重整油分離塔熱量控制方案的優(yōu)化

徐進(jìn)濤

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司芳烴部，上海 200540)

工業(yè)化應(yīng)用

重整油分離塔熱量控制方案的優(yōu)化

徐進(jìn)濤

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司芳烴部，上海 200540)

主要介紹了芳烴裝置工藝概況和重整油分離塔C801塔底熱量采用的控制方案、存在的問(wèn)題、新熱量控制方案，并重點(diǎn)介紹了總熱值和凝水流量設(shè)定值的計(jì)算公式。通過(guò)優(yōu)化控制，使塔底的兩個(gè)熱源建立耦合關(guān)系，凝水流量的設(shè)定值隨重芳烴塔C803的變化及時(shí)調(diào)整，不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，還降低了蒸汽消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

熱量控制方案 耦合 勞動(dòng)強(qiáng)度 蒸汽消耗 生產(chǎn)成本

為了降低裝置的能耗，對(duì)芳烴裝置的能耗使用情況進(jìn)行了全面排查，排查中發(fā)現(xiàn)重整油分離塔C801的能耗有進(jìn)一步降低的余地，特開(kāi)展了此次優(yōu)化工作。

1 目前情況及存在的問(wèn)題

重整油分離塔C801塔底熱源由重芳烴塔C803塔頂混合氣和中壓脫過(guò)熱蒸汽提供，其中重芳烴塔C803塔頂混合氣通過(guò)換熱器E804為C801塔提供熱量，而脫過(guò)熱蒸汽則通過(guò)換熱器E803為C801塔提供熱量，其中C801塔大部分熱量由換熱器E804提供。工藝流程見(jiàn)圖1。

換熱器E804的熱量控制是通過(guò)控制重芳烴塔C803塔頂混合氣出換熱器E804的流量閥門FC80602開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中FC80602為單回路控制，一般情況下投用自動(dòng)模式控制；換熱器E803的熱量則通過(guò)控制脫過(guò)熱蒸汽出換熱器E803的凝水流量閥門FC80601的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，而 FC80601也為單回路控制，一般情況下投用自動(dòng)模式控制。

重整油分離塔塔底熱源由重芳烴塔C803塔頂混合氣和中壓脫過(guò)熱蒸汽組成，而其中絕大部分熱量由重芳烴塔C803塔頂混合氣提供，由于重芳烴塔C803塔頂物料的溫度、組分會(huì)因工藝狀況不斷發(fā)生變化，導(dǎo)致?lián)Q熱器E804提供的熱值發(fā)生變化。但是換熱器E803與E804之間未形成耦合關(guān)系，而是各自獨(dú)立，當(dāng)E804熱量發(fā)生變化后，E803的中凝水量FC80601未及時(shí)調(diào)整，進(jìn)而導(dǎo)致重整油分餾塔C801塔控制不穩(wěn)，整個(gè)塔需要不停地調(diào)整，浪費(fèi)了大量的人力和能源，增加了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)裝置一直處于被動(dòng)調(diào)整中，不符合現(xiàn)代石油化工企業(yè)精細(xì)化工管理的要求。

圖1 重整油分離塔C801工藝流程

2 新熱量控制方案

2.1 新控制方案介紹

在正常工藝情況下重整油分離塔C801塔底所需的熱量是基本恒定的，塔底的熱源供應(yīng)主要由重芳烴塔C803塔頂混合氣和中壓脫過(guò)熱蒸汽提供，而作為塔底熱量供應(yīng)大戶的重芳烴塔C803塔頂混合氣熱量會(huì)經(jīng)常變化。在塔底所需的總熱量不變的情況下，讓中壓脫過(guò)熱蒸汽的量根據(jù)重芳烴塔C803塔頂混合氣的情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，不僅可以讓重整油分離塔C801運(yùn)行的更加平穩(wěn)，同時(shí)還可以帶來(lái)中壓蒸汽消耗量的減小，實(shí)現(xiàn)一舉兩得。因此基于以上原理開(kāi)展了優(yōu)化工作。

E804熱量控制使用重芳烴塔C803出換熱器的物料流量FC80602進(jìn)行單回路控制，正常時(shí)FC80602投用自動(dòng)模式控制，F(xiàn)C80602閥門開(kāi)度根據(jù)實(shí)際流量FC80602.PV與流量設(shè)定值FC80602.SP的差值不斷進(jìn)行調(diào)整。

而E803熱量控制采取與換熱器E804建立聯(lián)動(dòng)關(guān)系，其中將凝水實(shí)際流量FI80601.PV作為FC80601的測(cè)量值，而熱量計(jì)算點(diǎn)HU80601.PV作為FC80601的設(shè)定值，當(dāng)FC80601投用串級(jí)時(shí)，F(xiàn)C80601的設(shè)定值隨HU80601.PV不斷地進(jìn)行變化。而HU80601.PV的值是根據(jù)當(dāng)前蒸汽流量值FC80601.PV、C803塔塔頂混合氣的當(dāng)前流量值FC80602.PV、C803塔頂混合氣進(jìn)換熱器的溫度TI80602.PV、 出換熱器E804的溫度TI80702.PV以及3.5 MPa的蒸汽的焓值計(jì)算出來(lái)的。具體控制關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 控制回路

