芳烃联合装置综合节能改造_高国正

能量利用

芳烃联合装置综合节能改造

高国正 唐孟海

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司(河南省洛阳市471012)

摘要:中国石油化工股份有限公司洛阳分公司芳烃联合装置综合节能优化改造主要是以降低工艺用能、提高能量转化和传输过程的效率为目标,采用新型塔板技术对芳烃抽提和对二甲苯装置的8个塔器进行改造,采用搪瓷管空气预热器对加热炉余热回收系统改造。改造后,装置运行平稳,产品质量合格,加热炉热效率由89%提高到92%。标定结果显示,装置每年能耗降低427.76G J,三苯单位能耗降低1.06G J。

关键词:芳烃联合装置 精馏塔 加热炉 节能改造 效果

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司芳烃联合装置由芳烃抽提、苯抽提蒸馏和对二甲苯装置等部分构成。为适应原料性质变化和下游装置需求,2003年和2005年分两阶段对装置进行了技术改造,更换了歧化、异构化催化剂和吸附剂,新建了苯抽提蒸馏装置,增设OX产品塔及相关配套设施,实施装置消缺配套改造等,通过两次改造,PX 产量达到了215kt/a,2007年PX实际产量达到242.1kt/a,三苯(苯,PX,OX)产量达到401.2kt/a。

PX装置两次技术改造后,由于OX塔系的引入,二甲苯塔塔顶汽相供热量明显不足,造成抽余液塔再沸器可用热量减小,塔回流比偏小,影响了装置的优化操作。同时由于装置用能增大,造成二甲苯塔塔底再沸加热炉热负荷过大,炉膛温度上升到800 左右,最高达到830 ,接近设计最高值,影响了加热炉安全运行。

2008年5 6月装置大检修期间,采用新型塔板技术对抽提装置和对二甲苯联合装置的8个塔器进行改造,采用搪瓷管技术对加热炉空气预热器进行了整体更换。

1 改造前存在的主要问题

1.1 分馏塔器板效率偏低,工艺用能偏大

芳烃联合装置的分馏塔共19座,精馏塔器的板效率是影响能耗、处理量和产品产量的重要因素。改造前的塔板主要是普通筛孔塔板和导向浮阀塔板,效率较低,回流比过大,冷凝能耗、再沸能耗较高。

芳烃抽提单元核心分离设备是芳烃抽提塔,溶剂比为3.49,根据模拟计算,其塔板效率只有25%。溶剂用量的大小和塔底流出的产品物流所夹带的非芳烃的多少直接决定了该系统的能耗,溶剂比越大,系统能耗越高。若采用新型塔板,则抽提塔的溶剂比可显著降低,节能效果显著。

根据工艺模拟计算二甲苯单元各分馏塔板效率普遍较低,最高的二甲苯塔塔板效率为70%,最低的抽余液塔板效率只有55%,邻二甲苯塔板效率为65%,抽出液塔板效率为68%,歧化汽提塔和异构化脱庚烷塔板效率为60%。

二甲苯单元整个联合换热流程中,抽余液塔是最大的耗能用户,几乎占二甲苯塔塔顶汽相供热的50%。由于抽余液塔采用普通筛板作为传质设备,该塔操作回流比高达2.47,造成耗能较大,没有多余热量供给其它用户。

1.2 加热炉热效率低,热量损失大

PX装置共有4台加热炉,分别是歧化进料加热炉、二甲苯塔重沸炉和异构化加热炉,各炉烟气出对流段合并后统一进行余热回收,四台炉子设计热负荷总计为93.74MW,空气预热器原设计为热管空气预热器,排烟温度为165 ,由于热管空气预热器露点腐蚀严重,实际排烟温度为215 ,加热炉效率仅为87%,热量损失偏大。

