于 濤

(中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300270)

芳烴聯(lián)合裝置節(jié)能改造

于 濤

(中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300270)

對中國石油化工股份有限公司天津分公司2#芳烴聯(lián)合裝置開展的節(jié)能改造工作進行了綜述，介紹了改造方案與實施效果。經(jīng)過改造，該裝置單位能耗逐年降低，提高了裝置的技術經(jīng)濟水平，也為同類裝置提供了改造思路。

芳烴 節(jié)能 改造

中國石油化工股份有限公司天津分公司(以下簡稱天津分公司)2#芳烴聯(lián)合裝置由預加氫、連續(xù)重整、抽提、二甲苯精餾、歧化、吸附分離及異構化單元組成。該裝置采用美國環(huán)球油品公司(UOP)的專利技術，以直餾石腦油和加氫裂化石腦油為原料，生產(chǎn)對二甲苯、混合二甲苯及苯。裝置于2000年10月建成投產(chǎn)，生產(chǎn)254 kt/a對二甲苯和50.4 kt/a混合二甲苯。2004年裝置進行了擴能改造，其中重整單元處理量由600 kt/a擴大到800 kt/a，對二甲苯產(chǎn)能由254 kt/a提高到304 kt/a。自裝置建成投產(chǎn)后，開展了一系列節(jié)能改造工作，裝置的能耗逐年降低，綜合競爭能力不斷提高。

1 芳烴聯(lián)合裝置能量利用情況分析

芳烴聯(lián)合裝置為典型的煉化聯(lián)合裝置，包括7個工藝子單元、公用工程系統(tǒng)與儲運系統(tǒng)，全裝置熱源、熱阱溫位分布廣泛，溫度涵蓋范圍從常溫到500 ℃，但各單元間熱源、熱阱分布不均衡，大部分物流換熱溫差都遠高于最優(yōu)值，部分換熱回收僅僅局限在裝置內部，造成能源在量和質兩方面的浪費。

能源利用的3個原則是：有效、充分、綜合?！坝行А笔侵副M量減少能量的不可逆損失；“充分”是指盡量減少損失；“綜合”是指多種能量綜合利用。實現(xiàn)上述原則需要從以下幾個方面著手：

(1)按量、按質供能，能源的溫度及等級合理匹配，簡單講就是不要用高溫熱源去加熱一個低溫熱阱。按照此原則分析，罐區(qū)內部分儲罐伴熱系統(tǒng)采用1.0 MPa蒸汽伴熱；吸附分離裝置成品塔C-604塔底操作溫度為162 ℃，而采用的塔底熱源為3.5 MPa蒸汽。因此裝置存在用高溫熱源去加熱低溫熱阱的不合理情況，需要改造。

(2)多次利用能量，實現(xiàn)能量的梯次利用。按照溫位遞增的原則取熱，如果不加區(qū)分地并聯(lián)取熱，必將造成換熱最終溫度低，可用熱阱數(shù)量減少，“高熱低用、低熱無用”的現(xiàn)象。裝置內配備了熱力站系統(tǒng)，對3.5 MPa蒸汽、1.0 MPa蒸汽等各梯度的蒸汽冷凝液分級閃蒸，閃蒸出來的蒸汽再并入管網(wǎng)內使用，但0.4 MPa蒸汽的冷凝液外送溫度達到130 ℃，仍有可利用的空間。

(3)適當減少過程的推動力，避免因為追求較小的設備投資而采用較大的傳熱溫差，從而造成全局利益的損失。重整裝置、歧化裝置反應系統(tǒng)進出料換熱器E-201、E-501，裝置建設時為減少投資，采用的是技術較為落后的立式換熱器，其熱端溫差分別高達59，57 K，不充分換熱后反應系統(tǒng)進料還需加熱爐進一步加熱，而反應出口未回收的熱量經(jīng)空冷冷卻白白浪費掉。同樣預加氫進出料換熱器也存在換熱效率偏低的情況。

(4)減少能源流失點，堵塞漏洞。諸如裝置蒸汽疏水器直排、加熱爐系統(tǒng)漏風、保溫保冷不完善等情況都可納入此類范圍，重點通過日常維護消除損失。

(5)余熱充分回收利用，熱、電的合供與轉化等。芳烴聯(lián)合裝置內有大量的低溫熱源(見表1)，但由于此部分熱源品質較低，裝置設計時沒有比較理想的利用方式。近年來中國石油化工股份有限公司各下屬企業(yè)在低溫熱利用方面做了大量的工作，比較典型的如海南煉油化工有限公司芳烴裝置的利用低溫熱發(fā)電模式、鎮(zhèn)海煉化分公司芳烴裝置的低品質蒸汽外供模式，均取得了比較明顯的節(jié)能效果，未來天津分公司也會開展相關工作。

