淺析油品分離裝置中熱量的合理利用

羅凌云（蘭州三葉公司，甘肅蘭州 730060）

淺析油品分離裝置中熱量的合理利用

羅凌云（蘭州三葉公司，甘肅蘭州 730060）

通過對(duì)部分工藝的優(yōu)化，用塔底高溫柴油給原料預(yù)熱，降低裝置加熱爐的負(fù)荷，又可以用塔底2號(hào)泵替代5號(hào)摻煉泵，同時(shí)又使進(jìn)入E-4的高溫柴油減少，確保了進(jìn)入罐區(qū)的柴油在安全溫度以下，從而達(dá)到裝置更有效的利用精餾塔塔底柴油的熱量，減少能耗，減少安全隱患的目的。

摻煉；熱量；交換；利用

1 概述

化工過程的特點(diǎn)是原料與產(chǎn)品通常在常溫常壓狀態(tài)下存在，為了產(chǎn)出合格的產(chǎn)品反應(yīng)過程需要在一定的溫度和壓力下完成，因而原料產(chǎn)品需進(jìn)行必要的升壓、加熱、冷卻等過程，因此能量的相互配合、綜合利用在工業(yè)生產(chǎn)中具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

油品分離裝置中精餾塔的分離效果與原料的組分比例有密切的關(guān)系，在實(shí)際生產(chǎn)過程中由于原料組分（汽油柴油比例）變化大，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，分餾效果不穩(wěn)定，容易造成柴油閃點(diǎn)低，當(dāng)裝置不摻煉時(shí)柴油閃點(diǎn)幾乎很少合格。目前，裝置采用大量摻煉的方式，使原料達(dá)到精餾塔所要求的組分比例，以此來保證產(chǎn)品合格，這樣導(dǎo)致裝置需要對(duì)部分柴油進(jìn)行二次加熱，能耗較大，較為嚴(yán)重制約產(chǎn)量。

裝置中已有兩臺(tái)換熱器用已分離出來的產(chǎn)品對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，用以提高熱量的合理利用，減少能耗，但是由于摻煉的存在，使得裝置內(nèi)存在一個(gè)把高溫的柴油先冷卻后又重新加熱的過程，此過程不僅浪費(fèi)了產(chǎn)品本來的熱量而且在摻煉時(shí)又不得不再次給這部分產(chǎn)品進(jìn)行二次加熱。

2 問題分析

2.1 現(xiàn)狀

塔底高溫的輕質(zhì)柴油（溫度一般在230度至245度）在精餾塔中完成分離后，塔底液位由LT-101控制與塔底柴油進(jìn)裝置中間罐區(qū)控制閥LV-101控制，液相柴油由塔底柴油抽出泵（P-2/1、2）經(jīng)原料油—輕柴油換熱器（E—2）管程溫度換熱到175℃左右進(jìn)入柴油冷卻器（E—4）冷卻至60℃以下送至裝置內(nèi)柴油儲(chǔ)罐（V-4/1、2）。當(dāng)摻煉的時(shí)候再用5號(hào)泵，把柴油送到原料管線中進(jìn)行加熱分餾。

2.2 工藝分析

從塔底分餾出來的柴油給原料預(yù)熱完畢后，經(jīng)過水冷，冷卻到安全溫度（50度左右）后送往罐區(qū)，摻煉時(shí)又把罐區(qū)的柴油送入原料線，此過程中能量的浪費(fèi)比較大，一是摻煉的這部分柴油是個(gè)加熱冷卻又加熱的過程。二是摻煉時(shí)需要5號(hào)泵一直開啟。而且此過程操作有一定的難度，工藝不穩(wěn)定。

3 優(yōu)化措施

如圖，把從換E--2出來的柴油（溫度一般在175℃左右）分開，一部分用來提供摻煉所需，引到原料線加熱爐入口處，在新增線上加設(shè)控制閥及孔板流量計(jì)，可以準(zhǔn)確平穩(wěn)的控制摻煉量，另外一部分部分按原來的設(shè)計(jì)經(jīng)E—4冷卻后送往罐區(qū)。

優(yōu)化后工藝分析：

如上圖紅線所示，從E—2出來的部分柴油與原料一同進(jìn)入混合器混合（防止原料在管線內(nèi)突然升溫，使得部分輕組分汽化，產(chǎn)生氣阻，導(dǎo)致加熱爐進(jìn)料不穩(wěn)定，影響后續(xù)操作）。混合后原料進(jìn)入加熱爐加熱，提高了原料進(jìn)加熱爐溫度，降低了裝置燃料氣用量同時(shí)減少了柴油進(jìn)入E—4總量，降低了E—4循環(huán)水使用量，還可以停用5號(hào)泵，使得裝置總體能耗下降。