收稿日期:2009-01-09。

作者简介:高国正,高级工程师,1987年毕业于郑州大学化学工程专业,现任该公司副总工程师。联系电话:0379-********,E-m ai:l gaogz@

炼 油 技 术 与 工 程

2009年6月 PETROLEUM REF I NERY ENG I NEER I NG 第39卷第6期

2 综合节能改造方案2.1 技术选择

节能改造思路主要是提高板效率、加热炉热效率,降低工艺用能率、能量损失。塔器改造选用了成套塔板技术,将芳烃抽提单元和二甲苯单元的8个塔器更换为复合孔微型阀高效塔板。它集成了微型浮阀、鼓泡促进器、多折边倾斜式降液管等技术,其多折边倾斜式降液管技术不仅解决了液体流动死区的问题,也消除了气体流动的不均匀性。由于降液管为倾斜式结构,有效地增加了液体流程长度,延长了气液接触时间,改善了塔板的传质效率,其通量和板效率较一般塔板均有较大幅度的提高。

加热炉空气预热器的改造选用搪瓷管空气预热器技术,在空气预热器末端采用搪瓷表面,由于其表面光滑,不易积灰、耐腐蚀,排烟温度可以降低到140 ,长期热效率保持在92%左右,经济效益显著。2.2 改造方案2.2.1 抽提单元

更换抽提塔筛孔塔板,将现用的厚筛孔塔板厚度减薄,筛孔的直径减小、开孔率重新调整。可使穿过筛孔塔板的分散相更有效地破碎分散成小液滴。改造轻相上升管,采用多折边形式的升液管,使轻相在整个塔截面上均匀分布,增加抽提塔分离效率。

更换回收塔塔板和降液管,降液管改成多折边倾斜式降液管,以改善液体在塔板上的流动均匀性,塔板则改为复合孔微型阀高效塔板,提高传质效果。

改造后抽提塔板效率由25%升至35%,溶剂比由3.49降为2.6,溶剂量减小可使汽提塔所需热量大幅度降低。溶剂回收塔的板效率由60%提高至75%,回流比由0.32降为0.29。在处理量保持不变时,通过提高塔板效率,抽提单元可节

能1517k W,节能幅度为21%。

2.2.2 二甲苯单元

将二甲苯塔、邻二甲苯塔、抽余液塔、抽出液塔、歧化汽提塔和脱庚烷塔等进行高效塔板改造。在塔径、管口方位不变的前提下将现有塔板更换为新型复合孔微型阀高效塔板,提高了塔板效率。降液管进行多折边倾斜降液管改造:将现有降液管下部挖去一部分,上部仍旧保留,将折弯的降液管直接焊接在保留的降液管之上,形成一种多折边倾斜降液管,解决普通降液管的液体流动死区问题,消除气体流动的不均匀性,提高传质效率(见图1)

。

图1 降液管改造示意F ig .1 R ev a mp i ng of do w ncome r

改造后节能情况见表1。改造后,板效率可以达到75%以上,不仅可解决该系统供热不足问

题,还可实现二甲苯单元有效节能,6个塔节能量总计达到16.785MW,但由于邻二甲苯塔、抽余液塔和抽出液塔利用的是二甲苯塔塔顶汽相冷凝余热,扣除上述3塔的理论节能量,二甲苯单元有效节能量可以达到7.92MW 。2.2.3 加热炉余热回收系统

加热炉余热回收空气预热器采用扰流子管+搪瓷管方案,高温段采用钉头管,低温段采用搪瓷管。设置空气旁路,通过调节空气进入预热器的流量,调整烟气出口温度(设定为140 ,可根据需要适当调整),防止引风机发生露点腐蚀,在低温搪瓷管段设置水冲洗结构,清除积灰,加热炉热效率设计为92%。改造后每年可以多回收热量3.703MW 。

表1 二甲苯单元改造后节能情况

T able 1 Energy sav i ng of xy lene un it after revamp i ng

设备原回流比改造后回流比

原板效率,%

改造后板效率,%

单塔理论节能量/k W

二甲苯塔3.503.0070805600邻二甲苯塔14.5010.5065752750抽余液塔2.472.0555805040抽出液塔

2.241.7568

801073

歧化汽提塔15.008.186075542脱庚烷塔

11.40

9.30

60

75

1780

44 炼 油 技 术 与 工 程 2009年第39卷