優(yōu)化重整加氫裝置換熱器

胡海蘭（蘭州石化公司研究院）

某石化公司60×104t/a重整加氫裝置存在以下問(wèn)題：預(yù)加氫裝置的反應(yīng)流出物與進(jìn)料的換熱器E-104A-F的趨近溫度較大。在基準(zhǔn)情況下，趨近溫度約為50℃，進(jìn)入加熱爐F-102的進(jìn)料溫度僅為240℃，而反應(yīng)流出物經(jīng)E-104A-F換熱后以138.6℃進(jìn)入空冷。在重整單元，現(xiàn)有工況顯示進(jìn)料溫度為64.3℃，在E201A/B加熱至418℃（該數(shù)值為平均值），然后由四合一爐加熱至520℃高溫。反應(yīng)出料溫度為480℃，經(jīng)過(guò)與進(jìn)料換熱溫度降為110℃后送往空冷。E201的熱負(fù)荷由此估算為28.6 MW左右，四合一爐的負(fù)荷為8.2 MW。目前E201的趨近溫度為45.7℃。

針對(duì)預(yù)加氫系統(tǒng)加熱爐負(fù)荷不足問(wèn)題，2011年8月對(duì)預(yù)加氫系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增加1臺(tái)進(jìn)料換熱器E104G和原換熱器串聯(lián)使用；將原來(lái)2臺(tái)立式重整進(jìn)料換熱器E201更換為1臺(tái)板式換熱器；重整四合一爐擴(kuò)能改造，新上1組省煤器模塊，為了解決省煤器出口溫度高的問(wèn)題，增設(shè)1臺(tái)除鹽水換熱器，加熱除氧器進(jìn)水。

1 優(yōu)化建議

60×104t連續(xù)重整預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)料換熱器原使用的管殼式換熱器E104共6臺(tái)，單個(gè)換熱器面積400m2。2004年，裝置由先預(yù)分餾后加氫流程改造為先加氫后分餾流程，預(yù)加氫部分設(shè)計(jì)處理量比原設(shè)計(jì)增加10%～15%；改造后預(yù)加氫反應(yīng)加熱爐熱負(fù)荷明顯不足，預(yù)加氫加熱爐爐膛溫度高達(dá)780℃左右，制約著裝置處理量的提高。

重整產(chǎn)物空冷器冷卻負(fù)荷不足，夏季時(shí)，重整產(chǎn)物空冷器A201冷卻后溫度最高達(dá)到54℃，制約著裝置處理量的提高。

由于低溫?zé)崴掠斡脩?hù)取熱少，回收溫度高，導(dǎo)致在工藝裝置內(nèi)的換熱不充分，沒(méi)有達(dá)到有效利用低溫?zé)岬哪康?。例如：甲苯塔頂E705產(chǎn)低溫?zé)崴膿Q熱器取熱效果不明顯，塔頂氣由110℃空冷至86℃，負(fù)荷約為5.7MW。

1.1 針對(duì)預(yù)加氫進(jìn)料換熱器換熱不足的建議

在空間許可的前提下，在現(xiàn)有6殼程的基礎(chǔ)上再增加殼程。若空間不許可，使用螺旋扭曲扁管更換現(xiàn)有的管束。該類(lèi)管束可以增加傳熱系數(shù)30%～40%。

1.2 針對(duì)重整進(jìn)料換熱器換熱不足的建議

安裝焊接板式換熱器（如Packinox）改善熱交換。安裝新的換熱器之后，保守估計(jì)趨近溫度可以降為20℃。這意味著反應(yīng)出料的熱回收負(fù)荷將提高到32 MW，加熱爐的燃料節(jié)約量按照85.4%的效率來(lái)計(jì)算，四合一爐的熱負(fù)荷則降低為4.8 MW。

1.3 利用低溫?zé)峒訜岢跗鬟M(jìn)水

目前，甲苯塔頂E705低溫?zé)崴岵幻黠@，其后由110℃空冷至86℃，負(fù)荷約為5.7 MW，建議直接用塔頂油氣加熱除氧器進(jìn)水。若能使用現(xiàn)有E705作為換熱器，投資內(nèi)容包含除氧器和E705之間的管線(xiàn)（500 m）。如果壓力不足，需要安裝2臺(tái)新泵（1開(kāi)1備用)。目前除氧器進(jìn)水溫度為40℃，大約消耗2～3 t/h低壓蒸汽。假設(shè)除氧器進(jìn)水與塔頂油氣換熱從40℃至90℃，可加熱約16 t/h，節(jié)約蒸汽約1.5 t/h。

2 方案實(shí)施

1）針對(duì)預(yù)加氫系統(tǒng)加熱爐負(fù)荷不足，對(duì)預(yù)加氫系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增加1臺(tái)進(jìn)料換熱器E104G和原換熱器串聯(lián)使用。

2）將原來(lái)2臺(tái)立式重整進(jìn)料換熱器E201更換為1臺(tái)板式換熱器。

3）重整四合一爐擴(kuò)能改造，新上1組省煤器模塊。為了解決省煤器出口溫度高問(wèn)題，增加低溫?zé)崴脩?hù)，進(jìn)一步回收熱量，增設(shè)1臺(tái)除鹽水換熱器，加熱除氧器進(jìn)水提升進(jìn)除氧器溫度，達(dá)到節(jié)約低壓蒸汽的目的。

3 結(jié)論

項(xiàng)目實(shí)施后取得了一定效果，增加預(yù)加氫反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)出物料換熱器，每月降低能耗（標(biāo)油）1.16 kg/t，更換E201后，F(xiàn)201瓦斯消耗減少，每月降低能耗（標(biāo)油）0.39 kg/t。增加除氧器換熱器后，鍋爐除氧器蒸汽耗量從2.5 t/h減少至0.5 t/h，每月降低能耗（標(biāo)油）0.68 kg/t?？偣?jié)能量（標(biāo)油）為2 042.9t，單位加工能耗降低（標(biāo)油）3.78 kg/t，詳見(jiàn)表1。

表1 2011年改造前后效果對(duì)比