糠醛装置蒸汽代炉工艺设计探讨

[摘要]糠醛装置运行时间较长，现有加热炉台数多、负荷小且效率不高；某石油化工厂区内有富余的蒸汽热源。本文介绍了一种中压蒸汽作为热源代替加热炉的技术方案，详细比选了各种技术路线，并论证了中压蒸汽作为热源代替加热炉技术方法的可行性。

[关键词]糠醛装置；蒸汽代炉；设计

我国是一个煤炭资源相对丰富、石油资源稀缺的国家。国家的煤炭工业实行“增加产量，提高质量，积极出口”的发展方针；石油工业实行“快增储量，充分利用国际资源，满足国内需求”，某石油化工厂采用CFB锅炉产生的蒸汽作各个生产装置的热源，实质就是用焦炭代替燃料油，符合国家能源政策。运行CFB锅炉，实现热电一体，其本身可能通过发电达到盈利目的，因而充分利用富余汽量，可以提高CFB锅炉负荷及供热比，降低供电标煤耗，从而降低产供汽、电成本。其次，某石油化工厂充分利用富余汽量，可以减少炼油自用燃料量。实施糠醛蒸汽代油炉改造，可充分利用富余蒸汽，减少炉用燃料消耗，降低燃料自用率，从而提高综合商品率。

1技术改造条件

因糠醛在230℃时会分解、结焦。3.5MPa的中压蒸汽最高温度为420℃左右，为防止糠醛介质遇高温分解及结焦，所以进装置的3.5MPa蒸汽首先经一减温器减温至290℃左右，保证与糠醛介质直接接触的换热管内壁温度在240℃以下。因装置自产近2.5t/h的0.35MPa的低低压蒸汽原是进炉-1对流段，过热后作汽提塔的汽提蒸汽。若炉-1拆除后，此部分蒸汽无法过热，拟增一自产蒸汽过热器，用自产的低低压蒸汽与减温后的中压蒸汽换热，达到中压蒸汽降温的同时低低压蒸汽过热，一举两得。中压蒸汽走壳程，低低压蒸汽走管程。降温后的中压蒸汽再进入新增的加热器，以代替已有加热炉。为防止糠醛结焦，计划抽出液(或精制液)走管程，蒸汽走壳程。且换热器选型计算时，适当提高工艺物料流速，3.0m/s以上，减少物流滞留层厚度，减少管程结焦的机会，且管程结焦易清洗。详细的加热炉与蒸汽加热器结焦对比等如表1所示。进精制液汽提塔的精制液流量65t/h，温度需从由160℃加热到206℃；进三效蒸发塔的抽出液流量80t/h，温度需从182℃加热到216℃。

2工艺技术方案比选

2.1加热工艺比选

糠糠装置精制液、抽出液加热均需要外部加热。加热的方式有加热炉加热、导热油加热及蒸汽加热三种。加热炉加热：国内同类装置最早大多采取加热炉加热，采用加热炉加热，有如下优点：介质温度可控制范围大、对溶剂适应性广、热效率高。缺点是设备造价高，占地面积大，需要燃料配套设施。导热油加热：中小型装置加热工艺也有采用导热油加热。采用导热油加热，有如下优点：介质温度可控制范围大、对介质适应性广、只需要一台导热油加热炉。缺点是导热油炉热效率低，能耗高，需要燃料配套设施。蒸汽加热：三糠精制液、抽出液加热采用蒸汽加热是目前石化炼厂的发展趋势。采用蒸汽加热有如下优点：设备投资小，易操控，装置安全性高，且无废气排出，有利于环保。缺点是受加热蒸汽温度限制，工艺介质加热温度有限，能耗比加热炉加热稍高。这三种加热方式目前都有广泛应用，至于采取何种加热方法，需要根据实际情况确定。采用加热炉加热的计算能耗比蒸汽加热的低，在没有蒸汽富余的大型装置的溶剂回收系统普遍采用；导热油加热仅适合中小型装置，且是在没有富余蒸汽的情况下采用；采用蒸汽加热是工厂蒸汽有富余，且蒸汽可满足介质加热要求的情况下采用。因某石油化工厂中压蒸汽有较多富余，且中压蒸汽的压力为3.5MPa(冷凝温度245℃)，糠糠装置精制液进汽提塔温度要求为206℃，抽出液进三效蒸发塔温度要求为206℃，以上二股物料温度与该厂中压蒸汽冷凝温度相差35℃左右。工艺介质温度与加热介质温度非常匹配，选用中压蒸汽加热工艺较合理。

