化工裝置的節能分析優化

王凌燕(煙臺國邦化工機械科技有限公司， 山東 煙臺 264000)

石油化工企業被人們視為所有能源中消耗的大戶，蒸汽是其中的重要能源，其被大量的應用在石化的生產過程之中。但是設計規劃不是很完善，致使多種不合理的狀況發生在蒸汽網管運行和生產工藝等過程中，有很大的蒸汽熱損失，其中降質蒸汽、減溫減壓器被大量使用，這都使蒸汽造成極大的浪費。

1 蒸汽系統在運行中存在的問題

某石化公司中的化工部用石腦油作為生產原料，其中包括對二甲苯、石油苯、精對二甲苯等，生產的裝置主要是PIA裝置、儲運油品車間等裝置[1]。近些年來企業不斷擴大生產規模，這樣原有的汽管網就不匹配其用戶，生產裝置也出現了不合理的用汽現象，這都增加了蒸汽的消耗量，使熱電部鍋爐在超負荷的狀態下運行。

經過分析化工部蒸汽系統，明確了蒸汽在使用中存在以下問題：

(1)蒸汽系統1.8MPa有較大的熱損失 現在化工部的蒸汽管網有三個壓力等級，分別是3.5MPa、1.7MPa、1.0MPa。主管徑有DN350和DN400兩種，有4千米的傳輸長度。因為公司對裝置的更新，使用1.8MPa蒸汽的只有2#芳烴裝置與溶劑油裝置，20～30t/h的實際流量，15m/s的流速，經濟流速遠遠低于蒸汽20～30m/s：但是網管有較長的運行時間，表面散熱受到損失，總共有4.93GJ/h的熱損失。

(2)部分精餾塔的換熱系統有較大的熱損失 ①1#芳烴裝置傳熱裝置較大。1#芳烴裝置在重整單元后的升溫是38℃，直接和226℃的脫戊烷塔底油進行換熱，換熱之后底油降到122℃，因為有較大的傳熱差，致使熱量損失增大；并且其進入重整油塔之后，再用3.5MPa蒸汽進行加熱，使塔底又沸蒸汽消耗；而重整油塔頂的相應氣溫是95℃，都是由空冷器對其進行相應冷卻，10.35MW是其冷卻負荷[2]。②2#芳烴裝置存在的蒸汽情況。2#芳烴裝置二甲苯應用常壓操作，148℃是其塔頂溫度，101t/h為塔頂的氣質流量，潛熱可達到800×104kcal/h，現在使用空冷器對這部分進行冷卻，采用1.8MPa蒸汽作為熱源使汽提塔和苯塔的塔底再沸器，3.8t/h、3.2t/h、4.2t/h為蒸汽的流量，因為有290℃是蒸汽的過熱溫度，這樣就導致蒸汽高質低用的情況產生。③PTA裝置應用減溫減壓器。PTA裝置使用的蒸汽由自產蒸汽(0.3MPa、0.24MPa、-0.03MPa)和界外供入蒸汽(1.0MPa、3.5MPa)兩種。為了使工藝的需求得到滿足，安裝了兩臺減溫減壓器在裝置中，將外供3.5MPa蒸汽減到1.0MPa和2.5MPa使用，在裝置正常運行中，3.5MPa蒸汽分別減壓量為8t/h和23t/h。

2 蒸汽系統的優化和其節能措施

(1)把1.8MPa的蒸汽取消 為了使1.8MPa蒸汽的熱量損失減少，考慮把1.8MPa的蒸汽管線取消，改裝成由3.5MPa和1.0MPa蒸汽經過氣射流混合器生成1.8MPa蒸汽。依據汽射流器的相關工藝參數，當生產1.8MPa的蒸汽流量是30t/h，3.5MPa的蒸汽流量是25t/h，1.0MPa的蒸汽流量是5t/h。把1.8MPa蒸汽取消后，可以減少3t/h的蒸汽損失，680萬的項目投資。如果蒸汽價格為170元/噸，年總效益是444萬元。

(2)經過優化換熱對蒸汽用量進行降低 ①1#芳烴裝置的優化。可以增設換熱器板式在1#芳徑裝置的油塔頂端空冷器前，讓再接觸38℃油溫和重整油塔頂95℃頂氣進行交換，使油溫變成70℃。通過模擬，重整后的脫戊烷塔溫度可高達158℃，重整油塔溫度可達139℃。

這項改革，可也節省45kg/h的天然氣，3.5MPa蒸汽有4.9t/h的節省，總共600萬投資。按3164元/噸的天然氣，3.5MPa蒸汽為180元/噸來計算，年總效益為890萬元[3]。

②2#芳烴裝置的優化。將二甲苯改成升壓操作，可以將塔頂壓力升到0.25MPa，塔頂溫度可達192℃，升壓操作可以使二甲苯負荷上升，負荷的增加結果是150×104kcal/h，化為天然氣量是0.117t/h。

按天然氣3164元/噸，1.6MPa價格為170元/噸計算，年總效益是1227萬元。

3 PTA裝置的優化

為了裝置在穩定運行時減少損失，可以優化PTA的蒸汽網管，將1.0MPa和3.5MPa蒸汽減壓到1.0MPa后進行串聯。當外供1.0MPa蒸汽穩定時，可以直接對1.0MPa蒸汽進行使用，項目投資20萬元，年總效益為140萬元。

4 結語

本文通過對化工裝置中的蒸汽系統進行相應的分析和研究，提出了多種優化方案，使蒸汽消耗降低，如果方案實施后，可以減少30t/h的蒸汽消耗量，年終會有2416萬元的外購蒸汽費用被節約。而這些項目有著1710萬的項目總投資，9個月為其平均回收期，經濟效益非常顯著。

[1]胡偉,劉加偉,邵建海,等.MTBE裝置熱聯合節能分析及模擬優化[J].煉油技術與工程,2011,41(4):52-55.

[2]嚴麗娣.化工裝置工藝氣余熱回收節能優化分析[C].//中國石油和化工勘察設計協會熱工設計專業委員會、全國化工熱工設計技術中心站2013年年會論文集，2013:125-130.

[3]田慶春.儲運系統節能分析與措施[C].//2004年中國石化煉油節能技術交流會論文集,2004:420-423.