表1 裝置內低溫熱源統(tǒng)計

2 裝置節(jié)能改造的具體實踐

基于前述分析，在裝置節(jié)能改造項目的策劃及實踐中，廣大工程技術人員按照三環(huán)節(jié)能源結構把系統(tǒng)按其能源在過程中的變化和功能分為3個環(huán)節(jié)或子系統(tǒng)，即轉換子系統(tǒng)、工藝利用子系統(tǒng)、回收利用子系統(tǒng)[1]。針對3個環(huán)節(jié)能源的優(yōu)化潛力，從裝置換熱網(wǎng)絡優(yōu)化、新型節(jié)能設備、高效塔盤的使用、能級的梯次利用等方面開展了一系列的節(jié)能改造工作。

2.1高效纏繞管式換熱器的應用

2012年2#芳烴聯(lián)合裝置的重整進料換熱器E-201、歧化裝置進料換熱器E-501，由立式換熱器更換為高效纏繞式換熱器。

2.1.1 重整進料換熱器E-201

熱端溫差由改造前的59 K降低為37.5 K，熱端出口溫度由原來的115 ℃變?yōu)?05 ℃，冷端出口溫度由431 ℃變?yōu)?52.5 ℃。熱負荷由原來的36.8 MW增至39.1 MW，重整產(chǎn)物空冷器A-201負荷由原來的12.3 MW減少至9.7 MW，重整進料加熱爐F-201負荷由原來的11.3 MW減少到8.7 MW。

2.1.2 歧化進料換熱器E-501

熱端溫差由改造前的57 K降低為30 K。熱端出口溫度由原來的138 ℃變?yōu)?20 ℃，冷端出口溫度由388 ℃變?yōu)?15 ℃。熱負荷由36.6 MW變?yōu)?2.5 MW，歧化產(chǎn)物空冷器A-501負荷由原來的9.95 MW變?yōu)?.55 MW，歧化進料加熱爐F-501輻射段負荷由原來的4.4 MW減少到1.8 MW。

2.2裝置換熱網(wǎng)絡優(yōu)化

2.2.1 預加氫部分

2004年裝置擴能改造時，為降低投資，預加氫反應器進出料換熱器E-101沒有改動，面積偏小，預加氫進料經(jīng)換熱后溫度偏低，導致反應加熱爐F-101熱負荷較大。2012年改造時將預加氫進料換熱器E-101A/B由BES800更換為BFU1200，換熱面積增大454 m2，E101C～F不更換。改造后E-101換熱量由3.6×107kJ/h增至3.9×107kJ/h，可多回收熱量0.3×107kJ/h。加熱爐入口溫度由240.1 ℃提高至244.8 ℃，實際更換后換熱器熱端溫差由原來的50 K降低為目前的39 K，F(xiàn)-101進料溫度提高約7 K。燃料氣用量平均150 m3/h，與改造之前相比降低約40 m3/h。以年產(chǎn)304.2 kt對二甲苯計算，估計能耗(標油)降低1.5 kg/t。

2.2.2 歧化部分

原設計中甲苯塔塔頂大部分物料作為苯塔重沸器熱源，但仍有少部分熱量沒有得到充分利用，采用空冷器冷卻，苯塔塔底物料直接進入甲苯塔。于2012年對換熱流程進行了下列改造。

(1)增加歧化汽提塔進料/甲苯塔塔頂換熱器E-559

新增1臺歧化汽提塔進料/甲苯塔頂換熱器E-559用于回收甲苯塔塔頂熱量。歧化汽提塔進料先進入歧化汽提塔進料換熱器E-503，與經(jīng)甲苯塔進料換熱后的歧化汽提塔底物料換熱，然后進入E-559與甲苯塔頂油氣進行換熱，之后進入歧化汽提塔。

(2)增加歧化汽提塔塔底/甲苯塔進料換熱器E-560A～C

新增歧化汽提塔塔底/甲苯塔進料換熱器E-560，共3臺，串聯(lián)操作。歧化汽提塔塔底物料先進入E-560與甲苯塔進料換熱，加熱甲苯塔進料至接近泡點溫度，以減少甲苯再沸器蒸汽用量，然后再進入E-503與歧化汽提塔進料換熱。

