气体分馏装置节能降耗措施探究

气体分馏装置节能降耗措施探究
发布时间：2021-12-16T02:33:46.346Z 来源：《科技新时代》2021年10期作者：黄琦琳[导读] 辽河石化公司气体分馏装置在2012装置大检修时对改装置的热水循环系统进行了优化改造，改造前装置使用的热水是由供水车间直接输送，经过装置1.0MPa蒸汽加热器进行加热一般要求加热至95℃以上，然后由装置热水输送机泵送至各个换热设备，经换热后再用机泵直接送出装置进入热水管网。

中国石油天然气集团有限公司辽河石化分公司规划计划处辽宁省盘锦市 124010
摘要为了降低气分装置的运行能耗提高装置经济效益，运行部在两次设备工艺大检修时对装置进行了优化改造，改造过程中充分考虑装置节能降耗问题。

关键词气体分馏节能降耗优化改造降耗措施
1.前言
气分装置在日常生产过程中实际运行能耗比设计时的能耗高很多，每年该装置的能耗费用所占的比例相对较高。

为了降低气分装置能耗，运行部先后对装置的热水循环系统及换热流程进行优化改造。

并对装置各塔的加热流程进行了重新优化，如在脱丙烷塔底增设了一台重沸器该重沸器利用了催化裂化装置分馏塔顶循环油为热源，这样联合改造不仅使催化装置循环油温度得到了降低还充分节约了气分装置大量蒸汽降低了装置能耗。

接下来本文将对气体分馏装置技术改造过程中的一些节能降耗措施进行探讨。

2.气体分馏装置技术改造过程中的一些节能降耗措施
2.1 改造循环热水系统，充分利用低温余热
辽河石化公司气体分馏装置在2012装置大检修时对改装置的热水循环系统进行了优化改造，改造前装置使用的热水是由供水车间直接输送，经过装置1.0MPa蒸汽加热器进行加热一般要求加热至95℃以上，然后由装置热水输送机泵送至各个换热设备，经换热后再用机泵直接送出装置进入热水管网。

改造前的热水循环系统会由于热水经过换热以后直接送出装置造成热水低温余热的浪费，为了装置的节能降耗运行部对热水循环系统进行了优化改造。

改造后装置增设了一个热水储罐，具体流程为热水储罐的热水先经过低温热水泵将70℃左右的低温热水经系统管网送至催化和常压装置进行换热，换热后热水温度可升高至84.8℃左右，然后进入气分装置在经过1.0MPa蒸汽加热器加热至95℃以上送至气分装置各个冷换设备，经换热后返回热水储罐，当热水储罐水位过低时可向其补充除盐水。

2.2 气体分馏装置与催化裂化装置热联合节能技术改造
中国石油辽河石化公司第二联合运行部原气分装置在未改造前全部的热源都来自于系统的低压（1.0MPa）蒸汽，蒸汽消耗量在22t/h以上，占装置能源消耗费用的主要部分，并且在装置日常生产中低压蒸汽压力常常受到上游装置的波动而产生变化，影响气分装置平稳运行，尤其是在冬季，装置蒸汽压力往往下降到0.5MPa以下，给操作带来了非常大的困难。

根据公司双优化项目节能的需要，运行部考虑为气分装置T101底增加一台换热器（E102B），将催化装置的分馏塔T201顶循油引入E102B进行换热，由于催化装置顶循油流量大，这样可以替代气分装置现有的T101底1.0MPa蒸汽热源，达到节约装置能源的目的。

气体分馏装置与催化裂化装置热联合改造后装置的工艺生产情况：
(1)气分装置T101底的1.0MPa蒸汽热源用量大大减少，由催化裂化装置分馏塔顶循油与气分装置T101物料进行换热来保证T101底的正常操作温度。

(2)正常生产中气分装置T101底温度、液位等受外界热源波动影响减小。

(3)T101底再沸器E102保留一定的蒸汽流量，在催化裂化装置出现问题，T101底热源不能采用催化裂化分馏塔顶循环油进行加热时，能够及时投用E102蒸汽热源保证气分装置连续正常生产。

2.3丙烯精馏塔热泵流程节能分析与优化
为了减少丙烯精馏塔的能源消耗，目前国内很多炼厂的气分装置丙烯精馏塔采用了一种先进的生产流程（热泵流程）。

该流程与气分装置常规流程相比，常规流程的丙烯精馏塔塔顶轻组分冷却一般采用以循环冷却水为冷源的冷凝器和空气冷却器，塔底重沸器则一部分采用装置循环热水作为热源另一部分采用1.0MPa低压蒸汽作为热源。

而热泵流程采用的原理是逆向卡诺循环，该循环能有效节约装置能耗基本不需要消耗蒸汽及循环水等用量，具体流程如下：从气分装置丙烯精馏塔分离出来的塔底重组分（主要为丙烷）一路直接通过塔底冷却器冷却后送出装置作为产品，另一路则先通过一调节阀组进行降温降压后分别进入脱乙烷塔塔顶冷凝器和丙烯精馏塔塔顶冷凝器依靠丙烷汽化带走塔顶轻组分的热量进行冷却。

从冷凝器出来的气相丙烷进入一个分液罐把丙烷组分中携带的液相分离出来气相从顶部进入气体压缩机进行加压，加压后的丙烷组分温度在110℃以上经过丙烯塔底辅助冷却器调温以后作为塔底重沸器热源。

热泵流程工艺流程图如图所示。

热泵流程主要由压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个过程组成，属于逆行卡诺循环，其热效率如下:
式中Q-热泵向塔底供给热量 W-热泵所需功 T3-C101入口温度皿 T4-C101出口温度由于热泵流程中丙烯精馏塔底丙烷组分去脱乙烷塔顶冷凝器的量很小，一般可忽略。

对于开式B型热泵，可近似认为T3温度等于塔顶冷凝器E106蒸发一侧的温度，所以为了从丙烯精馏塔塔顶冷凝器中取出的热量为：
式中T1-T103项温度 T2一T103底温度△T1一E106传热温差
T2一Tl为丙烯精馏塔顶底温差，从上式可以看出，丙烯精馏塔顶底温差越小热泵精馏的热效率就越高。

热泵流程在生产过程中丙烯精馏塔顶既不需要使用循环冷却水进行冷却塔底也不需要热水或蒸汽进行加热，这样大大节约了装置循环冷却水和蒸汽等公用工程的用量。

所以应用热泵流程可以大大降低装置的生产能耗节约资源提高装置经济效益。

3. 结论
（1）应用催化裂化装置的分馏塔T201顶循油余热作为气体分馏装置脱丙烷塔的重沸器E102B的热源替代了气体装置脱丙烷塔底重沸器原来的低压蒸汽进行加热，这样改造既充分利用了催化裂化装置分馏塔顶循环油的低温余热，还节约了气体分馏装置脱丙烷塔底低压蒸汽的用量提高了该装置的经济效益。

（2）热泵流程在生产过程中丙烯精馏塔顶既不需要使用循环冷却水进行冷却塔底也不需要热水或蒸汽进行加热，这样可以大大节约装置循环冷却水和蒸汽等公用工程的用量。

参考文献
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