石化芳烃装置节能技术改造

石化芳烃装置节能技术改造

范玉林

盛虹炼化（连云港）有限公司 江苏连云港 222000

摘要：由于工艺较长工艺较复杂,芳烃氢化合物组合适用于炼油化工厂中具有较高能耗的设备。随着下游聚酯行业规模的不断扩大对原料的需求量不断增加,但芳烃装置节能技术应用仍未全面普及应用,装置具有较高的能耗和资源利用率存在较大的能源浪费。面对目前大量芳烃氢化合物的爆炸式增长节能降耗的重要性尤为突出。

关键词：石化芳烃装置；节能技术；改造；

前言：节能降耗应与设计和生产部门紧密结合,在设计阶段应充分考虑生产过程中遇到的问题,充分优化工艺路线布局和设备设计以尽量减少装置的能耗。同样在设备运行过程中,生产部门必须规范完善管理,以进一步降低设备的运行能耗。

一、工业装置

工艺流程中,经过处理的重整油进入重整油塔后,塔底送至二甲苯塔继续进行精馏分离,在二甲苯塔顶得到均衡状态的混合二甲苯，混合二甲苯经过吸附分离或者结晶分离得到高纯度的产品对二甲苯（PX），分离剩余的贫PX二甲苯再经过二甲苯异构化单元得到混合状态的二甲苯继续参与下游物料循环；塔底得到C9以上的重组分并送入重芳烃塔再进行蒸馏分离分别得到塔顶部的C9和少部分C10芳烃以及塔底部的重芳烃。在二甲苯塔顶部得到C6、C7的轻组分混合物，经过抽提蒸馏装置（溶剂萃取）,分离得到非芳烃和混合芳烃。混合芳烃和C9芳烃及少部分C10 芳烃进入歧化装置，经过歧化反应和精馏分离得到纯苯和混合二甲甲苯，其中纯苯作为产品外卖，混合二甲苯继续参与物料循环。

芳烃氢化合物萃取分离装置预二甲苯塔、苯塔、甲苯塔和重芳烃塔重沸炉采用热组合加热。其中,二甲苯塔、甲苯塔内的部分热量由热组合提供而苯塔、重芳烃塔塔内的热量则完全由热组合提供。由两个热交换器组成的蒸汽加热预蒸发塔的再沸器并由塔顶部的材料加热。塔顶气体可以输送到预蒸发塔的热交换器,即甲苯提取塔的热交换器该塔为这两个塔提供热量。安装的主要热源是4.0 MPa蒸汽和燃料气。蒸汽主要用作萃取装置和换热器的热源其消耗量约为10t/h。燃料气主要用作塔内再沸炉的燃料使用量为2.7t/h。

二、装置能耗分析

进一步降低企业的能源消耗对于实现碳中和和碳峰值至关重要。对于容量为15M/a的综合原油加工企业,生产企业燃料消耗量占企业总燃料消耗量的30%以上;在装置上压缩机、沸腾器等蒸汽用户包括高压中压低压和低压蒸汽,降低含有二甲苯的企业能耗对整个企业的节能和节能至关重要。由于原料来源不同,对产品选择和产品质量的要求不同可能导致工艺选择、设备配置工艺持续时间等方面的差异。不同的公共工程条件不同的系统辅助设施也可显著区分芳烃装置中水电蒸汽风等公共工程的消耗。因此,不同器件之间的能耗差异很大但随着生产工艺的优化和设计水平的提高，随着绿色低碳节能减排的要求越来越严格,排气装置的优化设计对实现其节能具有重要意义。在设计新的对芳烃装置时重点是提高加热炉的热效率,并优化节能措施,如增加装置低温余热的回收、考虑压缩机各种工况的最佳运行状况，加强物料的综合利用等措施，最终使装置能源消耗水平在全国领先。

三、石化芳烃装置节能技术改造

由于加热炉的结构燃料消耗占比最大,因此降低加热炉烟气温度提高加热炉的热效率,降低燃料消耗是降低甲醇装置能耗的首要措施。目前我国同类装置大多以炉热效率92%为主我们可以提供一个装置以确保工艺的顺利运行,最大限度地回收废烟气的热量,包括重芳烃塔的再沸炉、甲苯塔的再沸炉、二甲苯塔的再沸炉、反应系统塔的加热炉。在设计装置时,加热炉在工艺材料本身的加热之外提供热量,而对流部分的剩余热量优先加热其他工艺物料。在加热工艺材料时对流烟气利用先进的回收技术回收剩余的热量,使加热炉烟气的温度在排出烟道后大大降低到85°C。经过上述优化设计加热炉的热效率可达到95%以上。