2.2蒸汽加热工艺比选

方案一，3.5MPa蒸汽首先经一减温器减温至290℃左右后，再作为热源，保证与糠醛介质直接接触的换热管内壁温度在240℃以下。为防止糠醛结焦，计划抽出液(或精制液)走管程，蒸汽走壳程。且换热器选型计算时，适当提高工艺物料流速，3.0m/s以上，减少物流滞留层厚度，减少管程结焦的机会，且管程结焦易清洗。方案二，直接用中压蒸汽加热器代替加热炉。三糠的精制液及抽出液中均含有糠醛。糠醛在230℃时就会分解、结焦，如果将中压蒸汽直接进入加热器，若冷介质出口温度在216℃左右，换热管壁温将超过250℃，糠醛等介质会分解、结焦，且设备需选用耐高温的铬钼钢或不锈钢，不仅产品质量无法保证，且设备投资大，改造费用高方案三，用减压后的中压蒸汽加热器代替三糠醛装置的加热炉。3.5MPa的中压蒸汽冷凝温度为245℃左右。原精制液出炉温度为206℃，原抽出液出炉温度为216℃，用3.5MPa的中压蒸汽加热，温度正好匹配，如果将蒸汽减压，则蒸汽冷凝温降低，蒸汽与介质温差变小，消耗蒸汽增多，且换热器面积增大，设备投资变大。因糠醛在230℃时会分解、结焦。3.5MPa的中压蒸汽最高温度为420℃左右，为防止糠醛介质遇高温分解及结焦，蒸汽需先考虑减温不减压。技术方案比选情况详见下表2。

3换热工艺计算

中压蒸汽减温至290℃后分两路分别对精制液进行加热、对抽出液进行加热；蒸汽加热器壳程出口凝结水与与沉降罐底料换热，充分利用凝结水热量。各股物料条件详见下表3、4。

4工艺流程及控制方案简介

4.1精制液“以汽代油炉”加热流程

进入糠醛装置的中压蒸汽经流量计后首先进入新增的减温器，减温至290℃后进入新增的自产蒸汽过热器，与装置自产的0.35MPa蒸汽换热，换热至280℃后分两路，一路进入新增的精制液加热器壳程，将管程的精制液加热至206℃后，精制液进入精制液汽提塔，精制液管道上设置流量控调节阀，凝结水管道上设置温度控调节阀。另一路减温蒸汽进入抽出液“以汽代油炉”加热系统。

4.2抽出液“以汽代油炉”加热流程

与自产蒸汽换热减温后的中压蒸汽总管的另一支进入新增的抽出液加热器壳程，将管程的抽出液加热至216℃后，抽出液进入抽出液三效蒸发塔，抽出液管道上设置温度控调节阀，凝结水管道上设置流量控调节阀。加热器壳程出口凝结水进入后续的凝结水换热流程。

4.3凝结水与沉降罐底料换热流程

从蒸汽加热器出来的凝结水合并后进入新增凝结水罐，经罐底调节阀进入沉降罐底料加热器，与沉降罐底料换热后出装置。凝结水罐底设置液位控调节阀，罐顶设置压力控调节阀。

5技术改造效果

采用中压蒸汽加热器代替糠醛装置加热炉，使得装置的安全平稳运行可得到更有效保障。不仅可满足工艺介质分离要求，而且产品质量保证，工艺方案合理，工程投资相对较低。另可以充分利用已有公用工程，不足部分通过改造解决，系统配套投资低。同时优化了糠醛装置换热流程，无需再运行糠醛装置加热炉，实现良好的综合经济效益。

6结论

综上所述，用中压蒸汽加热器代替糠醛装置加热炉的技术方案是合理可行的，无需运行加热炉也节省燃料气，加热工艺流程相对简单，设备通用且维护方便，提高了厂区CFB锅炉热电一体化效率，全厂综合经济性更好。新增设备规格见下表5所示。

参考文献

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作者：邹聪文 单位：茂名瑞派石化工程有限公司