热量仍可以在低压设备通过再凝结加之利用。这也正是低温热利用系统投用后价值所在。此外系统未投用前高温与低温凝结水是采用一根凝结水管线送出装置,由于介质混合时温差较大,会引起凝结水出装置管线发生水击现象。而且当各点凝结水压力不同时,压力低的凝结水管线会输送不畅,在冬季这部分管线有时会冻结给生产造成困难。而当低温热利用系统投用后这些问题就会迎刃而解了。

6结语

针对苯抽提装置能耗较高的现状进行的节能改造和技术优化,取得了较好的节能效果,有效地降低了生产成本,使公司在节能降耗中得到增效和创收。

作者:赵绪高 单位:海洋石油工程股份有限公司

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