对低温热利用方案进行了优化安装过程长,循环物料多蒸发塔多,因此塔顶冷凝器也交换了大量的热量。在大多数情况下冷凝交换时的低温余热由于品种低而难以在装置内部使用,并且只能通过空气或水冷却器冷却。基于低温加热难以有效利用这一事实在设计示例装置时,试图利用低温残余加热在平衡网之间产生蒸汽流量波动从而保证用户顺利使用蒸汽。此外加强各装置之间的互供料流程，也可以大幅降低装置能耗，例如抽提和歧化单元之间的混合芳烃互供料，重整油塔和抽提装置之间的互供料，PX分离单元低纯度甲苯和歧化单元间的互供料，二甲苯异构化反应后轻组分和歧化单元间的互供料。

选择高效节能设备的具体措施包括进气换热器的差分反应和异构反应单元,可考虑选用新型高效卷绕管式换热器以提高换热效率,减少冷热端的温差降低燃料加热炉的热负荷,降低装置的能耗,避免因板式换热器压力偏差高而限制运行调节的缺点。在泵的选择过程中通过使用不同形状的叶片和机翼来实现最高效率对于离心泵额定和正常流量应限制在最佳效率点附近的流量范围内,以保持高效率根据泵的实际压力,要考虑叶轮的尺寸在设计阶段要充分适应坚决避免大马车。结合实际情况并根据工艺要求和工厂的蒸汽等级和冷凝液平衡来确定压缩机的类型,压缩机的选择决定了蒸汽的能量和电力消耗,采用逆变器的蒸汽涡轮机消耗的能量比使用冷凝器要少得多。如果条件允许在设备中使用先进的控制系统优化对主要工艺参数的控制并在满足工艺要求的基础上实现边缘控制,有效地降低了设备的运行成本提高了能源利用效率。

单方面提高产率降低能耗通过几套国产设备的运行状态研究表明,每台设备在工作过程中都注重保证产品纯度会因各种原因随着设备的运行而逐渐下降。如果由于分子筛的失效或经验等原因导致产量下降作为不可逆转的因素,装置在运行后不可避免地会消耗更多的能量,只有通过更换分子筛来提高产量从而降低能耗。区域流量分布不合理也可能导致输出率降低。如果可以及时发现问题并对其进行优化以调整区域流量,则可以提高输出同时保持纯度不变从而降低运行能耗。随着循环物流到达三个区域的底部,随着剩余液体的抽取,最终进入异构单元在切换、开启、关闭的过程中阀门不能达到绝对同步,这将导致切换时吸附塔的压力波动。当关闭阀门切换时振动更大并超出允许范围。

在物料综合利用方面，可以考虑对抽提单元的非芳烃抽余油和重芳烃塔底的重质芳烃两股低附加值的物料进行深度开发利用。非芳烃目前大部分芳烃装置中都是作为产品外送或者调汽油，可以考虑将其作为原料，设计建设对应的芳构化装置，将低附加值的非芳烃加工成附加值更高的苯、甲苯等。重芳烃塔底部的重质芳烃在现有的芳烃装置中主要作为燃料油或产品外送，价值低；可以考虑设计建设对应的重芳烃轻质化装置，通过加氢反应，将低附加值的重芳烃加工成高附加值的苯、甲苯、二甲苯等物料。

结论

对于特定的设备,不同的原材料来源产品方案和产品质量要求可能会导致设备设置,工艺长度的差异,因此设备的能耗差异很大。对于芳烃氢化合物行业来说降低能耗意味着降低成本,提高效率提高产品竞争力产品的成本竞争力远远领先。

参考文献：

［１］张方 ．大型芳烃联合装置在炼化一体化加工方案中的优化设计［J］ ．石油炼制与化工 ，２０２１ ，５２（３） ：９９-１０４

［２］唐国峰 ．余热回收系统改造的节能降耗［J］ ．石油化工设计 ，２０１７ ，３４（１） ：３８-３９