4 效果分析

4.1 降低安全隱患

目前裝置中E---4需要冷卻的是和原料換熱完的所有柴油，當(dāng)原料中的柴油量變大時(shí)，換熱器整體負(fù)荷上升，換熱器出口溫度過高，這樣進(jìn)入罐區(qū)就會(huì)有一定的安全隱患。當(dāng)把一部分高溫柴油用來提供摻煉時(shí)，進(jìn)入E---4的柴油就會(huì)減少，使得換熱器整體負(fù)荷下降，換熱器出口溫度降低，這樣更有利于降低進(jìn)柴油進(jìn)罐區(qū)安全隱患。

4.2 節(jié)能

4.2.1 節(jié)約電能

目前從罐區(qū)把柴油送入原料管線，需要由5號(hào)泵給提供動(dòng)力，增加一條管線后可以直接用2號(hào)泵既提供摻煉的動(dòng)力也可以把柴油送到罐區(qū)。這樣就可以改變用5號(hào)泵一直給摻煉柴油提供動(dòng)力的狀態(tài)，只有在將柴油送出裝置時(shí)啟動(dòng)。

5號(hào)泵的功率為；37kw一年中一般的工作時(shí)間為300天每天24小時(shí)；

由此可計(jì)算出W=PT

=37×24×300=266400kw h即可節(jié)約266400度電

266400×0.7=186480（元）

一般情況下3天時(shí)間需要啟動(dòng)5號(hào)泵把合格柴油送出裝置，送一罐柴油的時(shí)間為三小時(shí)。

W=PT=37×3×300÷3=11100 11100×0.7=7770

因此可節(jié)省費(fèi)用為；186480-7770=185703（元）

185703÷10000=18.5703（萬元）

4.2.2 節(jié)約燃料氣

由于從E—2出來的柴油具有一定的溫度，把需要摻煉的柴油由已經(jīng)分離出來的高溫柴油提供與原料混合，這樣就把原料再次加熱使原料的進(jìn)入加熱爐時(shí)的溫度有了一定的提高，使得為了達(dá)到所需要的出口溫度加熱的熱量減少，有節(jié)約燃料氣體的作用。

就目前摻煉量理想狀態(tài)下的估算；

平均處理量7800kg/h平均進(jìn)料量4600kg/h

加熱爐進(jìn)口：140℃E—2：175℃

柴油比熱2100j/（kg℃）汽油比熱2200j/（kg℃）

Q（柴油放出）=Q（原料吸收）

C（柴油）m摻煉（t柴油-t原料后）=c混合m處理（t原料后-t原料前）

經(jīng)計(jì)算可得

t原料后≈150℃

原料出口的溫度275℃

（1）當(dāng)進(jìn)口的溫度是140℃時(shí)每小時(shí)需要的燃料氣量；

c混合m處理（t加熱爐出口-t加熱爐進(jìn)口）=Vq

q=35900kJ/m3V=63 m3

（2）當(dāng)進(jìn)口溫度是150℃時(shí)每小時(shí)需要的燃料氣量；

c混合m處理（t加熱爐出口-t加熱爐進(jìn)口）=Vq

q=35900kJ/m3

V=56 m3

可得每小時(shí)節(jié)約燃料氣；63-56=7m3/h

7×0.71=4.97kg4.97÷1000=0.00497t

計(jì)算可得一年的節(jié)省費(fèi)用為：

0.00497 ×24×300×1024=36642.818（元）

36642.818 ÷10000=3.6642（萬元）

電能和燃料氣一共節(jié)省的費(fèi)用為：

18.5703 +3.6642=22.2345（萬元）改造前后對(duì)比表；

（注：處理量為：7800kg/h進(jìn)料量：4600kg/h）

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)塔底工藝管線的優(yōu)化，塔底產(chǎn)品的熱量再次被利用，省去了摻煉時(shí)冷卻之后又要加熱的環(huán)節(jié)，還可以給原料預(yù)熱，提升原料進(jìn)入加熱爐進(jìn)口的溫度，而且5號(hào)泵也可以停用，由上圖可以看出，燃料氣、加熱爐進(jìn)口溫度有輕微變化，但是電能變化顯著，使裝置具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)意義，以此達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

［1］譚天恩.化工原理.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［2］周大軍.化工工藝制圖：北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.