通過增加E-559和E-560，甲苯塔的進料溫度由原來的144 ℃提高到了192 ℃，塔底再沸器流量減少3.3 t/h，能耗(標油)降低6.1 kg /t，C-501進料溫度從原來的138 ℃提到到了153 ℃。

2.3高效塔盤的應用

委托南京凱寧化工裝備有限公司對2#芳烴聯(lián)合裝置中存在操作困難和能耗偏高的塔系進行了分析，該公司提出了建議性改造方案，通過更換高效塔盤，進行以下改進：

(1)通過提高塔盤效率，降低塔回流比，克服相應塔系塔底/塔頂冷換設備能力不足缺陷；

(2)提高產(chǎn)品質量；

(3)降低塔系能耗。

2.3.1 重整油塔C203改造

將原普通浮閥塔板改造為帶鼓泡促進器的復合孔微型閥高效塔板，塔板由50層增加到58層；降液管改造為多折邊傾斜降液管，塔頂回流口增加虛擬降液管；在單、雙溢流塔盤轉換位置處設計導流管，在21層下方的受液盤設置引流管，把單溢流降液管中的液相引到雙溢流中心受液盤處；進料口處設氣液雙相分布器。

2.3.2 抽提系統(tǒng)改造

抽提塔C301通過改造輕相上升管，保證上升管流出的輕相在篩孔塔盤上均勻分布，將原來的4 mm篩孔塔盤改造為2 mm的不銹鋼篩孔塔盤，以達到較好的傳質效果；在塔頂重相進口處增設排管式分布器，使得重相入塔后均勻分布；改造輕相(芳烴進料)入口分布器，使得自該分布器流出的輕相物流與由上升管流至塔板上的輕相物流方向一致。

將汽提塔C303、回收塔C304的原降液管改造為多折邊傾斜降液管，普通浮閥塔板改造為帶鼓泡促進器的復合孔微型閥高效塔板，塔頂回流，增加虛擬降液管，改造現(xiàn)有的進料分器。

實際改造后節(jié)約3.5 MPa蒸汽0.92 t/h，綜合能耗(標油)降低2.24 kg/t，每年可獲得經(jīng)濟效益139萬元。

2.4裝置余熱回收

2011年將裝置罐區(qū)伴熱熱源由1.0 MPa蒸汽改為裝置內的采暖水。該項目于2011年11月29日完工并投入運行，1.0 MPa蒸汽使用量下降了2.6 t/h，達到了降低蒸汽消耗的預期效果。

2014年通過改造利用裝置內的蒸汽凝結水(0.34 MPa，135～148 ℃,60 t/h)的余熱，加熱增設在F-201～204爐燃燒器上的空氣預熱器，使進入爐膛的空氣被加熱，空氣經(jīng)預熱器預熱后，溫度由5 ℃升至70 ℃后進燃燒器，可節(jié)約燃料天然氣52.64 m3/h。

3 結語

經(jīng)過不斷的節(jié)能改造，芳烴聯(lián)合裝置的運行能耗(標油)由開工初期的800～1 000 kg/t降低到了680 kg/t左右。實際運行數(shù)據(jù)遠低于裝置的設計能耗，節(jié)能效果顯著，裝置競爭能力逐步加強。上述改造也為同類裝置的節(jié)能改造提供了思路。

[1] 陳步寧，華賁，鄧頌九.能量綜合和工藝同時優(yōu)化的經(jīng)濟學方法[J].華南理工大學學報(自然科學版),1996,24(2)：19-24.

StudyofEnergy-savingReformationofAromaticsComplex

Yu Tao

(SINOPECTianjinCompany,Tianjin300270)

This paper reviewed the energy-saving reformation of 2#aromatics complex of SINOPEC Tianjin Petrochemical Company,and introduced the reconstruction scheme and final effect.The running results showed that the unit energy-consumption was reduced year by year,and the technical and economic level of the complex was improved obviously.The reformation provided guidance for plants of the same kind.

aromatics,energy-saving,reformation

2017-06-15。

于濤，男，1996年畢業(yè)于天津大學有機化工專業(yè)，高級工程師，目前主要從事芳烴裝置技術管理工作。

1674-1099 (2017)04-0014-03

：TE624.47

： A