2.2 重整油分離塔C801總熱值的計(jì)算

C801塔塔底熱值由重芳烴塔C803塔頂混合氣和中壓脫過(guò)熱蒸汽提供。所以C801塔總熱值顯示值FU80601.PV的計(jì)算公式為：FU80601.PV=Q1+Q2+Q3。

其中Q1為3.5MPa蒸汽流量對(duì)應(yīng)的相變熱值，Q1=M×△H=(FC80601.PV/3 600)×1 749，其中M為當(dāng)前每一秒內(nèi)使用的蒸汽的質(zhì)量；△H為3.5MPa蒸汽所對(duì)應(yīng)的焓值，F(xiàn)C80601.PV為當(dāng)前蒸汽的流量，單位為t/h；而1 749為1 kg的3.5 MPa蒸汽在當(dāng)前溫度下的相變熱,單位為kJ/kg，1 749是通過(guò)將3.5 MPa蒸汽的溫度、壓力輸入到ASPEN公司的流程模擬軟件算出的。

而Q2為C803塔頂混合氣當(dāng)前流量下對(duì)應(yīng)的相變熱值，Q2=M×△H=(FC80602.PV/3 600)×305.8， 其中M為當(dāng)前C803塔塔頂混合氣的質(zhì)量；△H為當(dāng)前C803塔塔頂混合氣所對(duì)應(yīng)的焓值；FC80602.PV為當(dāng)前C803塔頂物料混合氣的流量，單位為t/h,305.8為1 kg的C803塔塔頂混合氣的所對(duì)應(yīng)的相變熱值，單位為kJ/kg,是通過(guò)統(tǒng)計(jì)6個(gè)月的實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)中C803塔頂混合氣中C8、C9、C10的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值，進(jìn)而得出混合氣的組分，然后將C8、C9、C10組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、當(dāng)前C801塔塔頂混合氣進(jìn)換熱器的溫度，加上氣相分率輸入到ASPEN軟件中計(jì)算出的。

而Q3為C803塔頂混合氣因?yàn)檫M(jìn)出換熱器后存在溫差而產(chǎn)生的熱值，Q3=C×M×△T=2.51×(FC80602.PV/3 600)×(TI80702.PV-TI80603.PV)，其中C為C803塔頂混合氣的比熱容；M為C803塔頂混合氣的質(zhì)量；△T為進(jìn)出換熱器的溫度差；2.51為C803塔塔頂混合氣的比熱容，F(xiàn)C80602.PV為C803塔頂?shù)幕旌蠚獾漠?dāng)前流量,單位為t/h，TI8070.PV為換熱器的入口溫度，TI80603.PV為換熱器的出口溫度。其中2.51是通過(guò)統(tǒng)計(jì)近6個(gè)月的實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)中C803塔頂混合氣中C8、C9、C10的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值，進(jìn)而得出混合氣的組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后根據(jù)C8、C9、C10組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、以及每個(gè)的組分的比熱容計(jì)算出的混合氣體的比熱容。

2.3 凝水流量FC80601的設(shè)定值HU80601的計(jì)算

HU80601.PV=(當(dāng)前熱值人工輸入值-當(dāng)前C803塔頂混合氣的總熱值)/蒸汽的焓值=(HIC80601.PV-Q2-Q3)/ 1 749 ×3 600，其中HIC80601.PV為人工手動(dòng)熱值輸入值，單位為MW；Q2為C803塔頂混合氣當(dāng)前流量對(duì)應(yīng)的相變熱值；Q3為C803塔頂混合氣因進(jìn)出換熱器后存在溫差而產(chǎn)生的熱值。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)調(diào)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，比對(duì)方案修改前后每1小時(shí)平均蒸汽消耗量，發(fā)現(xiàn)可以節(jié)約0.2 t/h左右的蒸汽，按照3.5 MPa蒸汽成本157.11元/t來(lái)計(jì)算，一年下來(lái)可以節(jié)約成本275 256.72元。

通過(guò)優(yōu)化控制方案，不僅可以節(jié)約大量的蒸汽，節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且實(shí)現(xiàn)蒸汽的用量實(shí)時(shí)地隨著重芳烴塔C803物料組分的變化及時(shí)智能調(diào)整，不僅降低了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且重整油分離塔C801運(yùn)行的更加平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)一舉多得的目的。

Optimization of Heat Control Solutions for Reformate Separation Column

Xu Jintao

(AromaticsDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

The processes outline for aromatics plant, and existing heat control scheme, problems and new heat control scheme for reformate separation column C801 bottom were introduced, with emphasis on the calculation formulas of gross calorific value, and setpoint of condensate water flow. Through optimizing the control, coupling relationship was built between the two heat sources at bottoms of the column, and the set point of condensate flow was adjusted timely with the change of heavy aromatics column C803, which not only reduces the labor intensity, but also reduces steam consumption, saving production costs.

heat control programs, coupling relationship, labor intensity, steam consumption, production costs

2015-10-08。

徐進(jìn)濤，男，1987年出生，2010年畢業(yè)于常州大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，主要從事儀表管理工作，已發(fā)表論文2篇。

1674-1099 (2015)06-0031-03

TQ241

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